[發(fā)明專利]一種黑暗場(chǎng)景中自動(dòng)駕駛輔助安全預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010776658.7
• 申請(qǐng)日: 2020-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN111879360B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳堅(jiān);劉歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02;G06K9/00;G06K9/32;G06K9/34;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 崔斌

1.一種黑暗場(chǎng)景中自動(dòng)駕駛輔助安全預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，通過(guò)一種黑暗場(chǎng)景中自動(dòng)駕駛輔助安全預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該預(yù)警系統(tǒng)包括熱敏相機(jī)、遠(yuǎn)紅外相機(jī)、光照傳感器、慣導(dǎo)單元、報(bào)警裝置和控制模塊；所述熱敏相機(jī)、遠(yuǎn)紅外相機(jī)、光照傳感器組成傳感器組件，并依次排列安裝在車輛前方中心處；所述慣導(dǎo)單元安裝在車輛底盤中心處；所述控制模塊和報(bào)警模塊安裝在車輛中控臺(tái)位置；所述傳感器組件、慣導(dǎo)單元和報(bào)警模塊均與控制模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線連接；所述熱敏相機(jī)用于采集行人特征信息；所述遠(yuǎn)紅外相機(jī)用于在黑暗場(chǎng)景中采集視覺(jué)信息，所述慣導(dǎo)單元用于監(jiān)測(cè)自身車速和位置信息；所述光照傳感器用于檢測(cè)行駛車輛周圍的光強(qiáng)信息；所述報(bào)警裝置用于對(duì)自身和外界發(fā)出預(yù)警信息；所述控制模塊用于整個(gè)預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和輸出；所述的控制模塊集成了Faster R-CNN算法、DQN深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法；所述Faster R-CNN算法用于對(duì)傳感器組件采集的目標(biāo)進(jìn)行分類；所述DQN深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法用于利用在黑暗場(chǎng)景中不同車輛的、前后車燈發(fā)光的光強(qiáng)和車輛速度、方位之間關(guān)系的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練，增加其檢測(cè)車輛的多樣性；其特征在于，該預(yù)警方法包括以下步驟：

步驟一、由傳感器組件采集前方道路信息，傳輸至控制模塊進(jìn)行處理；

步驟二、判斷場(chǎng)景類型；

步驟三、判斷是否存在碰撞危險(xiǎn)，所述控制模塊定義第一防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₁、第二防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₂、第三防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₃和第四防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₄，若接收的行人及車輛的方位信息小于第一防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₁、第二防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₂ 和第三防撞預(yù)警閾值 A₃ 時(shí)和第四防撞預(yù)警閾值 A₄a₀ ， a₀ 為駕駛車輛的最小制動(dòng)距離；控制模塊將信號(hào)傳輸至報(bào)警裝置，由報(bào)警裝置發(fā)出預(yù)警；

所述步驟一的具體方法如下：

遠(yuǎn)紅外相機(jī)采集的視覺(jué)圖像，將前方車道區(qū)域作為感興趣區(qū)域，依據(jù)圖像的灰度信息，利用Faster R-CNN算法將檢測(cè)目標(biāo)進(jìn)行語(yǔ)義分割，分類標(biāo)準(zhǔn)為：車道線、行駛車輛、行人、路面障礙物及其他無(wú)關(guān)物體；車道線的檢測(cè)，結(jié)合圖像的灰度信息，利用均勻性和邊緣突變?cè)磉M(jìn)行分離；將熱敏相機(jī)檢測(cè)到的行人信息和通過(guò)光照傳感器檢測(cè)到的行駛車輛車燈的光照信息和遠(yuǎn)紅外相機(jī)檢測(cè)的對(duì)應(yīng)分類進(jìn)行融合，準(zhǔn)確檢測(cè)行人及車輛的方位；

所述步驟二的具體方法如下：

若傳感器組件采集到車輛、行駛車輛車燈的光照或行人、障礙物信息，車輛能進(jìn)行跟車行駛，但是否存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)有待進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和判斷，控制模塊將其定義為場(chǎng)景1；遠(yuǎn)紅外相機(jī)采集視覺(jué)圖像時(shí)，當(dāng)感興趣區(qū)域內(nèi)路面出現(xiàn)光照信息變化，即是檢測(cè)到路面出現(xiàn)區(qū)域性灰度值非線性變化時(shí)，結(jié)合光照傳感器檢測(cè)到的信光強(qiáng)變化信息，判斷為前方盲區(qū)有側(cè)向有行駛車輛，控制模塊將其定義為場(chǎng)景2；

