CN110544390B - 一种车车交互式的行人主动避撞方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车车交互式的行人主动避撞方法与装置，交互的车辆为主车HV和远车RV，该方法包括以下步骤：1)远车RV通过车载传感器获取车辆前方行人信息和RV位置信息；2)主车HV获取RV位置信息和RV车辆前方行人信息，并采集HV自身信息；3)对数据进行处理，获得HV的速度和加速度、HV和RV之间的距离、人车运行的交汇点的位置以及HV和行人至交汇点的距离，并确定行人与主车HV相对位置，判断人车到达交汇点的时间是否存在冲突；4)根据数据处理结果确定是否发布预警信息或由车辆主动控制单元对车辆制动。本发明实现车辆的无盲区感知与主动避撞，能够有效减少行人在路侧停车前方突然窜出导致的交通事故。

Description

一种车车交互式的行人主动避撞方法与装置

技术领域

本发明涉及智能驾驶技术，尤其涉及一种车车交互式的行人主动避撞方法与装置。

背景技术

随着汽车数量的增加和基础设施的建设，可供车辆停放的地方越来越少，很多城市道路允许车辆停在路边，也有很多时候驾驶员外出，将车辆临时停在路边，横穿马路的行人从停在路边的车辆前方经过时，就会处于车辆左后方行驶中的车辆的视野盲区中，当行驶中的车辆发现行人时，很可能无法及时采取避撞措施，极易发生交通事故。

虽然现在的人车路协同技术的发展为解决此类问题提供了帮助，但在非交叉路口路段，车辆处于路侧设备的通信范围之外或行人未携带可与车载设备通信的设备，无法进行人车信息交互的情况下，车载设备无法获取到行人的位置信息。而单纯的依靠智能汽车装载的感知设备，由于停在路边的远车的遮挡，也无法获取到环境感知盲区内的行人信息。因此提出一种车车交互式的行人主动避撞方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种车车交互式的行人主动避撞方法与装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车车交互式的行人主动避撞方法，交互的车辆为主车HV和远车RV，包括以下步骤：

1)远车RV通过车载传感器获取车辆前方行人信息和RV位置信息；所述前方行人信息包括行人与车辆之间的相对位置、行人的运行速度和运行方向；

2)主车HV获取RV位置信息和RV车辆前方行人信息，并采集HV自身信息；

3)对数据进行处理，获得HV的速度和加速度、HV和RV之间的距离、人车运行的交汇点的位置以及HV和行人至交汇点的距离，并确定行人与主车HV相对位置，判断人车到达交汇点的时间是否存在冲突；所述交汇点为HV靠近行人一侧车身边界沿车辆行驶轨迹方向延长线与行人运行轨迹的交点；

4)根据数据处理结果确定是否发布预警信息或由车辆主动控制单元对车辆制动。

按上述方案，判断人车到达交汇点的时间是否存在冲突，具体如下：

当行人到达交汇点的时间

HV行驶至需要自动紧急制动位置的时间

满足t_c-t_p≤3s时，车辆开始预警，满足t_c＝t_p时，系统对车辆自动进行紧急制动。

其中，L₁为行人至交汇点的距离，v_p为行人与道路垂直方向的运行速度，t_del为通信设备的时延，L₂为HV至交汇点的距离，d_s为由刹车制动模块制动车辆所需的最小安全距离，

