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CN113581173A - 障碍物避让控制方法、设备、高级驾驶辅助系统、车辆和介质 - Google Patents

障碍物避让控制方法、设备、高级驾驶辅助系统、车辆和介质 Download PDF

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CN113581173A
CN113581173A CN202110965058.XA CN202110965058A CN113581173A CN 113581173 A CN113581173 A CN 113581173A CN 202110965058 A CN202110965058 A CN 202110965058A CN 113581173 A CN113581173 A CN 113581173A
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CN
China
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vehicle
obstacle
lane
current
safety
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Application number
CN202110965058.XA
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林双武
郭道演
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Weilai Automobile Technology Anhui Co Ltd
Original Assignee
Weilai Automobile Technology Anhui Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种障碍物避让控制方法、设备、高级驾驶辅助系统、车辆和介质，所述方法包括以下步骤：接收车辆传感器数据；基于所述车辆传感器数据计算障碍物安全边界以及车道安全边界；以及根据所述障碍物安全边界以及所述车道安全边界确定当前车辆的通行区域以及通行状态。

Description

障碍物避让控制方法、设备、高级驾驶辅助系统、车辆和介质
技术领域
本发明涉及自动驾驶领域，更具体地涉及一种障碍物避让控制方法和设备以及相关联的高级驾驶辅助系统、车辆和计算机可读记录介质。
背景技术
高级驾驶辅助系统(ADAS)是利用安装在车辆上的各式传感器，在汽车行驶过程中感应周围环境，收集数据，进行静态、动态物体识别、侦测追踪，并结合导航地图数据，进行系统的运算和分析，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。
车道对中(LKS)是高级驾驶辅助系统(ADAS)中常见的关键技术之一，其目的是持续保证车辆在车道中心线附近行驶。在一些特殊场景下，例如障碍物(诸如，锥桶、方桶、立柱等)占道的情景下，继续保持车道中心行驶可能会带来风险。这种情况下，可能需要采取合理的避让处理来规避障碍物占道带来的风险。
发明内容
因此本发明针对车辆自动驾驶领域提出了一种障碍物避让控制方法、设备，从而车辆更安全可靠地避让障碍物(例如，锥桶、方桶、立柱等)。
根据本发明的一个方面，提供了一种障碍物避让控制方法，所述方法包括以下步骤：接收车辆传感器数据；基于所述车辆传感器数据计算障碍物安全边界以及车道安全边界；以及根据所述障碍物安全边界以及所述车道安全边界确定当前车辆的通行区域以及通行状态。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，所述车辆传感器数据包括当前车辆所处的当前车道的宽度、当前车辆的速度、障碍物的横向位置DB、其他车辆的横向位置DV。该车辆传感器数据还可包括：横向速度、纵向位置和纵向速度。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，基于所述车辆传感器数据计算障碍物安全边界包括：所述障碍物安全边界是基于障碍物的横向位置DB、当前车辆宽度WV以及当前车辆到障碍物的安全距离DS1计算，其中当前车辆到障碍物的安全距离DS1与当前车辆的速度相关。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，基于如下公式计算障碍物安全边界：所述障碍物
Figure BDA0003221564270000021
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，基于所述车辆传感器数据计算车道安全边界包括：所述车道安全边界是基于当前车道的宽度WR、当前车辆宽度WV以及当前车辆越过当前车道的安全距离DS2计算，其中当前车辆越过当前车道的安全距离DS2与当前车辆所处的当前车道的类型相关。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，基于如下公式计算障碍物安全边界：所述车道
Figure BDA0003221564270000022
