CN104044594B - 一种面向横向距离预警的运算装置 - Google Patents

一种面向横向距离预警的运算装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于路径规划技术领域，具体涉及一种面向横向距离预警的运算装置。该装置包括行驶路径确定模块、车辆信息采集传感器组以及距离与方位运算单元，该装置利用车辆位置、车辆行车方向、目的地位置、行车规划路径的左右侧边界以及障碍物距离和角度探测计算出目的地距本车的方向角、目的地与本车距离、车辆与行驶路径横向宽度和转向提示信息，并且将这些信息输出给车辆内的乘员显示屏。本发明的有益效果是，可以在白天或夜间全路面行驶过程中，方便地向乘员提供行车辅助信息，为闭窗驾驶或无人驾驶提供条件。

Description

一种面向横向距离预警的运算装置
技术领域
本发明属于路径规划技术领域，具体涉及一种面向横向距离预警的运算装置。
背景技术
目前，公知的车辆行车辅助信息显示方法一般包括地图、道路、行车方向、速度、目的地地点和距离，此外，利用这些信息还可以进一步规划出车辆的行驶路线，并辅以文字或语音提示，以便提示驾驶员进行加减速、转向等操作。这些内容基本涵盖了公路行驶所需的信息，但是对于越野或执行特种任务来说，车辆行驶的地域类型多种多样，包括山地、丘陵、丛林、水网等。在非公路路面的行驶状态下，由于行车路线具有不精确的特点，一般的行车辅助信息将无法根据行车路线向驾驶员提供有用的信息。此外，非公路路面行驶环境更为复杂，行车过程中不仅要注意路面的障碍物，还要注意行驶过程中的横向障碍物如山体、岩石、河流、湖泊等。在夜间环境下，道路和障碍物的辨识将更加困难，容易造成驾驶员错误判断或难于判断路线的后果。
因此，如何克服现有的行车辅助信息不能提供非公路路面行驶过程中的路径规划和障碍物规避的不足，已成为目前重点研究的攻关方向。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种面向横向距离预警的运算装置，要求该装置不仅可以提供目的地地点、距离、方位信息，还可以有效的提供行车路线中的行驶路径横向宽度信息用以预警或规避障碍物等。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种面向横向距离预警的运算装置，所述装置包括：行驶路径确定模块、车辆信息采集传感器组以及距离与方位运算单元；其中，
所述行驶路径确定模块用于根据车辆当前位置以及目的地位置信息计算获得行驶规划路径，同时根据车身尺寸和车辆最小转弯半径确定行驶路径的允许宽度信息，所述允许宽度信息包括行驶规划路径左边缘和行驶规划路径右边缘的坐标轨迹；
所述车辆信息采集传感器组包括车辆坐标传感器、行驶方向传感器、水平距离与角度采集传感器；其中，车辆坐标传感器用于获得车辆当前位置坐标，行驶方向传感器用于获得车辆当前行驶方向，水平距离与角度采集传感器用于获得传感器与行驶路径中其它物体或障碍物的直线距离以及车辆行驶方向线与行驶路径中其它物体或障碍物和传感器连线之间的夹角；
所述距离与方位运算单元包括距离运算器和方位运算器，其中距离运算器用于计算车辆与目的地之间的距离、车辆与行驶规划路径左边缘和行驶规划路径右边缘的距离以及车辆与路径中其它物体或障碍物之间的水平横向距离；方位运算器用于计算目的地方位信息；同时，所述距离与方位运算单元还用于根据距离运算器得到的车辆与路径中其它物体或障碍物之间的水平横向距离确定预警信息。
其中，所述水平距离与角度采集传感器包括至少两个，所述至少两个水平距离与角度采集传感器安装在车辆的左右两侧：左侧的传感器用于对左侧和前后方的障碍物进行探测，右侧的传感器用于对右侧和前后方的障碍物进行探测。
其中，所述水平距离与角度采集传感器用于对车辆前方、左右侧和后方的一个或多个障碍物进行距离和角度探测，探测点包含一个或多个，即传感器探测并获得一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点距离车辆的距离和障碍物-传感器连线与车辆行驶方向的夹角。
其中，所述距离运算器对水平距离与角度采集传感器获得的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车的距离乘以相应的障碍物-探测器连线与车辆行驶方向夹角的正弦值，得到一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离。
其中，所述距离运算器将左侧水平距离与角度采集传感器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的左侧横向距离；将右侧探测器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的右侧横向距离。
(三)有益效果
本发明技术方案包括行驶路径确定模块、车辆信息采集传感器组以及距离与方位运算单元，该装置利用车辆位置、车辆行车方向、目的地位置、行车规划路径的左右侧边界以及障碍物距离和角度探测计算出目的地距本车的方向角、目的地与本车距离、车辆与行驶路径横向宽度和转向提示信息，并且将这些信息输出给车辆内的乘员显示屏。
