[發明專利]基于多傳感器數據融合的智能車輛換道輔助系統及方法

有效

• 申請號: 202010127272.3
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111532274B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 李舜酩;徐坤;丁瑞;馬會杰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B60W30/18
• 分類號: B60W30/18;B60W50/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

本發明提出了一種基于多傳感器數據融合的智能車輛換道輔助系統及方法，通過安裝在汽車四個角的不同頻率赫茲數的毫米波雷達傳感器進行換道監測，在汽車左前方和左后方分別安裝77GHz毫米波雷達傳感器，右前方和右后方分別安裝24GHz毫米波雷達傳感器。汽車前方和后方分別安裝的不同頻率的毫米波雷達傳感器的檢測范圍會存在一定重合區域和非重合區域。首先對各傳感器進行周圍車輛目標初選，然后依據卡爾曼濾波原理對周圍車輛目標進行有效性檢驗，最后依據不同頻率毫米波雷達傳感器的感知范圍優勢，對重合區域采用D?S證據理論對其進行決策級信號整合。本發明充分融合各傳感器檢測優點特性，全面地對汽車周邊環境進行檢測，及時判斷換道是否處于危險狀態。

技術領域

本發明屬于汽車智能安全駕駛輔助領域，特別是關于一種多傳感器數據融合的周邊駕駛環境監測的汽車智能換道輔助方法。

背景技術

智能車系統是一個集環境感知、規劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統，是典型的、多學科的、綜合性的高科技和高新技術的結合體，其中換道駕駛由于需要快速變更車道而存在較大風險。如果駕駛人員在換道時對于周圍車輛的位置以及相對速度預估不足，則極有可能導致駕駛員誤判，錯誤更換車道，進而可能引起不必要的交通事故，造成財產損失或人員傷亡。因此智能駕駛輔助系統(ADAS)應運而生，其能夠準確測量汽車兩側后視鏡盲區內危險車輛，并且相應地對汽車后方一定距離范圍內車輛進行監控。

目前，國內外大量研究學者主要對換道過程中自車與后視鏡盲區車輛以及一定距離(60米以內)目標車道后方車輛的相對運動關系進行了充分的換道可行性分析。如豐田、路虎以及寶馬車系的盲點監測系統，亦或奧迪車系的自動駕駛系統，其技術已經做得相對成熟可靠。但是以上各系統對于目標車道遠距離(60米以上)前方減速慢行的危險車輛以及目標車道遠距離(60米以上)后方加速快行的危險車輛基本無任何監測能力。駕駛人員在高速公路如遇到以上兩種情況，而駕駛人員本人又毫無準確判斷，在此情況下強行超車換道，尤其是雙方車輛均處于快速行駛狀態時，極易造成嚴重的交通事故。而且以往的換道輔助系統為保證硬件冗余，常采用雙24GHz毫米波雷達作為傳感器輸入設備，對雙同型號雷達進行數據融合，往往同型號雷達測量誤差以及測量局限性情況一致，對其進行數據融合往往同樣得不到更精確的結果，因此換道輔助系統存在些許弊端。

發明內容

針對以上提出的現有換道輔助系統的弊端，為克服上述不足，本發明基于汽車前后77GHz和24GHz毫米波雷達傳感器，采用相應的數據處理和數據融合手段，充分發揮不同頻率傳感器的優勢，對目標車道遠距離(60米以上)危險車輛進行了監控預警；同時對不同頻率雷達之間的監控重合區域進行了決策級的數據融合處理，得到了更為精確的監控預警結果，更加準確全面地提高了換道輔助系統的安全性，更大程度上降低了發生交通事故的可能性。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是：一種基于智能車輛多傳感器的數據融合換道輔助方法，它包括以下步驟：1)改變現有換道輔助系統的傳感器以及布局方案，所述智能換道輔助系統包括數據采集單元、信號放大單元、獨立數據處理單元、數據融合控制單元和警示預警單元；2)所述數據采集單元同時采集車輛遠距離(0-120米)左側前方和左側后方目標車道及本車道車輛的行駛數據，以及近距離(60米內)右側前方和右側后方車輛行駛數據，并將數據信號放大后通過CAN總線傳給獨立數據處理單元；3)所述獨立數據處理單元分別對采集到的數據進行預處理，進行目標車輛初選和目標有效性檢驗，首先大體判斷出是否為危險車輛；4)數據融合控制單元接受獨立數據處理單元的信號，對監控重合區域進行決策級數據融合處理，非重合區域進行獨立判斷，生成預警控制指令傳給警示預警單元；5)警示預警單元根據接收到的信號進行相應的聲光以及轉向干預預警。

上述數據采集單元所述傳感器為兩個77GHz的毫米波雷達傳感器和兩個24GHz毫米波雷達傳感器。

上述傳感器的安裝位置及安裝布局為：在汽車左前方和左后方分別安裝的是可探測距離遠但探測區域較窄的77GHz毫米波雷達傳感器，在汽車右前方和右后方分別安裝的是可探測距離較近但探測區域較寬的24GHz毫米波雷達傳感器。