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，当前车辆的所述通行区域为所述障碍物安全边界与所述车道安全边界之间的区域。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，当前车辆的所述通行状态包括车辆可通行且无干预、车辆可通行且需干预以及车辆不可通行。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，所述干预包括调整当前车辆的速度、所述当前车辆距障碍物的距离、所述当前车辆距其他车辆的距离。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，基于所述障碍物安全边界及车道安全边界计算障碍物占道比例。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，在所述障碍物占道比例大于第一阈值且小于第二阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆可通行且需干预。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，在所述障碍物占道比例小于第一阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆可通行且无干预。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，在所述障碍物占道比例大于第二阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆不可通行。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，基于其他车辆的横向位置DV计算当前车辆与其他车辆的碰撞时间TTC，所述碰撞时间TTC用于判断当前车辆与其他车辆是否存在碰撞风险。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，如果当前车辆与其他车辆存在碰撞风险，则基于其他车辆的横向位置DV、当前车辆宽度WV以及车辆到其他车辆的安全距离DS3计算其他车辆安全约束边界，其中当前车辆到其他车辆的安全距离DS3与当前车辆的速度相关。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，所述其他车辆安全
Figure BDA0003221564270000031
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，所述干预还包括：基于所述其他车辆安全约束边界控制当前车辆调整在所述通行区域的车辆距其他车辆的距离DV，从而避让所述其他车辆。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，基于当前车辆的通行区域和通行状态生成应用于当前车辆通过障碍物区域的路径规划。
进一步地，根据本发明方面的一个实施例，基于所生成路径规划输出应用于当前车辆的横向方向以及纵向方向控制。
根据本发明的另一方面，提供了一种障碍物避让控制设备，所述设备包括：接收装置，所述接收装置配置成接收车辆传感器数据；计算装置，所述计算装置配置成基于所述车辆传感器数据计算障碍物安全边界以及车道安全边界；以及确定装置，所述确定装置根据所述障碍物安全边界以及所述车道安全边界确定当前车辆的通行区域以及通行状态。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述车辆传感器数据包括当前车道的宽度、当前车辆的速度、障碍物的横向位置DB、其他车辆的横向位置DV。该车辆传感器数据还可包括：横向速度、纵向位置和纵向速度。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述计算装置还配置成基于障碍物的横向位置DB、当前车辆宽度WV以及当前车辆到障碍物的安全距离DS1计算所述障碍物安全边界，其中当前车辆到障碍物的安全距离DS1与当前车辆的速度相关。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述障碍物
Figure BDA0003221564270000041
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述计算装置还配置成基于当前车道的宽度WR、当前车辆宽度WV以及当前车辆越过当前车道的安全距离DS2计算所述车道安全边界，其中当前车辆越过当前车道的安全距离DS2与当前车道的类型相关。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述车道
Figure BDA0003221564270000042
Figure BDA0003221564270000043
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，当前车辆的所述通行区域为所述障碍物安全边界与所述车道安全边界之间的区域。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，当前车辆的所述通行状态包括车辆可通行且无干预、车辆可通行且需干预以及车辆不可通行。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述干预包括调整所述干预包括调整当前车辆的速度、所述当前车辆距障碍物的距离以及所述当前车辆距其他车辆的距离。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述确定装置配置成确定当前车辆的通行状态包括：基于所述障碍物安全边界及车道安全边界计算障碍物占道比例。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述确定装置配置成在所述障碍物占道比例大于第一阈值且小于第二阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆可通行且需干预。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述确定装置配置成在所述障碍物占道比例小于第一阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆可通行且无干预。