本发明的有益效果是，可以在白天或夜间全路面行驶过程中，方便地向乘员提供行车辅助信息，为闭窗驾驶或无人驾驶提供条件。
附图说明
图1是本发明装置的模块连接示意图。
图2是本发明中车辆与其它物体或障碍物之间的水平横向距离计算示意图。
图中：1.当前车辆；2.车辆行驶方向；
3.水平距离与角度采集传感器；4.前方障碍物；5.后方障碍物；
6.规划路径左边界；7.规划路径右边界；8.传感器与障碍物距离；
9.车辆行驶方向与障碍物-传感器连线的夹角。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种面向横向距离预警的运算装置，所述装置包括：行驶路径确定模块、车辆信息采集传感器组以及距离与方位运算单元；其中，
所述行驶路径确定模块用于根据车辆当前位置以及目的地位置信息计算获得行驶规划路径，同时根据车身尺寸和车辆最小转弯半径确定行驶路径的允许宽度信息，所述允许宽度信息包括行驶规划路径左边缘和行驶规划路径右边缘的坐标轨迹；
所述车辆信息采集传感器组包括车辆坐标传感器、行驶方向传感器、水平距离与角度采集传感器；其中，车辆坐标传感器用于获得车辆当前位置坐标，行驶方向传感器用于获得车辆当前行驶方向，水平距离与角度采集传感器用于获得传感器与行驶路径中其它物体或障碍物的直线距离以及车辆行驶方向线与行驶路径中其它物体或障碍物和传感器连线之间的夹角；
所述距离与方位运算单元包括距离运算器和方位运算器，其中距离运算器用于计算车辆与目的地之间的距离、车辆与行驶规划路径左边缘和行驶规划路径右边缘的距离以及车辆与路径中其它物体或障碍物之间的水平横向距离；方位运算器用于计算目的地方位信息；同时，所述距离与方位运算单元还用于根据距离运算器得到的车辆与路径中其它物体或障碍物之间的水平横向距离确定预警信息。
其中，所述水平距离与角度采集传感器包括至少两个，所述至少两个水平距离与角度采集传感器安装在车辆的左右两侧：左侧的传感器用于对左侧和前后方的障碍物进行探测，右侧的传感器用于对右侧和前后方的障碍物进行探测。
其中，所述水平距离与角度采集传感器用于对车辆前方、左右侧和后方的一个或多个障碍物进行距离和角度探测，探测点包含一个或多个，即传感器探测并获得一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点距离车辆的距离和障碍物-传感器连线与车辆行驶方向的夹角。
其中，所述距离运算器对水平距离与角度采集传感器获得的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车的距离乘以相应的障碍物-探测器连线与车辆行驶方向夹角的正弦值，得到一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离。
其中，所述距离运算器将左侧水平距离与角度采集传感器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的左侧横向距离；将右侧探测器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的右侧横向距离。
下面就具体实施方式来详细描述。
在图1中，所述距离与方位运算单元的输入包括：
1、所述行驶路径确定模块提供的目的地位置信息、车体左侧与行驶规划路径左边缘的距离以及车体右侧与行驶规划路径右边缘的距离；
2、所述车辆信息采集传感器组提供的车辆当前位置坐标、当前行驶方向、传感器与行驶路径中其它物体或障碍物的直线距离、以及车辆行驶方向线与行驶路径中其它物体或障碍物和传感器连线之间的夹角。
所述距离与方位运算单元的输出包括：
目的地方位信息，其由目的地和车辆当前位置连线与行车方向之间的夹角表示、车辆与目的地距离、车辆与行车路径右边界距离、车辆与行车路径左边界距离以及预警信息，包括左转弯或右转弯信息。这些信息通过车辆内的乘员显示屏显示。
其中，所述距离与方位运算单元关于目的地方位信息的计算方法是：通过车辆坐标传感器得到的车辆当前位置坐标与目的地位置坐标相连得到一条直线，该直线与行驶方向传感器提供的车辆行驶方向线2之间的夹角即为目的地方位信息。
其中，所述距离与方位运算单元关于车辆与行车路径边界距离的计算方式为：首先，根据车辆当前的位置和预先规定的规划路径左边界6，规划路径右边界7的位置做差计算出车辆与规划路径的左边界距离xL0和右侧边界距离xR0；其次，水平距离与角度采集传感器对车辆行驶方向的前方和左右侧进行障碍物扫描，假定车辆的行驶方向为车辆行驶方向2向前，以左前方水平距离与角度采集传感器为例，说明车辆与行车路径左侧边界距离的计算方式如下：
如图2所示，当车辆左前方水平距离与角度采集传感器探测到车辆左前方近距离的一个或几个大尺寸障碍物后，得到传感器与障碍物距离d(8)以及车辆行驶方向与障碍物-传感器连线的夹角θ(9)，规定θ角向车辆行驶方向外偏为正，图2所示的θ角为正，向车辆行驶方向内偏为负，注意到传感器可能会得到一个障碍物表面多个点或多个障碍物表面上的多个点与传感器的距离，记传感器与障碍物表面N个点的距离为di,i＝1,2,...,N，相应的车辆行驶方向与障碍物-传感器连线的夹角(9)为θi,i＝1,2,...,N，记障碍物中第i个点与车辆左侧横向距离为hi,i＝1,2,...,N，则有：
