CN109720345B - 一种切入车辆监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切入车辆监测方法及系统，基于本车的运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径，通过该曲率半径，将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，从而得到切入车辆相对于定曲率行驶路径的相对运动信息，当基于该相对运动信息确定切入车辆处于预设切入车辆位置预警区域，且切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，对本车的纵向速度进行控制，实现对切入车辆的提前反应，因此大大降低了车辆之间碰撞的风险，提高了行车安全以及自动紧急制动系统和自适应巡航系统的性能，并同时适用于本车处于直道和弯道轨迹的情况。

Description

一种切入车辆监测方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车自动驾驶技术领域，更具体的说，涉及一种切入车辆监测方法及系统。

背景技术

自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)系统是一个在传统巡航控制基础上发展起来的新一代辅助驾驶系统，它不但具有自动巡航的全部功能，还可以通过车载雷达等传感器监测汽车前方的道路交通环境。一旦发现当前行驶车道的前方有其他前行车辆，包括切入车辆时，将根据本车与前车之间的相对距离及相对速度等信息，通过控制汽车的油门和刹车对车辆进行纵向速度控制，使本车与前车保持合适的安全间距。

然而，现有的自适应巡航控制系统在有其他车辆切入到本车的行驶路径前方时，具有一定的局限性，这主要表现为：只有当切入车辆进入到本车的行驶路径时，才会对切入车辆进行反应，因此存在时间尺度上的延迟，容易导致其他车辆切入到本车的行驶路径前方时，本车会突然减速，从而对周围正常行驶车辆造成干扰，导致碰撞风险增加，行车安全性降低，自动紧急制动系统和自适应巡航系统性能下降等；并且，在本车处于弯道轨迹的情况下，还存在对切入车辆判断不准确的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种切入车辆监测方法及系统，以实现在切入车辆未进入到本车的行驶路径时，对切入车辆提前进行反应，因此大大降低了车辆之间碰撞的风险，提高了行车安全以及自动紧急制动系统和自适应巡航系统的性能，并同时适用于本车处于直道和弯道轨迹的情况。

一种切入车辆监测方法，包括：

获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，所述第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度；

获取切入车辆的运动信息，并记为第二运动信息，所述第二运动信息包括：所述切入车辆与本车的纵向距离、横向距离、纵向相对速度和横向相对速度；

基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，所述相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离、纵向速度和横向速度；

基于所述相对运动信息，判断所述切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域；

如果是，则基于所述相对运动信息继续判断所述切入车辆是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；

如果是，则对本车的纵向速度进行控制，使本车与所述切入车辆之间保持预设安全距离。

一种切入车辆监测系统，包括：

获取单元，用于获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，所述第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度，以及获取切入车辆的运动信息，并记为第二运动信息，所述第二运动信息包括：所述切入车辆与本车的纵向距离、横向距离、纵向相对速度和横向相对速度；

曲率半径获取单元，用于基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

运动信息转换单元，用于基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，所述相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离、纵向速度和横向速度；

第一判断单元，用于基于所述相对运动信息，判断所述切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域；

第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断为是的情况下，基于所述相对运动信息判断所述切入车辆是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；

控制单元，用于在所述第二判断单元判断为是的情况下，对本车的纵向速度进行控制，使本车与所述切入车辆之间保持预设安全距离。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种切入车辆监测方法及系统，基于本车的运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径，通过该曲率半径，将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，从而得到切入车辆相对于定曲率行驶路径的相对运动信息，当基于该相对运动信息确定切入车辆处于预设切入车辆位置预警区域，且切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，对本车的纵向速度进行控制，以使本车与切入车辆之间保持预设安全距离。由此可以看出，本发明通过将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，对切入车辆和本车的相对运动趋势进行预判，并在确定切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，对本车的纵向速度进行控制，实现对切入车辆的提前反应，从而实现在切入车辆未进入到本车的行驶路径时，对切入车辆提前进行反应，因此大大降低了车辆之间碰撞的风险，提高了行车安全以及自动紧急制动系统和自适应巡航系统的性能，并同时适用于本车处于直道和弯道轨迹的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种切入车辆监测方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种在本车处于弯道轨迹的情况下，切入车辆弯道距离转换示意图；

