一种基于摄像头与导航数据融合的限速控制方法与流程

本发明属于汽车主动安全系统领域，具体涉及一种基于摄像头与导航数据融合的限速控制方法。

背景技术：

随着汽车智能化技术的发展，人们越来越关注汽车驾驶的舒适性与安全性，进而产生的智能行车技术越来越成为汽车产业发展的主攻方向。智能行车技术主要采用特定的传感技术探测车辆所处的环境信息，接收和处理其它车载传感器信息，并做出分析和判断，提升驾驶舒适性，降低驾驶过程中因为某些突发状况出现的危险。

智能限速控制系统作为智能行车系统的重要组成部分，是对手动限速系统的升级，该系统根据车辆行驶的道路环境，智能判断当前道路的限速，自动限制车辆的最高行驶速度。

目前，主流的智能限速控制系统方案为：通过智能前式摄像头或导航系统获取道路限速信息（即限速值），并将此限速值作为巡航目标车速，通过自适应巡航系统（即acc）限制车辆行驶速度。此方案在单一、连续的道路工况能够起到很好的限速作用，但是针对匝道、隧道等工况出现限速目标更新不及时情况，容易导致错误限速。其原因如下：

（1）车辆在多车道的最右车道行驶，当车辆经过匝道出口时，摄像头会捕捉到匝道限速目标，并作为目标车速，此时，目标车速变化较大，车辆急剧减速，则可能出现追尾危险；

（2）当前的导航系统无法发出隧道信息，当隧道前没有限速标牌或限速标牌位置不正不能被摄像头捕捉，可能会导致超速通过隧道。

（3）摄像头辨别限速标牌的距离和导航系统发出限速的距离都小于100m，当限速值和当前车速差异较大时，为了使车速快速下降到目标车速，则需要急减速，导致不好的体验。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于摄像头与导航数据融合的限速控制方法，以保证限速的准确性、安全性和舒适性。

本发明所述的基于摄像头与导航数据融合的限速控制方法，包括获取限速目标值并发送给中央控制器的步骤和中央控制器限制车速的步骤。

所述中央控制器限制车速的步骤为：

中央控制器获取限速信息、车速信息和导航信息；

响应于收到限速目标值v_target且车速v_speed大于限速目标值v_target，则将限速目标值v_target作为目标车速，确定减速度阈值以内的减速度（即将减速度控制在减速度阈值以内，避免急减速），并将该减速度和目标车速发送给acc控制器，acc控制器控制epbi（即集成式电子驻车制动系统）减速，直至车速降到v_target，然后判断是否收到车辆在匝道或隧道内行驶信息，若是，则将限速目标值v_target作为巡航车速发送给acc控制器，直至收到车辆驶出匝道或隧道信息后，再将用户设定的巡航速度作为巡航车速发送给acc控制器，若否，则直接将限速目标值v_target作为巡航车速发送给acc控制器；此过程针对的是匝道口、隧道口有限速标牌或导航系统发出了限速值的工况。

响应于未收到限速目标值v_target，则判断是否收到车辆即将进入匝道或隧道信息；如果收到车辆即将进入匝道信息且车速v_speed大于第一速度阈值，则将第一速度阈值作为目标车速，确定减速度阈值以内的减速度（即将减速度控制在减速度阈值以内，避免急减速），并将该减速度和目标车速发送给acc控制器，acc控制器控制epbi减速，直至车速降到第一速度阈值，然后将第一速度阈值作为巡航车速发送给acc控制器，此过程中若收到车辆驶出匝道信息，则将用户设定的巡航速度作为巡航车速发送给acc控制器；如果收到车辆即将进入隧道信息且车速v_speed大于第二速度阈值，则将第二速度阈值作为目标车速，确定减速度阈值以内的减速度，并将该减速度和目标车速发送给acc控制器，acc控制器控制epbi减速，直至车速降到第二速度阈值，然后将第二速度阈值作为巡航车速发送给acc控制器，此过程中若收到车辆驶出隧道信息，则将用户设定的巡航速度作为巡航车速发送给acc控制器；如果既未收到车辆即将进入匝道信息，也未收到车辆即将进入隧道信息，则表明车辆在连续的道路上行驶，保持当前车速巡航，不改变巡航车速；此过程针对的是匝道口、隧道口没有限速标牌或导航系统未发出限速值的工况。