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述确定装置配置成在所述障碍物占道比例大于第二阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆不可通行。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述计算装置还配置成基于其他车辆的横向位置DV计算当前车辆与其他车辆的碰撞时间TTC，所述碰撞时间TTC用于判断当前车辆与其他车辆是否存在碰撞风险。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述计算装置还配置成如果当前车辆与其他车辆存在碰撞风险，则基于其他车辆的横向位置DV、当前车辆宽度WV以及当前车辆到其他车辆的安全距离DS3计算其他车辆安全约束边界，其中当前车辆到其他车辆的安全距离DS3与当前车辆的速度相关。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述其他车辆安全
Figure BDA0003221564270000051
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述干预还包括基于所述其他车辆安全约束边界控制当前车辆进一步调整在所述通行区域的车辆距其他车辆的距离DV，从而避让所述其他车辆。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述设备还包括：路径规划装置，所述路径规划装置配置成基于当前车辆的通行区域和通行状态生成应用于当前车辆通过障碍物区域的路径规划。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述设备还包括：输出控制装置，所述输出控制装置配置成基于所生成路径规划输出应用于当前车辆的横向方向以及纵向方向控制。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。
本发明还提供了一种高级驾驶辅助系统，所述高级驾驶辅助系统配置有如上所述的障碍物避让控制设备。
本发明还提供了一种车辆，所述车辆配置有如上所述的高级驾驶辅助系统。
根据本发明的实施例提供的障碍物避让控制方法和系统可以根据车辆传感器信息计算当前车辆的可通行区域，确定当前车辆通行状态，调整当前车辆的速度、当前车辆距障碍物的距离、当前车辆距其他车辆的距离等值，从而控制车辆按照指定的轨迹减速停止或者通过障碍物区域，使得车辆避免与障碍物碰撞或者减轻车辆的碰撞危害。
另外，本发明的实施例提供的障碍物避让控制方法和系统还可以根据车辆的通行区域以及通行状态给出相应路径规划，使得车辆安全可靠地行驶通过障碍物区域。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统1000工作的示意图。
图2示出了车辆根据本发明实施例的障碍物避让控制系统行驶的示意图。
图3示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统计算障碍物边界信息的方法3000的流程图。
图4示出了根据本发明实施例障碍物避让控制系统计算的障碍物安全边界的示意图。
图5示出了根据本发明实施例障碍物避让控制系统计算的车道安全边界的示意图。
图6示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统计算其他车辆安全约束边界的方法6000的流程图。
图7示出了根据本发明实施例障碍物避让控制系统计算的其他车辆安全约束边界的示意图。
图8示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统做出可通行判断的方法的流程图。
图9示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统针对车道可通行确定期望的横向和纵向移动距离的示意图。
图10示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统针对车道可通行确定期望的横向和纵向移动距离的示意图。
图11示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制方法1100的流程图。
图12示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制设备1200的框图。
图13示出了根据本发明的一个实施例的障碍物避让控制方法的计算机设备。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明涉及的障碍物避让控制管理方法和系统的详细描述。需要注意的是，以下的具体实施方式是示例性而非限制的，其旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
下文参考本发明实施例的方法和装置的框图说明、框图和/或流程图来描述本发明。将理解这些流程图说明和/或框图的每个框、以及流程图说明和/或框图的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以构成机器，以便由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的这些指令创建用于实施这些流程图和/或框和/或一个或多个流程框图中指定的功能/操作的部件。
可以将这些计算机程序指令存储在计算机可读存储器中，这些指令可以指示计算机或其它可编程处理器以特定方式实现功能，以便存储在计算机可读存储器中的这些指令构成包含实施流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/操作的指令部件的制作产品。
