一种自动驾驶制动不足的预警方法
阅读说明：本技术 一种自动驾驶制动不足的预警方法 (Early warning method for insufficient automatic driving brake ) 是由 邓筑利 周增碧 孔周维 于 2021-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种自动驾驶制动不足的预警方法,根据车辆信息、传感器输出信息以及状态机命令规划出换道加速度进行约束、危险目标进行检测、禁止加速进行约束,综合基于用户设置加速度、多目标加速度和道路场景加速度进行加速度仲裁,然后规划各类模式、限制下的加速度,对减速率进行限制,最终分析出制动不足,发出警告。该方法解决了在一些工况下,自动驾驶系统给出的减速度已经无法满足当前制动需求,通过算法分析及时提醒驾驶员当前制动不足,注意接管,提升安全性,极大减小了碰撞风险。(The invention discloses an early warning method for automatic driving insufficient brake, which comprises the steps of planning lane change acceleration for constraint, detecting dangerous targets and forbidding acceleration for constraint according to vehicle information, sensor output information and a state machine command, carrying out acceleration arbitration on the basis of acceleration, multi-target acceleration and road scene acceleration set by a user comprehensively, planning acceleration under various modes and limits, limiting deceleration rate, finally analyzing insufficient brake and sending a warning. The method solves the problem that the deceleration given by the automatic driving system can not meet the current braking requirement under some working conditions, timely reminds a driver of insufficient current braking through algorithm analysis, takes over attention, improves safety and greatly reduces collision risks.)
技术领域
本发明涉及自动驾驶
技术领域
，尤其涉及一种自动驾驶制动不足的预警方法。背景技术
近年来，自动驾驶无疑是行业机厂、科研机构以及高校对自动驾驶功能展开深入的研究。当前一些车型已经搭载了不同级别的自动驾驶功能，市场反应良好。中国专利文献CN111717221A公开了一种自动驾驶接管风险评估和人机友好预警方法及预警系统，该预警方法首先计算自动驾驶接管时的接管风险值，然后根据人机友好接管预警算法向驾驶人发出相应方式的接管预警，以提醒驾驶人进行接管操作。但并未针对车辆制动力不足且存在碰撞风险时，给出具体的预警算法并提醒驾驶员接管，且在一些工况下，自动驾驶系统给出的减速度已经无法满足当前制动需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动驾驶制动不足的预警方法，解决了在一些工况下，自动驾驶系统给出的减速度已经无法满足当前制动需求，通过算法分析及时提醒驾驶员当前制动不足，注意接管，提升安全性，极大减小了碰撞风险。
为实现上述目的，本发明提供了一种自动驾驶制动不足的预警方法，步骤包括：
获取用户设置目标加速度，以及当前的多目标加速度、道路场景加速度、换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss、危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss和禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss综合仲裁出决策加速度At_Arbitration_mpss；所述多目标加速度、道路场景加速度、换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss、危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss和禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss根据车辆信息、传感器输出信息以及状态机命令计算出；
判断Acc模式的状态是否为制动模式或停车等待模式；
若是，判断上一个周期Acc模式下加速度信号是否大于等于制动保持减速度At_AccMode_mpss，若是，当前的Acc模式下加速度信号At_AccMode_mpss(T)＝At_AccMode_mpss；否则，当前的Acc模式下加速度信号At_AccMode_mpss(T)＝At_AccMode_mpss(T-1)；