所述获取限速目标值并发送给中央控制器的步骤为：

信息感知控制器探测限速信息，如果只收到导航系统发出的限速值v_targetnv，则将v_targetnv作为限速目标值v_target发送给中央控制器并持续设定时间；如果只收到摄像头探测模块探测的限速值v_targetv，则将v_targetv作为限速目标值v_target发送给中央控制器并持续设定时间；如果既收到导航系统发出的限速值v_targetnv，又收到摄像头探测模块探测的限速值v_targetv，若v_targetv与v_targetnv相等，则将v_targetnv作为限速目标值v_target发送给中央控制器，若v_targetv与v_targetnv不相等，则将v_targetv作为限速目标值v_target发送给中央控制器并持续设定时间。当持续的设定时间到达后，信息感知控制器会停止将限速目标值v_target发送给中央控制器。

所述限速控制方法还包括中央控制器根据限速目标值控制超速报警的步骤，该步骤为：

中央控制器获取限速信息和车速信息；响应于收到限速目标值v_target，则将限速目标值v_target发送给仪表显示，再判断车速v_speed是否大于限速目标值v_target加设定偏差值，若否，则中央控制器继续获取限速信息和车速信息，若是，则将超速报警信号发送给仪表，仪表进行超速报警，直至车速v_speed小于或等于限速目标值v_target加设定偏差值时，将停止超速报警信号发送给仪表，仪表停止超速报警，然后在未收到新的限速目标值v_target的情况下，如果车速v_speed大于限速目标值v_target加设定偏差值加第三速度阈值，则将超速报警信号发送给仪表，仪表进行超速报警。

信息感知控制器将摄像头探测模块探测的限速值v_targetv（即限速标牌上显示的限速值）与导航系统发出的限速值v_targetnv进行数据的融合处理，能准确确定当前车辆的限速目标值，针对v_targetv与v_targetnv相等的情况，信息感知控制器在探测到新的限速信息之前，会持续不断得将v_targetnv作为限速目标值v_target发送给中央控制器，中央控制器会通知仪表持续显示，给用户直观准确的提示；针对v_targetv与v_targetnv不想等或者只有v_targetv或者只有v_targetnv的情况，信息感知控制器在探测到新的限速信息之前，会将v_targetnv作为限速目标值v_target发送给中央控制器，但只会持续设定时间，中央控制器会通知仪表只显示设定时间，给用户提示；通过这种方式将两种情况下的限速目标值进行区分，从而使用户能更清楚、准确的了解车辆当前行驶状况。在车速v_speed大于限速目标值v_target加设定偏差值时，中央控制器将超速报警信号发送给仪表，仪表进行超速报警，提醒用户车辆超速，在车速降下来之后，中央控制器将停止超速报警信号发送给仪表，仪表停止超速报警，然后在未收到新的限速目标值v_target的情况下，如果车速v_speed大于限速目标值v_target加设定偏差值加第三速度阈值，则将超速报警信号发送给仪表，仪表进行超速报警，即第二次超速报警，这种方式避免了因车速不稳定而导致的重复报警。

优选的，所述中央控制器为车道辅助系统控制器（即直接利用已有的车道辅助系统的控制器作为中央控制器），所述第一速度阈值为40km/h，所述第二速度阈值为80km/h，所述减速度阈值为2m/s²。

优选的，所述信息感知控制器为摄像头控制处理器（即直接利用摄像头的控制处理器进行限速目标值v_target的判定、处理），所述设定时间为3分钟。

优选的，所述第三速度阈值为5km/h。

本发明具有如下效果：

在收到限速目标值v_target的情况下，中央控制器根据限速目标值v_target进行限速，并考虑了车辆是否处于匝道或隧道的情况；在未收到限速目标值v_target的情况下，中央控制器也考虑了车辆是否处于匝道或隧道的情况，并根据第一速度阈值或第二速度阈值进行限速，保证了限速的准确性；在限速时将减速度控制在减速度阈值以内，避免了急减速，保证了限速的安全性和舒适性。

