CN112319365B - 一种变道预警辅助方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变道预警辅助方法及系统，涉及汽车控制领域，主要包括范围获取模块、坐标获取模块、数据获取模块、车速判断模块和报警判定模块。其通过范围获取模块确定检测范围，并通过坐标获取模块和数据获取模块获取后车的车距以及后车实时车速，并通过车速判断模块和报警哦安定模块判定不同情况的变道安全距离，并根据车距和变道安全距离发出报警信息。本发明将不同车速下的变道需求加入到变道安全距离的判定条件中，从而可以更好的对车辆变道安全性进行判断，还将车流量信息加入到变道安全距离的判定条件中，从而使的变道的判断能够根据实际路况进行适应性调整，更加智能化。

Description

一种变道预警辅助方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车控制领域，具体涉及一种变道预警辅助方法及系统。
背景技术
汽车在变道时，需要考虑到与后车的间距来对超车变道做出及时的判断，然而现有的超车变道辅助系统，往往仅考虑到前后车间距问题，但对于前后与后车的相对速度，并未加入到判断因素当中，这就导致一些情况下，虽然两车间距离在安全范围内，但因前车车速低，后车车速过快，就导致前车变道过程中被后车追上，造成严重的追尾交通事故，这一点在高速行驶过程中危害更为严重。除此之外，车流量的判断也是变道判断的重要影响因素，不同车流路况下，往往有着不同的变道判断。
发明内容
为了使车辆变道更加智能化，能够将车速以及车流量数据加入到变道判断中，本发明提出了一种变道预警辅助方法，包括步骤：
S1：利用第一预设公式以及本车实时车速确定检测范围；
S2：通过传感器获取检测范围内的后车坐标信息；
S3：根据后车坐标信息获取本车与后车的车距、后车实时车速；
S4：判断本车实时车速是否超过车速阀值，若是，进入步骤S6，若否，则进入步骤S5；
S5：利用第二预设公式获取变道安全距离，进入步骤S7；
S6：利用第三预设公式获取变道安全距离，进入步骤S7；
S7：判断当前车距是否低于变道安全距离，若是，发出警报。
进一步地，所述第一预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中，S为检测范围，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，v0为本车实时车速，v1为后车实时车速，θ为方向盘角度，k为方向盘转向比。
进一步地，所述第二预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式中，SS为变道安全距离，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，Δv为本车与后车的相对车速，a、b为常规变量；
当后车实时车速大于本车实时车速时，a为1，b为0；当后车实时车速小于等于本车实时车速时，a为0，b为1。
进一步地，所述第三预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
式中，SS为变道安全距离，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，v1为后车实时车速，a为常规变量；
当后车实时车速大于本车实时车速时，a为1；当后车实时车速小于等于本车实时车速时，a为0。
进一步地，所述步骤S1后还包括步骤
S11：采集预设时间内通过预设距离长度的车流量信息，获取比例系数并对预警范围进行调整；
所述步骤S7前还包括步骤
S70：采集预设时间内通过预设距离长度的车流量信息，获取比例系数并对变道安全距离进行调整。
进一步地，所述比例系数为基于机器学习的近邻算法，根据车流量检测获得的当前车流量及道路情况的比例系数。
本发明还提出了一种车辆变道预警辅助系统，包括：
范围确认模块，用于根据本车实时车速确定检测范围；
坐标获取模块，用于获取检测范围内的后车坐标信息；
数据获取模块，用于根据后车坐标信息获取本车与后车的车距、后车实时车速；
车速判断模块，用于根据本车实时车速是否超过车速阀值的判断结果，获取变道安全距离；
报警判定模块，用于本车超车时，若车距小于低于变道安全距离，发出警报。
进一步地，所述车速判断模块，当实时车速小于车速阀值时用第二预设公式获取变道安全距离，当实时车速大于车速阀值时用第三预设公式获取变道安全距离。
进一步地，所述第二预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
所述第三预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
式中，SS为变道安全距离，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，Δv为本车与后车的相对车速，v1为后车实时车速，a、b为常规变量；
当后车实时车速大于本车实时车速时，a为1，b为0；当后车实时车速小于等于本车实时车速时，a为0，b为1。
进一步地，还包括比例调节单元，用于获取车流量信息并获取当前车流量及道路情况的比例系数，并根据比例系数调节检测范围和变道安全距离。
与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：
（1）本发明所述的一种车辆变道预警辅助方法及系统，将不同车速下的变道需求加入到变道安全距离的判定条件中，从而可以更好的对车辆变道安全性进行判断；
（2）还将车流量信息加入到变道安全距离的判定条件中，从而使的变道的判断能够根据实际路况进行适应性调整，更加智能化。
附图说明
图1为一种车辆变道预警辅助方法的方法步骤图；
