本发明涉及智能驾驶领域，尤其涉及一种拥堵路况驾驶辅助系统及方法。
背景技术：
智能驾驶是通过人工智能辅助或代替人进行汽车驾驶行为，能够弥补人类驾驶员存在的缺陷，得到了广泛关注。国际以及国内的各大汽车企业陆续开发并推出主动安全功能，特别是近期中国各大主机厂发力于将具备自动驾驶L2(SAE分级)拥堵路况驾驶辅助功能的车辆投向于市场。该功能在车速低于60Km/h时不仅能够依靠前方毫米波雷达探测车辆跟随行驶，以及前视摄像头对车道线探测实现车道保持辅助，并且还能进行无车道线的跟随前车或者车流的横向控制。
拥堵路况驾驶辅助在单调的驾驶环境或者交通拥堵的情况之下，可以减轻驾驶员的工作量，提供安全舒适的驾驶环境。拥堵路况驾驶辅助功能结合了自适应巡航和车道保持的功能。自适应巡航功能可以使得车辆与前车保持适当的距离，车辆会自动进行加速或者刹车的动作来保持车距。车道保持功能则能够保持车辆不偏离车道。目前有两种执行模式，一种是车辆自动检测行驶车道，偏离时给予方向盘震动或者声音提示。第二种是可以主动纠正方向盘的，以确保车辆在正确的车道上行驶。
当前市面上拥堵路况驾驶辅助大多数以车道线的探测为横向控制部分控制条件，就算具备无车道线跟随前车的控制条件，但由于在交通拥堵场景下,当速度较低时,由于前车或侧方向车辆会频繁遮挡道路车道线,摄像头丢失探测也会比较频繁。若此时设置车道线优先级高于跟随前车,会造成控制时在跟随前车与车道线之间频繁切换，造成控制不稳定。因此具有安全隐患，同时也降低了用户的驾驶体验。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是拥堵路况驾驶辅助系统在交通拥堵的路况下功能频繁降级以及控制目标频繁切换导致频繁出现横向移动的问题。为了解决所述问题本发明提出了一种拥堵路况驾驶辅助系统及方法，本发明具体是以如下技术方案实现的：
本发明的第一个方面提出了一种拥堵路况驾驶辅助系统，拥堵路况驾驶辅助作为具备SAE划分的L2级功能，其工作车速为：0kph-60kph，在交通阻塞的情况下为驾驶员提供纵向及横向辅助，即融合ACC自适应巡航功能和车道保持辅助功能,所以该功能是通过前雷达对前方车辆的探测和前摄像头对前方物体和车道线探测进行数据融合的系统。
所述拥堵路况驾驶辅助系统包括前视摄像头、前雷达、信号处理模块、前车跟随模块、车道线跟随模块和控制模式切换模块。
目标行驶轨道由静态道路边界即前视摄像头探测到的车道线或者其它道路使用者的轨迹信息得到。
拥堵路况驾驶辅助系统基于自身车辆轨迹信息和目标行驶轨迹的相对位置偏差以及航向角的角度偏差而进行计算，计算出转向扭矩并输入给电子助力转向系统EPS，进而将车辆控制在驾驶轨道上行驶。
所述前视摄像头用于采集车道线图像。所述前视摄像头为双目摄像头。
所述前雷达用于采集前方引导车位置。所述前雷达为毫米波雷达。
所述信号处理模块用于处理前视摄像头和前雷达采集到的信号，并发送到前车跟随模块和车道线跟随模块，辅助对车辆的控制。所述信号处理模块可以是一个独立设置的模块，也可以跟前雷达集成，获得前视摄像头发送的信息后，通过前雷达进一步精确确定图像信息中物体的位置和距离。
前车跟随模块用于以跟随前车的控制模式进行车道保持，并保留安全车距。
车道线跟随模块用于以跟随车道线的控制模式进行车道保持。
所述控制模式切换模块用于启动前车跟随模块或者启动车道线跟随模块。
进一步地，所述信号处理模块包括通信单元、雷达成像单元和图像处理单元。
所述通信单元用于传输并接收信号，所述雷达成像单元用于处理雷达信号，所述图像处理单元用于识别图像信号，并结合图像信号与雷达信号分析处理。
