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技术领域

本发明涉汽车自动控制技术领域，且特别涉及一种汽车用转向灯自动控 制系统和控制方法。

背景技术

车转向灯作为汽车信号灯的一种，在行车安全中起着重要作用，现有汽 车转向灯的开启主要是由驾驶员的驾驶意图决定，由驾驶员手动过推动转向 灯组合开关开启转向灯。当驾驶员为新手常因粗心大意或者高度紧张而忘记 推动组合开关开启转向灯，即使是有经验的驾驶员也常常忘记打开转向灯， 而且有时还因为驾驶员违章接打手机或者其他因素而不方便或者不能手动操 作转向灯组合开关，就可能存在交通隐患，给自己行车和他人行车或者路人 带来危险，容易发生交通事故。我国交通法律法规里明确规定在转弯或者变 道时要提前开启转向灯或变道指示灯，从而提醒其他车辆注意，而若驾驶员 因为上述原因没有及时开启转向灯或者变道指示灯，其他车辆可能无法及时 作出反应，在违反交通法规的同时还带来了极大的不安全因素。

因而，期望提供一种汽车用转向灯自动控制系统和控制策略，以便在大 角度低速转弯，城市快速路变道，高速公路变道、超车时自动开启转向灯， 降低驾驶员因为忘记或者不方便开启转向灯带来的安全隐患，从而提醒其他 车辆注意，进而提高了驾驶安全性能。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种汽车用转向灯自动控制系统，以解决手动 开启转向灯的弊端，有助于减少驾驶员因为忘记或者不方便开启转向灯带来 的安全隐患，并能自动关闭转向灯，提高了行车安全性。

本发明的另一个目的是提供一种汽车安全变道控制方法，其参考因素多， 能够反映实时路况信息和车辆状态，并根据路况信息和车辆状态选择相应的 控制程序，有助于减少驾驶员因为忘记或者不方便开启转向灯带来的安全隐 患，提高了行车安全性。

本发明提供的技术方案为：

一种汽车安全变道自动控制系统，包括：

方向盘转角输入处理装置，其设置在方向盘位置，用于检测汽车行驶中 方向盘的转角大小、方向和加速度；以及

轮速传感器，其设置在车轮位置，用于检测车轮转动速度及方向；

加速度传感器，其设置在车辆内部，用于检测车辆纵向加速度和横向加 速度；

车距雷达，其设置在汽车前方和尾部，用于获取汽车与前、后车辆之间 的距离；

视频处理装置，其设置在汽车前方、尾部和/或车身两侧，用于获取车道 线与转向侧车身的距离和汽车与转向侧相邻车道内车辆之间的距离；

车身控制器，其连接转向灯，用于判断和执行所述转向灯的开启。

优选的是，还包括CAN总线，其用于获取的检测信息与所述车身控制器 之间的实时信息交互。

优选的是，所述CAN总线连接ESP/ABS控制模块，用于方向盘大转角 模式下的安全制动，通过所述ESP/ABS控制模块降低车速至安全车速，防止 车辆在高速下突然打转向而发生侧翻。

优选的是，控制模式切换开关，用于转向灯自动控制和手动控制之间的 选择切换。

优选的是，还包括显示预警装置，其设置在汽车中控台位置，包括：

转向指示灯，其包括左转向指示灯和右转向指示灯，用于显示转向灯开 关状态；

故障报警装置，当所述控制系统出现故障，故障报警指示灯亮起，并通 过语音扬声器报警；

手自动切换灯，其用于转向灯自动控制和手动控制模式状态显示；

车速表，其用于显示车辆车速信息；

行车显示器，其用于显示所述视频处理装置摄录到的车身周围视频图像， 有助于驾驶员对路况的辅助分析。

优选的是，所述视频处理装置与所述CAN总线之间还包括视频处理模 块，其包括：

模数转换器，将视频处理装置获取的视频模拟信息经过参考比较后转换 成二进制离散信号输出；

视频解码器，其连接所述模数转换器，将模数转换器输出的二进制离散 信号进行解码筛选；

数据处理器，其连接所述视频解码器，对数据排序、解析和检索计算出 需要得到的距离数据，并将以上信息上传至CAN总线。

本发明的方法还可进一步由一种汽车安全变道控制方法进一步实施，包 括：

步骤一，检测汽车的速度和方向盘转角，判断驾驶员的并道或超车意图；

步骤二，分别检测汽车和转向侧相邻车道前车车距与后车车距大于转向 侧安全阈值时，检测汽车的加减速状态，当汽车处于加速状态并且测量同车 道内汽车与前方车辆距离小于第一距离安全阈值和大于第二距离安全阈值 时，实时检测同车道内汽车与前方车辆距离连续变大，同时同车道内汽车与 后方车辆的距离大于第三距离安全阈值；汽车转向或超车。

