CN112349141B

CN112349141B - 一种前碰撞控制方法、前碰撞预警装置及汽车

Info

Publication number: CN112349141B
Application number: CN201910736506.1A
Authority: CN
Inventors: 冯其高; 杨波; 蔡之骏; 李晓平; 张志德; 张莹
Original assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Automobile Group Co Ltd
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2019-08-09
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2039-08-09
Also published as: CN112349141A

Abstract

一种前碰撞预警方法，用于分析本车与远车的碰撞危险并发送预警，所述方法包括：接收远车发出的车辆信息以及路侧单元发出的道路信息；通过所述车辆信息与道路信息，识别离所述本车最近的同车道与相邻车道的远车；对所述远车进行矢量计算，求得所述本车与所述远车之间的最近距离；在所述最近距离小于预警距离阈值且所述远车与所述本车处于相同车道时，发送预警。本发明还提供一种实现该前碰撞预警方法的前碰撞预警装置及汽车。本发明基于路侧单元发送的道路信息和以及周围车辆信息，针对任何道路都能实时监控与本车同车道、相邻车道的远车，并且基于矢量法的计算方法，在直道和任何弯道都适用，能够准确而及时地提醒驾驶员前向碰撞危险。

Description

一种前碰撞控制方法、前碰撞预警装置及汽车

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种前碰撞控制方法、前碰撞预警装置及汽车。

背景技术

前向碰撞预警对于驾驶员安全具有重要的意义，目前在直道的前碰撞预警研究比较多，在弯道对于目标车辆的识别的局限性，比如大雾天气，下雪等，造成在弯道处的前碰撞预警不准确。

传统的前碰撞预警主要依靠雷达和摄像头进行目标车辆的识别，在天气不佳的情况下，容易造成目标车辆的丢失，或者在弯曲道路行驶时，针对前向碰撞预警目标的识别，在HV刚进入弯道时，可能识别的是相邻车道的车辆具有碰撞威胁，然而没有识别到本车道车辆；或者在连续弯道等道路，由于周边物体的遮挡，导致不能识别远方车辆，造成前方车辆识别不到，导致前碰撞预警产生漏报或者误报，不利于车辆行驶安全，同时也没有考虑频繁的预警消息的发送，导致预警功能的体验不佳。

前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种前碰撞控制方法、前碰撞预警装置及汽车，以能够准确而及时地提醒驾驶员前向碰撞危险。

本发明提供一种前碰撞预警方法，用于分析本车与远车的碰撞危险并发送预警，所述方法包括：接收远车发出的车辆信息以及路侧单元发出的道路信息；通过所述车辆信息与道路信息，识别离所述本车最近的同车道与相邻车道的远车；对所述远车进行矢量计算，求得所述本车与所述远车之间的最近距离；在所述最近距离小于预警距离阈值且所述远车与所述本车处于相同车道时，发送预警。

进一步地，所述识别离所述本车最近的同车道与相邻车道的远车，包括：将远车坐标转换为本车坐标上；判断远车相对本车的方位；筛选在本车前方同一车道、左前方相邻车道、右前方相邻车道的远车，若无，则返回上一步，若有，则进入下一步。

进一步地，所述矢量计算步骤中，所述本车与所述远车之间的最近距离以一定时间间隔连续计算，其计算公式为

其中，DCPA_n表示在n个时间间隔时，所述本车与所述远车之间的最近距离，n为从1开始递增的整数，

表示所述本车与所述远车之间的相对距离，

表示

在

的投影点A_n与本车之间的距离，

表示远车到本车的向量，

表示远车到P_n的向量，P_n表示在n个时间间隔时，远车相对于本车运动到的位置，

为本车到P_n之间的距离。

进一步地，所述发送预警步骤中，所述预警距离阈值d_w＝mV_rel+kV_HV，其中，m、k均为常数，V_rel为本车与远车的相对车速，V_HV表示本车车速。

进一步地，m＝3，k＝0.4905。

进一步地，所述发送预警步骤还包括：计算所有满足预警条件的远车的预计碰撞时间，找出预计碰撞时间中最小时间的目标车辆，发送预警信息。

进一步地，所述预计碰撞时间

Δt为时间间隔，n表示经过的时间间隔数，

表示P_n-1与P_n之间的距离，

表示P_n-1与A_n之间的距离，P_n表示在n个时间间隔时，远车相对于本车运动到的位置，A_n表示

在

的投影点，

表示远车到本车的向量，

表示远车到P_n的向量。

进一步地，所述预警步骤包括：判断所述最近距离是否小于预警距离阈值且所述远车是否与所述本车处于相同车道，若两条件均满足，则进行预警；若不满足其中一条件，则返回上一步。

