一种基于障碍物运行轨迹预测的车辆控制方法与流程

1.本发明涉及车辆驾驶安全领域，尤其涉及一种基于障碍物运行轨迹预测的车辆控制方法。


背景技术：

2.驾驶过程中发生碰撞常常是因为驾驶员或自动驾驶车辆周边障碍物，如其他车辆、行人、隔离带等的运行轨迹或与本车辆的相对位置等信息的预测不够及时且准确，从而导致车祸的发生。因此，需要对车辆周边障碍物是否会与本车辆发生碰撞进行判断，从而减少事故的发生。现有技术中通过毫米波雷达识别障碍物的运动信息，通过计算车辆与障碍物的纵向相遇时间及对应的横向相对距离判断车辆与障碍物是否存在碰撞风险；如果是，则控制与障碍物的当前位置对应的车辆远光灯中的led光源闪烁，以进行碰撞预警。但该技术方案仅能对存在碰撞风险进行提示，并不能给出具体的驾驶指导意见，尤其是当存在风险时也没有相应的措施，并不能有效的保障驾驶安全。
3.因此，本发明提供一种基于障碍物运行轨迹预测的车辆控制方法，通过检测障碍物的运行状态信息，对其轨迹进行预测，并基于其运行轨迹计算出车辆驾驶的安全边界，为车辆驾驶提供指导，同时也可以进行风险提示，在存在风险时提供相应措施，有效地保障驾驶安全。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于障碍物运行轨迹预测的车辆控制方法，通过检测周边所有静止或运动的障碍物的运行状态信息预测运动轨迹，从而根据障碍物的运行轨迹计算本车辆的安全驾驶边界，为车辆驾驶提供指导，同时也可以进行风险提示，保障驾驶安全。
5.具体地，本发明一方面提供一种基于障碍物运行轨迹预测的车辆控制方法，包括以下步骤：车辆的多传感器实时检测车辆周围障碍物的运行状态信息；根据所述运行状态信息计算并预测所述障碍物的运行轨迹；根据所述障碍物的运行轨迹计算所述车辆安全驾驶的动态安全边界；根据所述动态安全边界及所述车辆的驾驶状态指导所述车辆的驾驶。
6.优选地，上述方法中根据所述动态安全边界及所述车辆的驾驶状态指导所述车辆的驾驶的步骤包括：根据所述动态安全边界及所述车辆的驾驶状态判断是否存在不可避免碰撞；若不存在不可避免碰撞，根据所述车辆安全驾驶的动态边界确定驾驶策略；若存在不可避免碰撞，执行碰撞预警策略。
7.优选地，上述方法中所述碰撞预警策略包括：向其他交通参与者发出碰撞预警提示；和/或控制车辆外气囊弹出，为碰撞提供缓冲。
8.优选地，上述方法中所述障碍物的运行状态信息包括位置信息、运行速度、加速度、方向和/或指示灯信息。
9.优选地，上述方法中根据所述运行状态信息计算并预测所述障碍物的运行轨迹的
步骤包括：建立统一的三维坐标系；在统一的三维坐标系中对所述多传感器检测获得的所述障碍物的运行状态信息进行数据融合，计算所述障碍物的当前运行轨迹；根据所述当前运行轨迹及所述运行状态信息预测所述障碍物的未来运行轨迹。
10.优选地，上述方法中所述多传感器包括毫米波雷达、激光雷达及双目摄像头。
11.优选地，上述方法中在统一的三维坐标系中对所述多传感器检测获得的所述障碍物的运行状态信息进行数据融合时根据所述多传感器的工作特性、工作状态及天气因素进行数据融合。
12.优选地，上述方法中根据所述障碍物的运行轨迹计算所述车辆安全驾驶的动态安全边界后，根据实时检测的所述障碍物的运行状态信息校验并实时调整所述动态安全边界。
13.优选地，上述方法中所述驾驶策略包括保持匀速、加速、减速、刹车及变道。
14.优选地，上述方法中所述气囊涂有反光层。
15.采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：
16.1.通过安全驾驶边界为车辆提供驾驶指导
17.2.对不可避免的碰撞风险进行提示，并提供应对措施，保障驾驶安全。
附图说明
18.图1为符合本发明一优选实施例的基于障碍物运行轨迹预测的车辆控制方法流程图；
19.图2为符合本发明另一优选实施例的基于障碍物运行轨迹预测的车辆控制方法流程图。
具体实施方式
20.以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