附图说明

图1为本实施例的原理框图。

图2为本实施例中获取限速目标值并发送给中央控制器的流程图。

图3为本实施例中中央控制器根据限速目标值控制超速报警的流程图。

图4为本实施例中中央控制器限制车速的流程图之一。

图5为本实施例中中央控制器限制车速的流程图之二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1所示，智能限速系统包括信息感知单元、中央决策单元、执行单元和人机交互单元。信息感知单元包括前视摄像头（主要由摄像头探测模块和摄像头控制处理器构成）、导航系统和轮速传感器，摄像头探测模块探测车辆行驶道路的限速标牌，并将其发送给摄像头控制处理器（即信息感知控制器），摄像头控制处理器对限速标牌进行预处理（该预处理方式为现有技术），得到限速值v_targetv；导航系统定位当前车辆的位置，输出道路类型（比如高速、国道、县道、快速路、城市道路、乡村道路等）、限速值v_targetnv、匝道（比如距离匝道口的距离、进入匝道、在匝道内、出匝道）、隧道（比如进入隧道、在隧道内、出隧道、距离隧道口的距离）、是否处于路径规划等信息，导航系统与摄像头控制处理器连接，将限速值v_targetnv发送给摄像头控制处理器进行处理；轮速传感器采集车辆当前的行驶速度（即车速v_speed）。信息感知单元获取的信息都实时发送给中央决策单元，这里的中央决策单元主要指中央控制器，本实施例中利用的是已有的车道辅助系统（即las）的控制器，即车道辅助系统控制器。执行单元按照期望的减速度将本车速度降低至目标车速，本实施例中执行单元主要包括acc控制器和epbi（即集成式电子驻车制动系统），acc控制器与epbi连接，同时也与车道辅助系统控制器连接。人机交互是指驾驶员与智能限速系统的信息交互，本实施例中人机交互单元主要包括仪表和按键两个部分，仪表、按键与车道辅助系统控制器连接，仪表上能显示限速目标值v_target以及超速报警信息（比如图像、声音报警），按键主要用于对智能限速系统的设置，用户可以设置超速是否报警以及超速值的偏差(即设定偏差值)。

如图2至图5所示，基于摄像头与导航数据融合的限速控制方法，包括获取限速目标值并发送给中央控制器的步骤、中央控制器根据限速目标值控制超速报警的步骤和中央控制器限制车速的步骤。

如图2所示，获取限速目标值并发送给中央控制器的步骤包括：

第一步、信息感知控制器探测限速信息并进行判断，如果收到摄像头探测模块探测的限速值v_targetv，则执行第二步，否则执行第五步；

第二步、信息感知控制器判断是否收到导航系统发出的限速值v_targetnv，如果是，则执行第三步，否则执行第四步；

第三步、信息感知控制器判断v_targetv与v_targetnv是否相等，如果是，则将v_targetnv作为限速目标值v_target发送给中央控制器，然后返回执行第一步，否则执行第四步；