优选的是，所述步骤二还包括：当汽车处于加速状态，测量同车道内汽 车与前方车辆距离小于第二距离安全阈值时，

计算汽车与前车的碰撞阈值，

P ( v ) 1 = ln ( 50 - H 1 ) 2 · | a r | · ∫ - ∞ v r 1 2 π · L 1 · e 2 v r 2 3 L 1 2 dv r ; ]]>

当时，驾驶员能够进行变道或超车；

当汽车处于加速状态，测量同车道内汽车与后方车辆的距离小于第三距 离安全阈值，计算汽车与后车的碰撞阈值，

P ( v ) 2 = l n ( 50 - H 2 ) 2 · | a r | · ∫ - ∞ v 1 2 π · L 2 · e 2 v r 2 3 L 2 2 dv r ; ]]>

当时，驾驶员能够进行变道或超车；

其中，为平均碰撞概率；v_r为轮速传感器检测到的车轮转动速度；a_r为车辆纵向加速度；b_r为车辆横向加速度，L₁汽车与同车道内前方车辆距离， L₂汽车与同车道内后方车辆距离，H为车道线与转向侧车身距离；H₁汽车与 转向侧相邻车道前车车距；H₂为汽车与转向侧相邻车道后车车距。

优选的是，还包括：

当汽车车速大于等于40km/h并且小于80km/h时，开启城市快路超车转 向判断模式，判定车道线与车身距离H是否持续减小，持续减小则判定驾驶 员有超车或转向意图，并将车速降低到安全转向车速；

当汽车车速大于等于80km/h时，执行高速公路超车转向判断模式，判定 方向盘转角是否大于转角阈值，若|β|≥arctan[(0.5L+1.875)/v_rt]，认为驾驶员有超 或车变道意图，其中L为车身长度；

当汽车车速小于40km/h时，进入城市拥堵路段判断模式，通过转向灯自 启判断模式自动开启或关闭转向灯。

优选的是，所述转向灯自启判断模式包括：

步骤一：通过方向盘转角方向判断汽车左或右转向灯开启；

步骤二：通过方向盘转角加速度δ进一步判断车辆为倒车起步或转向状 态，进而控制转向灯开启时间，

右转向灯开启时，若δ＞0，控制转向灯持续亮起，

若δ＜0，进一步判定横向加速是否满足阈值；

左转向灯开启时，当δ＜0，控制转向灯持续亮起；

若δ＞0，进一步判定横向加速是否满足阈值；

步骤三：当横向加速度b_r＜0.5m/s²时，判断车辆为原地起步或倒车，转向 灯开启一段时间后关闭；

当横向加速度b_r≥0.5m/s²时，判断车辆正在转弯，转向灯持续亮起。

有益效果

本发明所述的汽车安全变道自动控制系统及控制方法，是充分利用车辆 现有传感器和处理器，加装一定附加设备，由车身控制器接收传感器和相应 信息模块上传至CAN总线的控制信号，并经判断处理后发出对转向灯的控制 信号控制转向灯的开关，控制信号由于为实时采集，所以系统的实时性好， 能够准确反应路况信息和车辆状态信息，及时开启转向灯，有助于减小车辆 驾驶员因为忘记或者不方便开启或关闭转向灯而带来的安全隐患，提高行车 安全性。

附图说明

图1为本发明所述的汽车安全变道自动控制系统的结构示意图。

图2为本发明所述的显示预警装置结构的示意图。

图3为本发明所述的城市拥堵路段判断模式流程图。

图4为本发明所述的高速公路超车转向判断模式流程图。

图5为本发明所述的城市快路超车转向判断模式控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照 说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供的汽车安全变道自动控制系统包括：路况信息 采集装置100、转向灯控制电路200和车身控制器300、CAN总线400、 ESP/ABS控制模块500和显示预警装置600。

路况信息采集装置100包括：方向盘转角输入处理装置、轮速传感器120、 加速度传感器、车距雷达和视频处理装置。

其中，方向盘转角输入处理装置设置在方向盘位置，用于检测汽车行驶 中方向盘的转角大小和方向；

轮速传感器，其设置在车轮位置，用于检测车辆行驶速度及方向；

加速度传感器，其设置在车辆内部，用于检测车辆纵向和横向加速度大 小；

车距雷达，其设置在汽车前方和尾部，用于获取汽车与前、后车辆之间 的距离；车距雷达包括设置在车头位置的前置雷达和设置在车尾位置的后置 雷达，用于测量汽车行驶中与前车和后车之间的距离，经雷达收发模块，中 频电路模块，信号处理模块对距离信息进行解码处理后上传至所述CAN总线 400。

