CN113696891B - 自适应巡航行车的辅助驾驶系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种自适应巡航行车的辅助驾驶系统和方法。所述系统包括：数据集收集单元，被配置用于收集一个区域内的车辆切入的数据，所述车辆切入的数据包括切入事件发生时参照车辆的速度，以及参照车辆与切入车辆之间的切入距离；计算单元，被配置对所述车辆切入的数据拟合，得到最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数；执行单元，被配置用于基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行辅助驾驶。本公开的辅助驾驶系统和方法通过对一个区域内的车辆切入的数据进行拟合，动态调整车辆跟车距离，从而减少在车辆自适应巡航行车过程中车辆切入事件的发生。

Description

自适应巡航行车的辅助驾驶系统及方法

技术领域

本公开涉及车辆安全领域，具体而言，涉及一种自适应巡航行车的辅助驾驶系统及方法。

背景技术

自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)系统，是在传统巡航控制基础上发展起来的新一代汽车驾驶员辅助驾驶系统。ACC是汽车自动巡航控制系统(CruiseControl System，CCS)和车辆前向撞击报警系统(Forward Collision Warning System，FCWS)的有机结合。ACC不但具有自动巡航的全部功能，还可以通过车载雷达等传感器监测汽车前方的道路交通环境。一旦发现参照行驶车道的前方有车辆行驶时，将根据参照车辆与前方车辆(目标车辆)之间的相对距离及相对速度等信息，通过控制汽车的油门和刹车对参照车辆进行纵向速度控制，使本车与前车保持合适的安全间距。采用该系统降低了驾驶员的工作负担，大大提高了汽车的主动安全性，扩大了巡航行驶的范围。

然而，使用现有的ACC系统，在参照车辆行驶车道相邻车道行驶的车辆非常容易切入到参照车辆的前方。如果频繁地有相邻车道的车辆插入，就会迫使参照车辆频繁减速，而使参照车辆的驾驶者频繁产生不舒适感，甚至发生危险。而且，相邻车道车辆的频繁插入对参照车辆的刹车系统也是一种考验。

此外，在交通拥堵的地区和/或交通情况特殊的地区，参照车辆的驾驶者的不舒适感更加明显。如果参照车辆的驾驶者不熟悉ACC系统，则会频繁干预ACC，或者甚至关闭ACC改为手动驾驶。

因此，需要改进的ACC系统及相应行车方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开旨在通过动态调整自适应巡航行车过程中与目标车辆的跟随距离，减少车辆切入的频率，从而增加车辆行驶的舒适水平和安全性。

在第一方面，本公开提供一种自适应巡航行车的辅助驾驶系统，所述系统包括：

数据集收集单元，被配置用于收集一个区域内的车辆切入的数据，所述车辆切入的数据包括切入事件发生时参照车辆的速度，以及参照车辆与切入车辆之间的切入距离；

计算单元，被配置对所述车辆切入的数据拟合，得到最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数；

执行单元，被配置用于基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行辅助驾驶。

在一个实施方案中，所述辅助驾驶包括，将所拟合的函数发送至有需要的车辆。

在优选的实施方案中，所述有需要的车辆在所述区域内基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行车辆的自适应巡航行车。

在优选的实施方案中，所述车辆切入的数据通过设置在所述参照车辆上的或道路基础设施上的传感器获取。

在一个实施方案中，所述传感器为任一个或任意多个的组合：摄像装置、激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器，优选摄像装置。

在更优选实施方案中，所述区域的车辆和/或道路基础设施将其获取的车辆切入的数据上传至在线服务器。

在优选的实施方案中，所述数据收集单元和所述计算单元在在线服务器端，所述区域内的车辆通过无线通讯从所述在线服务器端获取所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数。

在一个实施方案中，计算单元获取存储在在线服务器端的车辆切入的数据，车辆切入的数据包括切入事件发生时参照车辆的速度，以及参照车辆与切入车辆之间的切入距离。

在优选的实施方案中，数据拟合得到的函数如下：

y＝f(x)，

其中x为参照车辆的行驶速度，y为参照车辆距离前方车辆的距离。

在更优选的实施方案中，所获得的函数的曲线呈非线性的。

在第二方面，本公开提供了一种自适应巡航行车的辅助驾驶方法，所述方法包括：

(1)收集一个区域内的车辆切入的数据，所述车辆切入的数据包括切入事件发生时参照车辆的速度，以及参照车辆与切入车辆之间的切入距离；

(2)对所述车辆切入的数据拟合，得到最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数；

(3)基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行辅助驾驶。

在一个实施方案中，在(3)中，所述辅助驾驶包括，将所拟合的函数发送至有需要的车辆。

在优选的实施方案中，所述有需要的车辆在所述区域内基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行车辆的自适应巡航行车。