第四步、信息感知控制器将v_targetv作为限速目标值v_target发送给中央控制器，然后执行第七步；

第五步、信息感知控制器判断是否收到导航系统发出的限速值v_targetnv，如果是，则执行第六步，否则返回执行第一步；

第六步、信息感知控制器将v_targetnv作为限速目标值v_target发送给中央控制器，然后执行第七步；

第七步、信息感知控制器判断持续时间是否大于或等于3分钟，如果是，则执行第八步，否则返回执行第一步；

第八步、信息感知控制器停止将限速目标值v_target发送给中央控制器，然后返回执行第一步。

如图3所示，中央控制器根据限速目标值控制超速报警的步骤包括：

第一步、中央控制器获取限速信息和车速信息并进行判断，如果收到限速目标值v_target，则执行第二步，否则继续执行第一步；

第二步、中央控制器将限速目标值v_target发送给仪表显示，然后执行第三步；

第三步、中央控制器判断车速v_speed是否大于限速目标值v_target加设定偏差值，如果是，则执行第四步，否则返回执行第一步；

第四步、中央控制器将超速报警信号发送给仪表，仪表进行超速报警（即仪表闪烁并发出报警声音），然后执行第五步；

第五步、中央控制器判断车速v_speed是否小于或等于限速目标值v_target加设定偏差值，如果是，则执行第六步，否则返回执行第四步；

第六步、中央控制器将停止超速报警信号发送给仪表，仪表停止超速报警，然后执行第七步；

第七步、中央控制器判断是否收到新的限速目标值v_target，如果是，则返回执行第二步，将新的限速目标值发送给仪表显示，否则执行第八步；

第八步、中央控制器判断车速v_speed是否大于限速目标值v_target加设定偏差值加5km/h，如果是，则返回执行第四步，否则结束。

如图4、图5所示，中央控制器限制车速的步骤为：

第一步、中央控制器获取限速信息、车速信息和导航信息并进行判断，如果收到限速目标值v_target，则执行第二步，否则执行第十步；

第二步、中央控制器判断车速v-speed是否大于限速目标值v_target，如果是，则执行第三步，否则返回执行第一步；

第三步、中央控制器将限速目标值v_target作为目标车速，结合整车动力学模型，确定2m/s²以内的减速度（即将减速度控制在2m/s²以内），并将该减速度和目标车速发送给acc控制器，acc控制器控制epbi减速，然后执行第四步；

第四步、中央控制器判断车速v-speed是否等于限速目标值v_target，如果是，则执行第五步，否则返回执行第三步；

第五步、中央控制器根据导航信息判断是否收到车辆在匝道或隧道内行驶信息，如果是，则执行第六步，否则执行第九步；

第六步、中央控制器将限速目标值v_target作为巡航车速发送给acc控制器，然后执行第七步；

第七步、中央控制器根据导航信息判断是否收到车辆驶出匝道或隧道信息，如果是，则执行第八步，否则返回执行第六步；

第八步、中央控制器将用户设定的巡航速度作为巡航车速发送给acc控制器，然后结束；

第九步、中央控制器将限速目标值v_target作为巡航车速发送给acc控制器，然后结束；

第十步、中央控制器判断是否收到车辆即将进入匝道信息，如果是，则执行第十一步，否则执行第十六步；

第十一步、中央控制器判断车速v-speed是否大于40km/h，如果是，则执行第十二步，否则不改变巡航车速并结束；

第十二步、中央控制器将40km/h作为目标车速，结合整车动力学模型，确定2m/s²以内的减速度（即将减速度控制在2m/s²以内），并将该减速度和目标车速发送给acc控制器，acc控制器控制epbi减速，然后执行第十三步；

第十三步、中央控制器判断车速v-speed是否等于40km/h，如果是，则执行第十四步，否则返回执行第十二步；

第十四步、中央控制器将40km/h作为巡航车速发送给acc控制器，然后执行第十五步；

第十五步、中央控制器判断是否收到车辆驶出匝道信息，如果是，则执行第二十二步，否则返回执行第十四步；

第十六步、中央控制器判断是否收到车辆即将进入隧道信息，如果是，则执行第十七步，否则不改变巡航车速并结束；

第十七步、中央控制器判断车速v-speed是否大于80km/h，如果是，则执行第十八步，否则不改变巡航车速并结束；

第十八步、中央控制器将80km/h作为目标车速，结合整车动力学模型，确定2m/s²以内的减速度（即将减速度控制在2m/s²以内），并将该减速度和目标车速发送给acc控制器，acc控制器控制epbi减速，然后执行第十九步；

第十九步、中央控制器判断车速v-speed是否等于80km/h，如果是，则执行第二十步，否则返回执行第十八步；

第二十步、中央控制器将80km/h作为巡航车速发送给acc控制器，然后执行第二十一步；

第二十一步、中央控制器判断是否收到车辆驶出隧道信息，如果是，则执行第二十二步，否则返回执行第二十步；

第二十二步、中央控制器将用户设定的巡航速度作为巡航车速发送给acc控制器，然后结束。