一种横向辅助驾驶方法及装置与流程

1.本技术涉及汽车技术领域，具体涉及一种横向辅助驾驶方法及装置。


背景技术：

2.当今汽车技术领域，驾驶员经过长时间的驾驶后，会处于疲劳驾驶的状态，此时极易在驾驶员无意识的情况下出现车道偏离状况，从而发生交通事故，尤其在高速公路上行驶时，甚至会造成严重的人员伤亡。
3.因此，需要在车辆出现无意识车道偏离情况时，对驾驶员的驾驶工作进行协助，从而避免事故的发生。但是现有的横向驾驶辅助技术功能单一，无法应对复杂的车辆驾驶状况，无法满足驾驶员的多样驾驶辅助需求。
4.现提供一种新的横向驾驶辅助技术，模式多样，能够满足不同的驾驶辅助需求。


技术实现要素：

5.本技术提供一种横向辅助驾驶方法及装置，在车辆出现无意识车道偏离情况时，结合不同的当前车辆状况，进行相对应的车辆辅助控制操作，及时进行车辆回正或车道偏离报警，在一定程度上保障驾驶员的车辆行驶安全。
6.第一方面，本技术提供了一种横向辅助驾驶方法，所述方法包括以下步骤：
7.识别目标车辆是否出现无意识车道偏离情况；
8.当所述目标车辆出现所述无意识车道偏离情况，且所述目标车辆的实时车速大于第一车速阈值时，进行车道偏离报警；
9.当所述目标车辆出现所述无意识车道偏离情况，且所述目标车辆的实时车速不大于第一车速阈值时，进行车道偏离报警，并控制所述目标车辆进行车辆回正。
10.具体的，所述控制所述目标车辆进行车辆回正中，包括以下步骤：
11.获取所述目标车辆的实时车速以及实时行驶方向；
12.基于所述实时车速以及所述实时行驶方向，结合预设的第一预瞄时间，计算获得经过所述第一预瞄时间后所述目标车辆与当前道路中心线的实时横向距离以及所述目标车辆与所述当前道路中心线的实时轨迹夹角；
13.基于所述实时横向距离以及所述实时轨迹夹角，计算获得方向盘控制目标角度；
14.基于所述方向盘控制目标角度控制所述目标车辆进行车辆回正。
15.具体的，所述识别目标车辆是否出现无意识车道偏离情况中，包括以下步骤：
16.识别所述目标车辆的转向灯的工作状态；
17.监控所述目标车辆的方向盘转向力矩的第一力矩均值和第一力矩最大值；
18.当所述转向灯处于开启状态或所述力矩均值或力矩最大值大于第一力矩阈值时，则判定所述目标车辆未出现无意识车道偏离情况；
19.当所述目标车辆出现车道偏离情况，且所述转向灯处于关闭状态以及所述力矩均值和力矩最大值均不大于第一力矩阈值时，则判定所述目标车辆出现无意识车道偏离情
况。
20.进一步的，所述方法还包括防偏离控制流程，所述防偏离控制流程包括以下步骤：
21.按照预设周期识别所述目标车辆的当前道路中心线；
22.控制所述目标车辆沿所述当前道路中心线行驶。
23.进一步的，所述方法还包括转向监控流程，所述转向监控流程包括以下步骤：
24.当所述目标车辆的转向机基于所述方向盘控制目标角度对应的转向机目标转向角度，控制所述目标车辆进行车辆回正时，识别所述转向机的转向机实际转向角度；
25.比对所述转向机目标转向角度与所述转向机实际转向角度，判断所述转向机是否出现故障。
26.第二方面，本技术提供了一种横向辅助驾驶装置，所述装置包括：
27.车辆监控模块，其用于识别目标车辆是否出现无意识车道偏离情况；
28.偏离报警模块，其用于当所述目标车辆出现所述无意识车道偏离情况，进行车道偏离报警；
29.车辆回正模块，其用于当所述目标车辆出现所述无意识车道偏离情况，且所述目标车辆的实时车速不大于第一车速阈值时，控制所述目标车辆进行车辆回正。
30.进一步的，所述车辆回正模块还用于获取所述目标车辆的实时车速以及实时行驶方向；