否则，当前的Acc模式下加速度信号At_AccMode_mpss(T)＝At_Arbitration_mpss；
检测纵向激活信号LongAcitve是否激活，若是，则纵向控制模式下加速度At_Active_mpss＝At_AccMode_mpss(T)；否则，纵向控制模式下加速度At_Active_mpss＝＝0m/s2；
对纵向控制模式下加速度At_Active_mpss进行下限约束得到约束后加速度At_LimitOut_mpss；
对约束后加速度At_LimitOut_mpss进行下降斜率限制后得到限制后加速度信号At_DecelRateLimit_by_Vh；
根据纵向激活信号LongAcitve、纵向模式控制下的加速度At_Active_mpss、限制后加速度信号At_DecelRateLimit_by_Vh和Acc模式状态综合判断车辆是否制动不足，若是，则发出报警并提示车辆制动不足。
进一步，所述根据纵向激活信号LongAcitve、纵向模式控制下的加速度At_Active_mpss、限制后加速度信号At_DecelRateLimit_by_Vh和Acc模式状态综合判断车辆是否制动不足，若是，则发出报警并提示车辆制动不足，具体执行以下步骤：
判断连续两个采样周期本车是否均满足预报警条件；若是，则发出报警并提示车辆制动不足。
进一步，所述满足预报警条件需同时满足以下条件：
条件一：纵向激活信号已激活；
条件二：纵向控制模式下加速度At_Active_mpss<＝第一加速度阈值；
条件三：At_Active_mpss-At_DecelRateLimit_by_Vh<第一加速度差阈值；
条件四：Acc模式状态不为Override模式。
进一步，所述对约束后加速度At_LimitOut_mpss进行下降斜率限制后得到限制后加速度信号At_DecelRateLimit_by_Vh，具体执行以下步骤：
检测连续多个周期约束后加速度At_LimitOut_mpss数值的变化确定加速度下降斜率限制下限At_downRate_out，并最终得到最大上升斜率为第一预设斜率，最小下降斜率为加速度下降斜率限制下限At_downRate_out的限制后加速度信号At_DecelRateLimit_by_Vh。
进一步，所述检测连续多个周期约束后加速度At_LimitOut_mpss数值的变化确定加速度下降斜率限制下限At_downRate_out，具体执行以下步骤：
若检测到连续两个周期的变化状态为：At_LimitOut_mpss(T-1)>0且
At_LimitOut_mpss(T)<＝0；或者连续三个周期的变化状态为：At_LimitOut_mpss(T-2)>0，|At_LimitOut_mpss(T-1)|<0.01且At_LimitOut_mpss(T)<0；则加速度下降斜率限制下限At_downRate_out为：
At_downRate_out＝[At_LimitOut_mpss(T-1)+At]÷sampleT；
其中，At表示补偿量，其通过查询At_LimitOut_mpss(T)-AT关系表得出；sampleT为采样周期；At_LimitOut_mpss(T-1)表示前一个周期约束后加速度，At_LimitOut_mpss(T-2)表示前两个周期约束后加速度；
若检测到连续多个周期约束后加速度At_LimitOut_mpss数值均处于负值，则加速度下降斜率限制下限At_downRate_out通过查询Vh_kph-At_downRate_out关系表得出。
进一步，所述对纵向控制模式下加速度At_Active_mpss进行下限约束得到约束后加速度At_LimitOut_mpss，下限约束公式为：
At_LimitOut_mpss＝max{At_Active_mpss，At_Limit_by_Vh}，
其中，At_Limit_by_Vh表示下限安全限制加速度，下限安全限制加速度根据查询下限安全限制加速度-本车当前车速关系表得出。
进一步，所述换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss通过以下步骤得出：
检测换道纵向控制命令UDLC_LngCtrCmd，判断换道纵向控制命令UDLC_LngCtrCmd是否是换道未过回退线且目标加速度At_FOC_mpss小于等于0m/s2；
若是，换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss的计算公式如下：
At_UDLC_Choose_mpss＝At_FOC_mpss×VelX_Percent_Lookup Table；
VelX_Percent＝UDLC_SideFrnt_VelX_mps×3.6÷Vh_kph；
其中，Vh_kph表示当前车速，At_FOC_mpss表示目标加速度，UDLC_SideFrnt_VelX_mps表示换道侧前方目标纵向速度，VelX_Percent表示速度百分比，VelX_Percent_LookupTable表示速度百分比查表值，VelX_Percent_Lookup Table根据VelX_Percent-VelX_Percent_Lookup Table关系表查询得到；
