自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統及方法與流程

本發明屬于自動駕駛技術，具體涉及一種自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統及方法。

背景技術：

高速公路自動駕駛系統是針對高速公路結構化道路的自動駕駛系統，在高速公路主路上通過前視攝像頭和圖像處理模塊的配合對車道線進行檢測，以確定車輛和車道線的相對位置，從而控制方向盤沿著車道線行駛或切換道路；并通過車身周圍的雷達傳感器對車輛四周交通環境進行檢測，從而確實安全狀況。

但如果道路上的車道線出現殘缺或光線不足時，圖像處理模塊就無法從攝像頭所采集的圖像中檢測到車道線，檢測不到車道線，自動駕駛系統就無法規劃出車輛的行駛路徑，這個時候就需要駕駛員來接管車輛，但如果駕駛員沒有關注駕駛行為，駕駛員就無法及時響應車輛的提醒，但自動駕駛系統會直接退出，勢必會導致不必要的交通事故。

因此，有必要開發一種自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統及方法。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統及方法，當車道線在短暫時間內無法檢測到時，能確保車輛處于安全狀態，保證駕駛員的安全。

本發明所述的自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統，包括攝像頭、雷達組、圖像處理模塊、燈光控制器、自動駕駛決策模塊、執行機構和HMI模塊；

所述攝像頭與圖像處理模塊連接；

所述自動駕駛決策模塊分別與圖像處理模塊、燈光控制器、執行機構、HMI模塊連接；

所述攝像頭用于采集車輛前方路面的圖像；

所述雷達組至少包括分別安裝在車輛的四個角以及正前方的雷達，用于對周圍環境進行檢測；

所述圖像處理模塊對圖像進行處理，并進行車道線的檢測；

所述自動駕駛決策模塊基于所檢測出的車道線規劃出車輛的行駛路徑，并控制車輛的執行機構使車輛按照行駛路徑行駛，并在圖像處理模塊無法檢測出車道線時，自動駕駛決策模塊根據車輛的歷史軌跡以及雷達組對周圍環境的檢測結果得到道路可通行區域，執行機構控制車輛在可通行區域內減速行駛，且自動駕駛決策模塊發送點亮應急燈控制指令給燈光控制器，燈光控制器點亮應急燈，并通過HMI模塊不斷提醒駕駛員接管車輛。

所述雷達采用毫米波雷達，用于對道路邊沿或高速路護欄，以及障礙物的檢測。

所述攝像頭安裝在車輛正前方的前擋風玻璃上。

本發明所述的一種自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制方法，采用本發明所述的自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統，其方法包括以下步驟：

步驟一、攝像頭實時采集車輛前方路面的圖像，圖像處理模塊基于該圖像進行車道線的檢測；

步驟二、判斷對車道線的檢測是否正常，若是，自動駕駛決策模塊根據所檢測的車道線規劃出車輛的行駛路徑，控制車輛的執行機構使車輛按照該行駛路徑行駛，并返回步驟一；若否，則進入步驟三；

步驟三、判斷在X個檢測周期內對車道線的檢測是否已恢復正常，若是，自動駕駛決策模塊根據所檢測的車道線規劃出車輛的行駛路徑，并控制車輛的執行機構使車輛按照該行駛路徑行駛，并返回步驟一；若否，則進入步驟四；

步驟四、自動駕駛決策模塊根據車輛的歷史軌跡以及雷達組所檢測的信息得到道路可通行區域，控制車輛在此可通行區域內行駛，且自動駕駛決策模塊發出減速指令給執行機構，執行機構控制車輛減速，自動駕駛決策模塊還發送點亮應急燈控制指令給燈光控制器，燈光控制器點亮應急燈，并通過HMI模塊不斷提醒駕駛員接管車輛，直到駕駛員接管車輛。

所述步驟四中，還包括：判斷對車道線的檢測是否已恢復正常，若是，則自動駕駛決策模塊根據所檢測的車道線規劃出車輛的行駛路徑，控制執行機構使車輛按照該行駛路徑行駛，并控制車輛繼續減速，直到駕駛員接管車輛。

所述自動駕駛決策模塊根據車輛的歷史軌跡以及雷達組所檢測的信息得到道路可通行區域，具體為：

自動駕駛決策模塊根據歷史軌跡短暫預估車輛的運行軌跡，并結合毫米波雷達所探測的護欄信息，獲得車道的變化情況，再結合毫米波雷達所探測的障礙物信息，得到道路可通行區域。

本發明具有以下優點：在短時內無法準確識別出車道線的情況下，能夠對車輛進行安全控制，避免了駕駛員不及時接管車輛而造成的安全風險，大大提高了自動駕駛系統應對特殊工況的能力。

附圖說明

圖1為本發明的原理框圖；

圖2為本發明的流程圖；

圖中：1、雷達，2、圖像處理模塊，3、攝像頭，4、燈光控制器，5、自動駕駛決策模塊，6、執行機構，7、HMI模塊。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示的自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統，包括攝像頭3、雷達組、圖像處理模塊2、燈光控制器4、自動駕駛決策模塊5、執行機構6和HMI（即：人機界面）模塊7。本發明中，執行機構6包括電動助力轉向系統、電子剎車系統和車輛的發動機及變速器。以上各模塊的連接關系如下：攝像頭3與圖像處理模塊2連接；自動駕駛決策模塊5分別與圖像處理模塊2、燈光控制器4、執行機構6、HMI模塊7連接。