31.所述车辆回正模块还用于基于所述实时车速以及所述实时行驶方向，结合预设的第一预瞄时间，计算获得经过所述第一预瞄时间后所述目标车辆与当前道路中心线的实时横向距离以及所述目标车辆与所述当前道路中心线的实时轨迹夹角；
32.所述车辆回正模块还用于基于所述实时横向距离以及所述实时轨迹夹角，计算获得方向盘控制目标角度；
33.所述车辆回正模块还用于基于所述方向盘控制目标角度控制所述目标车辆进行车辆回正。
34.进一步的，所述车辆监控模块还用于识别所述目标车辆的转向灯的工作状态；
35.所述车辆监控模块还用于监控所述目标车辆的方向盘转向力矩的第一力矩均值和第一力矩最大值；
36.所述车辆监控模块还用于当所述转向灯处于开启状态或所述力矩均值或力矩最大值大于第一力矩阈值时，则判定所述目标车辆未出现无意识车道偏离情况；
37.所述车辆监控模块还用于当所述目标车辆出现车道偏离情况，且所述转向灯处于关闭状态以及所述力矩均值和力矩最大值均不大于第一力矩阈值时，则判定所述目标车辆出现无意识车道偏离情况。
38.进一步的，所述装置还包括：
39.防偏离控制模块，其用于按照预设周期识别所述目标车辆的当前道路中心线，并控制所述目标车辆沿所述当前道路中心线行驶。
40.进一步的，所述装置还包括：
41.转向监控模块，其用于当所述目标车辆的转向机基于所述方向盘控制目标角度对应的转向机目标转向角度，控制所述目标车辆进行车辆回正时，识别所述转向机的转向机实际转向角度；
42.所述转向监控模块还用于比对所述转向机目标转向角度与所述转向机实际转向角度，判断所述转向机是否出现故障。
43.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
44.本技术在车辆出现无意识车道偏离情况时，结合不同的当前车辆状况，进行相对应的车辆辅助控制操作，及时进行车辆回正或车道偏离报警，在一定程度上保障驾驶员的车辆行驶安全。
附图说明
45.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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。
46.图1为本技术实施例中提供的横向辅助驾驶方法的步骤流程图；
47.图2为本技术实施例中提供的横向辅助驾驶方法的功能示意图；
48.图3为本技术实施例中提供的横向辅助驾驶方法的功能原理图；
49.图4为本技术实施例中提供的横向辅助驾驶方法的车道偏离抑制对应的原理示意图；
50.图5为本技术实施例中提供的横向辅助驾驶方法的功能框架结构图；
51.图6为本技术实施例中提供的横向辅助驾驶方法的方向盘转动角度曲线图；
52.图7为本技术实施例中提供的横向辅助驾驶方法的原理示意图；
53.图8为本技术实施例中提供的横向辅助驾驶装置的结构框图。
具体实施方式
54.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
55.以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细说明。
56.本技术实施例提供一种横向辅助驾驶方法及装置，在车辆出现无意识车道偏离情况时，结合不同的当前车辆状况，进行相对应的车辆辅助控制操作，及时进行车辆回正或车道偏离报警，在一定程度上保障驾驶员的车辆行驶安全。
57.为达到上述技术效果，本技术的总体思路如下：
58.一种横向辅助驾驶方法，该方法包括以下步骤：
59.s1、识别目标车辆是否出现无意识车道偏离情况；
60.s2、当目标车辆出现无意识车道偏离情况，且目标车辆的实时车速大于第一车速阈值时，进行车道偏离报警；