进一步地，所述拥堵路况驾驶辅助系统还包括车速判断模块；
所述车速判断模块用于根据第一车速预设值判断当前道路的拥堵情况，以及根据第二车速预设值，判断适应当前车速的车道保持功能的控制模式。
进一步地，当车速低于第二预设速度值时，控制模式切换模块控制车辆以跟随前车的控制模式来进行车道保持；
当车速高于第二预设速度值时，控制模式切换模块控制车辆以跟随车道线的控制模式来进行车道保持。
进一步地，所述控制模式切换模块中，当车速不同时，控制模式的优先级不同；
所述车速低于第二预设速度值时，跟随前车的控制模式优先级高于跟随车道线的控制模式；
当车速高于第二预设速度值时，跟随车道线的控制模式优先级高于跟随前车的控制模式。
所述第二车速预设值为Vkm/h。当道路拥堵严重时，前车或者侧方的车辆会频繁遮挡道路上固定设置的车道线，前视摄像头丢失探测目标会比较频繁，不能时刻跟踪到车道线。因此，若车速低于Vkm/h时，以前车作为控制条件的优先级高于车道线控制，即通过跟随前车来确定自车运行的轨迹，避免了在跟随前车与跟随车道线之间来回切换，使得横向控制不稳定的问题。若车速高于V+5km/h时,以车道线作为控制条件优先级高于跟随前车控制。其中5km/h数值为通过大量实验匹配验证得到较为合理的值，在车速比第二车速预设值高大约5km/h时，可以采用基于车道线确定自车运行轨迹的控制策略。
进一步地，所述前视摄像头、前雷达、车速判断模块、信号处理模块和控制模式切换模块之间通过CAN连接。所述前雷达与前视摄像头通过私有CAN进行信息交互。所述前雷达向前视摄像头传输基于前方车辆与车流形成的可行驶车道，所述前视摄像头向前雷达传输车道线信息、道路使用者信息和车道线状态。
进一步地，所述拥堵路况驾驶辅助系统还包括路况判断模块。所述路况判断模块用于根据导航信息和当前车速判断车辆的行驶路段是否处于拥堵状态。判断当前道路发生拥堵时，拥堵路况驾驶辅助系统启动，所述功能可以通过手动开启也可以自动开启，前视摄像头和前雷达进行数据采集，控制模式切换模块进行数据融合，结合采集到的数据进行分析。判断道路拥堵已经解除时，拥堵路况驾驶辅助系统退出。判断是否发生拥堵的车速条件可以是60km/h，即第一车速预设值。所述车速条件加到车速判断模块中进行判断。
本发明的第二个方面提出了一种拥堵路况驾驶辅助方法，所述方法包括：
判断当前道路是否发生拥堵；
当前道路发生拥堵时，拥堵路况驾驶辅助功能启动，前雷达与前视摄像头采集数据，发送到信号处理模块进行处理；
判断车速是否低于Vkm/h；
当车速低于Vkm/h时，控制模式切换模块切换到前车跟随模块，以跟随前车来进行车道保持，当车速高于Vkm/h时，控制模式切换模块切换到车道线跟随模块，以跟随车道线来进行车道保持。
进一步地，当前视摄像头识别不到车道线时，控制模式切换模块以跟随前车来进行车道保持。
进一步地，当前视摄像头再次识别到车道线时，判断车速是否低于Vkm/h，当车速低于Vkm/h时，前车跟随模块继续以跟随前车来进行车道保持，当车速高于Vkm/h时，控制模式切换模块切换到车道线跟随模块，以跟随车道线来进行车道保持。
进一步地，当前视摄像头和前雷达识别不到车道线和前车时，退出拥堵路况驾驶辅助系统。
判断当前道路发生拥堵时，拥堵路况驾驶辅助系统启动，所述功能可以通过手动开启也可以自动开启，前视摄像头和前雷达进行数据采集，控制模式切换模块进行数据融合，结合采集到的数据进行分析。判断道路拥堵已经解除时，拥堵路况驾驶辅助系统退出。判断是否发生拥堵的车速条件可以是60km/h，即第一车速预设值。所述车速条件加到车速判断模块中进行判断。
