车辆驾驶辅助系统和方法与流程

本发明涉及车辆的辅助驾驶领域。具体地，本发明涉及能够根据主车辆前方交通路口内的车辆队列的行驶状态来判断主车辆是否跟随该车辆队列进入交通路口的车辆驾驶辅助系统以及方法。

背景技术：

在车辆经过交通路口时，驾驶员往往会选择在绿灯时跟随前车进入交通路口。但是，有时存在这样的情况：尽管前车在绿灯时以较快的速度越过停止线进入交通路口，但是前车前方可能已经出现了拥堵现象，此时如果仍然跟随前车进入交通路口，那么会导致交通路口内的同向车辆在绿灯剩余时间内可能无法全部通过交通路口，由此致使交通路口越来越拥堵。

为此，需要一种能够根据主车辆前方交通路口内的车辆队列的行驶状态提供驾驶辅助功能的系统和方法。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供能够根据主车辆前方交通路口内的车辆队列的行驶状态来判断主车辆是否跟随该车辆队列进入交通路口的车辆驾驶辅助系统以及方法。

本发明的一个方面提供一种车辆驾驶辅助系统，包括：车辆状态获取装置，用于获取主车辆前方交通路口内的车辆队列中的各个车辆的行驶参数；以及控制装置，用于根据所述行驶参数计算所述车辆队列的平均速度，并且在所述平均速度小于预先设置的速度阈值时判定所述主车辆是否跟随所述车辆队列进入所述交通路口。

根据本发明的实施例，车辆驾驶辅助系统还包括：信号灯状态获取装置，用于在所述平均速度小于所述速度阈值时获取交通信号灯的绿灯剩余时间；以及路口参数获取装置，用于在所述平均速度小于所述速度阈值时接获取所述交通路口的区域参数，其中，所述控制装置构造成根据所述区域参数和所述车辆队列中距所述主车辆最近的前车的行驶参数计算所述前车在所述交通路口内要行进的距离，并且所述控制装置构造成根据所述平均速度、所述绿灯剩余时间和所述前车在所述交通路口内要行进的距离来判断所述主车辆是否跟随所述车辆队列进入所述交通路口。

根据本发明的实施例，所述控制装置构造成在所述平均速度与所述绿灯剩余时间的乘积小于所述前车在所述交通路口内要行进的距离时，判断所述主车辆不跟随所述车辆队列进入所述交通路口。

根据本发明的实施例，其中，所述控制装置还构造成在判断所述主车辆跟随所述车辆队列进入所述交通路口时，根据所述绿灯剩余时间和所述主车辆的行驶参数确定所述主车辆在所述绿灯剩余时间内通过所述交通路口所需的速度。

根据本发明的实施例，所述控制装置还构造成在判断所述主车辆不跟随所述车辆队列进入所述交通路口时，执行预警控制。

根据本发明的实施例，所述预警控制包括控制所述主车辆发出预警信号和/或控制所述主车辆自动制动在停止线外。

本发明的另一个方面提供包括上述车辆驾驶辅助系统的车辆。

本发明的又一个方面提供一种车辆驾驶辅助方法，包括：获取主车辆前方交通路口内的车辆队列中的各个车辆的行驶参数；以及根据所述行驶参数计算所述车辆队列的平均速度，并且在所述平均速度小于预先设置的速度阈值时判定所述主车辆是否跟随所述车辆队列进入所述交通路口。

根据本发明的实施例，所述车辆驾驶辅助方法还包括：在所述平均速度小于所述速度阈值时获取交通信号灯的绿灯剩余时间；以及在所述平均速度小于所述速度阈值时获取所述交通路口的区域参数，其中根据所述区域参数和所述车辆队列中距所述主车辆最近的前车的行驶参数计算所述前车在所述交通路口内要行进的距离，并且根据所述平均速度、所述绿灯剩余时间和所述前车在所述交通路口内要行进的距离来判断所述主车辆是否跟随所述车辆队列进入所述交通路口。

根据本发明的实施例，所述车辆驾驶辅助方法还包括：在所述平均速度与所述绿灯剩余时间的乘积小于所述前车在所述交通路口内要行进的距离时，判断所述主车辆不跟随所述车辆队列进入所述交通路口。

根据本发明的实施例，所述车辆驾驶辅助方法还包括：在判断所述主车辆能够跟随所述车辆队列进入所述交通路口时，根据所述绿灯剩余时间和所述主车辆的行驶参数确定所述主车辆在所述绿灯剩余时间内通过所述交通路口所需的速度。

