一种坡道目标检测及ACC控制方法

技术领域

本发明属于智能网联领域，具体涉及一种坡道目标检测及ACC控制方法。

背景技术

配置有驾驶辅助摄像头的车型，可实现ACC自适应巡航，可进行稳速以及跟车稳定行驶，跟随前车速度自适应，实现全速域，全道路类型跟停跟起跟走功能。

驾驶辅助摄像头也可以实现ACC自适应巡航在巡航全速域道路类型跟车，但是当自车处于上坡场景，如前车处于坡顶，或者自车处于下坡、前车处于上坡，自车会选中前车，触发误减速，与实际驾驶场景不符。当自车与前车均处于上坡或者下坡，ACC巡航控制时由于测速测距不准，导致自车DCEC(加速减速)切换频繁，驾驶体感较差。自车跟随前车上坡，前车上到坡顶，还容易丢失目标，导致自车猛加速，然后又由于识别到目标而触发较大减速。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种坡道目标检测及ACC控制方法，解决“配置驾驶辅助摄像头的ACC在坡道场景误选正前方目标而导致的误减速、跟车上下坡DCEC切换频繁、坡顶容易丢失目标后又识别目标导致自车出现较大的加速切换减速动作”的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种坡道目标检测及ACC控制方法，所述方法首先根据摄像头采集的数据判定自车所处的场景，然后根据场景进行ACC控制。

本发明的进一步改进在于：

所述根据摄像头采集的数据判定自车所处的场景的操作包括：

如果满足以下条件，则判定是场景一：

自车所处位置为平路；

前方有坡道；

自车与前车的相对距离大于设定的阈值；

前车的高宽比维持一个稳定值；

前车的尾部图像不发现变化。

本发明的进一步改进在于：

所述根据摄像头采集的数据判定自车所处的场景的操作包括：

如果满足以下条件，则判定是场景二：

自车所处位置为下坡；

前车的高宽比先逐渐变小然后又逐渐变大；

前车的尾部图像的变化顺序是：下部先消失，只有上部，然后上部、中部、下部依次出现。

本发明的进一步改进在于：

所述根据摄像头采集的数据判定自车所处的场景的操作包括：

如果满足以下条件，则判定是场景三：

自车所处位置为上坡；

前车的尾部图像的变化顺序是：上部先消失，然后中部消失，最后下部消失。

本发明的进一步改进在于：

所述根据摄像头采集的数据判定自车所处的场景的操作包括：

如果满足以下条件，则判定是场景四：

自车所处位置为上坡；

前车的尾部图像不发生变化；

前车的高宽比维持稳定值；

摄像头识别出的前方车道线未出现断裂或者道路3D深度变化与传感器或者地图给出的坡道值导致的变化一致。

本发明的进一步改进在于：

所述根据摄像头采集的数据判定自车所处的场景的操作包括：

如果满足以下条件，则判定是场景五：

自车所处位置为平路；

前车的高宽比先是维持稳定值，然后变小；

前车的尾部图像的变化顺序是：下部先消失，然后中部消失，最后只保留上部。

本发明的进一步改进在于：

所述根据摄像头采集的数据判定自车所处的场景的操作包括：

如果满足以下条件，则判定是场景六：

自车所处位置为下坡；

前车高宽比先是维持稳定值，然后变小；

前车的尾部图像的变化顺序是：下部先消失，然后中部消失，最后只保留上部。

本发明的进一步改进在于：

所述根据场景进行ACC控制的操作包括：

在场景一下，如果自车与前车的相对距离大于设定的阈值，则自车不会将前车选为目标车；如果利用自车与前车的相对距离计算得到的相对速度与摄像头输出的相对速度大于设定的阈值，则自车不会将前车选为目标车；

在场景二、场景五、场景六下，如果利用自车与前车的相对距离计算得到的相对速度与摄像头输出的相对速度大于设定的阈值，则利用下式计算获得加速度：

在场景三下，如果利用自车与前车的相对距离计算得到的相对速度与摄像头输出的相对速度大于设定的阈值，则利用下式计算获得加速度：

当高宽比非0时，

当高宽比为0时，a

在场景四下，利用下式计算获得加速度:

其中，V

本发明的进一步改进在于：

在场景二、场景三、场景四、场景五、场景六下，利用下式计算获得坡道上的加速度：

a

利用下式计算获得平路到坡道过渡时的加速度：

a

其中，a

a

C

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用驾驶辅助摄像头取代原先的摄像头加雷达的方案，降低了整车的成本，而且解决了坡道场景误选正前方目标而导致的误减速、上下坡频繁加减速的问题，提高了自适应巡航舒适性，减少了用户抱怨，提高了驾驶安全感。

附图说明

图1场景一的示意图；

图2场景二的示意图；

图3场景三的示意图；

图4场景四的示意图；

图5场景五的示意图；

图6场景六的示意图；

图7摄像头感知前车高宽比例变化示意图；

图8本发明方法的步骤框图；

图9坡道场景三：自车上坡，前车坡顶消失后再识别的自车加速度变化示意图；

图10坡道场景三：自车上坡，前车坡顶消失后不再识别的自车加速度变化示意图；

图11坡道场景二、场景五、场景六的自车加速度变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明提供了一种坡道目标检测及ACC控制方法，所述方法首先根据摄像头采集的数据判定自车所处的场景，然后根据场景进行ACC控制。

本发明方法进行目标检测和ACC控制的原理如下：

1)根据车身相关模块(如自车上安装的ESP模块、驾驶辅助摄像头(可以是单目、双目或多目摄像头)，或者地图)输出自车所处位置(平路，上坡或者下坡)，同时输出坡道值(现有的ESP模块或者摄像头的偏航率传感器(imu)能够计算出坡道值，或者直接使用地图自带的定位信息输出的坡道值)给到驾驶辅助摄像头用于进行加速度控制；

现有的驾驶辅助摄像头会周期性地输出对前方目标的感知属性。所述感知属性包括车的高度、宽度、速度以及前车与自车的相对距离等，而且摄像头能够自行根据感知属性计算出前车的高宽比。当自车和前车中只有一个处于坡道，而另一个处于直道时，当自车和前车同时处于上坡或者同时处于下坡时，当自车和前车同时处于平路时，摄像头输出的前车的高宽比是不一样的。当前车处于上坡或下坡时，摄像头感知到的车宽基本不会变化，但是车高会发生明显的变化。如图7所示，随着前车移动，以及坡道角度变化，自车的摄像头识别到前车尾部的高宽比是不一样的。因此，可以利用摄像头输出的前车的高宽比变化，对前车所处位置进行判断。并且还可以根据摄像头输出前车的高宽比，辅助对前车的相对速度、相对距离，自车加减速控制进行辅助判断。另外，在自车的控制器中还存储有高宽比与高宽比系数C1的对照表，以及坡道值与坡道系数C

2)车道线辅助判断：依靠摄像头识别的车道线的连续性可以辅助判断自车所处场景。现有的摄像头可以识别正常的白色、黄色单车道线、双黄线、虚线、实线，同时可以将路沿、花圃、护栏识别成车道线输出，作为识别是否处于坡道场景的依据。具体的，如果摄像头识别出前方车道线上断开部分的长度大于Nm或者道路3D深度变化超过设定的阈值或者根据地图自带定位信息输出信息显示前方有坡道，则可以判定前方有坡道。

3)摄像头识别前方目标的尾部信息，并去除图像中的无效信息，保留图像中的相关度高的语素信息，然后对获取的图像进行分割，根据分割后的图像信息将前车尾部分为上部、中部、下部三部分(具体的，基于现有的摄像头的神经网络以及智能AI算法，对获取的前车尾部图像进行分割，例如将玻璃作为上部，将尾灯、制动灯、示宽灯及连接部分作为中部，将轮胎以及后保作为下部)，这样就可以利用尾部图像中上、中、下三部分的变化顺序来辅助判断自车与前车所处位置。例如下面的场景二和场景五，尾部图像是从上开始往下出现再消失，场景三和场景六是从上往下消失再出现，因此可以根据尾部图像的变化顺序来判断两车处于坡道的相对位置。