图2为一种车辆变道预警辅助系统的系统结构图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
为了使得车辆变道的判定更加智能化，能够根据车速、路况等情况能动的切换判定条件，如图1所示，本发明提出了一种车辆变道预警辅助方法，包括步骤：
S1：利用第一预设公式以及本车实时车速确定检测范围；
S2：通过传感器获取检测范围内的后车坐标信息；
S3：根据后车坐标信息获取本车与后车的车距、后车实时车速；
S4：判断本车实时车速是否超过车速阀值，若是，进入步骤S6，若否，则进入步骤S5；
S5：利用第二预设公式获取变道安全距离，进入步骤S7；
S6：利用第三预设公式获取变道安全距离，进入步骤S7；
S7：判断当前车距是否低于变道安全距离，若是，发出警报。
其中，所述第一预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
式中，S为检测范围，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，v0为本车实时车速，v1为后车实时车速，θ为方向盘角度，k为方向盘转向比。
考虑到车辆后方可能存在不止一辆车辆，而对于车辆变道的判断往往只需要考虑一定范围内的后车车距、车速即可。因此，检测感兴趣距离（检测范围）的判定就显得尤为重要，合理的检测感兴趣距离可以在保证判断准确性的前提下，大幅度缩减检测器所需要的检测量，从而提高系统的分析效率，减少系统对变道判断的时间。
进一步地，所述第二预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
式中，SS为变道安全距离，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，Δv为本车与后车的相对车速，a、b为常规变量。
所述第三预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
式中，SS为变道安全距离，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，v1为后车实时车速，a为常规变量。
当后车实时车速大于本车实时车速时，a为1，b为0；当后车实时车速小于等于本车实时车速时，a为0，b为1。
通过第二预设公式和第三预设公式的计算，将变道的控制策略按车速分为两个阶段，第一阶段基于城市道路（车速<60km/h，也即是车速阀值），此时处于低速状态，若后车车速低于本车车速，且车距大于本车车身长度，那么就可以直接变道；若是本车车速低于后车速度，那么此时就要考虑到与后车在纵向上的车身差速（本车车身长度与本车纵向车速的商）与车速差的乘积，如第二预设公式所示。
而第二阶段则是基于高速公路等车辆高速行驶情况下的变道判断，若后车车速高于本车车速，则只需考虑车身差速与后车车速的乘积，而若是后车车速低于本车车速，那么在上述计算结果上，还要增加一个车身长度的变道安全距离。
通过对不同车速下不同的变道安全距离计算方式，从而使得变道安全距离的计算更加科学，能够根据车速的变化相应的调整，从而更加符合不同车速下的变道需求。
同时，车流量也是影响变道的一大重要因素，因此，本发明还将车流量加入到了变道的参考变量中，因此，还包括步骤，
所述步骤S1后还包括步骤
S11：采集预设时间内通过预设距离长度的车流量信息，获取比例系数并对预警范围进行调整；
所述步骤S7前还包括步骤
S70：采集预设时间内通过预设距离长度的车流量信息，获取比例系数并对变道安全距离进行调整。
其中，所述比例系数为基于机器学习的近邻算法，根据车流量检测获得的当前车流量及道路情况的比例系数。其具体为累计一定时间内车辆一段距离（本实施例中选取180m）内的多车道车流量信息与车速，并根据车流量与车速进行检测范围和变道安全距离的调整：
当车流量小于设定值时，设置检测范围
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，变道安全距离
Figure DEST_PATH_IMAGE010
；
当车流量大于设定值时，设置检测范围
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，变道安全距离
Figure DEST_PATH_IMAGE012
。
其中，k1和k2的实际值是根据机器学习k-邻近算法（K-Nearest Neighbor，KNN），按照车流量检测自我学习，针对特定值选取特定适用于当前车流量及道路情况的安全比例系数。
同时，在另一优选实施例中，还会基于车载互联网GPS定位信息，建立基于地图信息的安全行车超车提醒，当存在急弯、连续转弯、狭窄路段等路况信息时，提示不能进行变道操作，或者设置变道安全距离调整到相应适合的比例系数值，用于安全驾驶。当路况信息实时出现拥堵或者救援车辆时，进行变道前提示，禁止变道等信息。
需要说明的是，当通过GPS获得的路况信息、通过车流量获得的变道安全距离、基于车速获得的变道安全距离之间发生冲突时，GPS的判断等级最优，其余两者根据车流量置信率，当置信率大于90%，通过车流量获得的变道安全距离优先级由于基于车速获得变道安全距离。
实施例二
为了更好的对本发明的系统架构有一个明确的了解，本实施例通过系统结构的方式；来对本发明进行阐述，如图2所示，一种车辆变道预警辅助系统，包括：
范围确认模块，用于根据本车实时车速确定检测范围；
坐标获取模块，用于获取检测范围内的后车坐标信息；
数据获取模块，用于根据后车坐标信息获取本车与后车的车距、后车实时车速；
车速判断模块，用于根据本车实时车速是否超过车速阀值的判断结果，获取变道安全距离；
报警判定模块，用于本车超车时，若车距小于低于变道安全距离，发出警报。
还包括车速判断模块，当实时车速小于车速阀值时用第二预设公式获取变道安全距离，当实时车速大于车速阀值时用第三预设公式获取变道安全距离。