a′为HV的制动减速度，t′为消除制动系间隙所需时间，v_c为HV的运行速度，a为HV运行的加速度。

按上述方案，所述步骤1)中传感器包括毫米波雷达和摄像头。

按上述方案，所述步骤1)中RV的位置信息为RV的经纬度信息，通过GPS和惯性传感器测量并处理得到。

按上述方案，所述步骤2)中HV自身信息包括由GPS和惯性传感器获取的HV的经纬度信息以及由速度传感器获取的车辆速度信息。

一种车车交互式的行人主动避撞装置，交互的车辆为主车HV和远车RV，包括

信息采集单元，用于通过远车RV车载传感器获取车辆前方行人信息和RV位置信息；所述前方行人信息包括行人与车辆之间的相对位置、行人的运行速度和运行方向；

还用于主车HV车载传感器获取HV自身信息；所述HV自身信息包括由GPS和惯性传感器获取的HV的经纬度信息以及由速度传感器获取的车辆速度信息；

无线传输单元，用于将RV采集到的行人信息和RV位置信息发送给HV，HV实时接收上述信息并将信息发送给数据处理单元；

数据处理单元，用于对数据进行处理，获得HV的速度和加速度、HV和RV之间的距离、人车运行的交汇点的位置以及HV和行人至交汇点的距离，并确定行人与主车HV相对位置，判断人车到达交汇点的时间是否存在冲突；所述交汇点为HV靠近行人一侧车身边界沿车辆行驶轨迹方向延长线与行人运行轨迹的交点；

行人碰撞预警单元，用于根据数据处理结果发布预警信息或由车辆主动控制单元对车辆制动。

按上述方案，所述数据处理单元中判断人车到达交汇点的时间是否存在冲突，具体如下：

当行人到达交汇点的时间

HV行驶至需要自动紧急制动位置的时间

满足t_c-t_p≤3s时，车辆开始预警，满足t_c＝t_p时，系统对车辆自动进行紧急制动。

其中，L₁为行人至交汇点的距离，v_p为行人与道路垂直方向的运行速度，t_del为通信设备的时延，L₂为HV至交汇点的距离，d_s为由刹车制动模块制动车辆所需的最小安全距离，

a′为HV的制动减速度，t′为消除制动系间隙所需时间，v_c为HV的运行速度，a为HV运行的加速度。

按上述方案，所述信息采集单元中传感器包括毫米波雷达和摄像头。

按上述方案，所述信息采集单元中RV的位置信息为RV的经纬度信息，通过GPS和惯性传感器测量并处理得到。

按上述方案，所述行人碰撞预警单元包括用于提示的语音发布单元和图像显示单元，若HV和RV前方行人存在碰撞危险，通过语音和显示界面显示HV、RV及其前方行人的相对位置提醒驾驶员注意行人并减速行驶；

还包括碰撞控制单元，用于当HV与RV前方的行人存在碰撞的危险而驾驶员未采取制动措施时，在车辆能够制动的距离内及时制动。

本发明产生的有益效果是：

本发明描述的一种车车交互式的行人主动避撞方法，针对汽车存在环境感知盲区的问题，特别是无法感知被前方路侧停靠车辆遮挡的行人，通过车车交互的方式，实现车辆的无盲区感知与主动避撞，能够有效减少行人在路侧停车前方突然窜出导致的交通事故。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例的一种车车交互式的行人主动避撞装置的系统框架图；

图2为本发明实施例的一种车车交互式的行人主动避撞方法的方法流程图；

图3为本发明实施例的一种车车交互式的行人主动避撞方法的人车状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种车车交互式的行人主动避撞方法，主要针对智能汽车(以下称为主车HV)存在环境感知盲区的问题，特别是无法感知被前方车辆(以下称为远车RV)遮挡中的行人，因而通过车车交互的方式，实现HV的无盲区感知与主动避撞。

如图1所示，一种车车交互式的行人主动避撞装置，包括信息采集单元、无线传输单元、数据处理单元、行人碰撞预警单元和车辆主动控制单元；

信息采集单元包括毫米波雷达和摄像头、GPS、惯性传感器、车辆自身信息采集传感器。所述毫米波雷达和摄像头用于采集RV前方行人的位置、速度和行走方向信息；所述GPS和惯性传感器用于采集比较精确的车辆自身位置信息和速度信息；所述车辆自身信息采集传感器用于采集自车的速度、加速度、制动踏板量、油门踏板量、方向盘转角等信息；所述信息采集单元将采集到的信息传至数据处理单元；

无线传输单元指基于短程无线通信技术的车载通信单元，HV与RV以极高的频率进行信息交互，将RV采集到的行人位置、速度和行走方向信息以及自车的位置信息发送给HV，HV实时接收上述信息并将信息发送给数据处理单元。

