自动换道系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自动换道系统及方法，包括中央控制器，以及分别与中央控制器连接的前摄像头、后摄像头、毫米波雷达组、超声波雷达组、地图定位模块、执行机构和HMI模块；前摄像头安装在车辆前侧的中部；后摄像头安装在车辆后侧的中部；毫米波雷达组包括分别安装在车辆四周的多个毫米波雷达，使毫米波雷达能覆盖车辆周围 360°的所有区域；超声波雷达组包括分别安装在车辆四周的多个超声波雷达，使超声波雷达能覆盖车辆周围 360°的所有区域；中央处理器用于驾驶环境重构、驾驶路径规划与驾驶决策，在判断出换道环境存在安全风险时，终止换道操作，并通过HMI模块提醒驾驶员接管。本发明专利技术保证了换道过程中的安全。

Automatic lane changing system and method

The invention discloses an automatic switching system and method includes a central controller, the central controller is respectively connected with the front camera, rear camera and millimeter wave radar, ultrasonic radar group, map positioning module, HMI module and actuator mounted on the front side of the vehicle; the central front camera after the camera mounted on the rear side of the vehicle; the middle; millimeter wave radar group were installed in the vehicle around a plurality of millimeter wave radar, millimeter wave radar can cover all areas around the vehicle 360 degrees; ultrasonic radar were installed in the group includes a plurality of ultrasonic radar around the vehicle, the ultrasonic radar can cover all areas around the vehicle 360 degrees; the central processor is used for driving environment reconstruction, driving path planning and driving decision, it is judged that there is a security risk environment change, termination of change Operate and remind the driver to take over through the HMI module. The invention ensures the safety in the lane changing process.

【技术实现步骤摘要】
自动换道系统及方法
本专利技术属于自动驾驶技术，具体涉及一种自动换道系统及方法。
技术介绍
自动驾驶系统是一种主动安全系统，该系统能够自动控制车辆运行，包括行驶、换道、泊车等，提升驾驶体验与舒适感，同时确保驾驶的安全性。目前自动驾驶系统主要使用安装在车辆的传感器，如：毫米波雷达、激光雷达、摄像头和超声波雷达等，探测和识别驾驶环境，包括车道线，周围车辆、行人、红绿灯、交通标志等，安全高效地自动控制车辆行驶，同时遵守交通规则。具体来说，在驾驶的时候，利用车辆前摄像头识别车道线，控制车辆行驶在车道正中；在换道的时候，识别车道线类型和交通标志，并结合地图规划路径数据，判断是否可以换道。自动换道系统是自动驾驶系统的子系统，现有的自动换道系统一般使用前摄像头来识别前方车道线，但是对环境的探测存在几种传感器技术方案：第一种方案为车顶激光雷达，利用激光雷达旋转实现360度范围全覆盖，实现环境探测。此方法的缺点在于激光雷达纵向探测角度小于30度，车辆周围5米内存在盲区，换道存在安全风险，同时激光雷达成本太高，目前难以实际应用在量产车型。第二种方案为前方毫米波雷达加车辆周围超声波雷达。此方案主要问题在于超声波雷达探测距离近，只有3-4米，难以探测后方稍远距离的车辆，存在安全风险。第三种方案为五毫米波雷达方案，即前方毫米波雷达加四角安装的毫米波雷达，此方法可以探测车辆周围的环境，但是无法探测车辆后方的目标，车辆后方存在安全风险。