可以将这些计算机程序指令加载到计算机或其它可编程数据处理器上以使一系列的操作步骤在计算机或其它可编程处理器上执行，以便构成计算机实现的进程，以使计算机或其它可编程数据处理器上执行的这些指令提供用于实施此流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能或操作的步骤。还应该注意在一些备选实现中，框中所示的功能/操作可以不按流程图所示的次序来发生。例如，依次示出的两个框实际可以基本同时地执行或这些框有时可以按逆序执行，具体取决于所涉及的功能/操作。
本发明提出了一种应用于障碍物，诸如，锥桶、方桶、立柱等，避让控制方法和系统。所述方法和系统根据车辆传感器收集的信息，诸如当前车辆的速度(其中，速度包括车辆的横向速度以及车辆的纵向速度)、当前车辆的位置、当前车辆所处车道的宽度、车道上障碍物的信息和车道周围其他车辆安全约束条件等，计算通行区域，从而确定车辆通行状态并且根据通行状态调整当前车辆的速度、当前车辆距障碍物的距离、当前车辆距其他车辆的距离等值。通过调整以上值，可以控制车辆按照指定的轨迹减速停止或者通过障碍物区域，从而避免或者减轻碰撞危害，同时给出相应的提醒信息。
图1示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统1000工作的示意图。注意的是，障碍物避让控制系统1000可以被实施为一种障碍物避让控制方法，其也可以被实现为一种障碍物避让控制设备。如图1中所示，障碍物避让系统通过车辆传感器(例如，相机，雷达传感器)获取当前车辆所处的车道信息(例如，车道的宽度、诸如实线、虚线、路沿的车道类型等)、当前车辆信息(诸如，车辆当前的速度)、障碍物信息(诸如，障碍物与当前车辆的距离)和周围其他车辆(诸如，当前车辆周围最近车辆距当前车辆的距离)等信息。障碍物避让系统1000将对以上信息进行相应计算，从而判断车辆的通行状态并做出路径规划。最后系统输出车辆的横向以及纵向控制信息，并利用车上控制单元，例如先进驾驶辅助系统域控制器(ADC)、整车控制器(VCU)、制动管理系统(BCU)、电动助力转向系统(EPS)、连续减震控制系统(CDC)等控制车辆在横向上以及纵向上的速度、加速度等操作。
在本发明的上下文中，术语“当前车辆”也可能用本车、车辆来指代。根据本发明的方法和系统可以采用Frenet坐标系计算各类位置。具体而言，在Frenet坐标系中以车道中心线作为参考线，障碍物的横向位置和本车的横向位置都是相对于车道中心线的相对位置。例如，障碍物的横向位置是障碍物中心到车道中线的位置(即，到车道中线的距离)，其他车辆横向位置是周围其他车辆的前轴或后轴中心到本车所处车道的车道中线的位置。
如本领域技术人员所知的，在Frenet或类似坐标系中，距离为带符号的数值。具体而言，左侧距离的符号为负，右侧距离的符号为正。例如，如果车辆在车道左侧，则车辆横向位置为负值。因此，在本发明的上下文中，调整车辆轨迹包括调整本车距障碍物的距离、本车距其他车辆的距离等距离。例如，如果通过计算得出本车距障碍物的需调整距离的距离为负，则表示车辆需要向左侧移动。同理，如果通过计算得出本车距其他车辆的需调整距离的距离为正，则表示车辆需要向右侧移动。另外，调整车辆还包括调整当前车辆的速度。在本发明的上下文中，车辆速度可以包括在横向上的横向速度以及在纵向上的纵向速度。
术语“其他车辆”指的是距离当前车辆最近的一台或多台车辆，其可能与当前车辆产生碰撞风险。可以根据估计控制时间内不同采样时刻本车和周围其他车辆的轨迹，通过比较本车和周围其他车辆的纵向和横向位置，识别是否存在碰撞的风险来确定“其他车辆”。
如图1所示，输入包括车辆各种传感器获取的车道信息、本车行驶信息、障碍物信息和其他车辆信息，其中车辆传感器包括但不限于相机、雷达等。车道信息包括车道的宽度，车道的类型。车道的类型包括实线车道、路沿车道和虚线车道，其中仅有虚线车道允许车辆穿越。本车行驶信息包括车辆的车辆宽度、车辆速度等。障碍物信息包括障碍物的宽度、障碍物在车道上的位置、障碍物距当前车辆的距离等。其他车辆指的是当前车道或者相邻车道上与当前车辆最接近的车辆，该车辆(其他车辆)可能会与当前车辆产生碰撞。其他车辆信息包括其他车辆在车道上的位置、其他车辆与当前车辆的距离等。以上距离信息均可以用横向距离以及纵向距离表示。
障碍物避让系统1000根据获取的信息进行处理，具体来说可以分别计算障碍物安全边界、车道安全边界以及当前车辆周围的其他车辆安全约束边界等信息。障碍物避让系统1000将根据障碍物安全边界以及车道安全边界做出可通行判断，即，判断车辆在当前具有障碍物障碍的车道是否可以通行，如果可以通行的话是否需要干预行驶。如果需要干预的话，则系统基于针对车道的可通行判断以及车辆周围的其他车辆安全约束边界(其具有更高优先级)计算期望的调整信息。调整信息具体包括调整当前车辆的速度、当前车辆距障碍物的距离(横向和纵向距离)以及当前车辆距其他车辆的距离(横向和纵向距离)，从而做出车辆移动路径规划。车辆路径规划将反馈回到车道的可通行判断中，从而迭代计算期望移动的横向和纵向距离信息。最终障碍物避让系统1000做出车辆横向控制以及纵向控制决定作为输出。
可选地，在一个实施例中，车辆EPS实时进行横向控制，车辆VCU/BCU实时进行纵向控制，使车辆按照指定的轨迹减速停止或者通过障碍物区域，从而避免或者减轻碰撞危害，同时通过车辆CDC输出提示信息，在决策出需要刹停时，适时点亮双闪灯给后续车辆提供警示信息。
图2示出了车辆根据本发明实施例的障碍物避让控制系统行驶的示意图。如图2中所示，⑦为当前车道中心线，⑧为当前车道左侧车道线，⑨为当前车道右侧车道线。根据本发明的障碍物避让系统根据障碍物位置信息和车道信息，计算出障碍物安全边界⑤和车道安全边界②，确定通行区域和通行状态，同时结合本车状态和周围其他车辆的距离，估计本车和周围其他车辆在障碍物避让过程中的轨迹①，识别是否存在碰撞风险，如果存在碰撞时间则计算其他车辆约束边界③，据此调整避让的期望位置④来避开车辆。具体来说，障碍物占道越多，车辆需要向另一侧避让越多，但同时受另一侧边界的影响；另一侧边界与车道分界线类型和周围其他车辆有关，车道分界线为实线或者路沿等类型，允许车辆越线的距离比分界线为虚线要小，与周围其他车辆轨迹存在碰撞风险时优先避开周围其他车辆。