根据本发明的实施例，所述车辆驾驶辅助方法还包括：在判断所述主车辆不跟随所述车辆队列进入所述交通路口时，执行预警控制。

根据本发明的实施例，所述车辆驾驶辅助方法还包括：所述预警控制包括控制所述主车辆发出预警信号和/或控制所述主车辆自动制动在停止线外。

因此，根据本发明的车辆驾驶辅助系统和方法可以根据主车辆前方交通路口内的车辆队列的行驶状态来判断主车辆是否跟随该车辆队列进入交通路口。

附图说明

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

图1示出了包括根据本发明的实施例的车辆驾驶辅助系统的车辆的示意图。

图2示出了根据本发明的实施例的车辆驾驶辅助系统的应用场景。

图3示出了根据本发明的实施例的车辆驾驶辅助方法的流程图。

具体实施方式

下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。现参考示例性的实施方式详细描述本发明，一些实施例图示在附图中。以下描述参考附图进行，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发明的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本发明的各个方面的系统和方法的示例。

图1示出了包括根据本发明的实施例的车辆驾驶辅助系统的主车辆的简化示意图。虽然图1以汽车作为示例，但是本申请不限于应用于汽车，而是可以应用于例如可以使用内燃机、电动机等一种或多种动力源作为动力机构的各种各样的机动车辆，例如轿车、货车、卡车、电车、摩托车、运动型多用途车辆、拖拉机等。

如图1所示，主车辆100包括检测装置110、导航装置120、警示装置130、通信装置140、操作执行系统150和车辆驾驶辅助系统160。

检测装置110可以包括以下各种检测装置中的一项或多项：摄像装置、雷达装置和激光装置等。摄像装置可以安装在车辆的前方、后方、侧面、顶部、内部等位置，并且可以包括可见光摄像头、红外摄像头等。可见光摄像头例如能够实时捕获车辆内部和/或外部的图像(例如，以60°左右的角度工作)并呈现给驾驶员和/或乘客。此外，通过对摄像头捕获的图像进行分析，可以检测诸如驾驶员参数、交通信号灯指示、交叉路口情况、其他车辆的运行状态等信息。红外摄像头可以在夜视情况下捕获图像。雷达装置可以安装在车辆的前方、后方或其他位置。雷达装置可以利用电磁波的特性，准确地测量其他车辆距主车辆的距离，并且通常对金属物体敏感度更高。雷达装置还可以利用多普勒效应来测量车辆相对于物体的速度变化。激光装置(例如激光雷达lidar)可以安装在车辆的前方、后方或其他位置。激光装置可以检测到精确的物体边缘、形状信息，从而进行精确的物体识别和追踪。

检测装置110还可以包括对主车辆的自身状态(例如当前载重量及其分布情况、车辆的维护状况、行驶状态)、主车辆的周围环境(例如温度、湿度、亮度、气压等)等进行感测的装置。

导航装置120可以包括用于接入wi-fi接入点或蜂窝通信网络并接收来自wi-fi接入点或蜂窝通信网络的信息且使用此信息来确定其位置的装置(例如gsm装置)。导航装置120可以包括全球导航卫星系统(gnss)接收器(例如gps接收器)，用于接收指示接收器在特定时间点的位置的卫星信号，且其优选地定期接收更新的位置信息。此外，导航装置可以存储有数字电子地图，以提供主车辆的预定导航路线上的交通参数。

警示装置130可以向驾驶员提供警示，以提醒驾驶员或乘员注意安全。警示可以包括以下警示中的一项或多项：振动警示、声音警示、发光警示、图形警示和文字警示。

通信装置140可以包括允许主车辆100与其他信息源进行通信的无线通信设备。例如，主车辆100可以与其附近的其他车辆通信(称为“cartocar(car-2-car)”或“vehicletovehicle(v-2-v)”通信)。更一般地，主车辆100可以与附近的车辆、行人、设施等进行通信(称为“cartox(car-2-x)”或“vehicletox(v-2-x)”通信)。通信装置140可以包括基于任意类型电磁波(例如红外线、微波、毫米波等)的通信装置，并可以基于任意预设的通信协议进行car-2-car或car-2-x通信。