本发明还提供一种前碰撞预警装置，用于分析本车与远车的碰撞危险并进行预警，所述前碰撞预警装置包括：接收单元，接收远车发出的车辆信息以及路侧单元发出的道路信息；识别单元，通过所述车辆信息与道路信息，识别离所述本车最近的同车道与相邻车道的远车；计算单元，对所述远车进行矢量计算求得所述本车与所述远车之间的最近距离；以及预警单元，在所述最近距离小于预警距离阈值且所述远车与所述本车处于相同车道时，发送预警。

本发明还提供一种汽车，所述汽车具有上述前碰撞预警装置。

本发明提供的前碰撞控制方法、前碰撞预警装置及汽车，基于路侧单元发送的道路信息和以及周围车辆信息，针对任何道路都能实时监控与本车同车道、相邻车道的远车，并且基于矢量法的计算方法，在直道和任何弯道都适用，从而能够准确而及时地提醒驾驶员前向碰撞危险。

附图说明

图1为本发明实施例前碰撞控制方法中路侧单元、本车、远车之间通信的示意图。

图2为本发明实施例前碰撞控制方法的流程图。

图3为本发明实施例前碰撞控制方法中目标识别的原理图。

图4为本发明实施例前碰撞控制方法的原理图(第一次循环)。

图5为本发明实施例前碰撞控制方法的原理图(多次循环)。

具体实施方式

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。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1至图5所示，本实施例中，前碰撞预警方法用于分析本车(HV)与远车(RV)的碰撞危险并发送预警，所述方法包括：

接收信息步骤，接收远车发出的车辆信息以及路侧单元(RSU)发出的道路信息；

目标识别步骤，通过车辆信息与道路信息，识别离本车最近的同车道与相邻车道的远车；

矢量计算步骤，对远车进行矢量计算，求得本车与远车之间的最近距离；

发送预警步骤，在最近距离小于预警距离阈值且远车与本车处于相同车道时，发送预警。

本实施例前碰撞预警方法适用于本车与远车均具有搭载C-V2X的车载单元OBU，且沿途装设有RSU的情况。如图1所示，表示主车HV在弯道行驶过程，通过搭载有C-V2X的车载单元OBU接收路边单元RSU发送的V2I信息：周边路口和道路信息、红绿灯信息，同时接收RV向一定范围发送的V2V信息：位置坐标、航向角、横摆角、方向盘转角、车速、加速度。HV接收到周围的V2V信息和V2I信息后，通过RSU发送的车道信息，可以判断周围车辆处于道路的某一个车道，然后在C-V2X通信范围内，通过判断RV处于HV的相对方位，进入车辆预警计算，通过计算，将潜在的危险车辆及时提醒驾驶员，提高行驶安全性。

如图3所示，识别离本车最近的同车道与相邻车道的远车，包括：将远车坐标转换为本车坐标上；判断远车相对本车的方位；筛选在本车前方同一车道、左前方相邻车道、右前方相邻车道的远车，若无，则返回上一步，若有，则进入下一步。

具体来说，包括如下步骤：

(1)、RV车辆坐标转换为HV车坐标上，其中α为HV车辆y轴旋转的角度

x_RV＞HV＝(X_RV-X_HV)cosα-(Y_RV-Y_HV)sinα

y_RV＞HV＝(X_RV-X_HV)sinα-(Y_RV-Y_HV)cosα

其中X_HV、X_RV表示HV和RV质心在全局坐标下的横坐标；Y_HV Y_RV表示HV和RV质心在全局坐标下的纵坐标，x_RV＞HV和y_RV＞HV是RV相对于HV坐标系的坐标值