因此，有必要开发一种新的自动换道系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动换道系统及方法，能实时检测换道环境是否安全，在存在安全风险时，能及时终止换道和提醒驾驶员接管。本专利技术所述的自动换道系统，包括前摄像头、后摄像头、毫米波雷达组、超声波雷达组、中央控制器、地图定位模块、执行机构和HMI模块；所述前摄像头、后摄像头、毫米波雷达组、超声波雷达组、地图定位模块、执行机构和HMI模块分别与中央控制器连接；所述前摄像头用于识别车辆前方的车道线、交通标线、交通标志和障碍物；后摄像头用于识别车辆后方的车道线和障碍物；毫米波雷达组包括多个毫米波雷达，使毫米波雷达能覆盖车辆周围360°的所有区域；超声波雷达组包括多个超声波雷达，使超声波雷达能覆盖车辆周围360°的所有区域；中央处理器用于驾驶环境重构、驾驶路径规划与驾驶决策，在判断出换道环境安全时，控制执行机构使车辆执行换道操作，在判断出换道环境存在安全风险时，终止换道操作，并通过HMI模块提醒驾驶员接管。所述前摄像头安装在车辆前侧的中部；所述后摄像头安装在车辆后侧的中部；所述毫米波雷达组包括六个毫米波雷达，安装位置如下：一个毫米波雷达安装在车辆前方的正中间，一个毫米波雷达在车辆后方防撞横梁的正中间；一个毫米波雷达安装在车辆左侧的前部；一个毫米波雷达安装在车辆左侧的后部；一个毫米波雷达安装在车辆右侧的前部；一个毫米波雷达安装在车辆右侧的后部；所述超声波雷达组包括十二个超声波雷达，安装位置如下：一个超声波雷达安装在车辆前方的左部；一个超声波雷达安装在车辆前方防撞横梁的正中间；一个超声波雷达安装在车辆前方的右部；一个超声波雷达安装在车辆后方的左部；一个超声波雷达安装在车辆后方防撞横梁的正中间；一个超声波雷达安装在车辆后方的右部；一个超声波雷达安装在车辆左侧的前部；一个超声波雷达安装在车辆左侧的中部；一个超声波雷达安装在车辆左侧的后部；一个超声波雷达安装在车辆右侧的前部；一个超声波雷达安装在车辆右侧的中部；一个超声波雷达安装在车辆右侧的后部。本专利技术所述的自动换道方法，采用本专利技术所述的自动换道系统，将车辆四周区域划分为八个子区域，分别为车辆左前方区域、车辆正前方区域、车辆右前方区域、车辆左侧区域、车辆右侧区域、车辆左后方区域，车辆正后方区域和车辆右后方区域；所述毫米波雷达组和超声波雷达组均能覆盖这八个子区域；其方法包括以下步骤：步骤一、换道触发当满足条件1a～1c中的其中一个或多个时；条件1a、自动驾驶路径规划与实际行驶道路方向不一致；条件1b、同一车道的前方车辆行驶较慢或同一车道前方有障碍物，存在碰撞风险；条件1c、自动换道系统接收到换道指令；步骤二、换道方向判断2a、根据路径规划判断换道方向，优先级为低；2b、根据同一车道的前方车辆行驶过慢或同一车道前方有障碍物，存在碰撞风险，判断换道方向，优先级为中；2c、根据接收到的换道指令判断换道方向，优先级为高；当换道方向相互冲突时，判断的换道方向以优先级高的方向为准；步骤三、换道执行当换道方向为向左换道时，且同时满足条件3a和3b时，自动换道系统才开始执行向左换道；条件3a、车辆左前方区域和车辆左侧区域均无障碍物；条件3b、车辆左后方区域没有障碍物，或车辆左后方区域有障碍物但不会闯入车辆左侧区域；当换道方向为向右换道时，且同时满足条件3c和3d时，自动换道系统才开始执行向右换道；条件3c、车辆右前方区域和车辆右侧区域均无障碍物；条件3d、车辆右后方区域没有障碍物，或车辆右后方区域有障碍物但不会闯入车辆右侧区域；步骤四、换道退出在向左换道中，当满足条件4a～4g中的其中一个或多个时，换道退出；在向右换道中，当满足条件4e～4k中的其中一个或多个时，换道退出；4a、左侧车道线是实线；4b、车辆左侧区域有障碍物；4c、车辆左后方区域的障碍物在加速或有可能闯入车辆左侧区域；4d、车辆左前方区域的障碍物在减速或有可能闯入车辆左侧区域；4e、交通标线、交通标志为禁止换道；4f、接收到终止换道指令；4g、完成换道；4h、车辆右侧区域有障碍物；4i、车辆右后方区域的障碍物在加速或有可能闯入车辆右侧区域；4j、车辆右前方区域的障碍物在减速或有可能闯入车辆右侧区域4k、右侧车道线是实线。所述步骤三中，在执行换道过程中，当毫米波雷达探测到车辆正后方区域有障碍物在加速运动时，则触发后摄像头来探测车辆正后方区域，若后摄像头识别出障碍物是靠近换道方向侧的车道线行驶，则表示存有碰撞风险，自动换道系统发出报警，以提示驾驶员是否退出换道，否则表示无碰撞风险，继续执行换道。所述步骤2a具体为：当路径规划为向右，实际路线为直行，则换道方向判断为向右换道；当路径规划为向右，实际路线为左行，则换道方向判断为向右换道；当路径规划为直行，实际路线为左行，则换道方向判断为向右换道；当路径规划为向左，实际路线为直行，则换道方向判断为断向左换道；当路径规划为向左，实际路线为右行，则换道方向判断为向左换道；当路径规划为直行，实际路线为右行，则换道方向判断为向左换道。所述2b具体为：当同一车道的前方车辆行驶过慢或同一车道前方有障碍物，存在碰撞风险时，则换道方向判断为向右换道。