在优选的实施方案中，在(1)中，所述车辆切入的数据通过设置在所述参照车辆上的或道路基础设施上的传感器获取。

在一个实施方案中，所述传感器为任一个或任意多个的组合：摄像装置、激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器，优选摄像装置。

在更优选实施方案中，所述区域的车辆和/或道路基础设施将其获取的车辆切入的数据上传至在线服务器。

在优选的实施方案中，(1)和(2)在在线服务器端进行，所述区域内的车辆通过无线通讯从所述在线服务器端获取所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数。

在一个实施方案中，在(1)中，获取存储在在线服务器端的车辆切入的数据，车辆切入的数据包括切入事件发生时参照车辆的速度，以及参照车辆与切入车辆之间的切入距离。

在优选实施方案中，在(2)中进行数据拟合得到的函数为

y＝f(x)

其中，x为参照车辆的行驶速度，y为参照车辆距离前方车辆的距离。

在更优选实施方案中，在(2)中，进行数据拟合得到的函数中x与y呈非线性关系。

根据本公开第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据本公开第二方面的方法。

通过本公开的自适应巡航行车的辅助驾驶系统和方法，对一个区域内的车辆切入的数据进行拟合，得到最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数，从而减少在车辆自适应巡航行车过程中车辆切入事件的发生。

附图说明

从下面结合附图对本公开的具体实施方式的描述中可以更好地理解本公开，其中，相似的标号指示相同或功能类似的元件。

图1示出了根据本公开的一个示例性系统的示意图。

图2为本公开的系统在一个地区得到的车辆切入的数据拟合得到的示例性函数曲线。

图3示出了根据本公开的一个示例性系方法的流程框图。

具体实施方式

下文中，参照附图描述本公开的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，本公开不限于所描述的优选实施例，本公开的范围由权利要求书限定。现参照示例性的实施方式详细描述本公开，一些实施例图示在附图中。以下描述参照附图进行，除非另有表示，否则在不同附图中的相同附图标记代表相同或类似的元件。以下示例性实施方式中描述的方案不代表本公开的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本公开的各个方面的系统和方法的示例。

根据本公开的系统，通过对一个区域内的车辆切入的数据进行拟合，得到最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数。由此，该系统可以应用于车辆，例如在车辆上设有接收装置，用于接收所述函数，或者在移动设备的APP上接收所述函数。车辆可以是以内燃机为驱动源的内燃机汽车、以电动机为驱动源的电动汽车或燃料电池汽车、以上述两者为驱动源的混合动力汽车、或具有其他驱动源的汽车。车辆优选是自动驾驶车辆，自动驾驶车辆在驾驶位无驾驶人员操作，因此自动驾驶汽车更为需要安装根据本公开的系统。

本文中述及的自动驾驶车辆包括完全自动驾驶车辆，也包括具有自动驾驶模式的车辆。本公开适用的自动驾驶车辆具有如下基本特征：例如，这类车辆安装有多个传感器或定位装置，例如摄像装置、激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器、车联万物通信(V2X)装置、高度自动驾驶(HAD，Highly Automated Driving)地图等，这些传感器能够检测诸如周围物体、障碍物、基础设施等车辆周围的环境；这些车辆能够通过全球导航卫星系统(GNSS)以及传感器检测结果和HAD地图中的一者或者它们的组合检测当前车辆的位置；这些车辆均可以通过在线服务器获得导航路径；这些车辆能够基于感知和位置结果来规划拟行驶的路线；这类车辆还能够基于规划路线发送控制指令给动力系统、转向系统、刹车系统等等。

图1示出了根据本公开的实施例的基于预测车辆切入临界水平的辅助驾驶系统100的示意性视图。如图1所示，该系统100包括数据集收集单元110、计算单元120和执行单元130。