(2)、判断RV处于HV的相对方位

中国车道宽度一般是2.75m～3.5m,取平均值，车道宽度设为3.125m；车辆的长度，以乘用车为例，大约在4m～5m，取平均4.5m；具体的RV相对于HV的方位为：

坐标区间	RV相对HV方位
		x<sub>RV＞HV</sub>＞1.5625&&y<sub>RV＞HV</sub>≥0	右前方
x<sub>RV＞HV</sub>＜-1.5625&&y<sub>RV＞HV</sub>≥0	左前方
		-1.5625≤x<sub>RV＞HV</sub>≤1.5625&&y<sub>RV＞HV</sub>≥0	前方
x<sub>RV＞HV</sub>＜-1.5625&&y<sub>RV＞HV</sub>≤0	左后方
		x<sub>RV＞HV</sub>＞1.5625&&y<sub>RV＞HV</sub>≤0	右后方
-1.5625≤x<sub>RV＞HV</sub>≤1.5625&&y<sub>RV＞HV</sub>＜0	后方
		x<sub>RV＞HV</sub>≤-1.5625&&-2.25≤y<sub>RV＞HV</sub>≤2.25	左方
x<sub>RV＞HV</sub>＞1.5625&&-2.25≤y<sub>RV＞HV</sub>≤2.25	右方

(3)、根据RSU信息，筛选在HV前方同一车道、左前方相邻车道、右前方相邻车道的RV车辆。

本实施例中，矢量计算步骤中，本车与远车之间的最近距离以一定时间间隔连续计算，其计算公式为

其中，DCPA_n表示在n个时间间隔时，本车与远车之间的最近距离，n为从1开始递增的整数(1、2、3......)，n表示本次计算的时间间隔数，也是矢量计算的循环次数。

表示本车与远车之间的相对距离，

表示

在

的投影点A_n与本车之间的距离，

表示远车到本车的向量，

为本车到P_n之间的距离。

发送预警步骤中，预警距离阈值d_w＝mV_rel+kV_HV，其中，m、k均为常数，V_rel为本车与远车的相对车速，V_HV表示本车车速。本实施例中，m＝3，k＝0.4905。

发送预警步骤还包括：计算所有满足预警条件的远车的预计碰撞时间，找出预计碰撞时间中最小时间的目标车辆，发送预警信息。当然，在其他实施例中，也可以只发送预警，而不找出目标车辆。

本实施例中，预计碰撞时间

Δt为时间间隔，n表示经过的时间间隔数，

表示P_n-1与P_n之间的距离，

在

的投影点，

表示远车到本车的向量，

表示远车到P_n的向量。

预警步骤包括：判断最近距离是否小于预警距离阈值且远车是否与本车处于相同车道，若两条件均满足，则进行预警；若不满足其中一条件，则返回上一步，进入下一个循环。

上述步骤的原理与效果，下面将结合图4、图5进行说明。

如图4所示，在弯道行驶中的同一车道的远车RV(Remote Vehicle)与主车HV(HostVehicle)，HV与RV车速分别为V_HV、V_RV，方向盘转角St_HV、St_RV，车头方向角为H_HV，H_RV(车头方向角以车头前进方向与大地坐标系Y轴的夹角，逆时针为正)，α_HV、α_RV为HV与RV的转向角(转向角以顺时针方向为正，逆时针方向为负)，将矢量车速