4)如图8所示，根据ESP或者摄像头的偏航率传感器(imu)算出坡道值或者根据地图自带定位信息输出获得坡道值，根据坡道值确认自车所处位置，即平路、上坡、还是下坡，然后根据摄像头输出的前车高宽比、车道线连续情况、前车尾部图像变化消失顺序，来判断目前自车所处的场景属于哪种场景(如图1到图6所示)，然后针对场景一，不对前方目标进行处理，即不会进行减速或者加速；对于其他场景，根据前车的高宽比以及相对速度的变化，辅助以坡道加速度限制，进行ACC控制。

本发明方法中的根据摄像头采集的数据判定自车所处的场景的操作具体如下：

如果满足以下条件，则判定是场景一：

自车所处位置为平路；

前方有坡道；

自车与前车的相对距离大于设定的阈值；

前车的高宽比维持一个稳定值；

前车的尾部图像不发现变化。

如果满足以下条件，则判定是场景二：

自车所处位置为下坡；

前车的高宽比先逐渐变小然后又逐渐变大；

前车的尾部图像的变化顺序是：下部先消失，只有上部，然后上部、中部、下部依次出现。

如果满足以下条件，则判定是场景三：

自车所处位置为上坡；

前车的尾部图像的变化顺序是：上部先消失，然后中部消失，最后下部消失。

如果满足以下条件，则判定是场景四：

自车所处位置为上坡；

前车的尾部图像不发生变化；

前车的高宽比维持稳定值；

摄像头识别出的前方车道线未出现断裂或者道路3D深度变化与传感器或者地图给出的坡道值导致的变化一致。

如果满足以下条件，则判定是场景五：

自车所处位置为平路；

前车的高宽比先是维持稳定值，然后变小；

前车的尾部图像的变化顺序是：下部先消失，然后中部消失，最后只保留上部。

如果满足以下条件，则判定是场景六：

自车所处位置为下坡；

前车高宽比先是维持稳定值，然后变小；

前车的尾部图像的变化顺序是：下部先消失，然后中部消失，最后只保留上部。

本发明方法中的根据场景进行ACC控制的操作具体如下：

1、场景一的控制方法如下：

场景一如图1所示，自车与前车处于平路，中间是坡道。该场景为假性坡道场景。在场景一下，摄像头根据两车相对距离及相对速度进行判断，判断是否对该目标进行选择控制。相对距离、相对速度的判断为“或”的关系，具体如下：

如果自车与前车的相对距离大于设定的阈值(如70m)，则自车不会将前车选为目标车，即不会进行加减速控制；

如果利用自车与前车的相对距离计算得到的相对速度与摄像头输出的相对速度大于设定的阈值，则自车不会将前车选为目标车，即不会进行加减速控制。

具体的，利用自车与前车的相对距离计算得到相对速度的公式如下：

用距离计算的相对速度＝c×|N个周期前的距离-当前周期距离|/t

上式中，距离为摄像头输出的相对距离，c为滤波系数，可让相对速度变得更加平滑；对于N个周期或者N个周期之外的目标距离不做选取，主要看目标ID是否有跳变，使用上述公式计算出来的相对速度可解决摄像头直接输出的相对速度跳变的问题。

2、场景二、场景五、场景六的控制方法如下：

如图2、图5、图6所示，场景二、五、六均为真坡道场景。在场景二、场景五、场景六下，前车一直在自车的视野中，但是实际的距离比摄像头感知的距离输出值要大，此时如果自车维持原有控制，不会出现危险，也不会出现加减速频繁切换的现象，但是如果自车根据摄像头感知的距离进行判断，则会先做出减速动作，然后后续又继续加速，因此，此时如果对加速度不做相关限制，则自车会先急减速再急加速，整个过程会出现频繁的加减速切换，导致驾驶员的体感很不好。

在场景二、场景五、场景六下，如果利用自车与前车的相对距离计算得到的相对速度与摄像头输出的相对速度大于设定的阈值，则根据计算得到的相对速度限制自车的加速度，同时根据前车的高宽比以及坡道值进行加速度限制，进而避免了频繁的加减速，如图11所示。