21.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
22.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
23.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
24.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使
用。
25.参阅附图1，为符合本发明一优选实施例的基于障碍物运行轨迹预测的车辆控制方法流程示意图，包括以下步骤：首先，车辆的多传感器实时检测车辆周围障碍物的运行状态信息，周围障碍物包括车辆周围所有处于运动状态的人或物体，如隔离带、行人、车辆等，车辆上的多个传感器首先对这些障碍物的运行状态信息进行实时检测；获取障碍物的运行状态信息后，根据该运行状态信息计算并预测相应障碍物的运行轨迹；获取周边障碍物的运行轨迹后，根据该运行轨迹计算车辆安全驾驶的动态安全边界；根据该动态安全边界及车辆的驾驶状态指导所述车辆的驾驶。
26.车辆行驶过程中，驾驶员要时刻留意车辆周围障碍物，行人、车辆等，由于驾驶员在驾驶过程中容易受到各种外界因素影响，从而忽略某一方向来车或行人，导致事故发生。因此，在本发明的技术方案中，首先通过传感器对这些障碍物的运行状态信息进行实时检测，通过检测获得的运行状态信息可以对障碍物的运行轨迹进行计算并预测，基于障碍物的运行轨迹，划分车辆的安全驾驶边界，即车辆在该边界内驾驶是安全的，该边界外即为障碍物的运行轨迹范围，并且由于障碍物，尤其是车辆或行人可能改变运行状态，因此，对运行状态信息的检测是实时的，安全驾驶边界是动态的。基于该动态安全边界，结合车辆驾驶状态，如车辆当前的方向及速度，可以为驾驶提供指导，如加速、减速、变向等。
27.基于上述实施例，符合本发明的一优选实施例中，根据障碍物的运行轨迹计算车辆安全驾驶的动态安全边界后，根据实时检测的障碍物的运行状态信息校验并实时调整动态安全边界。通过本发明的技术方案，可以进一步提高障碍物运行轨迹预测的精准度，保障驾驶安全。
28.本发明的技术方案不同于现有技术中同时利用车辆及障碍物的运动状态信息计算碰撞可能性，一方面，在该种方案中变量太多，无法计算准确，不论是车辆本身变化还是障碍物运动状态变化，都会使碰撞可能性计算出现偏差，另一方面，该方案仅能够给出碰撞提示而无法给出驾驶指导及应对措施。在本发明的技术方案中，首先仅针对障碍物的运行状态信息进行监测，不引入车辆这一变量，而通过障碍物的运行状态信息计算出障碍物运行轨迹进而获得车辆的安全驾驶边界，直到此步骤，计算都是仅针对障碍物进行的，计算更加简便且准确，车辆可以在安全驾驶边界内运行，此时的驾驶策略才会引入车辆的运行状态这一变量，根据该安全驾驶边界及车辆运行状态为车辆驾驶策略提供指导。通过本发明的技术方案，可以有效的保障驾驶安全。
29.基于上述实施例，符合本发明的一优选实施例中，根据动态安全边界及车辆的驾驶状态指导车辆的驾驶的步骤包括：根据动态安全边界及车辆的驾驶状态判断是否存在不可避免碰撞；若不存在不可避免碰撞，则根据车辆安全驾驶的动态边界确定驾驶策略，在安全驾驶边界内进行驾驶即可；若存在不可避免碰撞，即在障碍物不改变运行状态在该运行轨迹内进行运行的情况下，即便本车辆立刻进行减速、加速、转向或任何其他措施都无法避免该碰撞的发生，则执行碰撞预警策略，如进行碰撞预警、进行碰撞应对以降低发生碰撞后的伤害及损失。
30.基于上述实施例，符合本发明的一优选实施例中，驾驶策略包括保持匀速、加速、减速、刹车及变道，通过相应的驾驶策略保障车辆在安全驾驶边界内进行驾驶，保障驾驶安全。
