一种车辆自动倒车安全绕障方法及系统

技术领域

本发明属于智能车辆控制技术领域，具体涉及一种车辆自动倒车安全绕障方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着科学技术的发展，智能车技术日益发展，而作为智能车领域重要的一环智能泊车技术正经历快速的发展期，新技术日新月异。然而日常生活中倒车场景人们却极少关注，倒车过程中由于视野限制在遇到行人、车辆以及障碍物时很容易发生交通事故，从而造成人身财产损失。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种车辆自动倒车安全绕障方法及系统，本发明通过对行人、动态车辆、静态车辆等障碍物进行识别区分，倒车过程中分别做出不同执行策略，安全性高，适用于任何可搭载自动泊车辅助系统的车辆。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种车辆自动倒车安全绕障方法，包括以下步骤：

响应于自动倒车控制信号，接收车辆周边障碍物距离以及车辆周边环境数据，确定车辆周围可行驶区域，判断是否能够满足车辆行驶需求；

在满足时，控制车辆进入绕障状态；

根据本车当前位置的车辆坐标和航向角，确定原始记忆路径的车辆坐标和航向角；

根据车辆周围可行驶区域，推算绕障过程中本车坐标和航向角；

对两次的车辆坐标和航向角进行对比，融合车辆的环境感知结果，动态确定最优航向角，执行相应的绕障策略。

作为可选择的实施方式，确定原始记忆路径的车辆坐标和航向角的具体过程包括，根据本车当前位置的车辆坐标和航向角，环境数据中的特征点以及语义信息与原始倒车记忆路径上的信息进行对比，定位绕障后空旷场景下的原始记忆路径的车辆坐标和航向角。

作为可选择的实施方式，推算绕障过程中本车坐标和航向角的具体过程包括认为车辆是行驶在二位平面内，表示车辆在当前时刻的位置；

根据相邻时刻的相对航向测量值，计算车辆在时刻的绝对航向。

作为可选择的实施方式，对两次的车辆坐标和航向角进行对比，融合车辆的环境感知结果，动态确定最优航向角的具体过程包括，当原始记忆路径上，车辆行驶路径前方没有障碍物时，按照原始记忆路径的车辆坐标和航向角进行行驶，否则，根据推算得到的绕障过程中本车坐标和航向角进行行驶。

作为可选择的实施方式，在执行相应的绕障策略时，如果有运动体出现在绕障路径时，控制车辆刹停，等待运动体行驶出绕障路径安全范围。

一种车辆自动倒车安全绕障域控制器，包括：

判断模块，被配置为响应于自动倒车控制信号，接收车辆周边障碍物距离以及车辆周边环境数据，确定车辆周围可行驶区域，判断是否能够满足车辆行驶需求；在满足时，控制车辆进入绕障状态；

第一确定模块，被配置为根据本车当前位置的车辆坐标和航向角，确定原始记忆路径的车辆坐标和航向角；

第二确定模块，被配置为根据车辆周围可行驶区域，推算绕障过程中本车坐标和航向角；

融合对比模块，被配置为对两次的车辆坐标和航向角进行对比，融合车辆的环境感知结果，动态确定最优航向角，执行相应的绕障策略。

一种车辆自动倒车安全绕障系统，包括：

所述域控制器；

制动控制器，用于在执行所述域控制器的绕障策略时，对车辆进行制动、加减速控制；

转向控制器，用于在执行所述域控制器的绕障策略时，按照绕障策略的航向角进行转向控制；

发动机管理系统，用于提供车辆的动力；

环境检测子系统，用于检测障碍物信息以及车辆周边环境数据；

惯导传感器系统，用于提供车身航向角和姿态信息。

作为可选择的实施方式，所述环境检测子系统包括多路环视摄像头，设置于车辆不同位置，用于实时获取车身周边的环境数据以及识别标线车位。

作为可选择的实施方式，所述环境检测子系统包括布设在车身四周的多个超声波探头，侧面的超声波探头用于识别左右两边边界车位以及两边障碍物距离，前面和后面的超声波探头用于实时探测前后方障碍物距离。

一种车辆，应用上述方法，包括所述域控制器或系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明可以针对倒车过程中遇到不同环境时，可分别做出不同的安全策略，保证车辆安全运行，实现自动倒车辅助系统安全绕绕障功能，鲁棒性好、实用性强、安全性高；

本发明采用成本较低的全景摄像头和超声波雷达，该方案适用于任何已搭载自动泊车辅助系统的车辆，应用前景广泛；

本发明通过对行人、动态车辆、静态车辆、障碍物等进行识别区分，倒车过程中分别做出不同执行策略，安全性高，更加人性化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的系统架构图；

图2是本发明的航位推算原理；

图3是本发明的策略流程图；

图4是本发明的绕障示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

本实施例提供了一种车辆自动倒车安全绕障方法，包括以下步骤：

响应于自动倒车控制信号，接收车辆周边障碍物距离以及车辆周边环境数据，确定车辆周围可行驶区域，判断是否能够满足车辆行驶需求；

在满足时，控制车辆进入绕障状态；

根据本车当前位置的车辆坐标和航向角，确定原始记忆路径的车辆坐标和航向角；

根据车辆周围可行驶区域，推算绕障过程中本车坐标和航向角；

对两次的车辆坐标和航向角进行对比，融合车辆的环境感知结果，动态确定最优航向角，执行相应的绕障策略。

其中，原始记忆路径的车辆坐标和航向角是通过实时记忆车辆坐标、航向角以及特征点、语义信息来实现的。

该过程使用现有算法即可，在此不再赘述。

实时的车辆坐标和航向角离不开车辆的DR航位推算，如图3为航位推算原理，其中里程计和角速度陀螺仪分别作为距离传感器和角速度传感器用来测量位移矢量，从而推算车辆的瞬时位置。针对当前智能车导航来说，可以认为车辆是行驶在二位平面内，车辆在T