数据处理单元包括对RV的数据处理和对HV的数据处理，数据处理单元对毫米波雷达和摄像头采集到的信息进行处理得到行人的位置、运行速度和行走方向；数据处理单元将接收到的RV前方的行人位置、速度和行走方向信息、RV的位置信息、HV的位置和速度信息进行处理，确定自车和RV前方的行人是否存在碰撞危险；

行人碰撞预警单元包括语音发布单元和图像显示单元，配置于HV的驾驶室内，若HV和RV前方行人存在碰撞危险，通过语音提示和显示界面显示HV、RV及其前方行人的相对位置提醒驾驶员注意行人并减速行驶；

车辆主动控制单元可以跟制动踏板协同工作，可以抛开制动踏板独立工作，以实现智能刹车。当HV与RV前方的行人存在碰撞的危险而驾驶员因为种种原因未采取制动措施，则车辆的制动由车辆主动控制单元接管，在车辆能够制动的距离内及时制动，避免事故的发生。

本发明中的行人主动避撞装置能够应用在装载了雷达等感知设备和车载通信设备的车辆上。当RV的感知设备检测到前方有行人时，信息采集单元将毫米波雷达和摄像头检测到的车前障碍物信息发送至数据处理单元，由此辨别车前的行人并确定行人的位置、运行速度和方向，信息采集单元将行人的位置、速度、行走方向信息和GPS采集到的RV的位置信息发送至无线传输单元。无线传输单元在接收到上述信息后，以20Hz的频率将上述信息的数据包以DSRC的方式发送给HV，HV接收到RV发送过来的数据包后对数据包进行解析后将数据发送至数据处理单元，同时，HV的信息采集单元通过GPS及惯性传感器采集HV位置和速度信息，通过感知设备采集RV的位置信息，将采集的信息发送至数据处理单元。数据处理单元将两车的经纬度以及HV的感知设备采集的RV的位置信息进行处理计算得到两车在道路中的相对位置、HV与RV前方行人的相对位置，据此确定车辆与行人运行的交汇点，通过车辆和行人至交汇点的距离和两者之间的速度确定两者到达交汇点的时间，为避免驾驶员和行人在察觉到对方存在时人车距离过近导致驾驶员和行人产生较大的情绪波动，同时避免过早或过于频繁的提示不必要的预警信息，若行人出现在HV前100m时即语音提示驾驶员注意盲区行人减速慢行，当满足t_c-t_p≤3s时，预警系统对驾驶员发布预警信息。若人车即将处于车辆最短制动距离时，若信息采集单元通过检测制动踏板量检测到驾驶员还未采取制动措施，则由车辆主动控制单元及时对车辆紧急制动，避免碰撞的发生。

本发明实施例提供了一种车车交互式的行人主动避撞方法，用于汽车，包括以下步骤：

步骤1、通过传感器获取车辆前方行人信息。

步骤2、将行人信息和RV位置信息发送至HV。

步骤3、HV获取信息并将HV自身信息发送至数据处理单元。

步骤4、对数据进行处理、确定人车相对位置以及人车到达交汇点的时间是否存在冲突。

步骤5、根据步骤108的处理结果确定是否发布预警信息或由车辆主动控制单元对车辆制动。

步骤1中的传感器指信息采集单元中的毫米波雷达和摄像头，在所述车车交互式的行人主动避撞方法中，对于RV，以上两种传感器主要用于检测车辆正前方20米以及右前方向道路方向移动的行人。摄像头主要用于采集车辆前方图像信息并由数据处理单元对采集的图像中的行人进行识别，毫米波雷达采用调频连续波方式，通过对发射的连续调频信号及其具有延时的回波进行处理获取行人与车辆之间的相对位置、行人的运行速度和运行方向。

步骤1中的行人信息即行人与RV之间的相对位置以及行人的运行速度和方向，RV的位置信息即通过GPS和惯性传感器测量并处理得到的比较精确的RV的经纬度信息。GPS是一种相对精准的定位传感器，但更新频率低，并不能满足实时计算的要求。而惯性传感器的定位误差会随着运行时间增长，但由于其是高频传感器，在短时间内可以提供稳定的实时位置更新，使用卡尔曼滤波器融合这两种传感器数据能够获得比较精确的定位信息，这在行人主动避撞系统中是非常重要的。车载的无线传输单元与数据处理单元相连，无线传输单元指的是车载设备OBE，支持汽车级ITS 5.9GHz频谱标准，具备高质量户外无线信号广播，能够支持V2X应用的多模车际通信、WiFi通信、4G无线通信、人机交互、数据服务。