所述第二车速预设值为Vkm/h。当道路拥堵严重时，前车或者侧方的车辆会频繁遮挡道路上固定设置的车道线，前视摄像头丢失探测目标会比较频繁，不能时刻跟踪到车道线。因此，若车速低于Vkm/h时，以前车作为控制条件的优先级高于车道线控制，即通过跟随前车来确定自车运行的轨迹，避免了在跟随前车与跟随车道线之间来回切换，使得横向控制不稳定的问题。若车速高于V+5km/h时,以车道线作为控制条件优先级高于跟随前车控制。其中5km/h数值为通过大量实验匹配验证得到较为合理的值，在车速比第二车速预设值高大约5km/h时，可以采用基于车道线确定自车运行轨迹的控制策略。
采用上述技术方案，本发明所述的一种拥堵路况驾驶辅助系统及方法，具有如下有益效果：
1)本发明在不同车速下为控制模式设置不同的优先级，可以在当前车速下选择执行最适应的控制模式，避免了控制目标频繁切换导致频繁出现横向移动发生，提高拥堵路况驾驶辅助功能的驾驶体验和安全性；
2)本发明能够根据道路的具体情况，是否设有车道线，是否具有前车等，可以自适应地调整控制方式，提高了拥堵路况驾驶辅助功能的驾驶体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种拥堵路况驾驶辅助系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种拥堵路况驾驶辅助方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种在未检测到车道线时的车道保持的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明实施例中提供了一种拥堵路况驾驶辅助系统，拥堵路况驾驶辅助作为具备SAE划分的L2级功能，其工作车速为：0kph-60kph，在交通阻塞的情况下为驾驶员提供纵向及横向辅助，即融合ACC自适应巡航功能和车道保持辅助功能,所以该功能是通过前雷达对前方车辆的探测和前摄像头对前方物体和车道线探测进行数据融合的系统。
如图1所示，所述系统包括前视摄像头、前雷达、信号处理模块、车速判断模块、前车跟随模块、车道线跟随模块和控制模式切换模块。
目标行驶轨道由静态道路边界即前视摄像头探测到的车道线或者其它道路使用者的轨迹信息得到。
拥堵路况驾驶辅助基于自身车辆轨迹信息和目标行驶轨迹的相对位置偏差以及航向角的角度偏差而进行计算，计算出转向扭矩并输入给电子助力转向系统EPS，进而将车辆控制在驾驶轨道上行驶。
所述前视摄像头位于车挡风玻璃后方，所述前视摄像头用于采集车道线图像，所述前视摄像头为双目摄像头，具有很好的测距功能。还可以由信号处理模块根据图像信息计算自车轨迹和前方引导车轨迹
所述前雷达位于车辆外部前端，所述前雷达用于采集前方引导车位置。所述前雷达为毫米波雷达。还可以由信号处理模块估计前方引导车车速、物体类型及预计碰撞时间
所述前雷达与前视摄像头通过私有CAN进行信息交互。所述前雷达向前视摄像头传输基于前方车辆与车流形成的可行驶车道，所述前视摄像头向前雷达传输车道线信息、道路使用者信息和车道线状态。前视摄像头能够获得设置在道路上的固定的车道线信息，通过固定的车道线信息来确定自车运行的轨迹。同时前视摄像头也可以根据自车轨迹和前方引导车的轨迹，与前雷达采集的前方引导车位置、前方引导车车速、物体类型和碰撞时间等信息相结合，通过雷达信号得到图像信号中各个物体的精确位置，识别到基于前方车辆与车流形成的可行驶车道，通过跟随前车来确定自车运行的轨迹。