图3为本发明实施例公开的一种确定切入车辆是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆的方法流程图；

图4为本发明实施例公开的一种切入车辆监测系统的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种第二判断单元的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种切入车辆监测方法及系统，基于本车的运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径，通过该曲率半径，将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，从而得到切入车辆相对于定曲率行驶路径的相对运动信息，当基于该相对运动信息确定切入车辆处于预设切入车辆位置预警区域，且切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，对本车的纵向速度进行控制，以使本车与切入车辆之间保持预设安全距离。由此可以看出，本发明通过将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，对切入车辆和本车的相对运动趋势进行预判，并在确定切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，对本车的纵向速度进行控制，实现对切入车辆的提前反应，从而实现在切入车辆未进入到本车的行驶路径时，对切入车辆提前进行反应，因此大大降低了车辆之间碰撞的风险，提高了行车安全以及自动紧急制动系统和自适应巡航系统的性能，并同时适用于本车处于直道和弯道轨迹的情况。

参见图1，本发明一实施例公开的一种切入车辆监测方法流程图，该方法包括步骤：

步骤S101、获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，以及切入车辆的运动信息，并记为第二运动信息；

需要说明的是，本步骤中“第一运动信息”中的“第一”和“第二运动信息”中的“第二”仅仅用来将本车的运动信息和切入车辆的运动信息进行区分，并不是要求或者暗示本车的运动信息和切入车辆的运动信息之间存在任何这种实际的关系或顺序。

切入车辆的第二运动信息包括：切入车辆与本车的纵向距离、横向距离、纵向相对速度和横向相对速度。

在实际应用中，可以利用本车上安装的摄像头和雷达获取切入车辆的运动信息，具体可参见现有技术中的成熟方案，此处不再赘述。

步骤S102、基于第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

需要说明的是，在实际应用中，本车行驶路径可以看成是一个定曲率行驶路径，因此，可以基于本车的运动信息估算得到的本车定曲率行驶路径的曲率半径。

根据如下公式(1)计算得到本车定曲率行驶路径的曲率半径R，公式(1) 如下：

R＝VehSpd/Yawrate (1)；

式中，VehSpd为本车的行驶速度，Yawrate为本车的偏航角速度。

步骤S103、基于曲率半径，将第二运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息；

需要说明的是，切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离、纵向速度和横向速度。

具体的，参见图2，本发明一实施例公开的一种在本车处于弯道轨迹的情况下，切入车辆弯道距离转换示意图，图2中1为本车，2为切入车辆，黑色加粗曲线为根据本车的行驶速度VehSpd与本车的偏航角速度Yawrate估算得到的车辆定曲率行驶路径，车辆定曲率行驶路径的曲率半径R的计算公式参见公式 (1)。

假设，切入车辆2与本车1的纵向距离为x，横向距离为y，纵向相对速度为 v_x，横向相对速度为v_y；

切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的运动信息包括：纵向曲线距离为 x_align、横向直线距离为y_align、纵向速度为v_{x_align}和横向速度为v_{y_align}。

根据公式(2)计算得到本车定曲率行驶路径中本车与切入车辆的横向位置偏差y_offset，公式(2)如下：

y_offset＝abs(R-y) (2)；

式中，abs(R-y)为对(R-y)的差值取绝对值的函数。

根据公式(3)计算得到切入车辆的中心与本车定曲率行驶路径的圆心的连线与水平方向的夹角θ，公式(3)如下：

θ＝arctan(x/y_offset) (3)；

根据公式(4)计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离x_align，公式(4)如下：

x_align＝abs(R)×θ (4)；

式中，abs(R)为对(R)的取绝对值的函数。

根据公式(5)计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离y_align，公式(5)如下：

式中，sign(R)为曲率半径R的符号函数。

根据公式(6)计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向速度 v_{x_align}，公式(6)如下：

v_{x_align}＝v_x·cosθ+v_y·sinθ·sign(R) (6)；

根据公式(7)计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向速度 v_{y_align}，公式(7)如下：

v_{y_align}＝v_y·cosθ-v_x·sinθ·sign(R) (7)。

需要特别说明的是，虽然图2示出的是，在本车处于弯道轨迹的情况下，切入车辆弯道距离转换示意图，但是图2中所示出的图不仅仅适用于本车处于弯道轨迹的情况下，同样适用于本车处于直道轨迹的情况，当本车处于直道轨迹时，本车的偏航角速度是一个极小的值，那么根据公式(1)计算得到的曲率半径R是一个极大的值，从而使得图2中的黑色加粗曲线为一条直线。