所述攝像頭3安裝在車輛正前方的前擋風玻璃上，用于采集車輛前方路面的圖像。

所述雷達組包括分別安裝在車輛的四個角以及正前方的雷達1，用于對周圍環境進行檢測。雷達1的數量可根據實際需求適當的調整。本實施例中雷達1采用毫米波雷達，用于對道路邊沿或高速路護欄的檢測，以提供道路邊沿信息；同時用于對障礙物的檢測，以躲避周圍車輛和障礙物。

所述圖像處理模塊2對圖像進行處理，并進行車道線的檢測。

所述自動駕駛決策模塊5基于所檢測出的車道線規劃出車輛的行駛路徑，并控制車輛的執行機構6（即自動駕駛決策模塊5給出方向盤（扭矩命令）及油門（扭矩命令）、制動控制機構（減速度命令）的控制目標量）使車輛按照行駛路徑行駛。并在圖像處理模塊2無法檢測出車道線時，自動駕駛決策模塊5根據車輛的歷史軌跡以及雷達組對周圍環境的檢測結果得到道路可通行區域，執行機構6控制車輛在可通行區域內減速行駛，比如：自動駕駛決策模塊5基于可通行區域內控制方向盤，使方向盤不會有階躍性的跳變；同時取消對車輛縱向的駕駛控制。自動駕駛決策模塊5發送點亮應急燈控制指令給燈光控制器4，燈光控制器4點亮應急燈，以提醒其他車輛注意；并通過HMI模塊7不斷提醒駕駛員接管車輛。

本發明所述的一種自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制方法，采用本發明所述的自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統，其方法包括以下步驟：

步驟一、攝像頭3實時采集車輛前方路面的圖像，圖像處理模塊2基于該圖像進行車道線的檢測。

步驟二、判斷對車道線的檢測是否正常，若是，自動駕駛決策模塊5根據所檢測的車道線規劃出車輛的行駛路徑并保留一段駛過的路徑規劃信息（即歷史軌跡）和還未到達路段的路徑規劃信息，自動駕駛決策模塊5控制車輛的執行機構6使車輛按照該行駛路徑行駛，并返回步驟一；若否，開啟安全模式，即進入自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統，則進入步驟三。

步驟三、判斷在X個檢測周期內對車道線的檢測是否已恢復正常，若是，自動駕駛決策模塊5根據所檢測的車道線規劃出車輛的行駛路徑，并控制車輛的執行機構6使車輛按照該行駛路徑行駛，在車道線未檢測到這段期間，車輛會根據所存儲的還未到達路段的路徑規劃信息繼續行駛，并返回步驟一；若否，即表示車輛已駛出了已存儲的路段，此時已無規劃好的行駛路徑，則進入步驟四。

步驟四、自動駕駛決策模塊5根據車輛的歷史軌跡以及雷達組所檢測的信息得到道路可通行區域，控制車輛在此可通行區域內行駛，且自動駕駛決策模塊5發出減速指令給執行機構6，執行機構6控制車輛減速（即不再給發動機施加扭矩請求），自動駕駛決策模塊5還發送點亮應急燈控制指令給燈光控制器4，燈光控制器4點亮應急燈，以提醒其他車輛注意；同時通過HMI模塊7不斷提醒駕駛員接管車輛，直到駕駛員接管車輛，退出安全模式，即退出自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統。

所述步驟四中，所述自動駕駛決策模塊5根據車輛的歷史軌跡以及雷達組所檢測的信息得到道路可通行區域，具體為：自動駕駛決策模塊5根據歷史軌跡短暫預估車輛的運行軌跡，并結合毫米波雷達所探測的護欄信息，獲得車道的變化情況（比如：車道是彎道還是直道，彎道有多彎等，通過毫米波雷達可以得到車輛與高速公路兩旁的護欄的距離變化情況，通過此，來估計車道的變化），再結合毫米波雷達所探測的障礙物信息，得到道路可通行區域。

所述步驟四中，還包括：判斷對車道線的檢測是否已恢復正常，若是，則自動駕駛決策模塊5根據所檢測的車道線規劃出車輛的行駛路徑，控制執行機構6使車輛按照該行駛路徑行駛，并控制車輛繼續減速，直到駕駛員接管車輛。

本發明所述的自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統作為自動駕駛系統的子系統，當車道線檢測正常時，即自動駕駛系統運行正常，當車道線檢測不正常時，通過自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統來對車輛進行控制。當駕駛員接管車輛后，自動駕駛中車道線檢測短暫丟失的車輛安全控制系統自動退出，當駕駛員在X個檢測周期內未再激活自動駕駛系統，則在X個檢測周期后退出自動駕駛系統。

本發明在現有自動駕駛系統的傳感器架構不變的情況下（即五個毫米波雷達和一個攝像頭的組合），通過增加更安全的控制邏輯，在車道線短暫丟失的時候對車輛進行安全控制，降低了自動駕駛系統因車道線短暫丟失而完全退出所導致的車輛安全風險。