在图1中，数据集收集单元110被配置用于收集一个区域内的车辆切入的数据，所述车辆切入的数据包括切入事件发生时参照车辆的速度，以及参照车辆与切入车辆之间的切入距离。在本公开中，车辆切入是指，在另一个车道后方有车辆行驶的情况下，车辆并线至另一车道。所述参照车辆是指其他车辆切入其前方的车辆。例如，参照车辆意指有ACC系统的用于评价行驶舒适感和安全性的车辆。所述车辆切入的数据可以从检测装置、车辆设备和/或其他途径进行获取。例如，车辆切入的数据通过设置在参照车辆上的或道路基础设施上的超声波传感器获取。所述检测装置可以是或可以不是所述数据集收集单元110的一部分。所述检测装置可以有一个或多个，可以安装在所述参照车辆上或道路基础设施上。例如，所述检测装置为选自安装在参照车辆上的以下检测装置的任一个或任意多个的组合：摄像装置、激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器，优选摄像装置。当利用道路基础设施进行检测时，道路基础设施可以对所有车辆切入事件进行统计，因此可以获得更多的数据量，使得后面模型的训练更加全面。在一个实例中，所述参照车辆的速度可以获自所述车辆的行驶参数或者导航装置。或者，它们的速度可以通过安装在道路基础设施上的传感器进行检测。

在一个实例中，车辆切入的数据可存储在在线服务器端。例如，所述区域的车辆和/或道路基础设施将其获取的车辆切入的数据上传至所述在线服务器。

在本公开的系统中，区域可以是一个城市、城市区块或街道。本公开的系统特别适合于交通拥堵、地理环境复杂的区域。在本公开的发系统中，数据集收集单元收集是一个区域内的车辆切入的数据包括切入事件发生时1)参照车辆的速度以及2)参照车辆与切入车辆之间的切入距离。

在图1中，计算单元120被配置对车辆切入数据进行拟合，得到最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数。在一个实例中，计算单元获取存储在在线服务器端的车辆切入的数据进行数据拟合，其中所述车辆切入的数据包括切入事件发生时参照车辆的速度，以及参照车辆与切入车辆之间的切入距离。在一个实例中，可以使用Matlab或R拟合散点的边界曲线，所获得的函数的曲线通常是非线性的。例如，拟合的过程如下：(a)提取边界散点；(b)观察法确定参数待定的拟合函数，例如观察的是椭圆曲线；(c)根据边界散点及参数待定的拟合函数，用最小二乘法进行拟合确定拟合函数的各个参数。在一个具体实例中，数据拟合得到的函数可以表示为：

y＝f(x)，

其中x为参照车辆的行驶速度，y为参照车辆距离前方车辆的距离。

图2示例性示出了通过对散点的边界进行拟合，获得的拟合结果曲线。横坐标表示参照车辆的速度(km/h)，纵坐标表示切入事件发生时，参照车辆距离切入车辆的距离(m)。在不同速度下，参照车辆距离切入车辆的距离对于参照车辆的舒适度是不同的，参照车辆距离切入车辆的距离太短往往导致参照车辆不适。舒适(灰色点表示)和不舒适(黑色点表示)可以设定为对所述参照车辆的正常行驶有没有影响，比如不进行刹车动作可以认为舒适，否则是不适。通过对收集到的参照车辆距离切入车辆的距离数据进行拟合，根据拟合的曲线动态地调整参照车辆与前车的距离，使得不适的切入事件不能发生。如图2所示，在车辆低速行驶速度下，例如小于70km/h，优选小于30km/h，通过适当缩短跟车距离来减少不适的切入事件的发生；而在高速度下，例如大于70km/h，由于车速太快，不适切入事件发生很少，没有必要牺牲安全性而缩短跟车距离。

在优选的实例中，数据收集单元和所述计算单元均在在线服务器端，区域内的车辆通过无线通讯从所述在线服务器端获取所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数。例如，根据本公开的系统的车辆切入的数据可以位于在线服务器端，例如所述数据集收集单元和所述计算单元，在所述在线服务器端进行计算。或者，所述车辆切入的数据存储在在线服务器端，所述数据集收集单元通过在线服务器获得所述车辆切入的数据。例如，将获取的车辆切入的数据上传至所述在线服务器。

在图1中，执行单元130用于基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行所述区域内的车辆的自适应巡航行车。在一个实例中，所述辅助驾驶包括，将所拟合的函数发送至有需要的车辆。在优选的实例中，所述有需要的车辆在所述区域内基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行车辆的自适应巡航行车。在一个具体实施例中，车辆在行驶过程中，根据所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数，随着行车速度的变化，实时调整与前车的跟车距离，在这种跟车距离下，其他车辆切入的事件大大减少。