步骤S104、基于切入车辆相对于定曲率行驶路径的相对运动信息，判断切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域，如果是，则执行步骤S105，如果否，则返回执行步骤S101；

具体的，在判断切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域时，可以通过判断切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离y_align是否处于预设区间来确定，当横向直线距离y_align处于预设区间中时，则判定切入车辆处于预设切入车辆位置预警区域。

其中预设区间的取值依据实际需要而定，比如[-3，-1]以及[1，3]，本发明在此不做限定。

需要说明的是，当切入车辆处于预设切入车辆位置预警区域后，表明切入车辆可能会对本车的正常行驶产生潜在威胁，在这种情况下，就需要继续执行步骤S105，进一步确定切入车辆是否对本车的正常行驶构成威胁。

需要说明的是，当切入车辆没有处于预设切入车辆位置预警区域时，表明切入车辆对本车的正常行驶暂时不存在威胁，在这种情况下，返回执行步骤S101，继续获取切入车辆的运动信息。

步骤S105、基于切入车辆相对于定曲率行驶路径的相对运动信息，判断切入车辆是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆，如果是，则执行步骤 S106，如果否，则返回执行步骤S101；

需要说明的是，切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆指的是：当切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间小于纵向碰撞时间，表明切入车辆在切入至本车的行驶路径的过程中，很可能在切入过程中与本车发生碰撞，在这种情况下，就会将切入车辆确定为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

步骤S106、对本车的纵向速度进行控制，使本车与切入车辆之间保持预设安全距离。

当确定切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，为避免切入车辆切入至本车的行驶路径的过程中，对本车的正常行驶构成威胁，本发明通过对本车油门和刹车等进行控制来对本车进行纵向速度控制，从而使本车与切入车辆之间保持预设安全距离，有效避免因切入车辆的切入而影响本车的安全行驶。

综上可知，本发明公开了一种切入车辆监测方法，基于本车的运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径，通过该曲率半径，将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，从而得到切入车辆相对于定曲率行驶路径的相对运动信息，当基于该相对运动信息确定切入车辆处于预设切入车辆位置预警区域，且切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，对本车的纵向速度进行控制，以使本车与切入车辆之间保持预设安全距离。由此可以看出，本发明通过将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，对切入车辆和本车的相对运动趋势进行预判，并在确定切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，对本车的纵向速度进行控制，实现对切入车辆的提前反应，从而实现在切入车辆未进入到本车的行驶路径时，对切入车辆提前进行反应，因此大大降低了车辆之间碰撞的风险，提高了行车安全以及自动紧急制动系统和自适应巡航系统的性能，并同时适用于本车处于直道和弯道轨迹的情况。

从上述论述可知，本发明是在当切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间小于纵向碰撞时间时，确定切入车辆在切入至本车的行驶路径的过程中，很可能在切入过程中与本车发生碰撞，因此，在这种情况下，将切入车辆确定为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

基于此，为进一步优化上述实施例，参见图3，本发明一实施例公开的一种确定切入车辆是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆的方法流程图，该方法包括步骤：

步骤S201、根据切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离和纵向速度，计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间；

具体的，根据公式(8)计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间ttc_x，公式(8)如下：

ttc_x＝x_align/v_{x_align} (8)；

式中，x_align为切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离，v_{x_align}为切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向速度。

步骤S202、根据切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离和横向速度，计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间；

具体的，根据公式(9)计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间ttc_y，公式(9)如下：

ttc_y＝y_align/v_{y_align} (9)；

式中，y_align为切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离，v_{y_align}为切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向速度。

需要说明的是，步骤S201和步骤S202在实际中并不限于图3所示的执行顺序，也可以先执行步骤S202，再执行步骤S201。

步骤S203、判断横向碰撞时间是否小于纵向碰撞时间，如果是，则执行步骤S204；

需要说明的是，当切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间小于纵向碰撞时间，表明切入车辆在切入至本车的行驶路径的过程中，很可能在切入过程中与本车发生碰撞，在这种情况下，就会将切入车辆确定为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