所述信号处理模块用于获得并结合前视摄像头和前雷达采集到的数据，以及自车的运行状态信息，进行整合分析，得到前方的车辆和道路交通的详细信息，并发送到前车跟随模块和车道线跟随模块，辅助对车辆的控制。所述信号处理模块中具有通信单元、雷达成像单元和图像处理单元。所述雷达成像单元用于处理雷达信号，建立雷达图像。所述图像处理单元用于结合雷达图像和摄像头图像进行分析处理，所述图像处理单元还能够识别前视摄像头发送的图像信息。
所述信号处理模块可以是一个独立设置的模块，或者可以跟前雷达集成，获得前视摄像头发送的信息后，通过前雷达进一步精确确定图像信息中物体的位置和距离。
所述车速判断模块用于根据第一车速预设值判断当前道路的拥堵情况，以及根据第二车速预设值，判断适应当前车速的车道保持功能的控制模式。
前车跟随模块用于以跟随前车的控制模式进行车道保持，并保留安全车距。
车道线跟随模块用于以跟随车道线的控制模式进行车道保持。
所述控制模式切换模块用于启动前车跟随模块或者启动车道线跟随模块。
具体地，所述第二车速预设值为Vkm/h。当道路拥堵严重时，前车或者侧方的车辆会频繁遮挡道路上固定设置的车道线，前视摄像头丢失探测目标会比较频繁，不能时刻跟踪到车道线。因此，若车速低于Vkm/h时，以前车作为控制条件的优先级高于车道线控制，即通过跟随前车来确定自车运行的轨迹，避免了在跟随前车与跟随车道线之间来回切换，使得横向控制不稳定的问题。
若车速高于V+5km/h时,以车道线作为控制条件优先级高于跟随前车控制。其中5km/h数值为通过大量实验匹配验证得到较为合理的值，在车速比第二车速预设值高大约5km/h时，可以采用基于车道线确定自车运行轨迹的控制策略。
在交通拥堵的情况下，前车及侧方车辆会多次遮挡车道线，造成控制模式切换模块频繁退出跟随车道线又频繁切换到跟随前车，导致方向盘会小幅转动，使得横向控制不稳定。因此，在对车辆进行横向控制时，根据预设速度，对控制条件设置有不同的优先权。车速判断模块获得自车车速并与车速预设值Vkm/h对比，判断此时车速是否低于车速预设值Vkm/h，并将判断结果反馈到控制模式切换模块，由控制模式切换模块根据预设的优先级切换控制方式。当车速低于Vkm/h时，跟随前车为第一优先级，控制模式切换模块切换到前车跟随模块。当车速高于V+5km/h时，当前视摄像头能够检测到车道线时，跟随车道线为第一优先级，控制模式切换模块切换到车道线控制模块，控制车辆跟随车道线行驶。
进一步地，当车速高于V+5km/h，控制模式切换模块控制车辆以跟随车道线来行驶时，车辆经过十字路口等没有车道线存在的路段时，根据前视摄像头发送的图像信息，控制模式切换模块通过信号处理模块获知当前路段没有车道线，跟随车道线退出，控制模式切换模块切换到前车跟随模块，前车跟随模块控制车辆以跟随前车来进行横向控制。行驶过不存在车道线的路段后，前视摄像头再次捕捉到车道线时，跟随前车退出，控制模式切换模块切换到车道线跟随模块，车道线跟随模块控制车辆以跟随车道线来进行横向控制。当车辆低于V时，不管是否识别到车道线，将依照预设的优先级顺序，以跟随前车的方式进行横向控制。
进一步地，所述拥堵路况驾驶辅助系统还包括路况判断模块。所述路况判断模块用于根据导航信息判断车辆的行驶路段是否处于拥堵状态。判断是否发生拥堵的车速条件可以是60km/h，即第一车速预设值。所述车速条件加到车速判断模块中进行初步判断，同时路况判断模块获得导航信息，进行进一步更为精确的判断。