由于不同城市、城市区块或街道可能有不同的最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数，车辆可以在行驶过程中获取行驶位置和行驶轨迹上的位置的最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数，以在行驶过程中根据行车位置切换函数。

本领域的技术人员应当理解，本公开的自适应巡航行车的辅助驾驶各个单元的功能划分以及关联方式仅仅是示意性地而非限定性的，本领域的技术人员可以在不背离在附加的权利要求和其等价技术方案阐述的本公开精神和范围的情况下，进行删减、增加、替换、修改和变化。

下面将参照附图描述根据本公开的实施例的自适应巡航行车的辅助驾驶方法。图3是示出根据本公开的实施例的自适应巡航行车的辅助驾驶方法S100的流程图。自适应巡航行车的辅助驾驶方法S100由上述的辅助驾驶系统100来执行。例如，S110可通过所述辅助驾驶系统的数据收集单元完成，S120可通过所述辅助驾驶系统的计算单元完成，S130可通过所述辅助驾驶系统的执行单元完成。

如图3所示，在S110中，收集一个区域内的车辆切入的数据，所述车辆切入的数据包括切入事件发生时参照车辆的速度，以及参照车辆与切入车辆之间的切入距离。所述车辆切入的数据可以从检测装置、车辆设备和/或其他途径进行获取。例如，车辆切入的数据通过设置在参照车辆上的或道路基础设施上的超声波传感器获取。所述检测装置可以有一个或多个，可以安装在所述参照车辆上或道路基础设施上。例如，所述检测装置为选自安装在参照车辆上的以下检测装置的任一个或任意多个的组合：摄像装置、激光雷达、毫米波雷达、超声波传感器，优选摄像装置。当利用道路基础设施进行检测时，道路基础设施可以对所有车辆切入事件进行统计，因此可以获得更多的数据量，使得后面模型的训练更加全面。在一个实例中，所述参照车辆的速度可以获自所述车辆的行驶参数或者导航装置。或者，车辆切入的数据可存储在在线服务器端。例如，所述区域的车辆和/或道路基础设施将其获取的车辆切入的数据上传至所述在线服务器。

在一个具体实例中，可以以城市、城市区块或街道为单位分别收集车辆切入的数据，特别是交通拥堵、地理环境复杂的区域。

如图3所示，在S120中，对所述车辆切入的数据拟合，得到最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数。在一个实例中，可以使用Matlab或R拟合散点的边界曲线，所获得的函数的曲线通常是非线性的。例如，拟合的过程如下：(a)提取边界散点；(b)观察法确定参数待定的拟合函数，例如观察的是椭圆曲线；(c)根据边界散点及参数待定的拟合函数，用最小二乘法进行拟合确定拟合函数的各个参数。

图2示例性示出了通过对散点的边界进行拟合，获得的拟合结果曲线。横坐标表示参照车辆的速度(m/s)，纵坐标表示切入事件发生时，参照车辆距离切入车辆的距离(m)。在不同速度下，参照车辆距离切入车辆的距离对于参照车辆的舒适度是不同的，参照车辆距离切入车辆的距离太短往往导致参照车辆不适。舒适(灰色点表示)和不舒适(黑色点表示)可以设定为对所述参照车辆的正常行驶有没有影响，比如不进行刹车动作可以认为舒适，否则是不适。通过对收集到的参照车辆距离切入车辆的距离数据进行拟合，根据拟合的曲线动态地调整参照车辆与前车的距离。如图2所示，在车辆低速行驶速度下，例如小于70km/h，优选小于30km/h，通过适当缩短跟车距离来减少不适的切入事件的发生；而在高速度下，例如大于70km/h，由于车速太快，不适切入事件发生很少，没有必要牺牲安全性而缩短跟车距离。

在优选的实例中，所述车辆切入的数据存储在在线服务器端，例如，将获取的车辆切入的数据上传至所述在线服务器。在S110中通过在线服务器获得所述车辆切入的数据。例如，所述车辆切入的数据可以位于在线服务器端，S110和S120在所述在线服务器端进行计算。所述车辆通过无线通讯从所述在线服务器端获取所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数。

如图3所示，在S130中，基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行辅助驾驶。在一个实例中，所述辅助驾驶包括，将所拟合的函数发送至有需要的车辆。例如，所述有需要的车辆在所述区域内基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行车辆的自适应巡航行车。在一个具体实施例中，车辆在行驶过程中，根据所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数，随着行车速度的变化，实时调整与前车的跟车距离，在这种跟车距离下，其他车辆切入的事件大大减少。