视频处理装置，其设置在汽车前方、尾部和车身两侧，用于获取车道线 与转向侧车身的距离和汽车与转向侧相邻车道内车辆之间的距离；视频处理 装置包括设置在车身两侧的车身右侧摄像头和车身左侧摄像头，设置在车头 位置的车身前置摄像头和设置在车尾部的车身后置摄像头，用于监测车身周 围的车距信息，并帮助驾驶员进行路况辅助分析。

在另一实施例中，视频处理装置和CAN总线之间还设置有视频处理模块

模数转换器，将视频处理装置获取的视频模拟信息经过参考比较后转换 成二进制离散信号输出。

视频解码器，其连接模数转换器，将模数转换器输出的二进制离散信号 进行解码筛选。

数据处理器，其连接视频解码器，对数据按规定原则排序，解析，检索 灯计算出需要得到的距离数据。

视频处理模块通过CAN总线400与该车身控制器连接，该视频处理模块 用以获取车道线与转向侧车身的距离信息和该车转向侧相邻车道前、后车距 信息，并将以上信息上传至CAN总线400。

转向灯控制电路200，其连接左右转向灯电路，用于所述左右转向灯的 自动开关；

车身控制器300，其连接转向灯控制电路，包括：转向灯自动控制处理 器和转向灯手动控制单元，用于判断转向灯的开启条件以及转向灯自动控制 和手动控制之间的转换，转向灯自动控制处理器和转向灯手动控制单元之间 设置有控制模式切换开关，用于转向灯自动控制和手动控制之间的选择切换。

在另一实施例中，还包括CAN总线400，其用于获取所述路况信息采集 装置的检测信息并实现所述路况信息采集装置与所述车身控制器之间的实时 信息交互，CAN总线400连接ESP/ABS控制模块500，用于方向盘大转角模 式下的安全制动，通过所述ESP/ABS控制模块降低车速至安全车速，防止车 辆在高速下突然打转向而发生侧翻。

如图2所示，还包括显示预警装置600，其设置在汽车中控台位置，包 括：

转向指示灯，其包括左转向指示灯611和右转向指示灯612，用于显示 转向灯开关状态；

故障报警装置，当所述控制系统出现故障，故障报警指示灯621亮起， 并通过语音扬声器622报警；

手自动切换灯，其用于转向灯自动控制和手动控制模式状态显示，自动 控制模式M灯631开启，手动控制模式A灯632开启；

轮速表640，其用于显示所述车轮转动速度及方向；

行车显示器650，其用于显示所述视频处理装置摄录到的车身周围视频 图像，有助于驾驶员对路况的辅助分析，以及车辆发动机等其他设备的工作 信息。

实施以汽车安全变道自动控制系统的工作过程为例，作进一步的说明

首先，路况信息采集装置100内的装置，方向盘转角输入处理装置检测 汽车行驶中方向盘的转角大小、方向及变化率；轮速传感器检测车轮转动速 度，继而计算出车速；加速度传感器，检测车辆纵向加速度和横向加速度， 车距雷达，测量汽车同车道内与前方车辆距离，后车与该车车距，视频处理 装置，测量车道线与转向侧车身距离和该车与转向侧相邻车道前车车距、后 车车距；

然后，将上述测得的数据信息通过CAN总线400传递给车身控制器300， 车身控制器300通过比较输入控制信号和反馈控制信号叛变转向灯的开启条 件，通过CAN总线400控制转向灯控制电路200，其连接左右转向灯电路， 用于转向指示灯610的自动开关；

同时车身控制器300判别是否满足正常工作判断条件来监测控制系统工 作状态，若不满足，车身控制器300识别系统故障，故障报警装置620的报 警指示灯闪烁报警，同时控制报警信息及语音扬声器发出“转向灯自动控制 系统故障，请及时维修，系统已切换为手动控制”报警，同时转向灯手自动 切换灯630亮起，自动切换回转向灯手动控制。