反之，当切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间不小于纵向碰撞时间，表明切入车辆在切入至本车的行驶路径的过程中，不会对本车的正常行驶构成威胁，在这种情况下，切入车辆将不会被判定为横向切入目标车辆，并返回步骤S201。

步骤S204、判定切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

具体的：

判断本车的前方行驶路径中是否存在与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆；

如果否，则在步骤S203判断为是的情况下，判定切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；

如果是，则继续判断切入车辆与本车的纵向距离是否小于前方车辆与本车的纵向距离；

如果是，则在步骤S203判断为是的情况下，判定切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

需要说明的是，本实施例中，通过判断本车的前方行驶路径中是否存在与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆，来确定本车的前方路径中是否存在对本车构成威胁的目标车辆，其中，预设纵向距离的取值由行驶车辆之间的安全距离决定。当本车的前方行驶路径中不存在与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆时，则直接将横向碰撞时间是否小于纵向碰撞时间的切入车辆作为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；反之，当本车的前方行驶路径中存在与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆时，则需要进一步判断切入车辆与本车的纵向距离是否小于前方车辆与本车的纵向距离，当切入车辆与本车的纵向距离小于前方车辆与本车的纵向距离时，则直接将横向碰撞时间是否小于纵向碰撞时间的切入车辆作为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；当切入车辆与本车的纵向距离不小于前方车辆与本车的纵向距离时，则继续将与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆作为对本车具有威胁的目标车辆，并基于该目标车辆，对车辆的纵向速度进行控制。

综上可知，本发明在将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下后，根据切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离和纵向速度，计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间，并根据切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离和横向速度，计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间，通过比较横向碰撞时间与纵向碰撞时间的大小关系，来确定切入车辆是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆，以便对切入车辆未进入到本车的行驶路径时提前进行反应，从而大大降低车辆之间碰撞的风险，提高行车安全以及自动紧急制动系统和自适应巡航系统的性能，并同时适用于本车处于直道和弯道轨迹的情况。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种切入车辆监测系统。

参见图4，本发明一实施例公开的一种切入车辆监测系统的结构示意图，该系统包括：

获取单元301，用于获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，以及切入车辆的运动信息，并记为第二运动信息；

需要说明的是，获取单元301中“第一运动信息”中的“第一”和“第二运动信息”中的“第二”仅仅用来将本车的运动信息和切入车辆的运动信息进行区分，并不是要求或者暗示本车的运动信息和切入车辆的运动信息之间存在任何这种实际的关系或顺序。

具体的，本车的第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度。在实际应用中，可以利用本车上安装的速度传感器获取本车的行驶速度，利用本车上安装的角速度传感器获取本车的偏航角速度。

切入车辆的第二运动信息包括：所述切入车辆与本车的纵向距离、横向距离、纵向相对速度和横向相对速度。

在实际应用中，可以利用本车上安装的摄像头和雷达获取切入车辆的运动信息，具体可参见现有技术中的成熟方案，此处不再赘述。

曲率半径获取单元302，用于基于第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

需要说明的是，在实际应用中，本车行驶路径可以看成是一个定曲率行驶路径，因此，可以基于本车的运动信息估算得到的本车定曲率行驶路径的曲率半径。

本实施例中，曲率半径获取单元302根据如下公式(1)计算得到本车定曲率行驶路径的曲率半径R，公式(1)如下：

R＝VehSpd/Yawrate (1)；

式中，VehSpd为本车的行驶速度，Yawrate为本车的偏航角速度。

运动信息转换单元303，用于基于曲率半径，将第二运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息；

切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离、纵向速度和横向速度。

具体的，参见图2，本发明一实施例公开的一种在本车处于弯道轨迹的情况下，切入车辆弯道距离转换示意图，图2中1为本车，2为切入车辆，黑色加粗曲线为根据本车的行驶速度VehSpd与本车的偏航角速度Yawrate估算得到的车辆定曲率行驶路径，车辆定曲率行驶路径的曲率半径R的计算公式参见公式 (1)。

