一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统及其控制方法与流程

本发明属于智能交通领域，具体涉及一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统及其控制方法。

背景技术：

随着现代汽车技术的发展，汽车被越来越多的人所拥有，虽然它给人们的生活带来了极大的便利，但是随之而来的还有频频发生的交通事故。在各类交通事故中，驾驶员在变道及转向过程中不能准确地感知周围车辆的行驶情况，忘记开转向灯，占交通事故起因的很大一部分比例。

在中国制造2025和工业4.0的大背景下，汽车产业正朝着智能化和网联化的方向不断发展，智能汽车与车联网已成为汽车产业关注的焦点。同时智能交通是每个国家都致力于取得进步的领域，未来必将成为各类交通系统发展的必然趋势。交通智能化可以防止交通事故的发生，确保智能汽车驾驶过程的安全性。

基于以上背景，本发明提出一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统及其控制方法，提高行车过程的高效性和安全性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了实现自动驾驶车辆在高速公路上自主安全变道，从而提供一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统及其控制方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统，包括GPS模块、无线通信模块、4G通信模块、转向系统、转向灯和ECU，

所述ECU分别与GPS模块、无线通信模块及4G通信模块相连接，分别用于实时获取本车的准确位置及车速信息、周围车辆的车速信息、通过基站获取周围道路的车流信息及参数信息，所述ECU根据获取的信息综合判断是否需要超车；

所述ECU还分别与转向系统和转向灯相连接，ECU根据获取的周围车辆车速信息判断变道过程是否安全，并通过无线通信模块向周围车辆发送变道信息、开启转向灯；ECU根据获取的周围道路参数信息计算转向所需转角，控制转向系统进行转向。

进一步，GPS模块设置于车辆右后侧，无线通信模块设置于车辆前后两侧，4G通信模块设置于车辆左后侧，转向灯设置于车辆四角。

一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统的控制方法，包括以下步骤：

S1，GPS模块实时获取本车的准确位置及车速信息并发送给ECU，4G通信模块实时通过基站获取左侧车流信息发送给ECU，无线通信模块实时获取前车车速信息并发送给ECU，ECU综合判断是否需要超越前车，进行变道，如果判断需要超越前车则执行步骤S2，反之继续执行步骤S1；

S2，无线通信模块接收左侧道路前后车辆车速信息并发送给ECU，ECU判断变道过程是否安全，如果判断变道过程安全，则执行步骤S3，反之则执行步骤S1；

S3，ECU开启转向灯，同时利用无线通信模块向周围车辆发送变道信息；

S4，4G通信模块实时获取道路参数信息并发送给ECU，通过ECU计算转向所需转角，最后ECU根据计算出的转向角控制转向系统实现变道。

进一步，所述S3中自动驾驶汽车自动开启转向灯，并再次通过无线通信模块向周围车辆发送信息和4G通信模块获取车辆道路信息，确保变道过程安全。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用GPS模块、无线通信模块和4G通信模块构成的车联网实现转向及变道的全过程，不依赖于传统的传感器，更加便于汽车结构的设计，降低成本，可靠性高，而且不受外部环境因素的干扰。

2.本发明根据前车与本车车速需求结合左侧车流情况判断是否需要超车，而不仅仅局限于前车车速过慢，保证变道过程的可靠性；需要超车时，通过无线通信模块从左侧车道获取车辆信息，再次确保安全后进行变道，有效保证变道过程的安全性。

3.变道过程中通过无线通信模块向周围车辆发送变道信息，提醒其他车辆本车正在变道，防止突发情况，提高了变道过程的安全性。

4.变道转向过程中，4G模块实时获取道路参数信息，通过ECU计算所需转向角，再控制转向系统进行变道，提高了变道过程的智能性。

附图说明

图1为一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统的结构框图；

图2为一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统的模块布置示意图；

图3为本发明车辆变道示意图；

图4为一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统的结构框图，包括GPS模块1、无线通信模块2(本发明选用无限局域网WLAN)、4G通信模块3(本发明选用4G网络)、转向系统4、转向灯5和ECU 6；GPS模块1设置于车辆右后侧，无线通信模块2设置于车辆前后两侧，4G通信模块3设置于车辆左后侧，转向灯5设置于车辆四角，如图2所示。

ECU 6分别与GPS模块1、无线通信模块2及4G通信模块3相连接，分别用于实时获取本车的准确位置及车速信息、周围车辆的车速信息、通过基站获取周围道路的车流信息及参数信息，ECU 6根据获取的信息综合判断是否需要超车；ECU 6还分别与转向系统4和转向灯5相连接，ECU 6根据获取的周围车辆车速信息判断变道过程是否安全，并通过无线通信模块2向周围车辆发送变道信息、开启转向灯5；ECU 6根据获取的周围道路参数信息计算转向所需转角，控制转向系统4进行转向。

ECU 6用于自主变道决策、变道安全判断、变道转角计算及变道转向控制四个过程，自主变道决策过程中，ECU 6根据通过GPS模块1获取的车辆车速以及车辆准确位置，通过无线通信模块2接受的前车车速信息，通过4G模块3获取的左侧道路车流信息，综合判断是否需要超越前车；变道安全判断过程中，ECU 6根据通过无线通信模块2接受的左前后车的车速信息判断变道过程是否安全，并通过无线通信模块2向周围车辆发送变道信息以及开启转向灯5；变道转角计算过程中，ECU 6根据通过4G模块3获取的道路参数信息计算转向所需转角；道转向控制过程中，ECU 6根据计算出的转向角控制转向系统4实现变道。

如图3所示，一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统在变道过程中的车流状况，本车处于中间车道，前后方均有车辆并处于安全距离，左前方、左后方和右方也存在车辆，超车需要从左方超车，因此右方车辆不影响变道；假设每一辆车都存在车联网系统，因此每一辆车都可以通过基站获取道路车流信息，并且可以通过无线通信获取周围车辆实时信息并实时反馈信息。

如图4所示，一种基于车联网的自动驾驶汽车智能变道系统的控制流程图，包括步骤：

S1，GPS模块1实时获取车辆准确位置以及车速信息并发送给ECU 6，4G通信模块3实时通过基站获取左侧车流信息发送给ECU 6，无线通信模块2实时获取前车车速信息并发送给ECU 6，ECU 6综合判断是否需要超越前车，进行变道，如果判断需要超越前车则执行步骤S2，反之继续执行步骤S1；

S2，无线通信模块2接收左侧道路前后车辆车速并发送给ECU6，ECU6判断变道过程是否安全，如果判断变道过程安全，则执行步骤S3，反之则执行步骤S1；

S3，ECU 6开启转向灯5，同时利用无线通信模块2向周围车辆发送变道信息；

S4，4G通信模块3实时获取道路参数信息并发送给ECU 6，通过ECU 6计算转向所需转角，最后ECU6根据计算出的转向角控制转向系统4实现变道。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。