否则，换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss＝At_FOC_mpss。根据权利要求1或2或3或5或7所述的自动驾驶制动不足的预警方法，其特征在于，所述危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss通过以下步骤得出：
根据危险等级和当前车速标定出每个危险等级对应的危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss。
进一步，禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss通过以下步骤得出：
检测是否有禁止加速指令，若有，控制本车怠速行驶且禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss＝0m/s2；否则，禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss＝2m/s2。
进一步，所述基于用户设置目标加速度、多目标加速度、道路场景加速度、换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss、危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss和禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss综合仲裁出决策加速度At_Arbitration_mpss；具体执行以下步骤：
基于用户设置目标加速度、多目标加速度、道路场景加速度、换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss、危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss和禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss中的最小值作为决策加速度At_Arbitration_mpss。
本发明与现有技术相比较具有以下优点：
本发明的自动驾驶制动不足的预警方法，解决了在一些工况下，自动驾驶系统给出的减速度已经无法满足当前制动需求，通过算法分析及时提醒驾驶员当前制动不足，注意接管，提升安全性，极大减小了碰撞风险；该算法根据车辆信息、传感器输出信息以及状态机命令规划出换道加速度进行约束、危险目标进行检测、禁止加速进行约束，综合基于用户设置加速度、多目标加速度和道路场景加速度进行加速度仲裁，然后规划各类模式、限制下的加速度，对减速率进行限制，及时并准确的分析车辆是否出现制动不足。
附图说明
图1为本发明自动驾驶制动不足的预警方法的示意图；
图2为自动驾驶功能架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
参见图1和图2所示，本实施例公开了一种自动驾驶制动不足的预警方法，步骤包括：
获取用户设置目标加速度，以及当前的多目标加速度、道路场景加速度、换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss、危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss和禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss综合仲裁出决策加速度At_Arbitration_mpss；所述多目标加速度、道路场景加速度、换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss、危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss和禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss根据车辆信息、传感器输出信息以及状态机命令计算出；
判断Acc模式的状态是否为制动模式或停车等待模式；
若是，判断上一个周期Acc模式下加速度信号是否大于等于制动保持减速度
At_AccMode_mpss，若是，当前的Acc模式下加速度信号At_AccMode_mpss(T)＝At_AccMode_mpss；否则，当前的Acc模式下加速度信号At_AccMode_mpss(T)＝At_AccMode_mpss(T-1)；
否则，当前的Acc模式下加速度信号At_AccMode_mpss(T)＝At_Arbitration_mpss；
Acc模式状态包括关闭模式(off mode)、激活模式(Passive mode)、等待模式(stand-by mode)、控制激活模式(Active-control mode)、制动模式、超越模式(overridemode)、停车等待模式和失败模式。在本实施例中，制动保持减速度At_AccMode_mpss＝-0.1m/s2，在某些实施例中，制动保持减速度也可以取其他数值，根据实际情况进行设定，在此不作限定。
检测纵向激活信号LongAcitve是否激活，若是，则纵向控制模式下加速度At_Active_mpss＝At_AccMode_mpss(T)；否则，纵向控制模式下加速度At_Active_mpss＝＝0m/s2；
对纵向控制模式下加速度At_Active_mpss进行下限约束得到约束后加速度At_LimitOut_mpss；
对约束后加速度At_LimitOut_mpss进行下降斜率限制后得到限制后加速度信号At_DecelRateLimit_by_Vh；
