[发明专利]一种基于多传感器融合的车辆自动跟随系统及其方法

权利要求书

1.一种基于多传感器融合的车辆自动跟随系统，其特征在于，包括：

环境信息感知单元，包括多个传感器，用于获取自车至前车的相对距离和相对速度，以及获取影响多个传感器数据的外部环境因素；

决策控制单元，用于接收多个传感器的数据，根据外部环境因素对得到的相对距离和相对速度进行加权平均，计算碰撞时间，并判断所述碰撞时间是否超过预设的预警时间阈值；

其中，若碰撞时间超过阈值，则控制自车加速；若碰撞时间未超过阈值，则控制自车制动减速；

所述环境信息感知单元包括：

雷达检测模块，用于通过雷达波获取自车至前车的相对距离和相对速度；

摄像头模块，用于通过视频采集获取自车至前车的相对距离和相对速度；

V2V通讯系统模块，用于自车和前车进行实时通讯，前车实时将位置信息和速度信息传给自车，自车根据得到的信息，通过计算得出自车至前车的相对距离和相对速度；

天气检测判断模块，用于对影响雷达检测模块、摄像头模块数据的雨、雾天气情况进行评判；

网络判断模块，用于对自车和前车实时通讯的网络传输质量进行评判；

所述雷达检测模块包括毫米波雷达与超声波雷达，所述毫米波雷达安装在车辆前保险杠的中间位置，用于检测自车前方距离3~150米的区域；所述超声波雷达对称安装在前保险杠的两侧，检测自车前方距离20~400厘米的区域；雷达检测模块通过毫米波雷达与超声波雷达相互补偿获取自车至前车的相对距离和相对速度；

所述决策控制单元包括：

中央ECU控制器，用于接收雷达检测模块、摄像头模块和V2V通讯系统模块的相对距离信息和相对速度信息；根据天气检测判断模块评判的雨、雾天气的好坏来确定雷达和摄像头所得数据所占的比例，根据网络判断模块评判的网络传输质量的好坏来确定V2V通讯系统模块得到数据所占的比例，对得到的相对距离和相对速度进行加权平均，计算碰撞时间；判断碰撞时间是否大于阈值，若是则判断为无碰撞危险，将信号给到油门执行机构；若否则判断为有一定的碰撞危险，将信号给到制动执行机构；

油门执行机构，用于接收无碰撞危险信号，执行给自车加速的操作；

制动执行机构，用于接收有一定的碰撞危险信号，执行给自车制动减速的操作。

2.一种基于多传感器融合的车辆自动跟随方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过多个传感器获取自车至前车的相对距离和相对速度，并获取影响多个传感器数据的外部环境因素；

S2、根据外部环境因素对得到的相对距离和相对速度进行加权平均，根据得到的加权相对距离和加权相对速度计算碰撞时间；

S3、判断所述碰撞时间是否超过预设的预警时间阈值，其中，若碰撞时间超过阈值，则发出自车加速信号；若碰撞时间未超过阈值，则发出自车制动减速信号；

S4、重复步骤S1、S2、S3，直到自车安全到达目的地；

所述步骤S1包括：

通过雷达检测模块获取自车至前车的相对距离和相对速度；

通过摄像头模块获取自车至前车的相对距离和相对速度；

通过V2V通讯系统模块计算得出自车至前车的相对距离和相对速度；

通过天气检测判断模块对影响雷达检测模块、摄像头模块数据的雨、雾天气情况进行评判；

通过网络判断模块对自车和前车实时通讯的网络传输质量进行评判；

雷达检测模块、摄像头模块和V2V通讯系统模块的相对距离信息和相对速度信息通过CAN通讯模式传递到中央ECU控制器；

所述步骤S2包括：

中央ECU控制器根据天气检测判断模块评判的雨、雾天气的好坏来确定雷达检测模块和摄像头模块所得到的相对距离和相对速度所占的比例；

中央ECU控制器根据网络判断模块评判的网络传输质量的好坏来确定V2V通讯系统模块所得到的相对距离和相对速度所占的比例；

根据各模块所占的权重，对得到的相对距离和相对速度进行加权平均；

根据得到的加权相对距离和加权相对速度计算碰撞时间TTC。

3.根据权利要求2所述的一种基于多传感器融合的车辆自动跟随方法，其特征在于，所述雷达检测模块采用毫米波雷达与超声波雷达互相补偿方式，毫米波雷达检测自车前方距离3~150米的区域，超声波雷达检测自车前方距离20~400厘米的区域，通过毫米波雷达与超声波雷达相互补偿获取自车至前车的相对距离和相对速度。

4.根据权利要求3所述的一种基于多传感器融合的车辆自动跟随方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括预设的第一车速阈值和第二车速阈值，所述预警时间阈值包括第一时间阈值、第二时间阈值和第三时间阈值；

判断当前自车车速是否超过第一车速阈值，若超过第一车速阈值，则判断碰撞时间是否超过第一时间阈值；若未超过第一车速阈值，则判断当前自车车速是否超过第二车速阈值，若超过第二车速阈值，则判断碰撞时间是否超过第二时间阈值，若未超过第二车速阈值，则判断碰撞时间是否超过第三时间阈值；

其中，若碰撞时间超过阈值，则中央ECU控制器对油门执行机构发出指令，油门执行机构执行自车加速操作；若碰撞时间未超过阈值，则中央ECU控制器对制动执行机构发出指令，制动执行机构执行自车制动减速操作。