其中，所述范围确认模块是通过第一预设公式以及本车实时车速确定检测范围，其中第一预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
式中，S为检测范围，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，v0为本车实时车速，v1为后车实时车速，θ为方向盘角度，k为方向盘转向比。
所述第二预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
所述第三预设公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
式中，SS为变道安全距离，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，Δv为本车与后车的相对车速，v1为后车实时车速，a、b为常规变量；
当后车实时车速大于本车实时车速时，a为1，b为0；当后车实时车速小于等于本车实时车速时，a为0，b为1。
进一步地，还包括比例调节单元，用于获取车流量信息并获取当前车流量及道路情况的比例系数，并根据比例系数调节检测范围和变道安全距离。
在另一优选实施例中，还包括GPS单元，用于基于车载互联网GPS定位信息，建立基于地图信息的安全行车超车提醒。当存在急弯、连续转弯、狭窄路段等路况信息时，提示不能进行变道操作，或者设置变道安全距离调整到相应适合的比例系数值，用于安全驾驶。当路况信息实时出现拥堵或者救援车辆时，进行变道前提示，禁止变道等信息。
综上所述，本发明所述的一种车辆变道预警辅助方法及系统，将不同车速下的变道需求加入到变道安全距离的判定条件中，从而可以更好的对车辆变道安全性进行判断。还将车流量信息加入到变道安全距离的判定条件中，从而使的变道的判断能够根据实际路况进行适应性调整，更加智能化。
本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种车辆变道预警辅助方法，其特征在于，包括步骤：
S1：利用第一预设公式以及本车实时车速确定检测范围；
S2：通过传感器获取检测范围内的后车坐标信息；
S3：根据后车坐标信息获取本车与后车的车距、后车实时车速；
S4：判断本车实时车速是否超过车速阀值，若是，进入步骤S6，若否，则进入步骤S5；
S5：利用第二预设公式获取变道安全距离，进入步骤S7；
S6：利用第三预设公式获取变道安全距离，进入步骤S7；
S7：判断当前车距是否低于变道安全距离，若是，发出警报；
所述第二预设公式为：
Figure 872640DEST_PATH_IMAGE001
式中，SS为变道安全距离，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，Δv为本车与后车的相对车速，a、b为常规变量；
当后车实时车速大于本车实时车速时，a为1，b为0；当后车实时车速小于等于本车实时车速时，a为0，b为1；
所述第三预设公式为：
Figure 330166DEST_PATH_IMAGE002
式中，SS为变道安全距离，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，v1为后车实时车速，a为常规变量；
当后车实时车速大于本车实时车速时，a为1；当后车实时车速小于等于本车实时车速时，a为0。
2.如权利要求1所述的一种车辆变道预警辅助方法，其特征在于，所述第一预设公式为：
Figure 472434DEST_PATH_IMAGE003
式中，S为检测范围，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，v0为本车实时车速，v1为后车实时车速，θ为方向盘角度，为方向盘转向比。
3.如权利要求1所述的一种车辆变道预警辅助方法，其特征在于，所述步骤S1后还包括步骤
S11：采集预设时间内通过预设距离长度的车流量信息，获取比例系数并对预警范围进行调整；
所述步骤S7前还包括步骤
S70：采集预设时间内通过预设距离长度的车流量信息，获取比例系数并对变道安全距离进行调整。
4.如权利要求3所述的一种车辆变道预警辅助方法，其特征在于，所述比例系数为基于机器学习的近邻算法，根据车流量检测获得的当前车流量及道路情况的比例系数。
5.一种车辆变道预警辅助系统，其特征在于，包括：
范围确认模块，用于根据本车实时车速确定检测范围；
坐标获取模块，用于获取检测范围内的后车坐标信息；
数据获取模块，用于根据后车坐标信息获取本车与后车的车距、后车实时车速；
车速判断模块，用于根据本车实时车速是否超过车速阀值的判断结果，获取变道安全距离；
报警判定模块，用于本车超车时，若车距小于低于变道安全距离，发出警报；
所述车速判断模块，当本车实时车速小于车速阀值时用第二预设公式获取变道安全距离，当本车实时车速大于车速阀值时用第三预设公式获取变道安全距离；
所述第二预设公式为：
Figure 357214DEST_PATH_IMAGE004
所述第三预设公式为：
Figure 686564DEST_PATH_IMAGE005
式中，SS为变道安全距离，L为本车车身长度，vx为本车横向速度，Δv为本车与后车的相对车速，v1为后车实时车速，a、b为常规变量；
当后车实时车速大于本车实时车速时，a为1，b为0；当后车实时车速小于等于本车实时车速时，a为0，b为1。
6.如权利要求5所述的一种车辆变道预警辅助系统，其特征在于，还包括比例调节单元，用于获取车流量信息并获取当前车流量及道路情况的比例系数，并根据比例系数调节检测范围和变道安全距离。
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