假设，切入车辆2与本车1的纵向距离为x，横向距离为y，纵向相对速度为 v_x，横向相对速度为v_y；

切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的运动信息包括：纵向曲线距离为 x_align、横向直线距离为y_align、纵向速度为v_{x_align}和横向速度为v_{y_align}。

那么，运动信息转换单元303具体包括：

横向位置偏差计算子单元，用于根据公式(2)计算得到本车定曲率行驶路径中本车与所述切入车辆的横向位置偏差y_offset，公式(2)如下：

y_offset＝abs(R-y) (2)；

式中，abs(R-y)为对(R-y)的差值取绝对值的函数；

夹角计算子单元，用于根据公式(3)计算得到所述切入车辆的中心与所述本车定曲率行驶路径的圆心的连线与水平方向的夹角θ，公式(3)如下：

θ＝arctan(x/y_offset) (3)；

纵向曲线距离计算子单元，用于根据公式(4)计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离x_align，公式(4)如下：

x_align＝abs(R)×θ (4)；

式中，abs(R)为对(R)的取绝对值的函数。

横向直线距离计算子单元，用于根据公式(5)计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的横向直线距离y_align，公式(5)如下：

式中，sign(R)为曲率半径R的符号函数。

纵向速度计算子单元，用于根据公式(6)计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向速度v_{x_align}，公式(6)如下：

v_{x_align}＝v_x·cosθ+v_y·sinθ·sign(R) (6)；

横向速度计算子单元，用于根据公式(7)计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的横向速度v_{y_align}，公式(7)如下：

v_{y_align}＝v_y·cosθ-v_x·sinθ·sign(R) (7)。

需要特别说明的是，虽然图2示出的是，在本车处于弯道轨迹的情况下，切入车辆弯道距离转换示意图，但是图2中所示出的图不仅仅适用于本车处于弯道轨迹的情况下，同样适用于本车处于直道轨迹的情况，当本车处于直道轨迹时，本车的偏航角速度是一个极小的值，那么根据公式(1)计算得到的曲率半径R是一个极大的值，从而使得图2中的黑色加粗曲线为一条直线。

第一判断单元304，用于基于相对运动信息，判断切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域；

具体的，在判断切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域时，可以通过判断切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离y_align是否处于预设区间来确定，当横向直线距离y_align处于预设区间中时，则判定切入车辆处于预设切入车辆位置预警区域。

其中预设区间的取值依据实际需要而定，比如[-3，-1]以及[1，3]，本发明在此不做限定。

因此，第一判断单元304具体用于：

判断切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离是否处于预设区间，以确定切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域。

需要说明的是，当切入车辆处于预设切入车辆位置预警区域后，表明切入车辆可能会对本车的正常行驶产生潜在威胁，在这种情况下，就需要继续执行第二判断单元305，进一步确定切入车辆是否对本车的正常行驶构成威胁。

需要说明的是，当切入车辆没有处于预设切入车辆位置预警区域时，表明切入车辆对本车的正常行驶暂时不存在威胁，在这种情况下，返回执行获取单元301，继续获取切入车辆的运动信息。

第二判断单元305，用于在第一判断单元304判断为是的情况下，基于相对运动信息判断切入车辆在所述预设切入车辆位置预警区域内是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；

需要说明的是，切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆指的是：当切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间小于纵向碰撞时间，表明切入车辆在切入至本车的行驶路径的过程中，很可能在切入过程中与本车发生碰撞，在这种情况下，就会将切入车辆确定为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

控制单元306，用于在第二判断单元305判断为是的情况下，对本车的纵向速度进行控制，使本车与切入车辆之间保持预设安全距离。

当确定切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，为避免切入车辆切入至本车的行驶路径的过程中，对本车的正常行驶构成威胁，本发明通过对本车油门和刹车等进行控制来对本车进行纵向速度控制，从而使本车与切入车辆之间保持预设安全距离，有效避免因切入车辆的切入而影响本车的安全行驶。