根据纵向激活信号LongAcitve、纵向模式控制下的加速度At_Active_mpss、限制后加速度信号At_DecelRateLimit_by_Vh和Acc模式状态综合判断车辆是否制动不足，若是，则发出报警并提示车辆制动不足。否则，进入下一轮制动不足判断流程。
在本实施例中，所述基于用户设置目标加速度、多目标加速度、道路场景加速度、换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss、危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss和禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss综合仲裁出决策加速度At_Arbitration_mpss；具体执行以下步骤：
基于用户设置目标加速度、多目标加速度、道路场景加速度、换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss、危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss和禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss中的最小值作为决策加速度At_Arbitration_mpss。
道路场景加速度包括隧道前滑行目标加速度、匝道前滑行目标加速度、收费站前滑行目标加速度、弯道规划加速度和限速标志目标加速度。多目标加速度包括安全停车目标加速度、巡航目标加速度、行人目标加速度、潜在目标加速度、换道目标加速度和2号目标(即本车右车道车辆)目标加速度。
在本实施例中，所述根据纵向激活信号LongAcitve、纵向模式控制下的加速度At_Active_mpss、限制后加速度信号At_DecelRateLimit_by_Vh和Acc模式状态综合判断车辆是否制动不足，若是，则发出报警并提示车辆制动不足，具体执行以下步骤：
判断连续两个采样周期本车是否均满足预报警条件；若是，则发出报警并提示车辆制动不足。此时车辆人机交互系统HMI就会发出警报信号，提醒驾驶员此时车辆制动不足，存在碰撞风险，注意接管，该报警信号会一直持续，直到后续本车状态不满足预报警条件时，解除报警。
在本实施例中，采样周期等于0.02s；在某些实施例中，采样周期也可以取其他数值。报警时间至少为1s，以避免制动不足报警时间过短。
在本实施例中，所述满足预报警条件需同时满足以下条件：
条件一：纵向激活信号已激活；
条件二：纵向控制模式下加速度At_Active_mpss小于等于第一加速度阈值；第一加速度阈值等于-3.5m/s2，在某些实施例中，第一加速阈值可以取其他数值，在此不作限定。
条件三：At_Active_mpss-At_DecelRateLimit_by_Vh<第一加速度差阈值；第一加速度差阈值等于-0.7m/s2；在某些实施例中，第一加速度差阈值可以取其他数值，在此不作限定。
条件四：Acc模式状态不为Override模式。
在本实施例中，所述对约束后加速度At_LimitOut_mpss进行下降斜率限制后得到限制后加速度信号At_DecelRateLimit_by_Vh，具体执行以下步骤：
检测连续多个周期约束后加速度At_LimitOut_mpss数值的变化确定加速度下降斜率限制下限At_downRate_out，并最终得到最大上升斜率为第一预设斜率，最小下降斜率为加速度下降斜率限制下限At_downRate_out的限制后加速度信号At_DecelRateLimit_by_Vh。第一预设斜率的取值范围为100-1000。
在本实施例中，所述检测连续多个周期约束后加速度At_LimitOut_mpss数值的变化确定加速度下降斜率限制下限At_downRate_out，具体执行以下步骤：
若检测到连续两个周期的变化状态为：At_LimitOut_mpss(T-1)>0且At_LimitOut_mpss(T)<＝0；或者连续三个周期的变化状态为：At_LimitOut_mpss(T-2)>0，|At_LimitOut_mpss(T-1)|<0.01且At_LimitOut_mpss(T)<0；则加速度下降斜率限制下限At_downRate_out为：
At_downRate_out＝[At_LimitOut_mpss(T-1)+At]÷sampleT；
其中，At表示补偿量，其通过查询At_LimitOut_mpss(T)-AT关系表得出；sampleT为采样周期；At_LimitOut_mpss(T-1)表示前一个周期约束后加速度，At_LimitOut_mpss(T-2)表示前两个周期约束后加速度；当下限约束后的加速度At_LimitOut_mpss从正值变为负值时，下降斜率为一个周期内由正值下降至0。由于系统误差的存在，为了确保下限约束后的加速度At_LimitOut_mpss能够在一个周期内由正值下降至0，此处在计算下限约束后的加速度下降斜率限制下限At_downRate_out时加入补偿量At。
若检测到连续多个周期约束后加速度At_LimitOut_mpss数值均处于负值，则加速度下降斜率限制下限At_downRate_out通过查询Vh_kph-At_downRate_out关系表得出。具体的，若检测到连续3个周期约束后加速度At_LimitOut_mpss数值均处于负值，即：At_LimitOut_mpss(T)<0，At_LimitOut_mpss(T-1)<0，At_LimitOut_mpss(T-2)<0，则加速度下降斜率限制下限At_downRate_out通过查询Vh_kph-At_downRate_out关系表得出。