判断当前道路发生拥堵时，拥堵路况驾驶辅助系统启动，所述功能可以通过手动开启也可以自动开启，前视摄像头和前雷达进行数据采集，控制模式切换模块进行数据融合，结合采集到的数据进行分析。判断道路拥堵已经解除时，拥堵路况驾驶辅助系统退出。
在拥堵路况驾驶辅助系统中，若单纯的以车道线作为优先控制条件可能导致频繁的控制条件切换，造成车辆行驶轨迹的不稳定，极易在交通拥堵的条件下发生事故。采用本实施例提出的拥堵路况驾驶辅助系统的前车与车道线控制目标策略避免了该情况的发生，所述控制目标策略在不同车速下为控制模式设置不同的优先级，可以在当前车速下选择执行最适应的控制模式，提高了拥堵路况驾驶辅助功能的驾驶体验和安全性。
实施例2：
本发明实施例中提供了一种拥堵路况驾驶辅助方法。如图2所示，所述方法包括：
S1.判断当前道路是否发生拥堵；
S2.当前道路发生拥堵时，拥堵路况驾驶辅助功能启动，前雷达与前视摄像头采集数据，发送到控制模式切换模块进行处理。
S3.判断车速是否低于Vkm/h。
S4.当车速低于Vkm/h时，控制模式切换模块切换到前车跟随模块，以跟随前车来进行车道保持。
S5.当车速高于Vkm/h时，当车速高于Vkm/h时，控制模式切换模块切换到车道线跟随模块，以跟随车道线来进行车道保持。
在经过步骤S3的判断之后，步骤S4和步骤S5择一执行，即只单独执行步骤S4或单独执行步骤S5。
具体地，根据导航信息和车速条件判断车辆的行驶路段是否处于拥堵状态。判断是否发生拥堵的车速条件可以是60km/h，即第一车速预设值。
判断当前道路发生拥堵时，拥堵路况驾驶辅助系统启动，所述功能可以通过手动开启也可以自动开启。
拥堵路况驾驶辅助功能开启时，前雷达与前视摄像头启动，采集数据。所述前雷达可以获得前方引导车位置、前方引导车车速、物体类型和碰撞时间。所述前视摄像头用于采集车道线信息、自车轨迹和前方引导车轨迹，所述前视摄像头为双目摄像头，具有很好的测距功能。
所述前雷达与前视摄像头通过私有CAN进行信息交互。所述前雷达与前视摄像头采集到的信息都会传输到信号处理模块，由信号处理模块进行雷达图像的建立，视频图像的识别以及两种图像数据的融合，结合采集到的数据来分析，得到前方的车辆和道路交通的详细信息，反馈到控制模式切换模块。控制模式切换模块根据信号处理模块发送的信息来对车辆进行纵向控制和横向控制，纵向控制主要控制车速，横向控制主要控制方向。
在交通拥堵的情况下，前车及侧方车辆会多次遮挡车道线，造成控制模式切换模块频繁退出跟随车道线又频繁切换到跟随前车，导致方向盘会小幅转动，使得横向控制不稳定。因此，Vkm/h为第二车速预设值，存储在车速判断模块的存储单元中，根据车速预设值对控制条件设置有不同的优先权。将现在的车速与车速预设值Vkm/h对比，当车速低于Vkm/h时，跟随前车为第一优先级，控制模式切换模块切换到前车跟随模块。当车速高于V+5km/h时，当前视摄像头能够检测到车道线时，跟随车道线为第一优先级，控制模式切换模块切换到车道线跟随模块，控制车辆跟随车道线行驶。
进一步地，当车速高于V+5km/h，控制模式切换模块控制车辆以跟随车道线来行驶时，车辆经过十字路口等没有车道线存在的路段时，根据前视摄像头发送的图像信息，通过图像识别来获知当前路段没有车道线或者发现车道线在前方一定距离后消失，退出跟随车道线的模式，控制模式切换模块切换到前车跟随模块，前车跟随控制车辆以跟随前车来进行横向控制。行驶过不存在车道线的路段后，前视摄像头再次捕捉到车道线时，跟随前车退出，控制模式切换模块切换到车道线跟随模块，车道线跟随模块控制车辆以跟随车道线来进行横向控制。当车辆低于Vkm/h时，不管是否检测到车道线，将依照预设的优先级顺序，以跟随前车的方式进行横向控制。