综上可知，本发明公开了一种切入车辆监测系统，基于本车的运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径，通过该曲率半径，将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，从而得到切入车辆相对于定曲率行驶路径的相对运动信息，当基于该相对运动信息确定切入车辆处于预设切入车辆位置预警区域，且切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，对本车的纵向速度进行控制，以使本车与切入车辆之间保持预设安全距离。由此可以看出，本发明通过将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，对切入车辆和本车的相对运动趋势进行预判，并在确定切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆时，对本车的纵向速度进行控制，实现对切入车辆的提前反应，从而实现在切入车辆未进入到本车的行驶路径时，对切入车辆提前进行反应，因此大大降低了车辆之间碰撞的风险，提高了行车安全以及自动紧急制动系统和自适应巡航系统的性能，并同时适用于本车处于直道和弯道轨迹的情况。

从上述论述可知，本发明是在当切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间小于纵向碰撞时间时，确定切入车辆在切入至本车的行驶路径的过程中，很可能在切入过程中与本车发生碰撞，因此，在这种情况下，将切入车辆确定为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

基于此，为进一步优化上述实施例，参见图5，本发明一实施例公开的一种第二判断单元的结构示意图，第二判断单元具体可以包括：

纵向碰撞时间计算子单元401，用于根据切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离和纵向速度，计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间；

具体的，根据公式(8)计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间ttc_x，公式(8)如下：

ttc_x＝x_align/v_{x_align} (8)；

式中，x_align为切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离，v_{x_align}为切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向速度。

横向碰撞时间计算子单元402，用于根据切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离和横向速度，计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间；

具体的，根据公式(9)计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间ttC_y，公式(9)如下：

ttc_y＝y_align/v_{y_align} (9)；

式中，y_align为切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离，v_{y_align}为切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向速度。

判断子单元403，用于判断横向碰撞时间是否小于纵向碰撞时间；

需要说明的是，当切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间小于纵向碰撞时间，表明切入车辆在切入至本车的行驶路径的过程中，很可能在切入过程中与本车发生碰撞，在这种情况下，就会将切入车辆确定为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

反之，当切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间不小于纵向碰撞时间，表明切入车辆在切入至本车的行驶路径的过程中，不会对本车的正常行驶构成威胁，在这种情况下，切入车辆将不会被判定为横向切入目标车辆。

确定子单元404，用于在判断子单元403判断为是的情况下，判定切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

具体的，确定子单元404具体用于：

判断本车的前方行驶路径中是否存在与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆；

如果否，则判定所述切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；

如果是，则继续判断所述切入车辆与本车的纵向距离是否小于所述前方车辆与本车的纵向距离；

如果是，则判定所述切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

需要说明的是，本实施例中，通过判断本车的前方行驶路径中是否存在与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆，来确定本车的前方路径中是否存在对本车构成威胁的目标车辆，其中，预设纵向距离的取值由行驶车辆之间的安全距离决定。当本车的前方行驶路径中不存在与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆时，则直接将横向碰撞时间是否小于纵向碰撞时间的切入车辆作为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；反之，当本车的前方行驶路径中存在与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆时，则需要进一步判断切入车辆与本车的纵向距离是否小于前方车辆与本车的纵向距离，当切入车辆与本车的纵向距离小于前方车辆与本车的纵向距离时，则直接将横向碰撞时间是否小于纵向碰撞时间的切入车辆作为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；当切入车辆与本车的纵向距离不小于前方车辆与本车的纵向距离时，则继续将与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆作为对本车具有威胁的目标车辆，并基于该目标车辆，对车辆的纵向速度进行控制。

综上可知，本发明在将切入车辆的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下后，根据切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离和纵向速度，计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间，并根据切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离和横向速度，计算得到切入车辆相对于本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间，通过比较横向碰撞时间与纵向碰撞时间的大小关系，来确定切入车辆是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆，以便对切入车辆未进入到本车的行驶路径时提前进行反应，从而大大降低车辆之间碰撞的风险，提高行车安全以及自动紧急制动系统和自适应巡航系统的性能，并同时适用于本车处于直道和弯道轨迹的情况。

需要特别说明的是，系统实施例中各组成部分的具体工作原理请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种切入车辆监测方法，其特征在于，包括：

获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，所述第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度，以及获取切入车辆的运动信息，并记为第二运动信息，所述第二运动信息包括：所述切入车辆与本车的纵向距离、横向距离、纵向相对速度和横向相对速度；

基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，所述相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离、纵向速度和横向速度；

