一种基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法及系统，包括：1)将ADAS各个功能所对应的法规进行解析整理，获取必需的状态模式；2)将状态模式与场景结合，当场景或相关输入数据有变化时，状态进行相应的切换，明确对应的切换条件；3)在Matlab

【技术实现步骤摘要】
一种基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及高级辅助驾驶
，具体涉及一种基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法及系统。

技术介绍

[0002]高级驾驶员辅助系统(ADAS)和高级自动驾驶，旨在降低汽车发生交通事故的概率，同时优化驾驶员以及车上乘客的舒适体验。汽车往往会搭载多种高级辅助驾驶技术，在技术实现之前必须将功能的状态迁移进行明确，例如LKA(车道保持辅助)、AEB(自动紧急制动)、ACC(自适应巡航控制)等高级辅助驾驶技术都需要进行状态迁移。这是自动驾驶的基本实现条件，也是决定控制系统功能是否正确的重要基础。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法及系统。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005]一方面，本专利技术提供一种基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法，包括：
[0006]1)将ADAS各个功能所对应的法规进行解析整理，获取必需的状态模式；
[0007]2)将状态模式与场景结合，当场景或相关输入数据有变化时，状态进行相应的切换，明确对应的切换条件；
[0008]3)在Matlab
‑
Simulink中进行stateflow模型搭建，针对不同的输入数据和状态场景，进行状态模式的切换，验证算法逻辑的正确性；
[0009]4)根据实际设计需求，进一步调整状态的切换逻辑，优化ADAS有限状态机。
[0010]进一步的，基于stateflow的ADAS有限状态机设计包括针对车道保持辅助LKA、自动紧急制动AEB和自适应巡航控制ACC的有限状态机的设计。
[0011]进一步的，LKA有限状态机包含7个状态模式，各个状态模式及其对应的状态如下：
[0012]SAFE：车辆处于无故障状态；
[0013]STANDBY：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器有异常；
[0014]IDS
‑
ON：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器无异常；
[0015]SUSPEND：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器无异常，但LKA开关未打开或者LKA关联传感器数据不满足控制条件；
[0016]OPERATION：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器无异常，且传感器数据满足控制条件；
[0017]READY：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器无异常，且传感器数据满足控制条件，LKA开关打开，但驾驶员手未握住方向盘；
[0018]RUN：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器无异常，且传感器数据满足控制条件，LKA开关打开，驾驶员手握住方向盘，LKA正在控制车辆。
[0019]进一步的，所述SUSPEND状态成立条件包括：车辆CAN通信正常、EPS通信正常、EPS通信正常、横摆角速度传感器正常、无警告灯亮、方向盘转向传感器正常、BCAN通信正常、轮速传感器正常、VSA系统未处于L模式、没有与LKA相关的故障；上述所有条件成立时SUSPEND状态条件成立，有任意一个或多个条件不成立时，SUSPEND状态条件不成立；
[0020]所述OPERATION状态成立条件包括：MAIN开关打开、转向角传感器转向角限速器不起作用、前轮速偏航角速度正常、后轮速偏航角速度正常、转向扭矩限制器不起作用、在转向转矩速度的控制范围内、航迹推定正常、行驶中的横摆角速度偏移值正常、转向灯关闭状态、雨刷不处于连续工作状态、车速在LKA工作范围内、VSA状态正常、车在车道内行驶、LKAS开关打开、EPS状态正常、直线行驶方向盘转角在阈值内、没有踩下刹车、车道线识别后在车道中央行驶一段时间、车道线属性满足控制条件、方向盘转角传感器值在极限范围内、CMBS未进行减速；上述所有条件成立时OPERATION状态条件成立，有任意一个或多个条件不成立时，OPERATION状态条件不成立；
[0021]所述RUN状态成立条件包括：驾驶员手握住方向盘；上述条件成立时RUN状态条件成立，有任意一个或多个条件不成立时，RUN状态条件不成立；
[0022]LKA有限状态机的7个状态模式的切换逻辑如下：
[0023]假设车辆的初始状态处于无故障状态，即LKA有限状态机位于SAFE状态模式下，若此时LKA关联传感器有异常，则进入STANDBY状态，否则进入IDS
‑
ON状态；
[0024]在IDS
‑
ON状态下，判断SUSPEND条件与OPERATION条件是否成立，若SUSPEND条件成立则进入SUSPEND状态，若SUSPEND条件不成立而OPERATION条件成立则进入OPERATION状态，若若SUSPEND条件和OPERATION条件均不成立则从IDS
‑
ON状态返回STANDBY状态；
[0025]在OPERATION状态下，判断RUN条件是否成立，若成立则进入RUN状态，否则进入READY状态；
[0026]在RUN状态或READY状态下，判断RUN条件是否成立，实现RUN状态与READY状态之间的状态切换。
[0027]进一步的，AEB有限状态机包含7个状态模式，各个状态模式及其对应的状态如下所示：
[0028]OFF：车辆处于AEB功能开关关闭状态；
[0029]INACTIVE：车辆处于AEB功能开关开启状态；
[0030]ACTIVE_NORMAL：车辆处于AEB功能开关开启状态，且车辆速度高于15km/h，操纵杆位置为3，转弯半径大于150m，TTC为正数或绝对值大于NO_WARNING_TIME；
[0031]ACTIVE_WARNING_FIRST：车辆处于AEB功能开关开启状态，TTC为负数且绝对值小于FIRST_WARNING_TIME；
[0032]ACTIVE_WARNING_SECOND：车辆处于AEB功能开关开启状态，TTC为负数且绝对值小于SECOND_WARNING_TIME；