本公开的方法可以利用计算机程序完成，通过计算机程序对步骤S110中收集的一个区域内的车辆切入的数据进行处理，对所述车辆切入的数据拟合，得到最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数，基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行辅助驾驶。因此，本公开还可以包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现本公开的实施例中所述的方法。

本领域的技术人员应当理解，本公开的自适应巡航行车的辅助驾驶方法中各个步骤划分以及次序仅仅是示意性地而非限定性的，本领域的技术人员可以在不背离在附加的权利要求和其等价技术方案阐述的本公开精神和范围的情况下，进行删减、增加、替换、修改和变化。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

尽管结合实施例对本公开进行了描述，但本领域技术人员应理解，上文的描述和附图仅是示例性而非限制性的，本公开不限于所公开的实施例。在不偏离本公开的精神的情况下，各种改型和变体是可能的。

Claims (15)

1.一种自适应巡航行车的辅助驾驶系统，其特征在于，所述系统包括：

数据集收集单元，被配置用于收集一个区域内的车辆切入的数据，所述车辆切入的数据包括切入事件发生时参照车辆的速度，以及参照车辆与切入车辆之间的切入距离；

计算单元，被配置用于通过对收集到的所述参照车辆的速度以及所述参照车辆与切入车辆之间的所述切入距离进行拟合，得到最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数；

执行单元，被配置用于基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行辅助驾驶，动态地调整作为参照车辆的车辆与前车的距离，使得不适的切入事件不能发生，

其中，所述不适的切入事件包括如下切入事件：其发生时所述作为参照车辆的车辆与在所述作为参照车辆的车辆前方切入的相应切入车辆之间的距离导致所述作为参照车辆的车辆不适。

2.根据权利要求1所述的辅助驾驶系统，其特征在于，所述辅助驾驶包括，将所拟合的函数发送至有需要的车辆。

3.根据权利要求2所述的辅助驾驶系统，其特征在于，所述有需要的车辆在所述区域内基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行车辆的自适应巡航行车。

4.根据权利要求1-3任一项所述的辅助驾驶系统，其特征在于，所述车辆切入的数据通过设置在所述参照车辆上的或道路基础设施上的传感器获取。

5.根据权利要求1-3任一项所述的辅助驾驶系统，其特征在于，计算单元获取存储在在线服务器端的车辆切入的数据。

6.根据权利要求1-3任一项所述的辅助驾驶系统，其特征在于，所述数据集收集单元和所述计算单元在在线服务器端。

7.根据权利要求1-3任一项所述的辅助驾驶系统，其特征在于，进行刹车动作的情况下，所述作为参照车辆的车辆不适。

8.一种自适应巡航行车的辅助驾驶方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)收集一个区域内的车辆切入的数据，所述车辆切入的数据包括切入事件发生时参照车辆的速度，以及参照车辆与切入车辆之间的切入距离；

(2)对收集到的所述参照车辆的速度以及所述参照车辆与切入车辆之间的所述切入距离进行拟合，得到最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数；

(3)基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行辅助驾驶，动态地调整作为参照车辆的车辆与前车的距离，使得不适的切入事件不能发生，

其中，所述不适的切入事件包括如下切入事件：其发生时所述作为参照车辆的车辆与在所述作为参照车辆的车辆前方切入的相应切入车辆之间的距离导致所述作为参照车辆的车辆不适。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在(3)中，所述辅助驾驶包括，将所拟合的函数发送至有需要的车辆。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述有需要的车辆在所述区域内基于所述最短切入距离边界值相对于参照车辆速度的函数执行车辆的自适应巡航行车。

11.根据权利要求8-10任一项所述的方法，其特征在于，在(1)中，所述车辆切入的数据通过设置在所述参照车辆上的或道路基础设施上的传感器获取。

12.根据权利要求8-10任一项所述的方法，其特征在于，在(1)中，获取存储在在线服务器端的车辆切入的数据。

13.根据权利要求8-10任一项所述的方法，其特征在于，(1)和(2)在在线服务器端进行。

14.根据权利要求8-10任一项所述的辅助驾驶方法，其特征在于，在进行刹车动作的情况下，所述作为参照车辆的车辆不适。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时实现权利要求8-14任一项所述的方法。