自動跟車系統及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及智能車技術領域，特別涉及一種自動跟車系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟的發展，汽車的保有量迅速增長，這使城市交通擁堵日益嚴重，也給 駕駛員帶來巨大的精神壓力。目前市場上也出現了通過單一傳感器獲取前車和周圍環境進 行輔助的跟車，從某種意義上并未減輕駕駛者的疲勞，另外自主跟車的可靠性和安全性也 得不到很好的保證。

【發明內容】

[0003] 本發明的首要目的在于提供一種可靠的自動跟車系統，提高車輛自動跟車時的實 時性、安全性和可靠性。
[0004] 為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：一種自動跟車系統，包括處理模塊和 控制模塊，所述的處理模塊包括決策控制器、圖像采集單元以及雷達采集單元，圖像采集單 元用于獲取本車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車在車道中的相對位置信息，雷達采 集單元用于檢測本車前方障礙物的距離、方位、速度信息，決策控制器接收圖像采集單元、 雷達采集單元輸出的信息并處理后輸出車輛速度、角度及角速度控制命令至控制模塊，控 制模塊根據該控制命令對本車速度、方向進行控制。
[0005] 與現有技術相比，本發明存在以下技術效果：這里通過圖像和雷達技術相融合，使 得車輛的檢測、跟蹤更準確，以及各種天氣狀況下的安全問題得到更好保證，減少城市道路 擁堵造成的各種交通事故，提高安全性并減輕駕駛者的精神壓力。
[0006] 本發明的另一個目的在于提供一種可靠的自動跟車系統的控制方法，提高車輛自 動跟車時的準確性
[0007] 為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：一種自動跟車系統的控制方法，包括 如下步驟：(A)圖像采集單元獲取本車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車相對于車道 線的相對位置信息；(B)雷達采集單元用于檢測本車前方障礙物的距離、方位、速度信息； (C)決策控制器接收圖像采集單元、雷達采集單元輸出的信息并處理后輸出車輛速度、角度 及角速度控制命令至控制模塊；(D)控制模塊根據該控制命令對本車速度、方向進行控制。
[0008] 與現有技術相比，本發明存在以下技術效果：這里通過圖像和雷達技術相融合，使 得車輛的檢測、跟蹤更準確，以及各種天氣狀況下的安全問題得到更好保證，減少城市道路 擁堵造成的各種交通事故，提高安全性并減輕駕駛者的精神壓力。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發明的原理框圖。
【具體實施方式】
[0010] 下面結合圖1，對本發明做進一步詳細敘述。
[0011] 參閱圖1，一種自動跟車系統，包括處理模塊10和控制模塊20,所述的處理模塊10 包括決策控制器11、圖像采集單元12以及雷達采集單元13,圖像采集單元12用于獲取本 車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車在車道中的相對位置信息，雷達采集單元13用 于檢測本車前方障礙物的距離、方位、速度信息，決策控制器11接收圖像采集單元12、雷達 采集單元13輸出的信息并處理后輸出車輛速度、角度及角速度控制命令至控制模塊20,控 制模塊20根據該控制命令對本車速度、方向進行控制。通過設置決策控制器11，對圖像采 集單元12以及雷達采集單元13所采集到的信息進行處理，然后輸出相應的控制命令至控 制模塊20,實現對本車速度、方向的自動控制，使得本車自動確定跟車目標，并以一定的速 度和方向跟隨前車。當遇到堵車路況時或行駛在高速道路上的時候，自動進行駕駛，大幅減 少駕駛員的駕駛負擔，同時能夠保證駕駛的安全性。這里以圖像和雷達技術相融合，使得車 輛的檢測、跟蹤更準確，以及各種天氣狀況下的安全問題得到更好的保證。
[0012] 優選地，所述的圖像采集單元12包括相機121、圖像信號處理器122,相機121用 于獲取本車前方的視頻或圖像信息，圖像信號處理器122對視頻或圖像信息依次進行圖像 增強、二值化、提取車道線內邊緣、直線擬合、坐標轉換處理得到所述的本車在車道中的相 對位置信息。通過對車道線的檢測，可以保證本車行駛在指定車道內，不隨意變道，提高了 自動駕駛的安全性。