61.s3、当目标车辆出现无意识车道偏离情况，且目标车辆的实时车速不大于第一车速阈值时，进行车道偏离报警，并控制目标车辆进行车辆回正。
62.以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细说明。
63.第一方面，参见图1～7所示，本技术实施例提供一种横向辅助驾驶方法，该方法包括以下步骤：
64.s1、识别目标车辆是否出现无意识车道偏离情况；
65.s2、当目标车辆出现无意识车道偏离情况，且目标车辆的实时车速大于第一车速阈值时，进行车道偏离报警；
66.s3、当目标车辆出现无意识车道偏离情况，且目标车辆的实时车速不大于第一车速阈值时，进行车道偏离报警，并控制目标车辆进行车辆回正。
67.本技术实施例中，在车辆出现无意识车道偏离情况时，结合不同的当前车辆状况，进行相对应的车辆辅助控制操作，及时进行车辆回正或车道偏离报警，在一定程度上保障驾驶员的车辆行驶安全。
68.具体的，所述控制所述目标车辆进行车辆回正中，包括以下步骤：
69.获取所述目标车辆的实时车速以及实时行驶方向；
70.基于所述实时车速以及所述实时行驶方向，结合预设的第一预瞄时间，计算获得经过所述第一预瞄时间后所述目标车辆与当前道路中心线的实时横向距离以及所述目标车辆与所述当前道路中心线的实时轨迹夹角；
71.基于所述实时横向距离以及所述实时轨迹夹角，计算获得方向盘控制目标角度；
72.基于所述方向盘控制目标角度控制所述目标车辆进行车辆回正。
73.具体的，所述识别目标车辆是否出现无意识车道偏离情况中，包括以下步骤：
74.识别所述目标车辆的转向灯的工作状态；
75.监控所述目标车辆的方向盘转向力矩的第一力矩均值和第一力矩最大值；
76.当所述转向灯处于开启状态或所述力矩均值或力矩最大值大于第一力矩阈值时，则判定所述目标车辆未出现无意识车道偏离情况；
77.当所述目标车辆出现车道偏离情况，且所述转向灯处于关闭状态以及所述力矩均值和力矩最大值均不大于第一力矩阈值时，则判定所述目标车辆出现无意识车道偏离情况。
78.具体操作时，该步骤操作对应的判断有两个依据，满足以下一个条件即为有意识偏离：
79.1、驾驶员是否打转向灯；
80.2、监测驾驶员转向手力矩，以1s-2s周期监测方向盘转向力矩的均值和最大值，当均值和最大值大于一定阈值时认为是有意识偏离。
81.进一步的，所述方法还包括防偏离控制流程，所述防偏离控制流程包括以下步骤：
82.按照预设周期识别所述目标车辆的当前道路中心线；
83.控制所述目标车辆沿所述当前道路中心线行驶。
84.进一步的，所述方法还包括转向监控流程，所述转向监控流程包括以下步骤：
85.当所述目标车辆的转向机基于所述方向盘控制目标角度对应的转向机目标转向角度，控制所述目标车辆进行车辆回正时，识别所述转向机的转向机实际转向角度；
86.比对所述转向机目标转向角度与所述转向机实际转向角度，判断所述转向机是否出现故障。
87.如说明书附图的图2至4所示，基于本技术实施例的技术方案，该方法包括以下三
种实施操作：
88.(1)车道偏离预警：当车速超过一定阈值，驾驶员无意识状态下车辆快压车道线或者已经压车道线时发出声光报警，不控车。
89.其中，本技术实施例的传感器是前向智能摄像头，当车速大于系统工作速度、摄像头识别到本车轮胎外沿与对应侧车道线内线边缘横向距离小于一定距离阈值，在直道上本车相对车道线角度大于一定角度阈值、驾驶员无意识偏离时，发出报警；