所述步驟三的具體方法如下：

31)若車輛在場(chǎng)景1中行駛，設(shè)定第一防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₁，當(dāng)超過(guò)此閾值時(shí)，汽車安全跟車行駛，反之則發(fā)出預(yù)警，車輛進(jìn)行減速，同時(shí)向外界發(fā)出警報(bào)；A₁的表達(dá)式為：

A₁＝K(Δv)²

其中，K為與訓(xùn)練結(jié)果、車輛的減速能力相關(guān)的系數(shù)；Δv為駕駛車輛與目標(biāo)車輛或行人的沿行駛方向的相對(duì)速度；當(dāng)二者距離小于A₁時(shí)，安全行駛，反之減速，向行駛車輛或行人發(fā)出預(yù)警；

32)若車輛在場(chǎng)景1中行駛，當(dāng)目標(biāo)車輛發(fā)生剎車行為而造成的車燈光強(qiáng)的急劇變化時(shí)，設(shè)置為第二防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₂，其表達(dá)式為：

其中，E₂為前方車輛剎車時(shí)檢測(cè)到的光強(qiáng)信息；t₂為前方車輛剎車時(shí)檢測(cè)到的時(shí)刻；E₁為目標(biāo)正常行駛時(shí)的光強(qiáng)信息；t₁為目標(biāo)正常行駛時(shí)的時(shí)刻；A₂為光強(qiáng)的瞬時(shí)變化率，其數(shù)值由訓(xùn)練結(jié)果確定，同時(shí)融合遠(yuǎn)紅外相機(jī)檢測(cè)到的不同車道的車輛行駛狀況，區(qū)分車輛剎車或迎面駛來(lái)車輛是否在更換遠(yuǎn)近光；

33)若車輛在場(chǎng)景1中行駛，當(dāng)前方車輛發(fā)生變道而產(chǎn)生的車燈光強(qiáng)的脈沖變化，將此變化頻率設(shè)置為第三防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₃；判斷車輛是否存在變道行駛意圖；A₃的數(shù)值由訓(xùn)練結(jié)果確定；

34)若車輛在場(chǎng)景2中行駛，側(cè)向盲區(qū)存在行駛車輛，光照傳感器檢測(cè)到的路面光照區(qū)域，其光照強(qiáng)度設(shè)定第四防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₄，A₄的表達(dá)式為：

其中，K₂為駕駛車輛與檢測(cè) 車輛交匯點(diǎn)和檢測(cè)車輛距離相關(guān)的系數(shù)；E₀為駕駛車輛發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)光照時(shí)的光強(qiáng)初始值；K₁為與檢測(cè)車輛行駛速度相關(guān)的系數(shù)；ΔE為光照傳感器所檢測(cè)到路面感興趣區(qū)域內(nèi)光強(qiáng)變化率；V為駕駛車輛的車速；L為駕駛車輛與路面感興趣區(qū)域內(nèi)光照區(qū)域的距離；

當(dāng)A₄a₀時(shí)，不會(huì)與駕駛盲區(qū)駛出的車輛發(fā)生碰撞；

當(dāng)A₄a₀時(shí)，預(yù)期會(huì)與駕駛盲區(qū)駛出的車輛發(fā)生碰撞；

其中，a₀為駕駛車輛的最小制動(dòng)距離；

K₁,E₀的數(shù)值均由訓(xùn)練結(jié)果確定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黑暗場(chǎng)景中自動(dòng)駕駛輔助安全預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，其特征是，所述控制模塊能在實(shí)際自動(dòng)駕駛中不斷的通過(guò)數(shù)據(jù)處理、學(xué)習(xí)訓(xùn)練中對(duì)第一防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₁、第二防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₂、第三防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₃、第四防撞預(yù)警閾值A(chǔ)₄進(jìn)行自動(dòng)更新。