1.一种自适应调节的并线辅助装置,其特征在于,包括:并线辅助控制单元、摄像模块、探测雷达模块、报警单元、图像显示单元、转向灯控制器;所述并线辅助控制单元与摄像模块、探测雷达模块、报警单元、图像显示单元、转向灯控制器相连接,所述转向灯控制器与转向灯相连接;
所述并线辅助控制单元根据转向灯打开的信号,控制摄像头和探测雷达打开,并根据摄像头和探测雷达探测的信息计算相应的安全距离,控制蜂鸣器、报警灯和显示器,以提醒驾驶员能否安全并线操作。
2.根据权利要求1所述的一种自适应调节的并线辅助装置,其特征在于,所述摄像模块包括两个摄像头,分别安装在车辆左右后视镜下方,用于拍摄车辆左右两侧行驶环境。
3.根据权利要求1所述的一种自适应调节的并线辅助装置,其特征在于,所述探测雷达模块包括三个毫米波雷达,分别安装在车辆前保险杠中间位置和车辆侧后方左右两侧,用于探测车辆前方、两侧及其侧后方的行驶环境。
4.根据权利要求3所述的一种自适应调节的并线辅助装置,其特征在于,所述左右两侧毫米波雷达探测距离能够根据自车纵向速度进行自动调整:当车速处于0-12km/h时,毫米波雷达探测距离调整为100米;当车速处于12-30km/h时,毫米波雷达探测距离调整为90米;
当车速处于30-48km/h时,毫米波雷达探测距离调整为75米;当车速处于48-66km/h时,毫米波雷达探测距离调整为60米;当车速处于66-84km/h时,毫米波雷达探测距离调整为45米;
当车速超过84km/h时,毫米波雷达探测距离调整为30米。
所述前毫米波雷达探测距离能够根据自车纵向速度进行自动调整:当车速处于0-
36km/h时,毫米波雷达探测距离调整为30米;当车速处于36-54km/h时,毫米波雷达探测距离调整为45米;当车速处于54-72km/h时,毫米波雷达探测距离调整为60米;当车速处于72-
90km/h时,毫米波雷达探测距离调整为75米;当车速处于90-108km/h时,毫米波雷达探测距离调整为90米;当车速超过108km/h时,毫米波雷达探测距离调整为110米。
5.根据权利要求1所述的一种自适应调节的并线辅助装置,其特征在于,所述报警单元包括蜂鸣器和警报灯,所述蜂鸣器安装在车辆内部,警报灯分别安装在左后视镜和右后视镜上,所述报警单元用于提醒驾驶员是否能够进行安全并线操作。
6.根据权利要求1所述的一种自适应调节的并线辅助装置,其特征在于,所述图像显示单元为车载系统显示器,用于显示摄像模块所拍摄的车辆两侧画面,此画面包括后视镜视觉盲区。
7.一种自适应调节的并线辅助控制方法,其特征在于,包括如下几种情况:
①当驾驶员打开左转向灯准备开始并线操作时:车辆立即将左转向灯信号通过转向灯控制器传输给所述装置的并线辅助控制单元,然后并线辅助控制单元立即激活左侧摄像头和左侧毫米波雷达以及前毫米波雷达对车辆周边行驶环境进行探测,并将探测到的数据传输给并线辅助控制单元,最后并线辅助控制单元经过计算控制蜂鸣器,报警灯和车载显示器,以提醒驾驶员能否安全并线操作;
当前侧毫米波雷达探测未发现前方存在障碍物,左侧摄像头和左侧毫米波雷达探测未发现周边行驶环境存在障碍物时,蜂鸣器不发出报警声,报警灯呈绿色,车载显示器不进行周边行驶环境的显示;当左侧摄像头和左侧毫米波雷达探测发现周边行驶环境存在障碍物时,并线辅助控制单元进行如下计算判断是否能够开始安全并线操作:上式中,s是换道后自车和他(后)车间的距离;vr是自车纵向速度;v1是他(后)车纵向速度;te是换道时间,此处取3s;a0是自车加速度;a1是他(后)车纵向加速度;S0是并线操作开始时自车和他(后)车的纵向距离;L是自车车身长度;
当5m
当2m