综上所述，本实施例的一种汽车用转向灯自动控制系统和控制策略，是 充分利用车辆现有传感器和处理器，加装一定附加设备，由车身控制器300 经CAN总线400接收由轮速传感器、加速度传感器获取经处理后得到的当前 车速、纵向和侧向加速度大小和方向，方向盘转角输入处理装置获得的方向 盘转角，由方向盘转角、转速信号处理模块获得的方向盘转角大小、转角方 向、方向盘转速及转速方向，由车距雷达获得的同车道该车与前、后车距， 由视频处理装置获得的车道线与转向侧车身距离，该车与转向侧相邻车道前、 后车车距，并经判断程序处理后将控制指令经CAN总线400传送至转向指示 灯610控制转向灯的开关，控制信号由于为实时采集，所以系统的实时性好， 能够准确反应路况信息，及时开启转向灯，有助于降低车辆驾驶员因为忘记 或者不方便开启或关闭转向灯而带来的安全隐患，能够在驾驶员在大转角低 速转弯、城市快速路超车、变道和高速公路超车、变道时识别驾驶员驾驶意 图适时开启或关闭转向灯，提高行车安全性；控制模式切换开关163使驾驶 员可以根据自身驾驶条件和路况选择控制模式，增加了系统的灵活性和车辆 的驾驶乐趣。

一种汽车安全变道控制方法，包括：

步骤一，路况信息采集装置进行路况信息检测，方向盘转角输入处理装 置检测汽车行驶中方向盘的转角β，其为角弧度；轮速传感器检测车量行驶 速度v_r其单位为m/s；加速度传感器，检测车辆纵向加速度a_r，其单位为m/s²和 横向加速度b_r，其单位为m/s²，车距雷达测量汽车同车道内与前方车辆距离L₁， 其单位为m；后车与该车车距L₂，其单位为m；视频处理装置车道线与转向 侧车身距离H，和该车与转向侧相邻车道前车车距H₁、后车车距H₂；

步骤二，判定方向盘转角是否大于转角阈值，判定驾驶员有超或车变道 意图；

步骤三，判定车辆转角方向，开启转向侧转向灯；

步骤四，检测汽车的加减速状态；当汽车处于加速状态并且测量同车道 内汽车与前方车辆距离小于第一距离安全阈值和大于第二距离安全阈值时， 实时检测同车道内汽车与前方车辆距离连续变大，同时同车道内汽车与后方 车辆的距离大于第三距离安全阈值；汽车转向、变道或超车。

车速转角分类控制方法，包括：

当40km/h≤v_r＜80km/h时，开启城市快路超车转向灯判断模块程序，由视频 处理模块判定车道线与车身距离H是否持续减小判定驾驶员是否有超车或转 向意图，并将车速降低到安全转向车速；

当v_r≥80km/h时，执行高速公路超车转向灯判断模块程序，转角是否大于 转角阈值，若|β|≥arctan[(0.5L+1.875)/v_rt]，认为驾驶员有超或车变道意图，其中 L为车身长度；

当v_r＜40km/h时，进入城市拥堵判断模块程序，通过转向灯自启判断模式 自动，开启或关闭转向灯。

汽车安全变道控制流程，包括如下步骤：

如图3所示，步骤一S710：路况信息采集装置100进行路况信息检测， 方向盘转角输入处理装置检测汽车行驶中方向盘的转角β；轮速传感器检测 车轮转动速度v_r；加速度传感器，检测车辆纵向加速度a_r和横向加速度b_r，车 距雷达测量汽车同车道内与前方车辆距离L₁，后车与该车车距L₂，视频处理 装置车道线与转向侧车身距离H和该车与转向侧相邻车道前车车距H₁、后车 车距H₂；