下面将具体叙述根据本发明实施例的障碍物避让控制系统如何计算障碍物安全边界信息、车道安全边界信息、周围其他车辆安全约束边界信息、可通行判断以及期望移动的横向/纵向距离。
图3示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统计算障碍物边界信息的方法3000的流程图。如图3中所示，方法3000包括步骤S301、S302以及S303。在步骤S301中，障碍物避让控制系统搜索当前车道左右两侧占道最多的障碍物。在步骤S302中，障碍物避让控制系统对中心线附近跳动的障碍物进行滞回处理，从而防止同一个障碍物在识别过程中左右两侧跳动导致正负符号无法确定。随后在步骤S303，障碍物避让控制系统判断障碍物占道状态。具体包括四种类型，即，障碍物无占道、障碍物左侧占道、障碍物右侧占道以及障碍物两侧占道。在取得障碍物占道位置后，系统可以根据障碍物位置，计算障碍物避让的安全边界。下面将具体描述安全边界的计算方法。
图4示出了根据本发明实施例障碍物避让控制系统计算的障碍物安全边界的示意图。如图4中所示，在Frenet及类似坐标系中，距离①是障碍物的横向位置，具体而言，障碍物的横向位置是障碍物中心到车道中线的位置。如上所述，由于障碍物在车道中线右侧，因此距离①为正值。距离②是障碍物约束的安全边界。距离③是车辆宽度的一半，由于车辆宽度为正值，因此③也为正值。距离④是车辆边缘到障碍物的安全距离，由于锥桶相对于车辆处于右侧，因此距离④为正值。因此，可以得出安全边界②＝①-③-④。在图4所示的实施例中，所得安全边界②为负值，这意味着需要对本车进行调整，具体为调整本车距障碍物的距离。由于安全边界②为负值，所以车辆需要向左侧移动以保持安全边界②。
可选地，安全距离④可能与本车当前车辆速度有关。具体来说，车辆速度越大，安全距离越大。具体的安全距离④可以由用户或者厂商根据用户驾驶习惯设置。因此，对车辆调整还可以包括调整当前车辆的速度。例如，通过降低车辆速度，安全距离④相应可以变小，从而确保安全边界②。另外，可选地，安全边界的极限可以被设置为不允许超过两侧车道线，即，安全边界②＞-0.5×车道宽度。
类似于障碍物安全边界的计算方法，可以根据车道线类型计算车辆避让障碍物过程中的车道安全边界。具体来说，允许本车越线的线型(例如虚线)和不允许本车越线的线型(例如实线，路沿)相比，边界约束更小，可通行区域更宽。
图5示出了根据本发明实施例障碍物避让控制系统计算的车道安全边界的示意图。如图5中所示，距离①是车道宽的一半，距离①为负值。距离②是车道线类型约束的安全边界。距离③是车辆宽度的一半，如上所述，距离③为正值。距离④是车辆允许越线的安全距离，距离④为负值。因此，安全边界②＝①-③-④，其中，安全距离④和车道类型相关，虚线的安全距离大于实线或者路沿的安全距离。根据实际道路类型得到相应的边界后，左侧取最大值作为道路类型约束的边界。
如上所述，障碍物避让控制系统还需预测的本车轨迹和周围其他车辆轨迹，判断是否存在碰撞风险，并计算周围其他车辆约束安全边界。一般来说，其他车辆安全边界的约束优先级比障碍物安全边界以及车道安全边界约束优先级更高。
图6示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统计算其他车辆安全约束边界的方法6000的流程图。如图6中所示，方法6000包括步骤S601、S602、S603以及S604。在步骤S601，障碍物避让控制系统根据避让控制的横纵向期望位置来估计控制时间并对时间进行离散采样。在步骤S602，障碍物避让控制系统估计控制时间内不同采样时刻本车和其他车辆的轨迹。在步骤S603，障碍物避让控制系统将比较本车和其他车辆的纵向和横向位置，识别是否存在碰撞的风险，其中碰撞风险的识别距离和碰撞时间(TTC)有关，具体而言TTC越小，碰撞风险越大。具体地，用户或者厂商可以为TTC设置阈值，如果TTC小于所设阈值，则判断存在碰撞风险。如果存在碰撞风险的话，则计算其他车辆安全约束边界。如果不存在碰撞风险，则方法结束，并且在系统做出期望移动的横向/纵向距离信息时不考虑其他车辆安全约束。下面将针对存在碰撞风险的情况，具体描述其他车辆安全约束边界的计算方法。
图7示出了根据本发明实施例障碍物避让控制系统计算的其他车辆安全约束边界的示意图。如图7中所示，距离①是估计的周围其他车辆横向位置，具体而言，周围其他车辆横向位置是周围其他车辆的前轴或后轴中心到本车所在车道的车道中线的距离，距离①为负值。距离②是其他车辆约束安全边界。距离③是车辆宽度的一半，距离③为正值。距离④是车辆避让过程中与其他车辆的安全距离，距离④为负值。因此，安全边界②＝①-③-④，其中一般情况下安全边界②为负值，即，车辆保持在车道中心线左侧。也可以将②设置为大于0的正值，在此情况下，车辆可以向右行驶碰撞锥桶，从而避免与其他车辆发生碰撞。
类似如上所述，安全距离④和本车车辆速度相关，车辆速度越大，安全距离越大。具体的安全距离④可以由用户或者厂商根据用户驾驶习惯设置。因此，在存在其他车辆的情况下，可以调整当前车辆的速度、当前车辆距障碍物的距离、当前车辆距其他车辆的距离等值。可选地，安全边界的极限可被设置未不允许超过当前车道中心线，也就是安全边界②＜0。
在计算出障碍物安全边界，车道安全边界以及其他车辆安全约束边界后，障碍物避让控制系统将根据以上信息计算车辆在当前车道可通行的宽度，从而决定车辆是否可以通行(即，可通行判断)。具体来说，当前车道的通行状态包括以下四种：1.可通行且无干预；2.可通行且需干预；3.回到车道中心；4.不可通行。障碍物避让控制系统将根据障碍物位置、车道线信息和约束后的边界计算可通行宽度和占道比例，可通行宽度小或者占道比例高的情况下不允许通行；无占道或者占道比例小的情况下不需要干预；识别到无碰撞越过障碍物后，返回车道中心。可以针对障碍物占道比例设置两个上下限阈值，即高于上限阈值车辆不同通行，在上限阈值与下限阈值间车辆可通行且需干预，在下限阈值下车辆可通行且无需干预。