31.基于上述实施例，符合本发明的一优选实施例中，碰撞预警策略包括：向其他交通参与者发出碰撞预警提示；和/或控制车辆外气囊弹出，为碰撞提供缓冲。本发明的不可避免碰撞是指在障碍物不改变运行状态在该运行轨迹内进行运行的情况下，即便本车辆立刻进行减速、加速、转向或任何其他措施都无法避免该碰撞的发生，本技术方案通过向其他交通参与者发出碰撞预警提示，在其他交通参与者改变运行状态的情况下，随着其运行轨迹的变换，该不可避免的碰撞可能会因其他交通参与者的变化而避免或减轻。而通过提前将碰撞侧车外气囊弹出，可以为不可避免的碰撞提供缓冲，保护人身安全，降低碰撞带来的损失。优选地，所述气囊涂有反光层，在夜晚可以有效地为其他驾驶员或行人提醒。
32.基于上述实施例，符合本发明的一优选实施例中，障碍物的运行状态信息包括位置信息、运行速度、加速度、方向和/或指示灯信息，通过位置信息、运行速度信息、加速度信息、转向信息可以精确地为障碍物的运行轨迹进行预测，而通过指示灯如刹车灯、转向灯信息可以提前为运行轨迹的变化进行预测，更有效地保障驾驶安全。需要说明的是，这些运行状态信息并不是全部都需要，不同的障碍物及运行状态可以根据不同的运行状态信息进行确定，如对于不可移动的障碍物，位置信息及运行速度即可，其中运行速度为0。
33.基于上述实施例，符合本发明的一优选实施例中，根据运行状态信息计算并预测障碍物的运行轨迹的步骤包括：建立统一的三维坐标系；在统一的三维坐标系中对多传感器检测获得的障碍物的运行状态信息进行数据融合，计算障碍物的当前运行轨迹；根据当前运行轨迹及运行状态信息预测障碍物的未来运行轨迹。在本实施例中，障碍物未来的运行轨迹不仅通过当前运行状态信息进行预测，还会考虑障碍物的当前运行轨迹，从而更精准地预测障碍物的未来运行轨迹。
34.本发明优选地通过多个传感器进行检测，进一步优选地，多个传感器位于车辆不同的位置，如，前方双角雷达、后方双角雷达，对不同位置不同角度的障碍物都能进行检测。进一步优选地，多个传感器属于不同的类别，如毫米波雷达、激光雷达、双目摄像头等，多个传感器根据自身的特性及位置检测障碍物运行状态，若存在重合的障碍物运行状态信息，则可以进行校验或数据融合，提高探测的精确性，保障驾驶安全。
35.参阅图2，为符合本发明另一优选实施例的基于障碍物运行轨迹预测的车辆控制方法流程图，车辆使用毫米波雷达，激光雷达以及双目红外摄像头对车辆周围的三维环境建立统一的三维坐标系，在车辆行驶过程中，利用多传感器对道路两边的车辆行人以及道路两边的障碍物进行检测，并且对车辆和行人的运行轨迹实时进行追踪与预测，根据道路两边的障碍物以及车辆和行人运行轨迹的实时追踪和预测，对本车实时划定安全边界，为车辆提供可安全通行区域，通过该动态安全边界为车辆驾驶提供指导。例如当车辆变道时，提前扫描目标车道的车辆状况，对目标车道车辆进行追踪和预测，为本车辆变道提供安全时机。对横向穿行的行人和车辆，以及辅道中穿插的车辆进行轨迹追踪与预测，即使在穿行过程中，有车辆或者障碍物遮挡，也可为车辆的行驶提供预警。同时摄像头可以对车辆行驶过程的变道指示灯进行识别，以及结合行驶的轨迹，对车辆行为进行识别和预测，另外车辆在变道过程中，即使没有打开变道指示灯，也可以根据运行轨迹进行识别和预测，有效降低车辆突然变道对车辆安全行驶带来的安全风险。进一步的，对是否存在不可避免的碰撞进行判断，当存在不可避免的碰撞但存在一定的碰撞风险时，提前控制车速，降低碰撞风险，同时提高车内人员的安全性。当预测到车辆存在不可避免碰撞时，提前将碰撞侧车外气囊
弹出，为不可避免的碰撞提供缓冲，保护人身安全，降低碰撞带来的损失。同时弹出的气囊涂有反光层，在夜晚为其他驾驶员提醒。
36.优选地，在统一的三维坐标系中对多传感器检测获得的障碍物的运行状态信息进行数据融合时根据所述多传感器的工作特性、工作状态及天气因素进行数据融合。如下雨天或者大雾天气摄像头的权重可能降低，传感器故障时权重为0等。
37.采用本发明的技术方案，通过检测障碍物的运行状态信息，对其轨迹进行预测，并基于其运行轨迹计算出车辆驾驶的安全边界，一方面，可以为车辆驾驶提供指导，另一方面，也可以根据安全驾驶边界及本车辆的运行状态对碰撞风险进行预测，并及时进行风险提示、提供驾驶指导或应对措施，有利于规避车辆行驶过程中可能存在的风险，保障驾驶安全。
38.应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。