一种应用于双向两车道的车辆超车辅助控制方法及系统与流程

本发明属于汽车技术领域，尤其涉及一种应用于双向两车道的车辆超车辅助控制方法及系统。

背景技术：

随着汽车工业的快速发展，汽车保有量激增，机动车驾驶人数量也呈现出迅猛增长的趋势，据统计全国汽车驾驶人数量已超过3亿，但驾驶人的驾驶水平参差不齐，其中驾龄不满1年的驾驶人数量超过3千万。机动车及驾驶人数量迅速增长，给人们生产生活带来便捷的同时，也带来不容忽视的安全隐患。驾驶辅助系统用于辅助驾驶员驾驶车辆，预先让驾驶员察觉到可能发生的危险，有效地增加汽车驾驶的舒适性和安全性。

超车是汽车在行驶中不可避免的一种比较危险的行为，需要驾驶员观察周围车辆的状态和当前道路，在短时间内做出正确的预判，并采取适当的转向、加速等操作实现对前车的超越。安全超车对驾驶员的驾驶技巧、协调能力要求较高，对于经验不足的驾驶员，常因为预判错误导致超车失败，甚至引发交通事故。双向两车道是我国公路网中最普通的一种道路形式，其为对向行驶的交通流分别提供一条机动车道，在保证安全的情况下，允许车辆借道超车。双向两车道的超车行为更加危险，对驾驶员的预判能力、驾驶经验和驾驶水平也提出了更高的要求，需要驾驶员对会车时间和完成超车时间做出准确的预判，否则只能被动跟驰前方低速车辆，但驾驶员的主观判断难免会有一定的误差，一些经验不足的驾驶员甚至无法做出判断，影响道路通行效率，且极易引发交通事故。

针对上述问题申请号为cn201410612928.5的专利公开了一种超车提示方法和装置，根据道路上各车辆的行车数据确定目标车辆需要超越的前车车群以及对向车道上的会车车辆，并根据目标车辆、前车车群和会车车辆之间的位置关系，判断目标车辆是否能够进行超车；申请号为cn201710279178.8的专利公开了一种超车预警的方法和装置，获取当前车辆以及周围车辆的状态信息，当周围车辆中存在前方逆向车辆时，根据当前车辆以及前方车辆和前方逆向车辆的状态信息，基于距离参数，判断当前车辆是否满足逆向超车的条件。上述专利根据车辆超车前的状态信息判断是否可以超车，其关注点是前车车群对主车辆超车行为的影响，而在主车辆超车过程中无法根据实时信息实现对驾驶员的辅助，具有一定的局限性，实际超车时，从车辆开始超车到完成超车或放弃超车的过程中，周围车辆的状态不断变化，因此需要实时计算并判断超车的可行性。申请号为cn201410461033.6的专利公开了一种基于车车通信的逆向车道超车预警方法，根据获取的邻居车辆运动状态信息和位置信息，实时地计算本车与邻居车辆的位置关系与趋势，再根据本车与邻居车辆的实时位置关系与运动状态信息，动态地计算出可供本车安全超车的时间，并对驾驶员做出预警提示。该方法从车辆开始超车到结束超车的过程中均可以为驾驶员提供超车预警，实时性好，提高了驾驶的安全性，但是对驾驶员的预警提示无法较好引导驾驶员超车，不能辅助驾驶员对超车的可行性作出准确判断，造成对驾驶员的误导，甚至会转移驾驶员的注意力，还可能出现预警失当的情况。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应用于双向两车道的车辆超车辅助控制方法及系统，基于获取的实时信息，在车辆超车前和超车过程中分别采用两种模型判断超车的可行性，并向驾驶员发出警报或辅助驾驶员超车，有效提高了双向两车道车辆超车的安全性，同时减轻了驾驶员的紧张和疲劳。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于双向两车道的车辆超车辅助控制方法，包括以下步骤：