图8示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统做出可通行判断的方法的流程图。如图8中所示，方法8000包括步骤S801至S810。在步骤S801，障碍物避让控制系统根据以上信息计算车道可通行宽度和障碍物占道比例。在步骤S802，障碍物避让控制系统首先判断是否存在障碍物占道。如果不存在障碍物占道，则障碍物避让控制系统在步骤S806做出可通行且无需干预的决定。如果存在障碍物占道的话，则在步骤S803，障碍物避让控制系统判断是否该车道是否可通行。如果不可通行，则障碍物避让控制系统在步骤S807做出不可通行的决定。如果可通行，则障碍物避让控制系统在步骤S804判断障碍物区域是否已通过。如果通过，则障碍物避让控制系统在步骤S808做出返回车道中心的决定。如果未通过，则障碍物避让控制系统在步骤S805进一步判断障碍物占道比例大小。如果障碍物占道比例大，则障碍物避让控制系统在步骤S809做出可通行且无干预。如果障碍物占道比例小，则障碍物避让控制系统在步骤S810做出可通行且需干预。障碍物占道比例可以由用户设置阈值，通过将阈值与障碍物避让控制系统所测占道比例进行比较来判断障碍物占道比例大小。
如上所述，障碍物避让控制系统需在步骤S804判断障碍物区域是否已通过。以下将具体叙述如何判断车辆已经通过障碍物区域。具体来说，障碍物避让控制系统搜索距离车辆纵向距离最远的障碍物，根据最远障碍物的状态及距离本车的横向位置、纵向位置来识别是否无风险越过障碍物区域，当纵向位置足够小且横向位置足够大时，识别为障碍物区域可以无风险越过。横向位置、纵向位置的判断阈值和本车车辆速度相关，车辆速度越大，相应的阈值也越大。当最远障碍物消失时，障碍物避让控制系统识别为已经越过障碍物区域。
在障碍物避让控制系统确定了车道可通行判断以及其他车辆安全约束边界后，障碍物避让控制系统将根据以上数据计算出期望移动的移动距离，距离包括横向距离和纵向距离。具体来说，障碍物避让控制系统将针对车道可通行以及车道不可通行两种情况分别确定期望移动的横向和纵向距离。
图9示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统针对车道可通行确定期望的横向和纵向移动距离的示意图。在障碍物阻碍不可通行的情况下，车辆需要在障碍物前一定位置停下来，尽量避免碰撞距离车辆最近的不允许车辆通行的障碍物；同时由于障碍物的摆放可能有一定角度，因此也可能需要对车辆的横向位置进行控制保证车身按照一定的倾斜角度停下来。为达到此目的，需要对车辆进行一定控制。如图9中所示，靠近车道中线的障碍物是最可能与车辆发生碰撞的障碍物。因此以其为标准计算车辆移动。
在车道不可通行的情况下，距离①是期望移动的横向距离，距离②是期望移动的纵向距离，距离③是期望的停止夹角。按照以上距离移动，可以保证车辆与锥桶形成的斜线平行，从而在后期更好移动。距离④是纵向安全距离，距离⑤是最近的不可通行障碍物的纵向距离。期望横向距离①的计算参考上述边界的计算方法，使用搜索到的距离本车最近的不可通行的障碍物信息来计算边界，不可通行的期望的横向距离①不应使本车越线停止。同时，期望的纵向距离②＝⑤-④，其中，纵向安全距离④与车辆速度相关，车辆速度越大，预留的安全距离也越大。
类似如上所述，安全距离④可以由用户或厂商根据用户驾驶习惯设置。最后车辆形成的期望停止夹角③＝①/②。由于期望的车辆纵向速度降低为0，因此车辆的期望纵向减速度＝-1×当前车辆速度的平方/(2×期望的纵向距离)。
图10示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制系统针对车道可通行确定期望的横向和纵向移动距离的示意图。如图10中所示，车辆在车道可通行的情况下，还需考虑周围其他车辆碰撞风险，并根据其他车辆安全约束边界在可通行车道区域内移动。
在可通行的情况下，距离①是左侧车道线边界，距离②是左侧车辆边界，距离③是期望移动的横向距离，距离④是右侧边界，距离⑤是占道最多障碍物的纵向位置，距离⑥是最远障碍物的纵向位置，距离⑦是期望移动的纵向距离。期望的横向距离③＝0.5×(①+④)。在考虑到周围其他车辆的情况下(其他车辆安全边界的优先级高于障碍物安全边界以及车道安全边界)同时车辆不允许超过距离②。期望纵向距离⑦需要同时考虑⑤和⑥，优先参考最远障碍物的横向位置⑥，在占道最多障碍物的占道比例显著大于最远障碍物的占道比例时，占道最多障碍物的纵向位置⑤优先级提高。
另外，避让过程中，为保证在靠近障碍物时，横向距离③需要足以避开障碍物，需要根据纵向期望距离限制纵向速度，预留足够的时间来完成横向运动。期望的横向移动的时间＝(③-实际横向位置)/期望的横向速度。因此，期望的横向减速度＝(⑦-当前车辆速度×期望的横向运动时间)/(0.5×期望的横向运动时间的平方)并且减速度不超过0。同时，期望速度＝车辆速度+累计控制时间×期望减速度。
可选地，在得到针对车道可通行确定期望的横向和纵向移动距离以及期望速度后，障碍物避让控制系统还可以将以上信息反馈回到可通行决策中，以反复迭代确定当前车道是否可通行。最终障碍物避让控制系统做出横向以及纵向控制。
图11示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制方法1100的流程图。障碍物避让控制方法1100包括以下步骤：S1101接收车辆传感器数据；S1102基于所述车辆传感器数据计算障碍物安全边界以及车道安全边界；以及S1103根据所述障碍物安全边界以及所述车道安全边界确定当前车辆的通行区域以及通行状态。