操作执行系统150用于控制主车辆100的各个部件，例如动力系统、转向系统、变速系统、制动系统、安全系统等的操作。

车辆驾驶辅助系统160可以根据主车辆100前方交通路口内的车辆队列的行驶状态来判断主车辆100是否跟随车辆队列进入交通路口并且提供相应的辅助驾驶。

再次参考图1，车辆驾驶辅助系统160包括车辆状态获取装置161和控制装置162。根据本发明的其他实施例，车辆驾驶辅助系统160还可以包括信号灯状态获取装置163和路口参数获取装置134。这些装置可以由硬件电路实现，也可以由软件模块实现，还可以通过硬件和软件的组合来实现。下文中会对这些装置的操作进行详细描述。

车辆状态获取装置161可以获取主车辆100前方的交通路口内的车辆队列中的各个车辆的行驶参数。交通路口包括十字路口、丁字路口、y形路口等。车辆队列指由行驶方向相同的车辆集群，包括与主车辆100的行驶方向相同的车辆集群，也包括与主车辆100的行驶方向不同的车辆集群。下面以与主车辆100的行驶方向相同的车辆集群作为车辆队列的示例进行说明。行驶参数包括行驶方向、行驶位置、行驶速度和行驶加速度等。

车辆状态获取装置161可以从检测装置110的雷达装置或激光装置获取主车辆100前方车辆队列的行驶参数。车辆状态获取装置161也可以经由car-2-car或car-2-x通信来获取主车辆前方车辆队列的行驶参数。根据本发明的实施例，车辆状态获取装置161可以获取前方交通路口内与主车辆100行驶方向相同的车辆队列的行驶参数。应当理解，车辆状态获取装置161也可以获取与主车辆100行驶方向不同的车辆队列的行驶参数。

控制装置162可以与车辆状态获取装置161有线或无线通信。控制装置162可以根据主车辆100前方车辆队列中的各个车辆的行驶参数计算车辆队列的平均速度。根据本发明的实施例，控制装置162可以根据车辆状态获取装置161获取的、车辆队列中的各个车辆的行驶速度来计算该车辆队列的平均速度。控制装置162可以通过以下两种算法来计算车辆队列的平均速度。

第一种算法是求取时间均值法，可通过下列表达式(1)来计算车辆队列的速度的时间平均值：

在表达式(1)中，表示车辆队列的时间平均速度，n表示车辆车队的车辆数目，vn表示车辆队列中第n个车辆的速度。

第二种算法是求取空间均值法，可通过下列表达式(2)来计算车辆队列的速度的空间平均值：

在表达式(2)中，表示车辆队列的空间平均速度值，n表示车辆车队的车辆数目，vn表示车辆队列中第n个车辆的速度。

控制装置162在计算了主车辆100前方的车辆队列的平均速度之后，将该平均速度与预先设置的速度阈值进行比较。速度阈值的大小一般根据车辆经过路口时的驾驶经验来设置。根据本发明的实施例，速度阈值为10km/h。当车辆队列的平均速度大于速度阈值时，这意味着交通路口内交通状况良好，主车辆100可以直接跟随车辆队列经过交通路口。反之，当车辆队列的平均速度小于速度阈值时，这意味着交通路口内可能出现了拥堵现象，此时主车辆100是否要跟随车辆队列进入交通路口需要视主车辆100前方的车辆队列能否在绿灯剩余时间内通过交通路口的情况而定。如果主车辆100前方的车辆队列能够在绿灯剩余时间内通过交通路口，则主车辆100可以跟随车辆队列进入交通路口。反之，如果主车辆100前方的车辆队列不能在绿灯剩余时间内通过交通路口，则主车辆100不可以跟随车辆队列进入交通路口。下面将主车辆100是否要跟随车辆队列进入交通路口的判定进行详细的描述。

信号灯状态获取装置163可以与控制装置162有线或无线通信。信号灯状态获取装置163可以获取交通信号灯的绿灯剩余时间。根据本发明的实施例，信号灯状态获取装置163可以在控制装置162判定车辆队列的平均速度小于速度阈值时获取交通信号灯的绿灯剩余时间。信号灯状态获取装置163可以经由检测装置110的摄像装置获取绿灯剩余时间。摄像装置可以设置在便于对交通信号灯进行图像采集的位置，例如主车辆100的前挡风玻璃处。摄像装置可以设置成可调节的，使其视场能够覆盖主车辆100前方交通路口处的所有交通信号灯。例如，摄像装置可以设置成能够相对于主车辆100的车体或者相对于后视镜旋转或平移，以获得合适的视角和/或视场。摄像装置可以接着对采集的交通信号灯图像进行分析来获取绿灯剩余时间。由此，信号灯状态获取装置163可以从摄像装置获取绿灯剩余时间。但是，经由摄像装置获取绿灯剩余时间只适用于显示有计时的交通信号灯。因此，应当理解，信号灯状态获取装置163还可以经由car-2-x通信来获取交通信号灯的绿灯剩余时间。

