自動(dòng)跟車系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)跟車系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車的保有量迅速增長(zhǎng)，這使城市交通擁堵日益嚴(yán)重，也給 駕駛員帶來(lái)巨大的精神壓力。目前市場(chǎng)上也出現(xiàn)了通過(guò)單一傳感器獲取前車和周圍環(huán)境進(jìn) 行輔助的跟車，從某種意義上并未減輕駕駛者的疲勞，另外自主跟車的可靠性和安全性也 得不到很好的保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的首要目的在于提供一種可靠的自動(dòng)跟車系統(tǒng)，提高車輛自動(dòng)跟車時(shí)的實(shí) 時(shí)性、安全性和可靠性。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種自動(dòng)跟車系統(tǒng)，包括處理模塊和 控制模塊，所述的處理模塊包括決策控制器、圖像采集單元以及雷達(dá)采集單元，圖像采集單 元用于獲取本車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車在車道中的相對(duì)位置信息，雷達(dá)采 集單元用于檢測(cè)本車前方障礙物的距離、方位、速度信息，決策控制器接收?qǐng)D像采集單元、 雷達(dá)采集單元輸出的信息并處理后輸出車輛速度、角度及角速度控制命令至控制模塊，控 制模塊根據(jù)該控制命令對(duì)本車速度、方向進(jìn)行控制。
[0005] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果：這里通過(guò)圖像和雷達(dá)技術(shù)相融合，使 得車輛的檢測(cè)、跟蹤更準(zhǔn)確，以及各種天氣狀況下的安全問(wèn)題得到更好保證，減少城市道路 擁堵造成的各種交通事故，提高安全性并減輕駕駛者的精神壓力。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種可靠的自動(dòng)跟車系統(tǒng)的控制方法，提高車輛自 動(dòng)跟車時(shí)的準(zhǔn)確性
[0007] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種自動(dòng)跟車系統(tǒng)的控制方法，包括 如下步驟：(A)圖像采集單元獲取本車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車相對(duì)于車道 線的相對(duì)位置信息；(B)雷達(dá)采集單元用于檢測(cè)本車前方障礙物的距離、方位、速度信息； (C)決策控制器接收?qǐng)D像采集單元、雷達(dá)采集單元輸出的信息并處理后輸出車輛速度、角度 及角速度控制命令至控制模塊；(D)控制模塊根據(jù)該控制命令對(duì)本車速度、方向進(jìn)行控制。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果：這里通過(guò)圖像和雷達(dá)技術(shù)相融合，使 得車輛的檢測(cè)、跟蹤更準(zhǔn)確，以及各種天氣狀況下的安全問(wèn)題得到更好保證，減少城市道路 擁堵造成的各種交通事故，提高安全性并減輕駕駛者的精神壓力。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合圖1，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)敘述。
[0011] 參閱圖1，一種自動(dòng)跟車系統(tǒng)，包括處理模塊10和控制模塊20,所述的處理模塊10 包括決策控制器11、圖像采集單元12以及雷達(dá)采集單元13,圖像采集單元12用于獲取本 車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車在車道中的相對(duì)位置信息，雷達(dá)采集單元13用 于檢測(cè)本車前方障礙物的距離、方位、速度信息，決策控制器11接收?qǐng)D像采集單元12、雷達(dá) 采集單元13輸出的信息并處理后輸出車輛速度、角度及角速度控制命令至控制模塊20,控 制模塊20根據(jù)該控制命令對(duì)本車速度、方向進(jìn)行控制。通過(guò)設(shè)置決策控制器11，對(duì)圖像采 集單元12以及雷達(dá)采集單元13所采集到的信息進(jìn)行處理，然后輸出相應(yīng)的控制命令至控 制模塊20,實(shí)現(xiàn)對(duì)本車速度、方向的自動(dòng)控制，使得本車自動(dòng)確定跟車目標(biāo)，并以一定的速 度和方向跟隨前車。當(dāng)遇到堵車路況時(shí)或行駛在高速道路上的時(shí)候，自動(dòng)進(jìn)行駕駛，大幅減 少駕駛員的駕駛負(fù)擔(dān)，同時(shí)能夠保證駕駛的安全性。這里以圖像和雷達(dá)技術(shù)相融合，使得車 輛的檢測(cè)、跟蹤更準(zhǔn)確，以及各種天氣狀況下的安全問(wèn)題得到更好的保證。
[0012] 優(yōu)選地，所述的圖像采集單元12包括相機(jī)121、圖像信號(hào)處理器122,相機(jī)121用 于獲取本車前方的視頻或圖像信息，圖像信號(hào)處理器122對(duì)視頻或圖像信息依次進(jìn)行圖像 增強(qiáng)、二值化、提取車道線內(nèi)邊緣、直線擬合、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換處理得到所述的本車在車道中的相 對(duì)位置信息。通過(guò)對(duì)車道線的檢測(cè)，可以保證本車行駛在指定車道內(nèi)，不隨意變道，提高了 自動(dòng)駕駛的安全性。
[0013] 優(yōu)選地，所述的雷達(dá)采集單元13包括毫米波雷達(dá)131、雷達(dá)信號(hào)處理器132,毫米 波雷達(dá)131安裝在本車前保中間位置處且離地距離為50-80cm，毫米波雷達(dá)131的雷達(dá)天線 輻射面平行于本車前保險(xiǎn)平面；雷達(dá)信號(hào)處理器132對(duì)毫米波雷達(dá)131接收到的回波信號(hào) 進(jìn)行處理得到所述的本車前方障礙物的距離、方位、速度信息。通過(guò)雷達(dá)采集單元13來(lái)對(duì) 本車前方障礙物進(jìn)行檢測(cè)，更能精確地確定本車的跟車目標(biāo)，一旦跟車目標(biāo)選擇的非常準(zhǔn) 確，那么自動(dòng)跟車也就會(huì)非常的安全。
