CN104916165B - 一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法及装置 - Google Patents
一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测装置，包括：设置于车轮转速器上用于采集自车车速的车速传感器、安装于前挡风玻璃正上方用于采集自车前轴左右车轮与车道线距离的车道识别传感器、安装于前保险杠正中央用于测量前方车辆与本车相对位置的车载毫米波雷达、安装于挡风玻璃正上方用于采集前车宽度及前车与本车之间车道线条数的摄像头、数据处理单元、车载CAN总线、一个图像处理器、以及安装于仪表盘旁边用于对驾驶员进行预警的车载报警器。本发明还提供一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法。本发明通过对本车和目标车辆进行检测，识别前方车辆驾驶员的不安全驾驶行为，使驾驶员能够提前避让，防止事故发生。
Description
技术领域
本发明涉及汽车安全领域，特别涉及一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法及装置。
背景技术
当驾驶员正常驾驶汽车时，车辆会在车道内保持稳定，并且车速和其他车辆速度不会差异太大，并保持稳定。但是当驾驶员分心驾驶(例如开车时打电话、发短信或聊天等)或驾驶员经验不足时，由于驾驶员精力不集中或对车辆操纵能力差，汽车会在车道内来回摆动，甚至会压线行驶，而且车速离散性会比较大，另外驾驶员为保证行车安全，一般会降低车速，以至于被其他车辆频繁超车。虽然这种情况下车辆的速度比较慢，但是其危险性仍然很大，因为此时驾驶员的应激反应能力相对较低，而且容易出现操作失误，给后方车辆带来危险，所以后方车辆要尽量避开这种车辆。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法及装置，确保前车驾驶员不安全驾驶时能够避开前车，以实现安全驾驶。
为了达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测装置，其特征在于，包括：
设置于车轮转速器上用于采集自车车速的车速传感器、安装于前挡风玻璃正上方用于采集自车前轴左右车轮与车道线距离的车道识别传感器、安装于前保险杠正中央用于测量前方车辆与本车相对位置的车载毫米波雷达、安装于挡风玻璃正上方用于采集前车宽度及前车与本车之间车道线条数的摄像头、数据处理单元、车载CAN总线、一个图像处理器、以及安装于仪表盘旁边用于对驾驶员进行预警的车载报警器；
所述车速传感器的输出端电连接所述车载CAN总线；所述摄像头输出端电连接图像处理器的输入端；所述数据处理单元的信号输入端分别电连接所述车载CAN总线、图像处理器的输出端、毫米波雷达的输出端和车道线识别传感器的输出端，所述数据处理单元的信号输出端电连接所述车载报警器的输入端。
一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法，其特征在于，包括：
数据信息的采集；
对采集的数据信息进行处理；
目标车辆状态的识别。
进一步地，所述数据信息的采集包括：本车车速VH；目标车辆相对于本车的相对距离L，相对速度VR，相位角θ；本车前轴左右车轮距离左右车道线的距离LL、LR；目标车辆宽度HP及目标车辆与本车之间车道线条数m。
进一步地，所述本车车速VH通过设置在车轮转速器上的车速传感器进行采集；目标车辆相对于本车的相对距离L，相对速度VR，相位角θ通过设置在前保险杠正中央的车载毫米波雷达进行采集；所述本车前轴左右车轮距离左右车道线的距离LL、LR通过设置在前挡风玻璃正上方的车道识别传感器进行采集；所述目标车辆宽度HP及目标车辆与本车之间车道线条数m通过设置在挡风玻璃正上方的摄像头采集。
进一步地，所述车速传感器、车载毫米雷达、车道识别传感器、和摄像头的采集频率均为10Hz，每组数据为同步采集。
进一步地，所述对采集的数据信息进行处理，包括：数据处理单元接收车速传感器、车载毫米波雷达、车道识别传感器、以及摄像头通过图像处理器转化的电信号并进行处理，具体为：
计算目标车辆与其他车辆平均车速之差并分级得到n1；
计算目标车辆被超次数，并对其进行分级得到n2；
计算目标车辆距离车道线距离，并计算其标准差，分级后得到n3；
计算目标车辆压线时间得到n4；
所述目标车辆状态的识别，具体包括：对n1、n2、n3、n4进行累加
N＝n1+n2+n3+n4；
若N<2，返回继续进行数据的采集；
若N≥2，则判断为目标车辆驾驶员危险驾驶，报警器发出警报。
进一步地，所述n1的计算方法具体为：
前方车辆速度为：