其中，(x0,y0)是车辆在T0时刻的初始位置，(xk，yk)为T

综上所述，车辆在行驶过程中实时记忆车辆坐标和航向角后，当用户使用自动倒车辅助系统时，自动倒车系统根据当前车辆坐标和航向角与上一时刻坐标值和航向角进行对比，从而控制车辆沿着原轨迹进行倒车。

对倒车过程中遇到不同环境时，可分别做出不同的安全策略。比如说检测到行人以及动态车辆出现在自车后方时，此时为了安全起见，系统控制车辆刹停，等待行人或者动态车辆远离自车安全距离后继续执行倒车操作；由于本发明聚焦倒车过程中的安全绕绕障技术，此处不再详细赘述。当自动倒车系统检测到静态车辆或者障碍物时，系统结合获取的相应的传感器信息做出相应的绕绕障动作。

如图4所示，用户使用自动倒车辅助系统倒车过程中遇到静态障碍物或静态车辆时，自车结合超声波雷达提供的两侧障碍物距离以及环视摄像头提供的车辆周围可行驶区域综合判断绕障空间，若绕障空间满足，系统控制车辆做出相应的绕障动作，在自车做出绕障动作的同时，此时车辆会实时获取当前位置的车辆坐标和航向角，同时系统通过四周的环视摄像头获取的环境中的特征点以及语义信息与原始倒车记忆路径上的信息进行对比，从而定位绕障后空旷场景下的原始记忆路径的车辆坐标和航向角，另外倒车系统也会通过DR算法推算得到绕障过程中自车车辆坐标和航向角，系统对前后两者的车辆坐标和航向角进行对比后执行相应的绕障策略并规划绕障路径。

具体的对比过程，在本实施例中为，对两次的车辆坐标和航向角进行对比，融合车辆的环境感知结果，动态确定最优航向角的具体过程包括，当原始记忆路径上，车辆行驶路径前方没有障碍物时，按照原始记忆路径的车辆坐标和航向角进行行驶，否则，根据推算得到的绕障过程中本车坐标和航向角进行行驶。

规划路径完成后需要通过车辆的执行器来完成，例如横向控制—电动助力转向系统、纵向控制—电子稳定性系统和车身警示控制灯、外后视镜展开控制，车辆会根据倒车的指令要求完成相关操作，并且反馈所处状态，形成闭环控制。

车辆的执行器可以选用现有车辆执行器，在此不再赘述。

实施例二

提供一种自动倒车辅助系统，如图1所示，包括：

1个倒车系统域控制器，功能包含全景影像功能、倒车距离探测功能、自动倒车辅助功能等；

2)ESP制动控制器是保证倒车完成纵向控制行驶重要执行端，倒车过程中ESP根据记忆倒车系统加速度指令，通过控制制动压力、请求发动机扭矩、请求换档，控制车速的平顺行驶(包括加速/减速)；同时在倒车完成后，ESP能在保持车辆静止，激活EPB驻车；同时确保倒车过程中加速度和档位的可靠性，以及出现非预期加速及档位的极端情况下刹停车辆；

3)EPS转向控制器是在倒车过程中控制车辆横向行驶的执行端，倒车过程中，记忆倒车系统通过给EPS下发转向角度指令，EPS执行相应的转向请求来完成倒车操作，同时确保车辆转向的可靠性，以及出现非预期转向的抑制性；

4)BCM控制器控制并确保倒车过程中车门落锁、远近光灯的开启、鸣笛以及双闪灯的开启等功能；

5)TCU变速箱控制器在倒车过程中响应ESP控制器的换挡请求，同时在驾驶员干预或者其他情况下出现的非预期档位故障及时告知倒车系统与ESP控制器，确保倒车的行驶安全；

6)EMS发动机管理系统给倒车过程提供动力输出，ESP控制器给EMS发出控制扭矩，EMS输出当前虚拟油门踏板的位置给到TCU，最终TCU内部计算反馈限扭值以及车辆起步所需的怠速扭矩给到EMS，从而保证车辆的正常行驶。

用于倒车过程中的传感器有如下几种:

1)环视摄像头，共计前后左右4路，主要作用是实时获取车身周边的环境数据以及识别标线车位，另外由于倒车系统控制器中集成了环境感知算法可以将车辆周围的环境信息进行分类，比如说行人、车辆(运动或者静止)、垃圾桶、锥桶等等。

2)12颗超声波探头布置在车身四周，前后保上各布置6颗。侧边4颗超声波探头主要作用是识别左右两边边界车位以及两边障碍物距离，最远探测距离至少达到5.5m，同时将识别的边界车位及距离信息及时传给倒车系统控制器。前四后四(前后保中间位置)超声波探头主要作用是在车速小于15km/h时，实时探测前后方障碍物距离并实时上传系统控制器，探测最小距离至少5.5m。

上述参数在其他实施例中，可以进行调整或变换。

综上所述，通过遍布车身周围的环境感知传感器为自动倒车辅助系统安全绕绕障功能的安全使用保驾护航。

实施例三

一种车辆，应用实施例一的方法或实施例二的系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。