90.上述本车轮胎外沿与对应侧车道线内线边缘横向距离对应的距离阈值主要与车速、本车相对车道线角度、车道宽度、道路弯道半径四个因素相关，可通过查表获得实时阈值，其中实时车速来源于车辆总线，本车相对车道线角度、车道宽度和道路弯道半径均来源于前向摄像头，四个因素与阈值没有线性关系，大致规律是三个因素均与阈值成正相关性；
91.考虑弯道正常行驶也比较容易靠近车道线较近，为了避免报警过于频繁，弯道时压线才会报警。
92.(2)车道保持：当驾驶员选择开启该功能，当车道线状态、车辆状态(含转向执行部件)均满足启动该功能的条件时，控制器会一直控制车辆转向保证车辆沿着中心线附近自动行驶，直到驾驶员关闭该功能或者车道线状态、车辆状态条件不满足系统工作条件。
93.(3)车道偏离抑制：当驾驶员选择开启该功能，当车道线状态、车辆状态均满足启动该功能的条件时，只要驾驶员无意识状态下车辆存在偏离车道的风险，控制器会发出声光报警的同时控制车辆转向使车辆回到车道中心线附近，直到判断驾驶员已成功接管(踩刹车踏板超过一定阈值、打转向灯、手力矩超过一定阈值)车辆才会推出自动控制。
94.车道偏离抑制对应的算法与车道保持的算法基本相似，主要是其中实时动态规划曲线设计会有些差异，车道偏离抑制触发时刻一般是在车距离中心线比较远时，此时规划的曲线会复杂些，一般用四阶曲线，控制车辆慢慢靠近中心线到一定距离后，规划曲线简化为三阶曲线后算法跟车道保持一样。
95.其中，计算方向盘控制目标角度对应第一计算公式:
96.steerag1＝dst*k1*q1+φ*k2*q2；
97.dst为无目标轨迹规划时为一定预瞄时间后中心线与预测轨迹的横向距离，有目标轨迹规划时为一定预瞄时间后目标轨迹与预测轨迹的横向距离；
98.φ为无目标轨迹规划时为一定预瞄时间后中心线与预测轨迹的夹角，有目标轨迹规划时为一定预瞄时间后目标轨迹与预测轨迹的夹角；
99.k1、k2均为预设的控制系数；
100.q1、q2为距离控制量和角度控制量各自预设的权重。
101.另外，该方法在具体实施时，还包括功能降级操作：
102.当环境状态、车道线状态、车辆状态中部分信号、状态不满足当前开启功能工作的必要条件时，系统会自动屏蔽掉部分功能仅启用可用功能；
103.如车道保持功能工作过程中，监测到转向机发出故障报文、车辆纵向发出故障报文或者转向系统响应时滞超出阈值、转向系统响应能力下降(如目标转向100度，转向机只转50度)等不满足自动控制车辆的问题，配置该方法的系统会发出功能降级提醒给驾驶员一定时间后仅做车辆偏离预警不控车。
104.本技术实施例的功能架构图和原理流程图说明书附图的5至7所示：
105.状态监测和故障诊断：以转向机为例，状态监测包括响应时滞监测、自动控制请求反馈监测、角度响应程度监测、工作模式响应状态监测；
106.故障诊断包括转向机控制器反馈的故障信号和前述状态监测判断为故障的信息，诊断为较严重/严重的故障需要提供故障码/故障提示给仪表；
107.另外，状态监测和故障诊断也是功能降级的重要依据。
108.转向时滞监测：转向机进入自动控制模式后，监测控制器发给转向机控制器的目标角度波峰/波谷与转向机反馈的实际角度时间差值，如说明书附图的图6所示，当一定时间内δt均大于一定阈值时则认为当前转向机状态存在故障。
109.自动控制请求反馈监测：连续监测控制器发送给转向机控制器进入自动控制指令后转向机的响应情况，如果一定时间内控制器发出多次进入自动控制指令后转向机均未快速反馈已进入自动控制状态，则认为当前转向机状态存在故障。
110.角度响应程度监测：转向机进入自动控制模式后，以固定周期计算该时刻控制器发给转向机的目标角度指令和方向盘实际角度间的差值，累计一定时间内的计算的差值均值、方差、最大值，判断转向机响应情况，当均值、方差、最大值大于一定阈值时认为当前转向机状态存在故障。