V＝VH+VR
假设前方车辆个数为K+1，除去目标车辆外前方其他车辆速度分别为Vi(i＝1，2……K)，则前方其他车辆的平均速度：
目标车辆速度为Vb，则目标车辆与前方其他车辆平均速度之差的绝对值为：
Vd＝|Va-Vb|
对目标车辆与前方其他车辆平均车速之差进行分级：
如果Vd<V0，视为安全，n1＝0；
如果V0≤Vd<V1，视为一级危险，n1＝1；
如果Vd≥V1，视为二级危险，n1＝2。
进一步地，所述n2的计算方法具体为：
前方被超车辆原先相对于本车的距离为L1，超车车辆相对于本车的距离为L2，若开始时L1-L2>0，一段时间以后L1-L2<0，则认为前方车辆被超车一次；
以时间t2为时间窗口，计算该时间窗口内目标车辆被超车次数a，并对被超车次数进行分级：
a<a0，则认为安全，n2＝0；
a0≤a<a1，则视为一级危险，n2＝1；
a≥a1，则视为二级危险，n2＝2。
进一步地，所述n3的计算方法具体为：
假设本车宽度为HH，车道线宽度为w，车道宽度为W，则目标车辆距车道线的距离为：
LP＝Lsinθ-0.5HH-LR-w-0.5HP-W(m-1)
其中m为本车和目标车辆中间所隔车道线条数；若目标车辆在本车右侧相邻车道，则m＝1；若目标车辆在本车左侧相邻车道，则m＝-1；
以时间t3为时间窗口，计算该时间窗口内目标车辆距离车道线距离的标准差：
其中LPi为t3时间内目标车辆距车道线距离数据序列，为t3时间内目标车辆距车道线距离平均值，对目标车辆与车道线距离方法进行分级：
若SS<SS0，则视为安全，n3＝0；
若SS0≤SS<SS1，则视为一级危险，n3＝1；
若SS≥SS1，则视为二级危险，n3＝2。
进一步地，所述n4的计算方法为：
如果目标车辆与车道线距离LP满足LP<0或LP>W-HP，则认为目标车辆压线或跨线，压线或跨线时间为t，设定时间t4：
如果t<t4，则认为目标车辆换道，n4＝0；
如果t≥t4，则认为目标车辆压线或跨线行驶，n4＝2。
本发明的有益效果为：本发明的基本原理是通过所装传感器检测本车速度，本车左右车轮相距车道线距离，前方车辆相对于本车的速度、相位角及距离，前车宽度及前车与本车之间车道线条数，综合以上参数，识别前方车辆驾驶员的不安全驾驶行为，然后将识别结果发送给车载报警器，车载报警器接收到识别结果后提醒驾驶员前方车辆处于不安全驾驶状态，使驾驶员能够提前避让，防止事故发生。
附图说明
图1为本发明提供的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测装置结构图；
图2为本发明提出的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法流程图。
图3为本发明实施例提出的目标车辆距离车道线距离示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的说明。
本发明的基本原理是通过所装传感器检测本车速度，本车左右车轮相距车道线距离，前方车辆相对于本车的速度、相位角及距离，前车宽度及前车与本车之间车道线条数，综合以上参数，识别前方车辆驾驶员的不安全驾驶行为。然后将识别结果发送给车载报警器，车载报警器接收到识别结果后提醒驾驶员前方车辆处于不安全驾驶状态，使驾驶员能够提前避让，防止事故发生。
参见图1，为本发明提供的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测装置结构图。
如图1所示，一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测装置，其特征在于，包括：
设置于车轮转速器上用于采集自车车速的车速传感器、安装于前挡风玻璃正上方用于采集自车前轴左右车轮与车道线距离的车道识别传感器、安装于前保险杠正中央用于测量前方车辆与本车相对位置的车载毫米波雷达、安装于挡风玻璃正上方用于采集前车宽度及前车与本车之间车道线条数的摄像头、数据处理单元、车载CAN总线、一个图像处理器、以及安装于仪表盘旁边用于对驾驶员进行预警的车载报警器；
所述车速传感器的输出端电连接所述车载CAN总线；所述摄像头输出端电连接图像处理器的输入端；所述数据处理单元的信号输入端分别电连接所述车载CAN总线、图像处理器的输出端、毫米波雷达的输出端和车道线识别传感器的输出端，所述数据处理单元的信号输出端电连接所述车载报警器的输入端。
本发明实施例中，所述前方车辆与本车相对位置包括前车相对于本车的相对速度、相对距离和相位角。