基于所述相对运动信息，判断所述切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域；

如果是，则基于所述相对运动信息继续判断所述切入车辆是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；

如果是，则对本车的纵向速度进行控制，使本车与所述切入车辆之间保持预设安全距离；

其中，所述基于所述相对运动信息判断所述切入车辆是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆，具体包括：

根据所述纵向曲线距离和所述纵向速度，计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间；

根据所述横向直线距离和所述横向速度，计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间；

判断所述横向碰撞时间是否小于所述纵向碰撞时间；

如果是，则判定所述切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

2.根据权利要求1所述的切入车辆监测方法，其特征在于，所述基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径R的过程为：

R＝VehSpd/Yawrate；

其中，VehSpd为本车的所述行驶速度，Yawrate为本车的所述偏航角速度。

3.根据权利要求2所述的切入车辆监测方法，其特征在于，所述基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，具体包括：

计算得到本车定曲率行驶路径中本车与所述切入车辆的横向位置偏差y_offset，过程为：

y_offset＝abs(R-y)；

式中，abs(R-y)为对(R-y)的差值取绝对值的函数，y为所述切入车辆与本车的横向距离；

计算得到所述切入车辆的中心与所述本车定曲率行驶路径的圆心的连线与水平方向的夹角θ，过程为：

θ＝arctan(x/y_offset)；

式中，x为所述切入车辆与本车的纵向距离；

计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离x_align，过程为：

x_align＝abs(R)×θ；

式中，abs(R)为对(R)的取绝对值的函数；

计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的横向直线距离y_align，过程为：

式中，sign(R)为曲率半径R的符号函数；

计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向速度v_{x_align}，过程为：

v_{x_align}＝v_x·cosθ+v_y·sinθ·sign(R)；

式中，v_x为所述切入车辆与本车的纵向相对速度，v_y为所述切入车辆与本车的横向相对速度；

计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的横向速度v_{y_align}，过程为：

v_{y_align}＝v_y·cosθ-v_x·sinθ·sign(R)。

4.根据权利要求1所述的切入车辆监测方法，其特征在于，所述基于所述相对运动信息，判断所述切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域，具体包括：

判断所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的所述横向直线距离是否处于预设区间，以确定所述切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域，并在所述横向直线距离处于所述预设区间时，确定所述切入车辆处于所述预设切入车辆位置预警区域。

5.根据权利要求1所述的切入车辆监测方法，其特征在于，所述判定所述切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆，具体包括：

判断本车的前方行驶路径中是否存在与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆；

如果否，则判定所述切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；

如果是，则继续判断所述切入车辆与本车的纵向距离是否小于所述前方车辆与本车的纵向距离；

如果是，则判定所述切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

6.一种切入车辆监测系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，所述第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度，以及获取切入车辆的运动信息，并记为第二运动信息，所述第二运动信息包括：所述切入车辆与本车的纵向距离、横向距离、纵向相对速度和横向相对速度；

曲率半径获取单元，用于基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

运动信息转换单元，用于基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，所述相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离、纵向速度和横向速度；

第一判断单元，用于基于所述相对运动信息，判断所述切入车辆是否处于预设切入车辆位置预警区域；

第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断为是的情况下，基于所述相对运动信息判断所述切入车辆是否为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；

控制单元，用于在所述第二判断单元判断为是的情况下，对本车的纵向速度进行控制，使本车与所述切入车辆之间保持预设安全距离；

其中，所述第二判断单元具体包括：

纵向碰撞时间计算子单元，用于根据所述纵向曲线距离和所述纵向速度，计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间；

横向碰撞时间计算子单元，用于根据所述横向直线距离和所述横向速度，计算得到所述切入车辆相对于所述本车定曲率行驶路径的横向碰撞时间；

判断子单元，用于判断所述横向碰撞时间是否小于所述纵向碰撞时间；

确定子单元，用于在所述判断子单元判断为是的情况下，判定所述切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

7.根据权利要求6所述的切入车辆监测系统，其特征在于，所述确定子单元具体用于：

判断本车的前方行驶路径中是否存在与本车的纵向距离小于预设纵向距离的前方车辆；

如果否，则判定所述切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆；

如果是，则继续判断所述切入车辆与本车的纵向距离是否小于所述前方车辆与本车的纵向距离；

如果是，则判定所述切入车辆为对本车具有威胁的横向切入目标车辆。

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