hi＝disinθi,i＝1,2,...,N (1)
注意到hi可能有些取正数，有些取负数，若hi皆为正数，则车辆与左侧障碍物的横向距离xL1为：
xL1＝min{hi},i＝1,2,...,N (2)
若某些hi取负数，则车辆与左侧障碍物的横向距离xL1为：
xL1＝0 (3)
xL1的值如果比xL0小，将xL1作为车辆与行车路径左边界距离由显示屏显示，否则将xL0作为车辆与行车路径左边界距离由显示屏显示。同理可以获得车辆与行车路径右边界距离的数值。
所述距离与方位运算单元关于车辆与目的地距离可以根据车辆当前所处位置坐标与目的地位置所处坐标通过做差得到。
所述距离与方位运算单元关于预警信息，即关于左转弯提示和右转弯提示信息的确定方法如下：
1.当车辆当前行驶路线内无障碍物，或车辆不会发生与障碍物碰撞或摩擦，且车辆按照预先制定的行驶路线行驶且位于行驶路径左右边界之间，遇到行驶路径确定模块制定的行驶路线未发生向左或向右转向时，相应的左转弯提示和右转弯提示信号均不显示。
2.当车辆当前行驶路线内无障碍物，或车辆不会发生与障碍物碰撞或摩擦，且车辆按照预先制定的行驶路线行驶且位于行驶路径左右边界之间，遇到行驶路径确定模块制定的行驶路线发生向左或向右转向时，相应的左转弯提示或右转弯提示信号显示。
3.当车辆当前行驶路线内无障碍物，或车辆不会发生与障碍物碰撞或摩擦，但车辆却未按照预先制定的行驶路线行驶，即车辆的位置不处于规划路径左边界6与规划路径右边界7之间时，如果车辆的位置处于规划路径左边界6的左侧，右转弯提示显示，否则左转弯提示信号显示。
4.当车辆当前行驶路线内有障碍物，车辆将与障碍物碰撞或摩擦时，此时车辆行驶方向与障碍物-传感器连线的夹角9小于零，且车辆与行车路径右边界距离及车辆与行车路径左边界距离等于零，此时左转弯提示和右转弯提示信号同时显示，以提示驾驶员根据路面情况及时向左或向右转弯以规避障碍物。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种面向横向距离预警的运算装置，其特征在于，所述装置包括：行驶路径确定模块、车辆信息采集传感器组以及距离与方位运算单元；其中，
所述行驶路径确定模块用于根据车辆当前位置以及目的地位置信息计算获得行驶规划路径，同时根据车身尺寸和车辆最小转弯半径确定行驶路径的允许宽度信息，所述允许宽度信息包括行驶规划路径左边缘和行驶规划路径右边缘的坐标轨迹；
所述车辆信息采集传感器组包括车辆坐标传感器、行驶方向传感器、水平距离与角度采集传感器；其中，车辆坐标传感器用于获得车辆当前位置坐标，行驶方向传感器用于获得车辆当前行驶方向，水平距离与角度采集传感器用于获得传感器与行驶路径中其它物体或障碍物的直线距离以及车辆行驶方向线与行驶路径中其它物体或障碍物和传感器连线之间的夹角；
所述距离与方位运算单元包括距离运算器和方位运算器，其中距离运算器用于计算车辆与目的地之间的距离、车辆与行驶规划路径左边缘和行驶规划路径右边缘的距离以及车辆与路径中其它物体或障碍物之间的水平横向距离；方位运算器用于计算目的地方位信息；同时，所述距离与方位运算单元还用于根据距离运算器得到的车辆与路径中其它物体或障碍物之间的水平横向距离确定预警信息。
2.如权利要求1所述的面向横向距离预警的运算装置，其特征在于，所述水平距离与角度采集传感器包括至少两个，所述至少两个水平距离与角度采集传感器安装在车辆的左右两侧：左侧的传感器用于对左侧和前后方的障碍物进行探测，右侧的传感器用于对右侧和前后方的障碍物进行探测。
3.如权利要求1所述的面向横向距离预警的运算装置，其特征在于，所述水平距离与角度采集传感器用于对车辆前方、左右侧和后方的一个或多个障碍物进行距离和角度探测，探测点包含一个或多个，即传感器探测并获得一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点距离车辆的距离和障碍物-传感器连线与车辆行驶方向的夹角。
4.如权利要求3所述的面向横向距离预警的运算装置，其特征在于，所述距离运算器对水平距离与角度采集传感器获得的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车的距离乘以相应的障碍物-探测器连线与车辆行驶方向夹角的正弦值，得到一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离。
5.如权利要求4所述的面向横向距离预警的运算装置，其特征在于，所述距离运算器将左侧水平距离与角度采集传感器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的左侧横向距离；将右侧探测器得到的一个或多个障碍物表面的一个或多个探测点与本车之间的横向距离进行排序，选取最小的横向距离作为障碍物与车辆的右侧横向距离。
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