步骤3中HV获取的的信息包括由GPS和惯性传感器获取的HV的经纬度信息、由速度传感器获取的车辆速度信息；将上述信息以及接收的RV的信息发送至数据处理单元，数据处理单元对数据进行处理，获得HV的速度和加速度、HV和RV之间的距离、人车运行的交汇点的位置以及HV和行人至交汇点的距离。其中交汇点指的是HV靠近行人一侧车身边界沿车辆行驶轨迹方向延长线与行人运行轨迹的交点。

步骤4中，考虑到城市道路上的行车速度较慢和人车之间的距离应避免使驾驶员和行人产生较大的情绪波动，当行人在HV前100米时即语音提示驾驶员前方RV前有行人即将通过马路。当行人到达交汇点的时间

HV行驶至需要自动紧急制动位置的时间

满足t_c-t_p≤3s时，车辆开始预警，满足t_c＝t_p时，由刹车制动单元控制车辆紧急制动。其中，L₁为行人至交汇点的距离，v_p为行人与道路垂直方向的运行速度，t_del为通信设备的时延，经过测试两基于DSRC方式通信的车载通信设备，可取t_del＝10ms，L₂为HV至交汇点的时间，d_s为由刹车制动模块制动车辆所需的最小安全距离，

a′为HV的制动减速度，取5.5m/s²，t′为消除制动系间隙所需时间，一般取值为200～400ms，典型值为300ms。v_c为HV的运行速度，a为HV运行的加速度。

步骤5中发布预警信息的包括车载音响和显示屏，安装在驾驶室内。车载音响通过发出“滴滴滴”的警报声引起驾驶员注意并语音提示驾驶员注意前方行人，如“请注意右前方X米有行人将要横穿马路，请减速行驶！”。车载音响发布预警信息的频率可随HV与行人之间的距离的缩短而加快，车载显示器通过显示当时周边车辆及RV前行人在道路中的位置并令行人的图标不断闪烁提示驾驶员前方盲区内有行人并帮助驾驶员理解行人在盲区中的位置。车辆主动控制单元可以跟制动踏板协同工作，可以抛开制动踏板独立工作，以实现智能刹车。在人车即将处于车辆最短制动距离时，若信息采集单元通过检测制动踏板量检测到驾驶员还未采取制动措施，则由刹车制动单元及时对车辆紧急制动。

实施例一：

RV检测到前方有行人存在，本车将采集的行人位置信息、本车的位置信息、行人的速度和行走方向信息经DSRC通信传至HV，HV将上述信息即HV的位置信息处理确定行人距离HV的距离，当行人距离HV距离在100m以外内时，行人碰撞预警单元提示驾驶员注意前方行人；当驾驶员为减速制动，行人到达交汇点的时间达到刹车制动单元控制车辆制动的条件时，车辆紧急制动，避免碰撞发生。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种车车交互式的行人主动避撞方法，交互的车辆为主车HV和远车RV，其特征在于，包括以下步骤：

1)远车RV通过车载传感器获取车辆前方行人信息和RV位置信息；所述前方行人信息包括行人与车辆之间的相对位置、行人的运行速度和运行方向；

2)主车HV获取RV位置信息和RV车辆前方行人信息，并采集HV自身信息；

3)对数据进行处理，获得HV的速度和加速度、HV和RV之间的距离、人车运行的交汇点的位置以及HV和行人至交汇点的距离，并确定行人与主车HV相对位置，判断人车到达交汇点的时间是否存在冲突；所述交汇点为HV靠近行人一侧车身边界沿车辆行驶轨迹方向延长线与行人运行轨迹的交点；

其中，判断人车到达交汇点的时间是否存在冲突，具体如下：

当行人到达交汇点的时间与HV行驶至需要自动紧急制动位置的时间相差低于设定阈值时车辆开始预警，当HV行驶至需要自动紧急制动位置的时间与行人到达交汇点的时间相等时，车辆自动进行紧急制动，其中，HV距自动紧急制动位置的距离为HV行驶至交汇点的距离与刹车制动模块制动车辆所需的最小安全距离的差值；