步骤1，获取主车辆状态信息、周围车辆状态信息和道路信息；

步骤2，判断主车辆驾驶员是否有借道超车意图，是则进入下一步，否则在一个信息采集周期后返回步骤2；

步骤3，超车前的超车辅助控制，判断主车辆是否可以进行超车，是则进入下一步，否则发出警报并进入下一步；

步骤4，判断主车辆是否进入对向车道，是则进入下一步，否则返回步骤2；

步骤5，超车过程中的超车辅助控制，判断主车辆是否可以完成超车，是则辅助主车辆驾驶员超车并进入下一步，否则发出警报并进入下一步；

步骤6，判断主车辆是否已经返回原车道，是则返回步骤2，否则返回步骤5。

步骤1中，所述主车辆状态信息包括主车辆的转向灯开关、刹车灯开关、速度、加速度和当前位置，所述周围车辆状态信息包括周围车辆的速度和当前位置，所述道路信息包括道路网络、当前道路限速、道路交通标线和道路交通标志牌。

步骤2中，所述判断主车辆驾驶员是否有借道超车意图，包括：

根据所述道路信息判断当前道路是否为双向两车道道路、前方是否有左转道路；

根据所述主车辆状态信息判断左转向灯是否开启、刹车灯是否点亮；

若为双向两车道、左转向灯开启，且前方有左转道路、刹车灯点亮，此时主车辆驾驶员具有左转意图，没有借道超车意图，输出主车辆驾驶员没有借道超车意图；

若为双向两车道、左转向灯开启，但前方没有左转道路或刹车灯未点亮，输出主车辆驾驶员有借道超车意图。

步骤3中，所述超车前的超车辅助控制，判断主车辆是否可以进行超车，包括：

步骤301，根据所述道路信息判断当前道路是否允许超车，是则进入下一步，否则输出不可以进行超车；

步骤302，根据获取的实时信息和第一安全超车模型判断主车辆是否可以进行超车，是则输出可以进行超车，否则输出不可以进行超车。

所述第一安全超车模型，基于同向车道待超越车辆和对向车道前方车辆保持当前车速不变、主车辆的加速度为舒适加速度阈值、主车辆的最大车速为所述当前道路限速的假设，忽略主车辆换道时间，判断主车辆是否可以在与对向车道前方车辆发生碰撞前完成对同向车道待超越车辆的超越，即判断主车辆与对向车道前方车辆发生碰撞的时间是否大于主车辆完成对同向车道待超越车辆超越的时间；若碰撞时间大于完成超越时间，则可以进行超车，反之则不可以进行超车；所述舒适加速度阈值，具体为在保证超车过程中乘员舒适性的前提下主车辆的最大加速度，取为1.5m/s²。

所述完成对同向车道待超越车辆的超越，具体为主车辆超越同向车道待超越车辆的距离为安全跟车距离；所述安全跟车距离采用车头时距安全距离模型，考虑到对主车辆换道时间的忽略，取车头时距为3.5s，安全跟车距离为3.5vf，vf为同向车道待超越车辆的车速。

步骤5中，所述超车过程中的超车辅助控制，判断主车辆是否可以完成超车，具体为根据获取的实时信息和第二安全超车模型判断主车辆是否可以完成超车。

所述第二安全超车模型，基于同向车道待超越车辆保持当前车速不变、对向车道前方车辆的加速度为让行加速度阈值、主车辆的加速度为舒适加速度阈值、主车辆的最大车速为所述当前道路限速的假设，忽略主车辆换道时间，判断主车辆是否可以在与对向车道前方车辆发生碰撞前完成对同向车道待超越车辆的超越；所述让行加速度阈值，具体为，为了让行超车过程中的主车辆，对向车道前方车辆可能采取的加速度，取为-2m/s²。

步骤5中，所述辅助主车辆驾驶员超车，包括：

引导主车辆驾驶员采用指导加速度进行加速超车；所述指导加速度根据获取的实时信息计算得出，具体为，基于同向车道待超越车辆和对向车道前方车辆保持当前车速不变的假设，主车辆的最大车速为所述当前道路限速，忽略主车辆换道时间，为保证在与对向车道前方车辆发生碰撞前完成对同向车道待超越车辆的超越，主车辆的最小加速度；所述指导加速度的最小值为0；当主车辆的车速大于等于当前道路限速时，所述指导加速度为0；