路口参数获取装置164可以与控制装置162有线或无线通信。路口参数获取装置164可以获取交通路口的区域参数.根据本发明的实施例，路口参数获取装置164可以在控制装置162判定可以在车辆队列的平均速度小于速度阈值时获取交通路口的区域参数。区域参数可以包括交通路口的终止线位置、停止线位置、交通信号灯安装位置和斑马线位置等。终止线可以是对向车道的停止线的延长线或交通信号灯的垂直投影所在的直线等。路口参数获取装置164可以从主车辆100的导航装置130获取交通路口的区域参数。导航装置130存储有交通路口的区域参数，例如交通路口的长度和宽度、终止线位置、停止线位置和交通信号灯安装位置等。

控制装置162可以根据车辆状态获取装置161获取的车辆队列的行驶参数以及路口参数获取装置163获取的交通路口区域参数，计算主车辆100前方的交通路口内的车辆队列的长度。根据本发明的实施例，控制装置162根据车辆队列中距主车辆100最近的前车的行驶参数(例如位置)和区域参数计算前车在交通路口内要进行的距离d。图2示出了根据本发明的车辆驾驶辅助系统的一个应用示例。如图2所示，距离d指前车的车尾到终止线之间的距离。

接着，控制装置162可以根据控制装置162计算的距离和车辆队列的平均速度以及信号灯状态获取装置163获取的剩余绿灯时间来判断车辆队列能否在绿灯剩余时间内通过交通路口，由此判定主车辆100是否跟随车辆队列进入交通路口。控制装置162可以计算车辆队列的平均速度和剩余绿灯时间的乘积，并将该乘积与前车在交通路口内要进行的距离d进行比较。如果车辆队列的平均速度和剩余绿灯时间的乘积小于前车在交通路口内要进行的距离d，则控制装置162判断主车辆100前方的车辆队列不能在绿灯剩余时间内通过交通路口，由此主车辆100不可以跟随车辆队列进入交通路口。反之，如果车辆队列的平均速度和剩余绿灯时间的乘积大于前车在交通路口内要进行的距离d，则控制装置162判断主车辆100前方的车辆队列能够在绿灯剩余时间内通过交通路口，由此主车辆100可以跟随车辆队列进入交通路口。

在判断主车辆100不可以跟随车辆队列进入交通路口时，控制装置162执行预警控制。预警控制包括控制主车辆100发出预警信号、控制主车辆100自动制动在停止线外。

当判断主车辆100不可以跟随车辆队列进入交通路口时，控制装置162控制主车辆100的警示装置140发出预警信号。该预警信号可以用于向主车辆100的乘员提供可感知信息。这种可感知信息可以包括视觉信息、听觉信息、触觉信息等信息中的一种或多种。例如，预警信号可以用于使主车辆100的仪表板、导航装置、视频装置和/或警告灯等部件显示文字、图案、图像、视频等形式的警告信息。预警信号也可以用于使主车辆100的导航装置、音频装置、蜂鸣器和/或报警器等部件发出语音或其他音频警告信息。预警信号还可以用于使主车辆100的方向盘、脚踏板、座椅、驾驶杆和/或车门把手等部件产生震颤、形变等形式的触觉警告信息。主车辆100的乘员可以根据这些可感知信息得知主车辆100不能进入前方的路口区域。

当判断主车辆100不可以跟随车辆队列进入交通路口时，控制装置162还控制主车辆100自动制动在停止线外。控制装置162可以根据路口参数获取装置164获取的停止线位置控制操作执行系统150中的制动装置使得主车辆100自动停止在停止线外。

根据本发明的实施例，在判断主车辆100可以跟随车辆队列进入交通路口时，控制装置162还可以根据从检测装置110获取的主车辆100的行驶参数(例如行驶位置和行驶速度)和从信号灯状态获取装置163获取的绿灯剩余时间计算主车辆100在绿灯剩余时间内通过交通路口所需的速度。接着，控制装置162控制操作执行系统150中的变速装置使得主车辆100计算的速度通过交通路口。