具体的，在场景二、场景五、场景六下，采用下面的公式计算获得加速度：

其中，V

3、场景三的控制方法如下：

如图3所示，场景三为自车上坡、前车处于坡顶，该场景为真坡道场景。在场景三下，前车消失在自车视野，如果自车不做相关控制，则自车会先急加速再识别到刚刚的目标车然后进行减速，整个过程会出现频繁的加减速切换，导致驾驶员的体感很不好。

在场景三下，如果利用自车与前车的相对距离计算得到的相对速度与摄像头输出的相对速度大于设定的阈值，则根据计算得到的相对速度限制自车的加减速，同时根据前车的高宽比以及坡道值进行加速度限制，具体如下：

如图9所示，在场景三下，前车先在坡顶消失，自车上坡后再识别到前车，为了避免频繁加减速，则根据高宽比的变化对自车加速度做限制，同时如果自车处于上坡(传感器或者地图明确给出信号告知摄像头目前自车处于上坡、下坡还是平路，例如如果发出的信号是2，即为图9到图11中的自车上坡置位信号，此时自车处于上坡，如果发出的信号是1，即为图9到图11中的下坡置位信号，此时自车处于下坡，如果发出的信号是0，则自车处于平路)，当高宽比接近0时，自车的加速度为0，即维持当前速度进行稳速行驶。当自车上坡后，前车重新出现时，根据前车的高宽比，减少对自车加速度的限制，恢复跟车控制。

如图10所示，在场景三下，前车先在坡顶消失，如果自车上坡后未再识别到前车，为了避免频繁加减速，则根据高宽比的变化对自车加速度做限制，同时如果自车处于上坡，当高宽比接近0时，自车加速度为0，即维持当前速度进行稳速行驶(高宽比接近0即可判定前车处于坡顶或者处于驶离坡顶的阶段，为了避免自车此时突然加速冲向坡顶，然后到坡顶后又重新识别导致触发减速(避免频繁加减速)，此时根据高宽比接近0，则也限制自车加速度，使其变为0，自车维持当前速度行驶)。当自车上坡后，如果未识别有前车出现时，如果自车处于下坡，则恢复常规的ACC跟车控制，对加速度不再做限制。

场景三下计算加速度a的公式如下：

当高宽比非0时，

当高宽比为0时，a

自车一开始都是正常识别前车为目标车并且跟随目标车，但是随着前车到坡顶，自车一直处于上坡，但是目标车的尾部逐渐消失，前车的加速度、速度又是维持稳定或者不会突然变化，但是目标消失，此时认为处于场景三，然后目标消失，自车维持当前车速，不会加速减速，维持稳态行驶，直到自车遇到新目标或则从上坡变化到下坡或者直道。

3、场景四的控制方法如下：

由于场景四中的自车与目标车都处于上坡，则前车高宽比维持稳定比值，所以，C1查表值为固定系数1，同时为避免自车频繁加减速，则自车加速度a会根据坡道值查表得到的系数C

4、坡道加速度控制

进一步的，如果坡道场景为真(即场景二到场景六)，则会进行额外的加速度控制。上坡和下坡所需的加速度进一步受到限制，因为在这种情况下，驾驶员不仅感觉到地面的加速度，而且还感觉到坡度引起的重力加速度。减少的目的是让驾驶员在斜坡上感受到与在平路上相同的力。

开始时，将先前计算的加速度值乘以坡道系数因子：

a

a

为了确保加速度限制从平路到坡道的平滑过渡，再使用一个坡道系数因子。它用于过渡道路坡度引起的加速度和基于自车速度计算的加速度，使得加减速更加舒适：

a

a

然后基于过渡加速度计算得到用于直道到坡道过渡之后的加速度：

a

其中，a

最后，计算上坡、下坡上的加速度值：

a

不管上坡、下坡都采用上式计算，区分正负号即可。

本发明提出了一种基于纯视觉方案实现ACC全速域自适应巡航的方案，解决了坡道误选前方目标的问题，解决了纯视觉自适应巡航方案特殊的坡道场景误选目标触发误减速或者在坡道场景测速测距不准导致加减速控制不佳的问题。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的技术方案，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。