若所述指导加速度大于所述舒适加速度阈值或主车辆的车速大于等于当前道路限速，则控制主车辆自动鸣笛或自动闪烁远光灯，以提醒对向车道前方车辆的驾驶员减速。

一种应用于双向两车道的车辆超车辅助系统，包括：

信息采集单元、控制单元和执行机构；

所述信息采集单元用于获取主车辆状态信息、周围车辆状态信息和道路信息；

所述控制单元接收上述信息进行判断和计算，并根据判断结果和计算结果生成所述执行机构的控制指令；

所述执行机构包括声光报警装置、超车辅助装置、喇叭和大灯；所述声光报警装置用于发出警报；所述超车辅助装置用于引导主车辆驾驶员采用指导加速度进行加速超车；所述喇叭和所述大灯为主车辆原有的喇叭和大灯，用于提醒对向车道前方车辆的驾驶员减速；所述执行机构均安装在主车辆上，并根据接收得到的控制指令工作。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、安全性：根据获取的实时信息，在车辆超车前和超车过程中分别采用两种模型判断超车的可行性，在超车前判断是否可以进行超车，在超车过程中继续判断是否可以完成超车，并向驾驶员发出警报或辅助驾驶员超车，实现整个超车过程中对驾驶员的辅助，提高了安全性。

2、实用性：考虑到双向两车道车辆超车行为应尽量避免对周围正常行驶车辆造成影响，所以超车前的超车辅助控制采用一种相对保守的第一安全超车模型；在超车过程中，考虑到对向车道前方车辆可能适当减速，让行超车过程中的主车辆，超车过程中的超车辅助控制采用一种相对激进的第二安全超车模型；更加符合驾驶员的驾驶习惯，实用性强。

3、可靠性：根据获取的实时信息，对主车辆驾驶员的借道超车意图和左转意图进行区分，避免超车辅助的误触发并对驾驶员的左转行为造成干扰；且在超车前的超车辅助控制中，若主车辆驾驶员不顾警报强行超车，超车辅助系统将进入超车过程中的超车辅助控制，并继续向驾驶员发出警报或辅助驾驶员超车，安全可靠。

4、实时性：考虑到主车辆状态、周围车辆状态和道路情况不断发生变化，所以根据获取的实时信息，动态地对主车辆超车的可行性进行判断，且判断模型简单，运算耗时较短，使超车辅助系统具有较好的实时性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，一种应用于双向两车道的车辆超车辅助控制方法，包括以下步骤：

步骤1，获取主车辆状态信息、周围车辆状态信息和道路信息；

所述主车辆状态信息包括主车辆的转向灯开关、刹车灯开关、速度、加速度和当前位置，所述转向灯开关和刹车灯开关信息用于判断主车辆驾驶员的借道超车意图；所述周围车辆状态信息包括周围车辆的速度和当前位置；所述道路信息包括道路网络、当前道路限速、道路交通标线和道路交通标志牌；

步骤2，判断主车辆驾驶员是否有借道超车意图，是则进入下一步，否则在一个信息采集周期后返回步骤2；

所述判断主车辆驾驶员是否有借道超车意图，包括：根据所述道路信息判断当前道路是否为双向两车道道路、前方是否有左转道路；根据所述主车辆状态信息判断左转向灯是否开启、刹车灯是否点亮；若为双向两车道、左转向灯开启，且前方有左转道路、刹车灯点亮，此时主车辆驾驶员具有左转意图，没有借道超车意图，输出主车辆驾驶员没有借道超车意图；若为双向两车道、左转向灯开启，但前方没有左转道路或刹车灯未点亮，此时主车辆驾驶员有借道超车意图，输出主车辆驾驶员有借道超车意图；