111.工作模式响应状态监测：转向机工作在自动控制模式时，如果频繁自动退出自动控制器模式，即认为当前转向机状态存在故障。
112.需要说明的是，转向机配置有对应的控制器的，默认是非自动控制模式，当接收到车辆上辅助驾驶/自动驾驶控制器的自动控制指令就回进行响应/交互进入对应模式，并实时反馈自己的状态(模式、实际角度、实际角速度等给辅助驾驶/自动驾驶控制器)。
113.方向盘零位自学习:可以理解为类似车上的空行程，即方向盘在该范围内动作转向轮没有转向动作。方向盘零位对应的值会因为车辆使用过程中的机械磨损发生变化。为了保证控制性能，需要在第一次使用转向机时对该值进行标定获取，并在后续转向机使用过程中监测该值是否发生了明显变化。
114.需要说明的是，本技术实施例兼具的多模式横向驾驶辅功能，集成度高、功能完备、性价比高；
115.在实现功能的基础上，充分考虑了影响运行性能的因素(如部件性能降低、部件失效、环境状态不满足要求等)，并对其设计了应对措施(功能降级、声光报警、减速停车等)，使得控制稳定性好、运行安全、可靠性高。
116.第二方面，参见图8所示，本技术实施例提供一种横向辅助驾驶装置，该装置包括：
117.车辆监控模块，其用于识别目标车辆是否出现无意识车道偏离情况；
118.偏离报警模块，其用于当所述目标车辆出现所述无意识车道偏离情况，进行车道偏离报警；
119.车辆回正模块，其用于当所述目标车辆出现所述无意识车道偏离情况，且所述目标车辆的实时车速不大于第一车速阈值时，控制所述目标车辆进行车辆回正。
120.本技术实施例中，在车辆出现无意识车道偏离情况时，结合不同的当前车辆状况，进行相对应的车辆辅助控制操作，及时进行车辆回正或车道偏离报警，在一定程度上保障驾驶员的车辆行驶安全。
121.进一步的，所述车辆回正模块还用于获取所述目标车辆的实时车速以及实时行驶
方向；
122.所述车辆回正模块还用于基于所述实时车速以及所述实时行驶方向，结合预设的第一预瞄时间，计算获得经过所述第一预瞄时间后所述目标车辆与当前道路中心线的实时横向距离以及所述目标车辆与所述当前道路中心线的实时轨迹夹角；
123.所述车辆回正模块还用于基于所述实时横向距离以及所述实时轨迹夹角，计算获得方向盘控制目标角度；
124.所述车辆回正模块还用于基于所述方向盘控制目标角度控制所述目标车辆进行车辆回正。
125.进一步的，所述车辆监控模块还用于识别所述目标车辆的转向灯的工作状态；
126.所述车辆监控模块还用于监控所述目标车辆的方向盘转向力矩的第一力矩均值和第一力矩最大值；
127.所述车辆监控模块还用于当所述转向灯处于开启状态或所述力矩均值或力矩最大值大于第一力矩阈值时，则判定所述目标车辆未出现无意识车道偏离情况；
128.所述车辆监控模块还用于当所述目标车辆出现车道偏离情况，且所述转向灯处于关闭状态以及所述力矩均值和力矩最大值均不大于第一力矩阈值时，则判定所述目标车辆出现无意识车道偏离情况。
129.具体操作时，该步骤操作对应的判断有两个依据，满足以下一个条件即为有意识偏离：
130.1、驾驶员是否打转向灯；
131.2、监测驾驶员转向手力矩，以1s-2s周期监测方向盘转向力矩的均值和最大值，当均值和最大值大于一定阈值时认为是有意识偏离。
132.进一步的，该横向辅助驾驶装置还包括：
133.防偏离控制模块，其用于按照预设周期识别所述目标车辆的当前道路中心线，并控制所述目标车辆沿所述当前道路中心线行驶。
134.进一步的，该横向辅助驾驶装置还包括：