本发明实施例中，所述车速传感器用于采集车辆的实时速度，并用于将车辆的实时速度通过车载CAN总线发送至数据处理单元；所述摄像头实时采集前车及道路图像，并将图像发送至图像处理器；所述图像处理器对图像进行处理，得到前车宽度及前车与本车之间车道线条数数据，并将其发送给数据处理单元；所述车道线识别传感器用于采集本车前轴左右车轮距离左右车道线距离，并将距离数据发送至数据处理单元；所述毫米波雷达传感器用于测量前车相对于本车的相对速度、相对距离和相位角，并将这些数据发送至数据处理单元；所述数据处理单元识别所述过程，并将预警信号发送至车载报警器。
进一步地，所述车速传感器、车载毫米雷达、车道识别传感器、和摄像头的采集频率均为10Hz，每组数据为同步采集。
本发明实施例中，所述车速传感器为磁电式车速传感器，所述车速传感器的采样精度为0.01km/h；所述毫米波雷达传感器为ESR毫米波雷达，距离测量精度为0.5m，角度精度为0.5°；所述车道线识别传感器为AWS车道线识别传感器；所述摄像头为中星YJS-01USB2.0摄像头；所述图像处理器为飞思卡尔系列单片机，具体型号为S12；所述车载报警器为AD16-22SM型闪光蜂鸣器。
本发明实施例中，各传感器对信息进行同步采集，采集频率均为10Hz，
参见图2，为本发明提出的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法流程图。
一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法，包括：
数据信息的采集；
对采集的数据信息进行处理；
目标车辆状态的识别。
进一步地，所述数据信息的采集包括：本车车速VH；目标车辆相对于本车的相对距离L，相对速度VR，相位角θ；本车前轴左右车轮距离左右车道线的距离LL、LR；目标车辆宽度HP及目标车辆与本车之间车道线条数m。
更进一步地，所述本车车速VH通过设置在车轮转速器上的车速传感器进行采集；目标车辆相对于本车的相对距离L，相对速度VR，相位角θ通过设置在前保险杠正中央的车载毫米波雷达进行采集；所述本车前轴左右车轮距离左右车道线的距离LL、LR通过设置在前挡风玻璃正上方的车道识别传感器进行采集；所述目标车辆宽度HP及目标车辆与本车之间车道线条数m通过设置在挡风玻璃正上方的摄像头采集。
进一步地，所述车速传感器、车载毫米雷达、车道识别传感器、和摄像头的采集频率均为10Hz，每组数据为同步采集。
本发明实施例中，通过所装传感器检测本车速度、本车前轴左右车轮距离左右车道线距离、前方车辆相对于本车的相对距离、相对速度和相位角、前车宽度、前车与本车之间车道线条数，然后计算前车在一定时间内的与前方其他车辆的平均速度差、被超车次数、前车与车道线距离稳定性、前车是否压线或跨线行驶，识别所述情况，并将预警信号发送给车载报警器，提醒驾驶员前方车辆驾驶员不安全驾驶，使驾驶员能够及时避让，预防事故发生。
本发明提供的前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法的具体步骤如下：
(1)数据采集
通过所装传感器采集自车、目标车辆及交通环境信息，其中车速传感器用于采集本车车速VH；毫米波雷达传感器用于采集目标车辆相对于本车的相对距离L，相对速度VR，相位角θ；车道线识别传感器用于采集本车前轴左右车轮距离左右车道线的距离LL、LR；摄像头和图像处理器用于采集目标车辆宽度HP及目标车辆与本车之间车道线条数m。上述传感器的采集频率均为10Hz，每组数据都是同步采集。
(2)目标车辆与其他车辆平均速度之差
通过上述采集到的数据就可以计算出前方所有车辆速度，前方车辆速度为：
V＝VH+VR
假设前方车辆个数为K+1，除去目标车辆外前方其他车辆速度分别为Vi(i＝1，2……K)，则前方其他车辆的平均速度：
目标车辆速度为Vb，则目标车辆与前方其他车辆平均速度之差的绝对值为：
Vd＝|Va-Vb|
若目标车辆与前方其他车辆平均车速之差过大，说明目标车辆速度过于突出，会影响其他车辆安全。对目标车辆与前方其他车辆平均车速之差进行分级：
如果Vd<V0，视为安全，n1＝0；
如果V0≤Vd<V1，视为一级危险，n1＝1；
如果Vd≥V1，视为二级危险，n1＝2。
(3)超车次数计算
目标车辆在行驶过程中如果速度过低，会出现频繁被超车，如果被超车次
数过多，可认为目标车辆危险行驶。前方被超车辆原先相对于本车的距离为L1，超车车辆相对于本车的距离为L2，若开始时L1-L2>0，一段时间以后L1-L2<0，则认为前方车辆被超车一次。
以时间t2为时间窗口，计算该时间窗口内目标车辆被超车次数a，并对被超车次数进行分级：
a<a0，则认为安全，n2＝0；
a0≤a<a1，则视为一级危险，n2＝1；
a≥a1，则视为二级危险，n2＝2。
(3)车道稳定性检测
参见图3，为本发明实施例提出的目标车辆距离车道线距离示意图。
当驾驶员分心驾驶或驾驶员经验不足时，车辆会在车道内来回摆动，所以如果目标车辆在车道内的稳定性较差，则认为目标车辆驾驶员驾驶不安全。