车辆传感器数据包括当前车道的宽度、当前车辆的速度、障碍物的横向位置DB、其他车辆的横向位置DV。所述障碍物安全边界是基于障碍物的横向位置DB、当前车辆宽度WV以及车辆到障碍物的安全距离DS1计算，其中车辆到障碍物的安全距离DS1与当前车辆的速度相关。更具体地，所述障碍物
Figure BDA0003221564270000161
另外，所述车道安全边界是基于当前车道的宽度WR、当前车辆宽度WV以及车辆越过当前车道的安全距离DS2计算，其中当前车辆越过当前车道的安全距离DS2与当前车道的类型相关。更具体地，所述车道
Figure BDA0003221564270000171
当前车辆的所述通行区域为所述障碍物安全边界与所述车道安全边界之间的区域。当前车辆的所述通行状态包括车辆可通行且无干预、车辆可通行且需干预以及车辆不可通行。干预包括调整当前车辆的速度、当前车辆距障碍物的距离、当前车辆距其他车辆的距离，其中速度可以包括横向速度以及纵向速度，距离包括横向距离以及纵向距离。
更具体地，确定当前车辆的通行状态可以包括：基于所述障碍物安全边界及车道安全边界计算障碍物占道比例。确定当前车辆的通行状态还可以包括在所述障碍物占道比例大于第一阈值且小于第二阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆可通行且需干预。确定当前车辆的通行状态还可以包括在所述障碍物占道比例小于第一阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆可通行且无干预。确定当前车辆的通行状态还可以包括：在所述障碍物占道比例大于第二阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆不可通行。
另外，可选地方法还可以包括：步骤S1104基于其他车辆的横向位置DV计算当前车辆与其他车辆的碰撞时间TTC，所述碰撞时间TTC用于判断当前车辆与车道周围其他车辆是否存在碰撞风险。S1104还包括：如果当前车辆与其他车辆存在碰撞风险，则基于其他车辆的横向位置DV、当前车辆宽度WV以及当前车辆到其他车辆的安全距离DS3计算其他车辆安全约束边界，其中当前车辆到其他车辆的安全距离DS3与当前车辆的速度相关。具体地，所述其他车辆安全
Figure BDA0003221564270000172
其他车辆安全约束边界可以被反馈回到步骤S1103以用于进一步确定当前车辆的通行状态。
因此，干预还可以包括：基于所述其他车辆安全约束边界控制所述车辆调整在所述通行区域的车辆距其他车辆的距离DV，从而避让所述其他车辆。
可选地，所述方法还包括步骤S1105，基于当前车辆的通行区域和通行状态生成应用于当前车辆通过障碍物区域的路径规划。
可选地，所述方法还包括步骤S1106，基于所生成路径规划输出应用于当前车辆的横向方向以及纵向方向控制。
图12示出了根据本发明实施例的障碍物避让控制设备1200的框图。一种障碍物避让控制设备，所述设备包括：接收装置1201，所述接收装置1201配置成接收车辆传感器数据；计算装置1202，所述计算装置1202配置成基于所述车辆传感器数据计算障碍物安全边界以及车道安全边界；以及确定装置1203，所述确定装置1203根据所述障碍物安全边界以及所述车道安全边界确定当前车辆的通行区域以及通行状态。
所述车辆传感器数据包括当前车道的宽度、当前车辆的速度、障碍物的横向位置DB、其他车辆的横向位置DV。所述计算装置还可以配置成基于障碍物的横向位置DB、当前车辆宽度WV以及车辆到障碍物的安全距离DS1计算所述障碍物安全边界，其中当前车辆到障碍物的安全距离DS1与当前车辆的速度相关。具体地，所述障碍物
Figure BDA0003221564270000181
所述计算装置还配置成基于当前车道的宽度WR、当前车辆宽度WV以及车辆越过当前车道的安全距离DS2计算所述车道安全边界，其中当前车辆越过当前车道的安全距离DS2与当前车道的类型相关。具体地，所述车道
Figure BDA0003221564270000182
当前车辆的所述通行区域为所述障碍物安全边界与所述车道安全边界之间的区域。当前车辆的所述通行状态包括车辆可通行且无干预、车辆可通行且需干预以及车辆不可通行。所述干预包括调整所述干预包括调整当前车辆的速度、当前车辆距障碍物的距离、当前车辆距其他车辆的距离，其中速度可以包括横向速度以及纵向速度，距离包括横向距离以及纵向距离。
更具体地，所述确定装置配置成确定当前车辆的通行状态包括：基于所述障碍物安全边界及车道安全边界计算障碍物占道比例。所述确定装置可以配置成确定当前车辆的通行状态还包括：在所述障碍物占道比例大于第一阈值且小于第二阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆可通行且需干预。所述确定装置可以配置成确定当前车辆的通行状态还包括：在所述障碍物占道比例小于第一阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆可通行且无干预。所述确定装置可以配置成确定当前车辆的通行状态还包括：在所述障碍物占道比例大于第二阈值的情况下，将当前车辆的所述通行状态设置为车辆不可通行。
所述计算装置还可以配置成基于其他车辆的横向位置DV计算当前车辆与其他车辆的碰撞时间TTC，所述碰撞时间TTC用于判断当前车辆与车道周围的其他车辆是否存在碰撞风险。
进一步地，根据本发明另一方面的一个实施例，所述计算装置还配置成：如果当前车辆与其他车辆存在碰撞风险，则基于其他车辆的横向位置DV、当前车辆宽度WV以及当前车辆到其他车辆的安全距离DS3计算其他车辆安全约束边界，其中当前车辆到其他车辆的安全距离DS3与当前车辆的速度相关。具体地，所述其他车辆安全
Figure BDA0003221564270000191
其他车辆安全约束边界可以被反馈回到步骤S1103以用于进一步确定当前车辆的通行状态。
因此，干预还可以包括基于所述其他车辆安全约束边界控制所述车辆进一步调整在所述通行区域的车辆距其他车辆的距离DV，从而避让车辆周围的其他车辆。