在本实施例中，所述At_LimitOut_mpss(T)-AT关系表如下：
At_LimitOut_mpss(T)
-5
-4
-3
-2
-1
0
At
-0.6
-0.5
-0.5
-0.5
-0.5
0
在本实施例中，所述Vh_kph-At_downRate_out关系表如下：
Vh_kph
0
20
40
50
72
100
150
At_downRate_out
-10
-10
-10
-5
-2.5
-2.5
-2.5
在本实施例中，所述对纵向控制模式下加速度At_Active_mpss进行下限约束得到约束后加速度At_LimitOut_mpss，下限约束公式为：
At_LimitOut_mpss＝max{At_Active_mpss，At_Limit_by_Vh}，
其中，At_Limit_by_Vh表示下限安全限制加速度，下限安全限制加速度根据查询下限安全限制加速度-本车当前车速关系表得出。
在本实施例中，所述下限安全限制加速度-当前车速关系表如下：
Vh_kph
0
8
18
30
36
54
72
108
180
At_Limit_by_Vh
-5
-5
-5
-5
-4.78
-4.13
-3.5
-3.5
-3.5
在本实施例中，所述换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss通过以下步骤得出：
检测换道纵向控制命令UDLC_LngCtrCmd，判断换道纵向控制命令UDLC_LngCtrCmd是否是换道未过回退线且目标加速度At_FOC_mpss小于等于0m/s2。
若是，换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss的计算公式如下：
At_UDLC_Choose_mpss＝At_FOC_mpss×VelX_Percent_Lookup Table；
VelX_Percent＝UDLC_SideFrnt_VelX_mps×3.6÷Vh_kph；
其中，Vh_kph表示当前车速，At_FOC_mpss表示目标加速度，UDLC_SideFrnt_VelX_mps表示换道侧前方目标纵向速度，VelX_Percent表示速度百分比，VelX_Percent_LookupTable表示速度百分比查表值，VelX_Percent_Lookup Table根据VelX_Percent-VelX_Percent_Lookup Table关系表查询得到；
否则，换道选择加速度At_UDLC_Choose_mpss＝At_FOC_mpss。
所述VelX_Percent-VelX_Percent_Lookup Table关系表如下：
VelX_Percent
0
0.1
0.15
0.2
0.3
VelX_Percent_LookupTable
1
1
0.5
0
0
在本实施例中，换道纵向控制命令UDLC_LngCtrCmd有：换道，换道等待，换道未过回退线，换道回退，换道已过回退线。
在本实施例中，所述危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss通过以下步骤得出：
根据危险等级和当前车速标定出每个危险等级对应的危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss。环境认识会根据当前本车身处的具体环境进行危险检测，并给出危险信号DangerDetected。以5个不同的危险等级为例，当接收到环境认知发出的危险信号DangerDetected＝0时，Danger_Detected_mpss输出2m/s2的目标加速度；当危险信号DangerDetected＝1时，该信号当前默认采取的策略是怠速行驶，因此该情况对应Danger_Detected_mpss输出-0.2m/s2的目标加速度；其他情况下，根据危险等级2、3、4、5和当前车速查表标定给出危险检测状态目标加速度Danger_Detected_mpss，详情请见下表：
危险等级2：
Vh_kph
0
30
50
70
100
150
Danger_Detected_mpss
-0.2
-0.2
-0.2
-0.3
-0.3
-0.3
危险等级3：
Vh_kph
0
30
50
70
100
150
Danger_Detected_mpss
-0.2
-0.2
-0.3
-0.3
-0.3
-0.4
危险等级4：
Vh_kph
0
30
50
70
100
150
Danger_Detected_mpss
-0.2
-0.3
-0.3
-0.3
-0.4
-0.4
危险等级5：
在本实施例中，禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss通过以下步骤得出：
检测是否有禁止加速指令，若有，控制本车怠速行驶且禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss＝0m/s2；否则，禁止加速状态目标加速度LngAccel_Prohibit_mpss＝2m/s2。状态机根据当前车况决定是否发出禁止加速指令。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
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