假设本车宽度为HH，车道线宽度为w，车道宽度为W，则目标车辆距车道线的距离为：
LP＝Lsinθ-0.5HH-LR-w-0.5HP-W(m-1)
其中m为本车和目标车辆中间所隔车道线条数(右侧为正，左侧为负，例如两车同在一个车道，则m＝0；若目标车辆在本车右侧相邻车道，则m＝1；若目标车辆在本车左侧相邻车道，则m＝-1)，因为道路最多一般为四车道，所以m＝-3，-2，-1，0，1，2，3。
以时间t3为时间窗口，计算该时间窗口内目标车辆距离车道线距离的标准差：
其中LPi为t3时间内目标车辆距车道线距离数据序列，为t3时间内目标车辆距车道线距离平均值。标准差越大，则目标车辆的车道稳定性越差，危险性越大，对目标车辆与车道线距离方法进行分级：
若SS<SS0，则视为安全，n3＝0；
若SS0≤SS<SS1，则视为一级危险，n3＝1；
若SS≥SS1，则视为二级危险，n3＝2。
(4)压线行驶检测
目标车辆在换道过程中会跨线或压线行驶一段时间，但由于换道时间不会太长，所以目标车辆的跨线行驶时间也在一定范围内。如果出现目标车辆的跨线行驶时间超过规定时间，则认为目标车辆压线或跨线行驶，这是一种非常危
险的工况，会给其他车辆带来危险。
如果目标车辆与车道线距离LP满足LP<0或LP>W-HP，则认为目标车辆压线或跨线，压线或跨线时间为t，设定时间t4：
如果t<t4，则认为目标车辆换道，n4＝0；
如果t≥t4，则认为目标车辆压线或跨线行驶，n4＝2。
(5)目标车辆状态识别
完成上述判断后对n1、n2、n3、n4进行累加：
N＝n1+n2+n3+n4；
若N<2，则认为目标车辆正常行驶，不会给其他车辆带来危险；
若N≥2，则判断为目标车辆驾驶员危险驾驶，可能会给其他车辆带来危险，处理器识别所述情况后向报警器发出警报，警告驾驶员目标车辆驾驶员属于危险驾驶，以提前避让，防止事故发生。
本发明实施例提供的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法及装置，主要完成前车驾驶员不安全驾驶行为检测，检测完成后对驾驶员进行报警，提醒驾驶员前车属于危险驾驶，使驾驶员提前避让，防止事故发生。
以上对本发明进行了详细介绍，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (8)
1.一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法，其特征在于，包括：
数据信息的采集；
对采集的数据信息进行处理；
目标车辆状态的识别；
其中，所述对采集的数据信息进行处理，包括：数据处理单元接收车速传感器、车载毫米波雷达、车道识别传感器、以及摄像头通过图像处理器转化的电信号并进行处理，具体为：
计算目标车辆与其他车辆平均车速之差并分级得到n1；
计算目标车辆被超次数，并对其进行分级得到n2；
计算目标车辆距离车道线距离，并计算其标准差，分级后得到n3；
计算目标车辆压线时间，并对其进行分级得到n4；
所述目标车辆状态的识别，具体包括：
对n1、n2、n3、n4进行累加，得到N＝n1+n2+n3+n4；
若N＜2，返回继续进行数据的采集；
若N≥2，则判断为目标车辆驾驶员危险驾驶，报警器发出警报。
2.根据权利要求1所述的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法，其特征在于，所述数据信息的采集包括：本车车速VH；目标车辆相对于本车的相对距离L，相对速度VR，相位角θ；本车前轴左右车轮距离左右车道线的距离LL、LR；目标车辆宽度HP及目标车辆与本车之间车道线条数m。
3.根据权利要求2所述的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法，其特征在于，所述本车车速VH通过设置在车轮转速器上的车速传感器进行采集；目标车辆相对于本车的相对距离L，相对速度VR，相位角θ通过设置在前保险杠正中央的车载毫米波雷达进行采集；所述本车前轴左右车轮距离左右车道线的距离LL、LR通过设置在前挡风玻璃正上方的车道识别传感器进行采集；所述目标车辆宽度HP及目标车辆与本车之间车道线条数m通过设置在挡风玻璃正上方的摄像头采集。
4.根据权利要求3所述的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法，其特征在于，所述车速传感器、车载毫米雷达、车道识别传感器、和摄像头的采集频率均为10Hz，每组数据为同步采集。
5.根据权利要求1所述的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法，其特征在于，所述n1的计算方法具体为：