可选地，所述设备还可以包括：路径规划装置1204，所述路径规划装置1204配置成基于当前车辆的通行区域和通行状态生成应用于当前车辆通过障碍物区域的路径规划。
可选地，所述设备还可以包括：输出控制装置1205，所述输出控制装置1205配置成基于所生成路径规划输出应用于当前车辆的横向方向以及纵向方向控制。
本发明还提供了一种高级驾驶辅助系统(ADAS)，所述高级驾驶辅助系统配置有如上所述的障碍物避让控制设备，从而使得所述ADAS系统可以实现以上障碍物避让控制方法或者实现以上障碍物比方控制设备的功能。
本发明还提供了一种车辆，所述车辆配置有如上所述的高级驾驶辅助系统(ADAS)，所述ADAS系统可以实现以上障碍物避让控制方法或者实现以上障碍物比方控制设备的功能。
图13示出了根据本发明的一个实施例的障碍物避让控制方法的计算机设备。如图13中所示，计算机设备1300包括存储器1301和处理器1302。虽然未图示，但是计算机设备1300还包括存储在存储器1301上并可在处理器1302上运行的计算机程序。所述处理器执行所述程序时实现说明书中所示方法的步骤。
另外，如上所述，本发明也可以被实施为一种记录介质，在其中存储有用于使计算机执行如上所述的障碍物避让控制方法的程序。
在此，作为记录介质，能采用盘类(例如，磁盘、光盘等)、卡类(例如，存储卡、光卡等)、半导体存储器类(例如，ROM、非易失性存储器等)、带类(例如，磁带、盒式磁带等)等各种方式的记录介质。
通过在这些记录介质中记录使计算机执行上述实施例中的障碍物避让控制方法的计算机程序或使计算机实现上述实施例中的障碍物避让控制方法的功能的计算机程序并使其流通，从而能使成本的低廉化以及可携带性、通用性提高。
而且，在计算机上装载上述记录介质，由计算机读出在记录介质中记录的计算机程序并储存在存储器中，计算机所具备的处理器(CPU：Central Processing Unit(中央处理单元)、MPU：Micro Processing Unit(微处理单元))从存储器读出该计算机程序并执行，由此，能执行上述实施例中的障碍物避让控制方法并能实现上述实施例中的障碍物避让控制方法的装置的功能。
本领域普通技术人员应当了解，本发明不限定于上述的实施例，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其它的形式实施。因此，所展示的示例与实施例被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (13)

1.一种障碍物避让控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
接收车辆传感器数据；
基于所述车辆传感器数据计算障碍物安全边界以及车道安全边界；以及
根据所述障碍物安全边界以及所述车道安全边界确定当前车辆的通行区域以及通行状态。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述车辆传感器数据包括当前车辆所处的当前车道的宽度、当前车辆的速度、障碍物的横向位置DB、其他车辆的横向位置DV。
3.如权利要求2所述的方法，其中，基于所述车辆传感器数据计算障碍物安全边界包括：
所述障碍物安全边界是基于障碍物的横向位置DB、当前车辆宽度WV以及当前车辆到障碍物的安全距离DS1计算，其中当前车辆到障碍物的安全距离DS1与当前车辆的速度相关。
4.如权利要求3所述的方法，其中，基于如下公式计算障碍物安全边界：
Figure FDA0003221564260000011
5.如权利要求2或4所述的方法，其中，基于所述车辆传感器数据计算车道安全边界包括：
所述车道安全边界是基于当前车道的宽度WR、当前车辆宽度WV以及当前车辆越过当前车道的安全距离DS2计算，其中当前车辆越过当前车道的安全距离DS2与当前车辆所处的当前车道的类型相关。
6.一种障碍物避让控制设备，其特征在于，所述设备包括：
接收装置，所述接收装置配置成接收车辆传感器数据；
计算装置，所述计算装置配置成基于所述车辆传感器数据计算障碍物安全边界以及车道安全边界；以及
确定装置，所述确定装置配置成根据所述障碍物安全边界以及所述车道安全边界确定当前车辆的通行区域以及通行状态。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述车辆传感器数据包括当前车道的宽度、当前车辆的速度、障碍物的横向位置DB、其他车辆的横向位置DV。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述计算装置还配置成基于障碍物的横向位置DB、当前车辆宽度WV以及当前车辆到障碍物的安全距离DS1计算所述障碍物安全边界，其中当前车辆到障碍物的安全距离DS1与当前车辆的速度相关。
9.如权利要求8所述的设备，其中，所述计算装置基于以下公式计算所述障碍物安全边界：
Figure FDA0003221564260000021
10.如权利要求7或9所述的设备，其中，所述计算装置还配置成基于当前车道的宽度WR、当前车辆宽度WV以及当前车辆越过当前车道的安全距离DS2计算所述车道安全边界，其中当前车辆越过当前车道的安全距离DS2与当前车道的类型相关。
11.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，其特征在于，当所述指令由处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。
12.一种高级驾驶辅助系统，其特征在于，所述高级驾驶辅助系统配置有如权利要求6-10中任一项所述的障碍物避让控制设备。
13.一种车辆，其特征在于，所述车辆配置有如权利要求12所述的高级驾驶辅助系统。
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