当s≤2m时,蜂鸣器发出高频报警声,报警灯呈红色,车载显示器显示周边行驶环境,此时驾驶员停止进行并线操作,直至警报声消除,报警灯呈绿色,才可再进行并线操作。
②当驾驶员打开左转向灯准备开始并线操作时:车辆立即将左转向灯信号通过转向灯控制器传输给所述装置的并线辅助控制单元,然后并线辅助控制单元立即激活左侧摄像头和左侧毫米波雷达以及前毫米波雷达对车辆周边行驶环境进行探测,并将探测到的数据传输给并线辅助控制单元,最后并线辅助控制单元经过计算相应的安全距离,控制蜂鸣器,报警灯和车载显示器,以提醒驾驶员能否安全并线操作;
当前毫米波雷达探测发现前方存在障碍物,设车辆并线换道过程中,纵向速度保持不变,并线辅助控制单元进行如下计算判断此时并线换道与前方车辆是否有碰撞风险,采用如下五次多项式并线避撞模型,计算的横向位移为:式中,ye为车辆完成并线的横向位移,取3.75m,te为车辆换道时间;
对上式进行两次求导,得到并线过程中的侧向加速度的公式如下:
则并线过程中,最大侧向加速度为
考虑车辆稳定性和驾乘人员舒适性,取
|aymax|≤0.6μ·g
式中,μ为路面附着系数,g为重力加速度;
则有:
设在车辆并线避撞过程中相邻车道无车辆干扰,将车辆在纵向上离碰撞时间点tc为:
式中τdelay为车辆检测规划时滞,vf为他(前)车纵向速度,d0为预留安全距离,取2.5m;
在横向上必须满足车辆质心的横向位移y(tc)减去LOB的距离要大于他(前)车相对于车辆质心的横向宽度Wb,其中LOB=LOAcosα,其中LOA为车辆质心到右后点的距离,以O点为圆心对车辆进行旋转,根据(1)式进行求导可得车辆航向角 在te/2取最大值,此时LOB也取最大值,β此时为车辆中心轴线与OA之间的夹角,所以车辆在横向上满足下式即可:根据上式可以求解出满足并线避撞要求的临界最小换道时间tec,令η为临界避撞最小换道时间与当前路面下允许的最小换道时间的比值,即η=tec/temin;
若η小于1则说明临界换道时间小于此附着条件下的最小换道时间,此时不允许进行并线换道避撞,蜂鸣器发出高频报警声,报警灯呈红色,车载显示器显示周边行驶环境,此时驾驶员停止进行并线操作,直至警报声消除,报警灯呈绿色,才可再进行并线操作;
若η大于1说明有一定的并线换道缓冲,可以进一步充分利用纵向距离来减小横向加速度,取1≤η≤1.5,此时,如果左侧摄像头和左侧毫米波雷达探测未发现周边行驶环境存在障碍物,蜂鸣器不发出报警声,报警灯呈绿色,车载显示器不进行周边行驶环境的显示;如果左侧摄像头和左侧毫米波雷达探测发现周边行驶环境存在障碍物,并线辅助控制单元进行如下计算判断是否能够开始安全并线操作;
计算公式如下:
上式中,s是换道后自车和他(后)车间的距离;vr是自车纵向速度;v1是他(后)车纵向速度;te是换道时间,此处取3s;a1是他(后)车纵向加速度;S0是并线操作开始时自车和他(后)车的纵向距离;L是自车车身长度;
当5m
当2m
当s≤2m时,蜂鸣器发出高频报警声,报警灯呈红色,车载显示器显示周边行驶环境,此时驾驶员停止进行并线操作,直至警报声消除,报警灯呈绿色,才可再进行并线操作;
③当车辆两侧摄像头检测到车轮压线时,ECU自动打开对应转向灯,,若探测到前方无障碍物时,控制方法和情况①相同。
④当车辆两侧摄像头检测到车轮压线时,ECU自动打开对应转向灯,若探测到前方有障碍物时,控制方法步骤和情况②相同;
上述左转并线的方法同样适用于右转并线。
8.根据权利要求7所述的一种自适应调节的并线辅助控制方法,其特征在于,所述自车纵向速度vr和纵向加速度a0由自车车辆传感器测得,他(后)车纵向速度v1和纵向加速度a1由毫米波雷达和摄像头所测数据经过简单的数据融合所获得,并线操作开始时自车和他(后)车的纵向距离S0由毫米波雷达测得,自车车身长度L由自车实际尺寸信息得到。