步骤3，超车前的超车辅助控制，判断主车辆是否可以进行超车，是则进入下一步，否则发出警报并进入下一步；

所述超车前的超车辅助控制，判断主车辆是否可以进行超车，包括：步骤301，根据所述道路信息判断当前道路是否允许超车，是则进入下一步，否则输出不可以进行超车；步骤302，根据获取的实时信息和第一安全超车模型判断主车辆是否可以进行超车，是则输出可以进行超车，否则输出不可以进行超车；所述步骤301为保证主车辆的超车行为符合交通法规；所述第一安全超车模型，基于同向车道待超越车辆和对向车道前方车辆保持当前车速不变、主车辆的加速度为舒适加速度阈值、主车辆的最大车速为所述当前道路限速的假设，忽略主车辆换道时间，判断主车辆是否可以在与对向车道前方车辆发生碰撞前完成对同向车道待超越车辆的超越，即判断主车辆与对向车道前方车辆发生碰撞的时间是否大于主车辆完成对同向车道待超越车辆超越的时间；若碰撞时间大于完成超越时间，则可以进行超车，反之则不可以进行超车；所述舒适加速度阈值，具体为在保证超车过程中乘员舒适性的前提下主车辆的最大加速度，取为1.5m/s²；所述完成对同向车道待超越车辆的超越，具体为主车辆超越同向车道待超越车辆的距离为安全跟车距离；所述安全跟车距离采用车头时距安全距离模型，考虑到对主车辆换道时间的忽略，取车头时距为3.5s，安全跟车距离为3.5vf，vf为同向车道待超越车辆的车速；

步骤4，判断主车辆是否进入对向车道，是则进入下一步，否则返回步骤2；若主车辆进入对向车道，则视为主车辆进入超车过程；

步骤5，超车过程中的超车辅助控制，判断主车辆是否可以完成超车，是则辅助主车辆驾驶员超车并进入下一步，否则发出警报并进入下一步；

所述超车过程中的超车辅助控制，判断主车辆是否可以完成超车，具体为根据获取的实时信息和第二安全超车模型判断主车辆是否可以完成超车；所述第二安全超车模型，基于同向车道待超越车辆保持当前车速不变、对向车道前方车辆的加速度为让行加速度阈值、主车辆的加速度为舒适加速度阈值、主车辆的最大车速为所述当前道路限速的假设，忽略主车辆换道时间，判断主车辆是否可以在与对向车道前方车辆发生碰撞前完成对同向车道待超越车辆的超越；所述让行加速度阈值，具体为，为了让行超车过程中的主车辆，对向车道前方车辆可能采取的加速度，取为-2m/s²；

所述辅助主车辆驾驶员超车，包括：引导主车辆驾驶员采用指导加速度进行加速超车；所述指导加速度根据获取的实时信息计算得出，具体为，基于同向车道待超越车辆和对向车道前方车辆保持当前车速不变的假设，主车辆的最大车速为所述当前道路限速，忽略主车辆换道时间，为保证在与对向车道前方车辆发生碰撞前完成对同向车道待超越车辆的超越，主车辆的最小加速度；所述指导加速度的最小值为0；当主车辆的车速大于等于当前道路限速时，所述指导加速度为0；若所述指导加速度大于所述舒适加速度阈值或主车辆的车速大于等于当前道路限速，则控制主车辆自动鸣笛或自动闪烁远光灯，以提醒对向车道前方车辆的驾驶员减速；

步骤6，判断主车辆是否已经返回原车道，是则返回步骤2，否则返回步骤5。

如图2所示，一种应用于双向两车道的车辆超车辅助系统，包括：

信息采集单元、控制单元和执行机构；

所述信息采集单元用于获取主车辆状态信息、周围车辆状态信息和道路信息；

所述控制单元接收上述信息进行判断和计算，并根据判断结果和计算结果生成所述执行机构的控制指令；

所述执行机构包括声光报警装置、超车辅助装置、喇叭和大灯；所述声光报警装置用于发出警报；所述超车辅助装置用于引导主车辆驾驶员采用指导加速度进行加速超车；所述喇叭和所述大灯为主车辆原有的喇叭和大灯，用于提醒对向车道前方车辆的驾驶员减速；所述执行机构均安装在主车辆上，并根据接收得到的控制指令工作。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。