步骤二S720：当|β|≥45°时，进一步判定车辆行驶速度，执行步骤三S730；

当|β|＜45°时，进一步判定车辆行驶速度，执行步骤七S810；

步骤三S730：当v_r≥40km/h时，则由ESP/ABS控制模块500制制动系统 进行减速制动直至车速低于40km/h，保证大转角下的行车安全；

当v_r＜40km/h时，进入城市拥堵路段判断模式；

步骤四S740：判定转向指示灯开启方向，

当β＞0时，右转向灯开启，右转指示灯612亮起，执行步骤S760；

当β＜0时，左转向灯开启，左转指示灯611亮起，执行步骤S750；

步骤五S750：进一步判定方向盘角加速度，

左转向灯开启时，

当δ＜0，控制转向灯持续亮起，程序结束；

若δ＞0，进一步判定横向加速是否满足阈值，

步骤六S760：右转向灯开启时，程序结束；

若δ＞0，控制转向灯持续亮起，

若δ＜0，进一步判定横向加速是否满足阈值；

步骤七S770：进一步判断横向加速度是否满足第一加速度阈值，当 b_r＜0.5m/s²时，进一步判定车辆是否为起步倒车工况，

步骤八S780：由车身控制器内置算法判断车辆为原地起步或倒车，转向 灯开启5S后关闭；不是则车身控制器300判断驾驶员回正方向盘，转向灯关 闭；

当b_r≥0.5m²/s²时，判断车辆正在转弯，转向灯持续亮起。

如图4所示，高速公路超车转向判断模式包括：

步骤九S810：当v_r≥80km/h时，执行步骤十S820；

当v_r＜80km/h时，执行步骤十六S910；

步骤十S820：当|β|＜arctan[(0.5L+1.875)/v_rt]时，车身控制器识别驾驶员无 超车或变道意图，不开启转向灯；

当|β|≥arctan[(0.5L+1.875)/v_rt]时，则驾驶员有超车或变道意图，；

其中L为汽车轮距，其单位为m，其根据车辆设计要求由汽车厂商预先 在程序中定义得到，1.875为我国规定的40km/h以上快车道标准车道宽度的 一半，其单位为m。

由视频处理模块处理得到的实时该车与转向侧相邻车道前车车距H₁判断 H₁是否大于等于第一距离阀值，

步骤十一S830：当H₁＜100m时，语音提示，不建议驾驶员超车或转向， 不开启转向灯；

当H₁≥100m时，执行步骤十S840；

步骤十二S840：当H₂＜100m时，语音提示，不建议驾驶员超车或转向， 不开启转向灯；

当H₂≥100m时，进一步判定纵向加速度

步骤十三S850：当a_r≤0时，执行步骤十八S880；

当a_r＞0时，则判定车辆正在加速；进一步判定车距；

步骤十四S860：当L₁≥100m时,开启转向灯；

当L₁＜100m时，进一步判定汽车同车道内与前方车辆距离；

步骤十五S870：当L₁≥50m时，执行步骤S872；

当L₁＜50m时，执行步骤十七S871；

步骤十六S871：计算汽车与前车的碰撞阈值，

P ( v ) 1 = ln ( 50 - H 1 ) 2 · | a r | · ∫ - ∞ v 1 2 π · L 1 · e 2 v r 2 3 L 1 2 dv r ; ]]>

当时，车辆与前车极易发生碰撞，建议驾驶员不进行转向或 超车；则车身控制器识别此处前车有加速意图，超车和变道不安全，经CAN 总线传送控制信号指令，控制转向灯电路不开启转向灯并通过仪表盘语音提 示驾驶员此处不建议超车和变道；

当时，实时监测汽车与前车距离L₁变化，执行步骤S872；

为平均碰撞概率，其为根据不同车速行驶条件下计算求得的碰撞概 率的平均值，其数值为3.75-5.6之间。

步骤十七S872：若L₁持续增大，则车身控制器识别此处前车有加速意图， 超车和变道不安全，经CAN总线传送控制信号指令，控制转向灯电路不开启 转向灯并通过仪表盘语音提示驾驶员此处不建议超车和变道；

若L₁持续减小，执行步骤十八S880；

步骤十八S880：当L₂＜50m时，执行步骤十九S881；

当L₂≥50m时，开启转向灯；

步骤十九S881：计算汽车与后车的碰撞阈值，

P ( v ) 2 = l n ( 50 - H 2 ) 2 · | a r | · ∫ - ∞ v 1 2 π · L 2 · e 2 v r 2 3 L 2 2 dv r ; ]]>

时，车辆与后车极易发生碰撞，建议驾驶员不进行转向或超 车；则车身控制器识别此处后车有加速意图，超车和变道不安全，经CAN总 线传送控制信号指令，控制转向灯电路不开启转向灯并通过仪表盘语音提示 驾驶员此处不建议超车和变道；

时，实时监测汽车与后车距离L₂变化，执行步骤二十S890；

步骤二十S890：若L₂持续减小，语音提示与后方车辆距离太近，不建议 驾驶员超车或转向，不开启转向灯；

若L₂持续增大或保持不变，开启转向灯；

如图5所示，城市快路超车转向灯判断模块程序

步骤二十一S910：判定车道线与车身距离H是否持续减小，若H持续减 小，驾驶员有初始超车或转向意图，执行步骤二十二S920；

若H不变或变化不大，驾驶员没有转向或超车意图，不开启转向灯；

步骤二十二S920：当H₁＜50m时，语音提示，不建议驾驶员超车或转向， 不开启转向灯；

当H₁≥50m时，执行步骤二十三S930；

步骤二十三S930：当H₂＜50m时，语音提示，不建议驾驶员超车或转向， 不开启转向灯；

当H₂≥50m时，进一步判定纵向加速度，

步骤二十四S940：当a_r＜0时，执行步骤S880～S890；

当a_r＞0时，则判定车辆正在加速；进一步判定车距执行上述步骤S870～ 步骤S890。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方 式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领 域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范 围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图 例。