135.转向监控模块，其用于当所述目标车辆的转向机基于所述方向盘控制目标角度对应的转向机目标转向角度，控制所述目标车辆进行车辆回正时，识别所述转向机的转向机实际转向角度；
136.所述转向监控模块还用于比对所述转向机目标转向角度与所述转向机实际转向角度，判断所述转向机是否出现故障。
137.基于本技术实施例的技术方案，该方法包括以下三种实施操作：
138.(1)车道偏离预警：当车速超过一定阈值，驾驶员无意识状态下车辆快压车道线或者已经压车道线时发出声光报警，不控车。
139.其中，本技术实施例的传感器是前向智能摄像头，当车速大于系统工作速度、摄像头识别到本车轮胎外沿与对应侧车道线内线边缘横向距离小于一定距离阈值，在直道上本车相对车道线角度大于一定角度阈值、驾驶员无意识偏离时，发出报警；
140.上述本车轮胎外沿与对应侧车道线内线边缘横向距离对应的距离阈值主要与车速、本车相对车道线角度、车道宽度、道路弯道半径四个因素相关，可通过查表获得实时阈值，其中实时车速来源于车辆总线，本车相对车道线角度、车道宽度和道路弯道半径均来源
于前向摄像头，四个因素与阈值没有线性关系，大致规律是三个因素均与阈值成正相关性；
141.考虑弯道正常行驶也比较容易靠近车道线较近，为了避免报警过于频繁，弯道时压线才会报警。
142.(2)车道保持：当驾驶员选择开启该功能，当车道线状态、车辆状态(含转向执行部件)均满足启动该功能的条件时，控制器会一直控制车辆转向保证车辆沿着中心线附近自动行驶，直到驾驶员关闭该功能或者车道线状态、车辆状态条件不满足系统工作条件。
143.(3)车道偏离抑制：当驾驶员选择开启该功能，当车道线状态、车辆状态均满足启动该功能的条件时，只要驾驶员无意识状态下车辆存在偏离车道的风险，控制器会发出声光报警的同时控制车辆转向使车辆回到车道中心线附近，直到判断驾驶员已成功接管(踩刹车踏板超过一定阈值、打转向灯、手力矩超过一定阈值)车辆才会推出自动控制。
144.车道偏离抑制对应的算法与车道保持的算法基本相似，主要是其中实时动态规划曲线设计会有些差异，车道偏离抑制触发时刻一般是在车距离中心线比较远时，此时规划的曲线会复杂些，一般用四阶曲线，控制车辆慢慢靠近中心线到一定距离后，规划曲线简化为三阶曲线后算法跟车道保持一样。
145.另外，该方法在具体实施时，还包括功能降级操作：
146.当环境状态、车道线状态、车辆状态中部分信号、状态不满足当前开启功能工作的必要条件时，系统会自动屏蔽掉部分功能仅启用可用功能；
147.如车道保持功能工作过程中，监测到转向机发出故障报文、车辆纵向发出故障报文或者转向系统响应时滞超出阈值、转向系统响应能力下降(如目标转向100度，转向机只转50度)等不满足自动控制车辆的问题，配置该方法的系统会发出功能降级提醒给驾驶员一定时间后仅做车辆偏离预警不控车。
148.为了保障系统运行的可靠性和安全性，本技术实施例设计了状态判断和管理、状态监测和故障诊断，使得当感知部件、控制部件、执行部件、驾驶员、行车环境状态不满足系统运行要求时可进行功能降级、声光报警、减速停车进行应对。
149.该横向辅助驾驶装置实时监测感知部件、控制部件、执行部件、驾驶员、行车环境的状态，包括但不限于部件故障状态、驾驶员意识状态、部件响应状态等；
150.其中状态判断和管理主要是根据实时报文、驾驶员实时操作来判断当前时刻各模块的状态，状态监测和故障诊断会更加侧重跟踪一段时间内各部件的性能保持情况。
151.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
152.以上仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最
宽的范围。