[0013] 優選地，所述的雷達采集單元13包括毫米波雷達131、雷達信號處理器132,毫米 波雷達131安裝在本車前保中間位置處且離地距離為50-80cm，毫米波雷達131的雷達天線 輻射面平行于本車前保險平面；雷達信號處理器132對毫米波雷達131接收到的回波信號 進行處理得到所述的本車前方障礙物的距離、方位、速度信息。通過雷達采集單元13來對 本車前方障礙物進行檢測，更能精確地確定本車的跟車目標，一旦跟車目標選擇的非常準 確，那么自動跟車也就會非常的安全。
[0014] 作為本發明的優選方案，處理模塊10還包括人機交互單元14、電源單元15,所述 的人機交互單元14包括按鈕和顯示器，用戶通過按鈕開啟或關閉跟車系統，顯示器用于顯 示跟車系統的故障信息；電源單元15為決策控制器11供電；決策控制器11與控制模塊20 之間通過CAN網絡通訊。通過設置人機交互單元14,可以顯示當前車輛的一些狀態、并且能 夠接收駕駛員輸入的一些指令，當系統出現問題時能夠手動進行排除，提高了系統的容錯 性。
[0015] 優選地，所述的控制模塊20包括E⑶控制器21、制動單元22、轉向單元23、電子油 門單元24、車速傳感器25以及轉角傳感器26 ;ECU控制器21接收車輛速度的控制命令并 根據車速傳感器25檢測到的實際車速信號進行動態的PID閉環控制后輸出速度控制指令 至制動單元22和電子油門單元24實現本車速度的控制；ECU控制器21還接收車輛角度及 角速度的控制命令并根據轉角傳感器26檢測到的實際轉角信號進行角度及角速度的動態 PID閉環控制后輸出方向控制指令至轉向單元23實現本車方向的控制。關于控制模塊20 的具體結構，本公司同日申請的專利《無人駕駛車輛的控制系統及其控制方法》中有詳細的 記載，這里就不再贅述。
[0016] 本發明還公開了一種自動跟車系統的控制方法，包括如下步驟：(A)圖像采集單 元12獲取本車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車相對于車道線的相對位置信息；(B) 雷達采集單元13用于檢測本車前方障礙物的距離、方位、速度信息；(C)決策控制器11接 收圖像采集單元12、雷達采集單元13輸出的信息并處理后輸出車輛速度、角度及角速度控 制命令至控制模塊20 ; (D)控制模塊20根據該控制命令對本車速度、方向進行控制。
[0017] 對于車道線的獲取方法有很多種，這里提供一種較為優選的方案：所述的步驟A 中，圖像采集單元12包括相機121和圖像信號處理器122,相機121用于獲取本車前方的視 頻或圖像信息，圖像信號處理器122按如下步驟處理得到本車在車道中的相對位置信息： (All)通過圖像增強算法對圖像進行增強，突出車道線邊緣信息；(A12)將增強后的圖像進 行二值化處理；(A13)根據車道線在圖像中的特征信息提取出車道線內邊緣；(A14)采用直 線擬合檢測出車道線；(A15)將車道線圖像坐標轉換成世界坐標中的相對位置后得到本車 在車道中的相對位置信息，即得到本車左側與左車道線之間的距離dl以及本車右側與右 車道線之間的距離d2。通過上述步驟，能夠準確的對車道線進行提取，并且能夠確定本車在 車道中的相對位置信息，方便后續進行處理。
[0018] 優選地，所述的步驟C中，記車輛寬度為L，車道線寬度為D，決策控制器11按如 下步驟處理輸出車輛角度及角速度控制命令：(Cll)若dl彡（D - L)，決策控制器11根 據本車的速度發送相應的轉角和角速度信息給控制模塊20控制車輛方向左轉；(C12)若 d2多（D - L)，決策控制器11根據本車的速度發送相應的轉角和角速度信息給控制模塊20 控制車輛方向右轉；（C13)若0 < dl < (D - L)或0 < d2 < (D - L)，決策控制器11根據 本車的速度發送相應的轉角和角速度信息給控制模塊20控制車輛方向回正。通過上述步 驟，可以對車輛的位置進行調節，防止車輛行駛到車道線之外。
[0019] 僅通過雷達采集單元13確定行駛在本車前方的車輛即目標車輛可能會存在誤 差，為了保證安全，這里圖像采集單元12也對目標車輛的位置進行確定。所述的步驟A中， 圖像信號處理器122按如下步驟處理得到本車前方車輛的距離、方位信息：(A21)對圖像進 行二值化處理；(A22)將圖像中車輛的車底陰影、車輛輪廓區域提取出來；(A23)根據車輛 陰影和車輛輪廓信息確認車輛是否在本車前方；(A24)若在本車前方，將前方車輛圖像坐 標轉換成世界坐標中的相對位置后得到本車前方車輛的距離、方位信息；
[0020] 雷達采集單元13也對目標車輛進行判定。所述的步驟C中，決