当前视摄像头和前雷达识别不到车道线和前车时，退出拥堵路况驾驶辅助系统，可以根据需要自动或者手动开启自适应巡航，或者由驾驶员接手进行操作。当车速超过60km/h时，可以启动高速公路辅助功能。在退出拥堵路况驾驶辅助系统时，会以语音或者闪烁等形式发送提醒信息给驾驶员。
在拥堵路况驾驶辅助系统中，若单纯的以车道线作为优先控制条件可能导致频繁的控制条件切换，造成车辆行驶轨迹的不稳定，极易在交通拥堵的条件下发生事故。采用本实施例提出的拥堵路况驾驶辅助系统的前车与车道线控制目标策略避免了该情况的发生，所述控制目标策略在不同车速下为控制模式设置不同的优先级，可以在当前车速下选择执行最适应的控制模式，提高拥堵路况驾驶辅助功能的驾驶体验和安全性。
实施例3：
本发明实施例提供了一种在未检测到车道线时的车道保持的方法。如图3所示，所述方法包括：
S01.判断当前道路是否发生拥堵。
S02.当道路发生拥堵时，拥堵路况驾驶辅助功能启动，前雷达与前视摄像头采集数据，发送到信号处理模块进行处理。
S03.判断是否能够识别到车道线。
S04.当前视摄像头的图像中识别不到车道线时，切换为跟随前车进行车道保持。
S05.判断是否能够识别到车道线，不能识别到车道线就保持跟随前车的控制模式。
S06.判断车速是否低于Vkm/h。
S07.当车速低于Vkm/h时，前车跟随模块继续跟随前车的控制模式。
S08.当车速高于Vkm/h时，控制模式切换模块切换到车道线跟随模块。
在经过步骤S06的判断之后，步骤S07和步骤S08择一执行，即只单独执行步骤S07或单独执行步骤S08。
具体地，具体地，根据导航信息和车速条件判断车辆的行驶路段是否处于拥堵状态。判断是否发生拥堵的车速条件可以是60km/h，即第一车速预设值。
判断当前道路发生拥堵时，拥堵路况驾驶辅助系统启动，所述功能可以通过手动开启也可以自动开启。
所述信号处理模块能够对前视摄像头发送的图像进行识别，当信号处理模块没有在前视摄像头中识别到车道线或者发现车道线在前方一定距离后消失时，反馈信息给控制模式切换模块，所述控制模式切换模块切换为跟随前车的模式执行车道保持，当信号处理模块从前视摄像头中再次识别到车道线时，根据第二车速预设值进行判断，所述第二车速预设值为Vkm/h。当车速低于Vkm/h时，保持跟随前车为第一优先级，控制模式切换模块切换到前车跟随模块，前车跟随模块控制车辆以跟随前车的方式执行车道保持功能。当车速高于V+5km/h时，则以跟随车道线为第一优先级，控制模式切换模块切换到车道线跟随模块，车道线跟随模块控制车辆以跟随车道线行驶的方式执行车道保持功能。
在本实施例中，当前方路段没有车道线，例如十字路口、丁字路口等地方时，拥堵路况驾驶辅助系统能够识别到车道线不存在，从而自动切换为跟随前车来进行车道保持，在再次识别到车道线时，可以再进行一次速度判断，确定是维持跟随前车的模式来进行车道保持，还是切换到跟随车道线的模式进行车道保持。
本实施例提出的在未检测到车道线时的车道保持的方法，能够在识别不到车道线的情况下，通过切换为跟随前车的模式，维持车道保持功能，维持拥堵路况驾驶辅助系统的正常运转，同时在再次识别到车道线时，可以根据车速进行判断，选择更为合适的方式进行车道保持，具有良好的自适应性，便于驾驶员进行操作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。