前方车辆速度为：
V＝VH+VR
假设前方车辆个数为K+1，除去目标车辆外前方其他车辆速度分别为Vi(i＝1，2……K)，则前方其他车辆的平均速度：
<mrow>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>a</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mi>K</mi>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mi>K</mi>
</munderover>
<msub>
<mi>V</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mrow>
目标车辆速度为Vb，则目标车辆与前方其他车辆平均速度之差的绝对值为：
Vd＝|Va-Vb|
对目标车辆与前方其他车辆平均车速之差进行分级：
如果Vd＜V0，视为安全，n1＝0；
如果V0≤Vd＜V1，视为一级危险，n1＝1；
如果Vd≥V1，视为二级危险，n1＝2。
6.根据权利要求1所述的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法，其特征在于，所述n2的计算方法具体为：
前方被超车辆原先相对于本车的距离为L1，超车车辆相对于本车的距离为L2，若开始时L1-L2＞0，一段时间以后L1-L2＜0，则认为前方车辆被超车一次；
以时间t2为时间窗口，计算该时间窗口内目标车辆被超车次数a，并对被超车次数进行分级：
a＜a0，则认为安全，n2＝0；
a0≤a＜a1，则视为一级危险，n2＝1；
a≥a1，则视为二级危险，n2＝2。
7.根据权利要求1所述的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法，其特征在于，所述n3的计算方法具体为：
假设本车宽度为HH，车道线宽度为w，车道宽度为W，则目标车辆距车道线的距离为：
LP＝L sinθ-0.5HH-LR-w-0.5Hp-W(m-1)
其中m为本车和目标车辆中间所隔车道线条数；若目标车辆在本车右侧相邻车道，则m＝1；若目标车辆在本车左侧相邻车道，则m＝-1；
以时间t3为时间窗口，计算该时间窗口内目标车辆距离车道线距离的标准差：
<mrow>
<mi>S</mi>
<mi>S</mi>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<msub>
<mi>N</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mfrac>
<munderover>
<mo>&Sigma;</mo>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mo>=</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<msub>
<mi>N</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</munderover>
<msub>
<mi>L</mi>
<mrow>
<mi>P</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
<mover>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>P</mi>
</msub>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
</mrow>
</msqrt>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中LPi为t3时间内目标车辆距车道线距离数据序列，为t3时间内目标车辆距车道线距离平均值，对目标车辆与车道线距离方法进行分级：
若SS＜SS0，则视为安全，n3＝0；
若SS0≤SS＜SS1，则视为一级危险，n3＝1；
若SS≥SS1，则视为二级危险，n3＝2。
8.根据权利要求1所述的一种前车驾驶员不安全驾驶行为检测方法，其特征在于，所述n4的计算方法为：
如果目标车辆与车道线距离LP满足LP＜0或LP＞W-HP，则认为目标车辆压线或跨线，压线或跨线时间为t，设定时间t4：
如果t＜t4，则认为目标车辆换道，n4＝0；
如果t≥t4，则认为目标车辆压线或跨线行驶，n4＝2。
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