因此，根据本发明的车辆驾驶辅助系统可以根据主车辆前方交通路口内的车辆队列的行驶状态来判断主车辆是否跟随该车辆队列进入交通路口。具体而言，根据本发明的车辆驾驶辅助系统可以根据主车辆前方交通路口内的车辆队列能否在绿灯剩余时间内通过交通路口来判断主车辆是否跟随该车辆队列进入交通路口。

下面将参照图3对车辆驾驶辅助方法进行详细地描述。图3示出了根据本发明的实施例的车辆驾驶辅助方法300的流程图。该车辆驾驶辅助方法由上文所述的车辆驾驶辅助系统160执行。

如图3所示，在步骤310中，获取主车辆前方的交通路口内的车辆队列中的各个车辆的行驶参数。可以从检测装置110的雷达装置或激光装置获取主车辆前方车辆队列的行驶参数，也可以经由car-2-car或car-2-x通信来获取主车辆前方车辆队列的行驶参数。方法300接着前进到步骤320。

在步骤320中，根据主车辆前方车辆队列中的各个车辆的行驶参数计算车辆队列的平均速度。上文已经详细地描述了平均速度的计算，故在此不再赘述。方法300接着前进到步骤330。

在步骤330中，将主车辆前方交通路口内的车辆队列的平均速度与预先设置的速度阈值进行比较。如果车辆队列的平均速度大于速度阈值，这意味着交通路口内交通状况良好，方法300接着前进到步骤310。反之，如果车辆队列的平均速度小于速度阈值，这意味着交通路口内可能出现了拥堵现象，方法300接着前进到步骤340。

在步骤340中，获取交通信号灯的绿灯剩余时间。可以经由检测装置110的摄像装置获取绿灯剩余时间，也可以经由car-2-x通信来获取交通信号灯的绿灯剩余时间。方法300接着前进到步骤350。

在步骤350中，获取交通路口的区域参数。区域参数可以包括交通路口的终止线位置、停止线位置、交通信号灯安装位置和斑马线位置等。可以从主车辆100的导航装置130获取交通路口的区域参数。方法300接着前进到步骤360。

在步骤360中，根据在步骤310中获取的车辆队列的行驶参数以及在步骤350中获取的交通路口的区域参数，计算主车辆100前方的交通路口内的车辆队列的长度。车辆队列的长度可以是距主车辆100最近的前车在交通路口内要进行的距离d。方法300接着前进到步骤370。

在步骤370中，将在步骤320中计算的车辆队列的平均速度和在步骤340中获得的剩余绿灯时间的乘积与在步骤360中计算的前车在交通路口内要进行的距离d进行比较。如果车辆队列的平均速度和剩余绿灯时间的乘积小于前车在交通路口内要进行的距离d，这意味着主车辆100前方的车辆队列不能在绿灯剩余时间内通过交通路口，由此主车辆100不可以跟随车辆队列进入交通路口，此时方法300前进到步骤380。反之，如果车辆队列的平均速度和剩余绿灯时间的乘积大于前车在交通路口内要进行的距离d，这意味着主车辆100前方的车辆队列能够在绿灯剩余时间内通过交通路口，由此主车辆100可以跟随车辆队列进入交通路口，此时方法300前进到步骤390。

在步骤380中，执行预警控制。预警控制包括控制主车辆100发出预警信号和/或控制主车辆100自动制动在停止线外。预警信号包括视觉预警信号、听觉预警信号、触觉预警信号等中的一种或多种。

在步骤390中，根据主车辆100的行驶参数和绿灯剩余时间计算主车辆100在绿灯剩余时间内通过交通路口所需的速度，并且控制主车辆100以该速度通过交通路口。

因此，根据本发明的车辆驾驶辅助方法可以根据主车辆前方交通路口内的车辆队列的行驶状态来判断主车辆是否跟随该车辆队列进入交通路口。具体而言，根据本发明的车辆驾驶辅助方法可以根据主车辆前方交通路口内的车辆队列能否在绿灯剩余时间内通过交通路口来判断主车辆是否跟随该车辆队列进入交通路口。

上文描述通过判断与主车辆行驶方向相同的车辆队列能否在绿灯剩余时间内通过交通路口来判断主车辆是否进入交通路口。但是，应当理解，还可以通过判断与主车辆行驶方向不同的车辆队列能否在绿灯剩余时间内通过交通路口来判断主车辆是否进入交通路口。具体地，如果与主车辆行驶方向不同的车辆队列不能在绿灯剩余时间内通过交通路口，则主车辆不进入交通路口，以避免交通路口越来越拥堵。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。