当行人到达交汇点的时间

HV行驶至需要自动紧急制动位置的时间

满足t_c-t_p≤3s时，车辆开始预警，满足t_c＝t_p时，系统对车辆自动进行紧急制动；

其中，L₁为行人至交汇点的距离，v_p为行人与道路垂直方向的运行速度，t_del为通信设备的时延，L₂为HV至交汇点的距离，d_s为由刹车制动模块制动车辆所需的最小安全距离，

a′为HV的制动减速度，t′为消除制动系间隙所需时间，v_c为HV的运行速度，a为HV运行的加速度；

4)根据数据处理结果确定是否发布预警信息或由车辆主动控制单元对车辆制动。

2.根据权利要求1所述的车车交互式的行人主动避撞方法，其特征在于，所述步骤1)中传感器包括毫米波雷达和摄像头。

3.根据权利要求1所述的车车交互式的行人主动避撞方法，其特征在于，所述步骤1)中RV的位置信息为RV的经纬度信息，通过GPS和惯性传感器测量并处理得到。

4.根据权利要求1所述的车车交互式的行人主动避撞方法，其特征在于，所述步骤2)中HV自身信息包括由GPS和惯性传感器获取的HV的经纬度信息以及由速度传感器获取的车辆速度信息。

5.一种车车交互式的行人主动避撞装置，交互的车辆为主车HV和远车RV，其特征在于，包括：

信息采集单元，用于通过远车RV车载传感器获取车辆前方行人信息和RV位置信息；所述前方行人信息包括行人与车辆之间的相对位置、行人的运行速度和运行方向；

还用于主车HV车载传感器获取HV自身信息；所述HV自身信息包括由GPS和惯性传感器获取的HV的经纬度信息以及由速度传感器获取的车辆速度信息；

无线传输单元，用于将RV采集到的行人信息和RV位置信息发送给HV，HV实时接收上述信息并将信息发送给数据处理单元；

数据处理单元，用于对数据进行处理，获得HV的速度和加速度、HV和RV之间的距离、人车运行的交汇点的位置以及HV和行人至交汇点的距离，并确定行人与主车HV相对位置，判断人车到达交汇点的时间是否存在冲突；所述交汇点为HV靠近行人一侧车身边界沿车辆行驶轨迹方向延长线与行人运行轨迹的交点；

所述数据处理单元中判断人车到达交汇点的时间是否存在冲突，具体如下：

当行人到达交汇点的时间

HV行驶至需要自动紧急制动位置的时间

满足t_c-t_p≤3s时，车辆开始预警，满足t_c＝t_p时，系统对车辆自动进行紧急制动；

其中，L₁为行人至交汇点的距离，v_p为行人与道路垂直方向的运行速度，t_del为通信设备的时延，L₂为HV至交汇点的距离，d_s为由刹车制动模块制动车辆所需的最小安全距离，

a′为HV的制动减速度，t′为消除制动系间隙所需时间，v_c为HV的运行速度，a为HV运行的加速度；

行人碰撞预警单元，用于根据数据处理结果发布预警信息或由车辆主动控制单元对车辆制动。

6.根据权利要求5所述的车车交互式的行人主动避撞装置，其特征在于，所述信息采集单元中传感器包括毫米波雷达和摄像头。

7.根据权利要求5所述的车车交互式的行人主动避撞装置，其特征在于，所述信息采集单元中RV的位置信息为RV的经纬度信息，通过GPS和惯性传感器测量并处理得到。

8.根据权利要求5所述的车车交互式的行人主动避撞装置，其特征在于，所述行人碰撞预警单元包括用于提示的语音发布单元和图像显示单元，若HV和RV前方行人存在碰撞危险，通过语音和显示界面显示HV、RV及其前方行人的相对位置提醒驾驶员注意行人并减速行驶；

还包括碰撞控制单元，用于当HV与RV前方的行人存在碰撞的危险而驾驶员未采取制动措施时，在车辆能够制动的距离内及时制动。

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