在B₁为起始点，α_HV转动，则RV相对于HV行驶车速为

在

的投影为

其中A₁为投影点；目的就是找到RV相对于HV车在单位时间内距离HV的距离。其中投影

的计算公式如下：

其中θ为矢量

与

的夹角；

这里

因此

则

在n＝1时，RV相对于HV的速度为

为找到HV到RV的最近距离，那么此时就是一个典型的数学问题：线段外一点HV到线段

的最短距离：

无论点HV在线段

的哪一个位置，公式(4)都成立，因此

可设定系数

则

表示的物理意义是：如果A₁在向量

上，那么该点即为在第一次循环n＝1时，RV相对于HV最近距离点(CPA₁)，向量

即为DCPA₁；如果A₁点在

的延长线上，用

表示DCPA₁；如果A₁在

的延长线上，那么用

表示DCPA₁。

图5表示HV与RV在弯道行驶时，RV相对于HV在n＝3时根据得到CPA₃，其中

表示的是与HV车辆在n＝3，也即单位时间间隔Δt＝1s时，矢量

与

大小相等，方向相反；因此在n＝1时，B₁和P₁坐标有

B₁点坐标：

则P₁坐标：

当n＝n时，

B_n点基于GPS坐标系(全局坐标系)的坐标：

其中

a_RV,n＝na_RV,0

α_RV,n＝nα_RV,0 (10)

为初始状态RV的速度和加速度矢量；α_RV,0为初始状态的转向角，由于V2X应用层国标中规定了可以从整车总线上获得方向盘转角St，则RV车轮转向角

为RV的转向传动比

P_n点基于GPS坐标系(全局坐标系)的坐标：

其中：

为初始状态HV的速度和加速度矢量；α_HV,0为初始状态的转向角，由于V2X应用层国标中规定了可以从整车总线上获得方向盘转角St，则HV车轮转向角

i_HV为HV的转向传动比。

前向碰撞的预警距离阈值可设置为d_w＝3V_rel+0.4905V_HV,其中V_rel为HV与RV的相对车速，表示的具体的物理意义是3V_rel表示RV和HV的相对安全距离，0.4905V_HV表示当发出预警警告时，为避免产生频繁的预警造成驾驶员的不适，设置的速度调整值。由图4可知，RV相对于HV的合速度为在n＝1时，为

n＝2时，为

n＝3时，为

将

分别投影到矢量

上；由于

与HV的车速矢量

大小相等，方向相反；因此在每一个时间间隔Δt内(设置Δt＝1s)时，每一步的预警距离阈值d_w,1、d_w,2、d_w,3分别为：

则在n＝n时，

其中

为

与

的夹角；

为

与

的夹角在矢量计算中，在n个计算次数内，如果DCPA_n≤d_w,n，则停止计算，此时可以得出HV在未来T_warning时间后，有前向碰撞危险。其中根据公式(5)(6)可知，在n个计算次数时，

本发明还提供一种电子装置，用于分析本车与远车的碰撞危险并进行预警，电子装置包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的前碰撞预警系统，前碰撞预警系统被处理器执行时实现如上所述之前碰撞预警方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述之前碰撞预警方法的步骤。

本发明还提供一种前碰撞预警装置，用于分析本车与远车的碰撞危险并进行预警，所述前碰撞预警装置包括:

接收单元，接收远车发出的车辆信息以及路侧单元发出的道路信息；

识别单元，通过所述车辆信息与道路信息，识别离所述本车最近的同车道与相邻车道的远车；

计算单元，对所述远车进行矢量计算，求得所述本车与所述远车之间的最近距离；以及

预警单元，在所述最近距离小于预警距离阈值且所述远车与所述本车处于相同车道时，发送预警。

本发明利用RSU发送的道路信息和接收的RV的车辆信息，可以实时监控HV前方同车道、相邻车道的RV，适用于在任何弯曲道路和直道下的前碰撞预警；同时本方案考虑了为避免由于频繁的预警造成驾驶员的不适，设计了随RV与HV的车速变化的自适应的前碰撞预警的安全距离阈值，更加的贴合实际情况，提高了预警功能的舒适性。

在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

本领域普通技术人员可以理解，实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤。前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种前碰撞预警方法，用于分析本车与远车的碰撞危险并发送预警，其特征在于，所述方法包括：接收远车发出的车辆信息以及路侧单元发出的道路信息；通过所述车辆信息与道路信息，识别离所述本车最近的同车道与相邻车道的远车；对所述远车进行矢量计算，求得所述本车与所述远车之间的最近距离；在所述最近距离小于预警距离阈值且所述远车与所述本车处于相同车道时，发送预警；所述矢量计算步骤中，所述本车与所述远车之间的最近距离以一定时间间隔连续计算，其计算公式为