[0014] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，處理模塊10還包括人機(jī)交互單元14、電源單元15,所述 的人機(jī)交互單元14包括按鈕和顯示器，用戶通過(guò)按鈕開(kāi)啟或關(guān)閉跟車系統(tǒng)，顯示器用于顯 示跟車系統(tǒng)的故障信息；電源單元15為決策控制器11供電；決策控制器11與控制模塊20 之間通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)通訊。通過(guò)設(shè)置人機(jī)交互單元14,可以顯示當(dāng)前車輛的一些狀態(tài)、并且能 夠接收駕駛員輸入的一些指令，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠手動(dòng)進(jìn)行排除，提高了系統(tǒng)的容錯(cuò) 性。
[0015] 優(yōu)選地，所述的控制模塊20包括E⑶控制器21、制動(dòng)單元22、轉(zhuǎn)向單元23、電子油 門(mén)單元24、車速傳感器25以及轉(zhuǎn)角傳感器26 ;ECU控制器21接收車輛速度的控制命令并 根據(jù)車速傳感器25檢測(cè)到的實(shí)際車速信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的PID閉環(huán)控制后輸出速度控制指令 至制動(dòng)單元22和電子油門(mén)單元24實(shí)現(xiàn)本車速度的控制；ECU控制器21還接收車輛角度及 角速度的控制命令并根據(jù)轉(zhuǎn)角傳感器26檢測(cè)到的實(shí)際轉(zhuǎn)角信號(hào)進(jìn)行角度及角速度的動(dòng)態(tài) PID閉環(huán)控制后輸出方向控制指令至轉(zhuǎn)向單元23實(shí)現(xiàn)本車方向的控制。關(guān)于控制模塊20 的具體結(jié)構(gòu)，本公司同日申請(qǐng)的專利《無(wú)人駕駛車輛的控制系統(tǒng)及其控制方法》中有詳細(xì)的 記載，這里就不再贅述。
[0016] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種自動(dòng)跟車系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：(A)圖像采集單 元12獲取本車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車相對(duì)于車道線的相對(duì)位置信息；(B) 雷達(dá)采集單元13用于檢測(cè)本車前方障礙物的距離、方位、速度信息；(C)決策控制器11接 收?qǐng)D像采集單元12、雷達(dá)采集單元13輸出的信息并處理后輸出車輛速度、角度及角速度控 制命令至控制模塊20 ; (D)控制模塊20根據(jù)該控制命令對(duì)本車速度、方向進(jìn)行控制。
[0017] 對(duì)于車道線的獲取方法有很多種，這里提供一種較為優(yōu)選的方案：所述的步驟A 中，圖像采集單元12包括相機(jī)121和圖像信號(hào)處理器122,相機(jī)121用于獲取本車前方的視 頻或圖像信息，圖像信號(hào)處理器122按如下步驟處理得到本車在車道中的相對(duì)位置信息： (All)通過(guò)圖像增強(qiáng)算法對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)，突出車道線邊緣信息；(A12)將增強(qiáng)后的圖像進(jìn) 行二值化處理；(A13)根據(jù)車道線在圖像中的特征信息提取出車道線內(nèi)邊緣；(A14)采用直 線擬合檢測(cè)出車道線；(A15)將車道線圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)中的相對(duì)位置后得到本車 在車道中的相對(duì)位置信息，即得到本車左側(cè)與左車道線之間的距離dl以及本車右側(cè)與右 車道線之間的距離d2。通過(guò)上述步驟，能夠準(zhǔn)確的對(duì)車道線進(jìn)行提取，并且能夠確定本車在 車道中的相對(duì)位置信息，方便后續(xù)進(jìn)行處理。
[0018] 優(yōu)選地，所述的步驟C中，記車輛寬度為L(zhǎng)，車道線寬度為D，決策控制器11按如 下步驟處理輸出車輛角度及角速度控制命令：(Cll)若dl彡（D - L)，決策控制器11根 據(jù)本車的速度發(fā)送相應(yīng)的轉(zhuǎn)角和角速度信息給控制模塊20控制車輛方向左轉(zhuǎn)；(C12)若 d2多（D - L)，決策控制器11根據(jù)本車的速度發(fā)送相應(yīng)的轉(zhuǎn)角和角速度信息給控制模塊20 控制車輛方向右轉(zhuǎn)；（C13)若0 < dl < (D - L)或0 < d2 < (D - L)，決策控制器11根據(jù) 本車的速度發(fā)送相應(yīng)的轉(zhuǎn)角和角速度信息給控制模塊20控制車輛方向回正。通過(guò)上述步 驟，可以對(duì)車輛的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，防止車輛行駛到車道線之外。
[0019] 僅通過(guò)雷達(dá)采集單元13確定行駛在本車前方的車輛即目標(biāo)車輛可能會(huì)存在誤 差，為了保證安全，這里圖像采集單元12也對(duì)目標(biāo)車輛的位置進(jìn)行確定。所述的步驟A中， 圖像信號(hào)處理器122按如下步驟處理得到本車前方車輛的距離、方位信息：(A21)對(duì)圖像進(jìn) 行二值化處理；(A22)將圖像中車輛的車底陰影、車輛輪廓區(qū)域提取出來(lái)；(A23)根據(jù)車輛 陰影和車輛輪廓信息確認(rèn)車輛是否在本車前方；(A24)若在本車前方，將前方車輛圖像坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)中的相對(duì)位置后得到本車前方車輛的距離、方位信息；
[0020] 雷達(dá)采集單元13也對(duì)目標(biāo)車輛進(jìn)行判定。所述的步驟C中，決