所述2c具体为：当接收的指令为向右换道，则换道方向判断为向右换道；当接收的指令为向左换道，则换道方向判断为向左换道。本专利技术具有以下优点：（1）能够实时检测换道环境是否安全，并在存在安全风险时，能够及时终止换道和提醒驾驶员接管车辆，保证了换道过程中的安全。（2）本专利技术中毫米波雷达组、超声波雷达组、前摄像头和后摄像头的覆盖区域相互叠加，形成了三层的覆盖圈：包括5米，60米和160米这三个范围，能够涵盖自动驾驶的安全范围。其中5米和60米到达了360度的完全覆盖。附图说明图1为本专利技术的原理框图；图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动换道系统，其特征在于：包括前摄像头（10）、后摄像头（16）、毫米波雷达组（30）、超声波雷达组（31）、中央控制器（12）、地图定位模块（33）、执行机构（32）和HMI模块（34）；所述前摄像头（10）、后摄像头（16）、毫米波雷达组（30）、超声波雷达组（31）、地图定位模块（33）、执行机构（32）和HMI模块（34）分别与中央控制器（12）连接；前摄像头（10）用于识别车辆前方的车道线、交通标线、交通标志和障碍物；后摄像头（16）用于识别车辆后方的车道线和障碍物；毫米波雷达组（30）包括多个毫米波雷达，使毫米波雷达能覆盖车辆周围 360°的所有区域 ；超声波雷达组（31）包括多个超声波雷达，使超声波雷达能覆盖车辆周围 360°的所有区域 ；中央处理器（12）用于驾驶环境重构、驾驶路径规划与驾驶决策，在判断出换道环境安全时，控制执行机构（32）使车辆执行换道操作，在判断出换道环境存在安全风险时，终止换道操作，并通过HMI模块（34）提醒驾驶员接管。

【技术特征摘要】
1.一种自动换道系统，其特征在于：包括前摄像头（10）、后摄像头（16）、毫米波雷达组（30）、超声波雷达组（31）、中央控制器（12）、地图定位模块（33）、执行机构（32）和HMI模块（34）；所述前摄像头（10）、后摄像头（16）、毫米波雷达组（30）、超声波雷达组（31）、地图定位模块（33）、执行机构（32）和HMI模块（34）分别与中央控制器（12）连接；前摄像头（10）用于识别车辆前方的车道线、交通标线、交通标志和障碍物；后摄像头（16）用于识别车辆后方的车道线和障碍物；毫米波雷达组（30）包括多个毫米波雷达，使毫米波雷达能覆盖车辆周围360°的所有区域；超声波雷达组（31）包括多个超声波雷达，使超声波雷达能覆盖车辆周围360°的所有区域；中央处理器（12）用于驾驶环境重构、驾驶路径规划与驾驶决策，在判断出换道环境安全时，控制执行机构（32）使车辆执行换道操作，在判断出换道环境存在安全风险时，终止换道操作，并通过HMI模块（34）提醒驾驶员接管。2.根据权利要求1所述的自动换道系统，其特征在于：所述前摄像头（10）安装在车辆前侧的中部；所述后摄像头（16）安装在车辆后侧的中部；所述毫米波雷达组（30）包括六个毫米波雷达，安装位置如下：一个毫米波雷达安装在车辆前方的正中间，一个毫米波雷达在车辆后方防撞横梁的正中间；一个毫米波雷达安装在车辆左侧的前部；一个毫米波雷达安装在车辆左侧的后部；一个毫米波雷达安装在车辆右侧的前部；一个毫米波雷达安装在车辆右侧的后部；所述超声波雷达组（31）包括十二个超声波雷达，安装位置如下：一个超声波雷达安装在车辆前方的左部；一个超声波雷达安装在车辆前方防撞横梁的正中间；一个超声波雷达安装在车辆前方的右部；一个超声波雷达安装在车辆后方的左部；一个超声波雷达安装在车辆后方防撞横梁的正中间；一个超声波雷达安装在车辆后方的右部；一个超声波雷达安装在车辆左侧的前部；一个超声波雷达安装在车辆左侧的中部；一个超声波雷达安装在车辆左侧的后部；一个超声波雷达安装在车辆右侧的前部；一个超声波雷达安装在车辆右侧的中部；一个超声波雷达安装在车辆右侧的后部。3.一种自动换道方法，其特征在于：采用如权利要求1或2所述的自动换道系统，将车辆四周区域划分为八个子区域，分别为车辆左前方区域（22）、车辆正前方区域（23）、车辆右前方区域（24）、车辆左侧区域（25）、车辆右侧区域（26）、车辆左后方区域（27），车辆正后方区域（28）和车辆右后方区域（29）；所述毫米波雷达组（30）和超声波雷达组（31）均能覆盖这八个子区域；其方法包括以下步骤：步骤一、换道触发当满足条件1a～1c中的其中一个或多个时；条件1a、自动驾驶路径规划与实际行驶道路方向不一致；条件1b、同一车道的前方车辆行驶较慢或同一车道前方有障碍物，存在碰撞风险；条件1c、自动换道系统接收到换道指令；步骤二、换道方向判断2a、根据路径规划判断换道方向，优先级为低；2b、根据同一车道的前...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊周兵，吕章洁，文滔，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50