[0033]ACTIVE_PARTIAL_BRAKE：车辆处于AEB功能开关开启状态，TTC为负数且绝对值小于PBStopTime；
[0034]ACTIVE_FULL_BRAKE：车辆处于AEB功能开关开启状态，TTC为负数且绝对值小于FBStopTime；
[0035]其中，NO_WARNING_TIME、FIRST_WARNING_TIME、SECOND_WARNING_TIME、
PBStopTime、FBStopTime均与实际车速有关，碰撞时间TTC的具体数值通过公式为：TTC＝d_rel/v_rel+offset，d_rel表示真实碰撞距离，v_rel表示真实碰撞速度，offset表示碰撞时间偏移量。
[0036]进一步的，所述ACTIVE_NORMAL状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法，其特征在于，包括：1)将ADAS各个功能所对应的法规进行解析整理，获取必需的状态模式；2)将状态模式与场景结合，当场景或相关输入数据有变化时，状态进行相应的切换，明确对应的切换条件；3)在Matlab
‑
Simulink中进行stateflow模型搭建，针对不同的输入数据和状态场景，进行状态模式的切换，验证算法逻辑的正确性；4)根据实际设计需求，进一步调整状态的切换逻辑，优化ADAS有限状态机。2.根据权利要求1所述的基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法，其特征在于，基于stateflow的ADAS有限状态机设计包括针对车道保持辅助LKA、自动紧急制动AEB和自适应巡航控制ACC的有限状态机的设计。3.根据权利要求2所述的基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法，其特征在于，LKA有限状态机包含7个状态模式，各个状态模式及其对应的状态如下：SAFE：车辆处于无故障状态；STANDBY：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器有异常；IDS
‑
ON：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器无异常；SUSPEND：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器无异常，但LKA开关未打开或者LKA关联传感器数据不满足控制条件；OPERATION：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器无异常，且传感器数据满足控制条件；READY：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器无异常，且传感器数据满足控制条件，LKA开关打开，但驾驶员手未握住方向盘；RUN：车辆处于无故障状态，LKA关联传感器无异常，且传感器数据满足控制条件，LKA开关打开，驾驶员手握住方向盘，LKA正在控制车辆。4.根据权利要求3所述的基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法，其特征在于，所述SUSPEND状态成立条件包括：车辆CAN通信正常、EPS通信正常、EPS通信正常、横摆角速度传感器正常、无警告灯亮、方向盘转向传感器正常、BCAN通信正常、轮速传感器正常、VSA系统未处于L模式、没有与LKA相关的故障；上述所有条件成立时SUSPEND状态条件成立，有任意一个或多个条件不成立时，SUSPEND状态条件不成立；所述OPERATION状态成立条件包括：MAIN开关打开、转向角传感器转向角限速器不起作用、前轮速偏航角速度正常、后轮速偏航角速度正常、转向扭矩限制器不起作用、在转向转矩速度的控制范围内、航迹推定正常、行驶中的横摆角速度偏移值正常、转向灯关闭状态、雨刷不处于连续工作状态、车速在LKA工作范围内、VSA状态正常、车在车道内行驶、LKAS开关打开、EPS状态正常、直线行驶方向盘转角在阈值内、没有踩下刹车、车道线识别后在车道中央行驶一段时间、车道线属性满足控制条件、方向盘转角传感器值在极限范围内、CMBS未进行减速；上述所有条件成立时OPERATION状态条件成立，有任意一个或多个条件不成立时，OPERATION状态条件不成立；所述RUN状态成立条件包括：驾驶员手握住方向盘；上述条件成立时RUN状态条件成立，有任意一个或多个条件不成立时，RUN状态条件不成立；LKA有限状态机的7个状态模式的切换逻辑如下：
假设车辆的初始状态处于无故障状态，即LKA有限状态机位于SAFE状态模式下，若此时LKA关联传感器有异常，则进入STANDBY状态，否则进入IDS
‑
ON状态；在IDS
‑
ON状态下，判断SUSPEND条件与OPERATION条件是否成立，若SUSPEND条件成立则进入SUSPEND状态，若SUSPEND条件不成立而OPERATION条件成立则进入OPERATION状态，若若SUSPEND条件和OPERATION条件均不成立则从IDS
‑
ON状态返回STANDBY状态；在OPERATION状态下，判断RUN条件是否成立，若成立则进入RUN状态，否则进入READY状态；在RUN状态或READY状态下，判断RUN条件是否成立，实现RUN状态与READY状态之间的状态切换。5.根据权利要求2所述的基于stateflow的ADAS有限状态机设计方法，其特征在于，AEB有限状态机包含7个状态模式，各个状态模式及其对应的状态如下所示：OFF：车辆处于AEB功能开关关闭状态；INACTIVE：车辆处于AEB功能开关开启状态；ACTIVE_NORMAL：车辆处于AEB功能开关开启状态，且车辆速度高于15km/h，操纵杆位置为3，转弯半径大于150m，TTC为正数或绝对值大于NO_WARNING_TIME；ACTIVE_WARNING_FIRST：车辆处于AEB功能开关开启状态，TTC为负数且绝对值小于FIRST_WARNING_TIME；ACTIVE_WARNING_SECOND：车辆处于AEB功能开关开启状态，TTC为负数且绝对值小于SECOND_WARNING_TIME；ACTIVE_PARTIAL_BRAKE：车辆处于AEB功能开关开启状态，TTC为负数且绝对值小于PBStopTime；ACTIVE_FULL_BRAKE：车辆处于AEB功能开关开启状态，TTC为负数且绝对值小于FBStopTime；其中，NO_WARNING_TIME、FIRST_WARNING_TIME、SEC...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军德，张高琴，蔡幼波，张伟，
申请(专利权)人：武汉光庭信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：