CN114834462A

CN114834462A - 一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法

Info

Publication number: CN114834462A
Application number: CN202210424849.6A
Authority: CN
Inventors: 甘国超
Original assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Current assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2022-08-02

Abstract

本发明涉及一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法，包括如下步骤：1）获取车速和横摆角速度；2）根据车速确定预测时间；3）根据预测时间和车速计算预测轨迹长度；4）根据预测轨迹长度计算预测轨迹末端的横向位移L1以及左侧车道线和右侧车道线上对应预测轨迹末端的横向位移L2和L3；5）根据步骤4）的计算结果判断车辆是否有压线可能。本发明从驾驶员接管所需的反应时间出发，确定预测时间，然后运用最直接代表车辆运动状态的横摆角速度来预测车辆的短时运动轨迹，实时性强，预测结果准确；根据预测轨迹与两侧车道线的相交情况判断车辆是否有压线可能，若有，则报警提醒驾驶员接管车辆控制，从而提高自动驾驶安全性和使用体验。

Description

一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法

技术领域

本发明属于汽车智能化的技术领域，具体涉及一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法。

背景技术

随着汽车智能化的快速发展，越来越多的汽车上搭载了自动驾驶功能。目前，车辆自动驾驶的大部分场景都针对车道保持，即自动驾驶系统通过多种传感器获取车辆周围的环境信息并根据环境信息构建车道线方程，利用车道线方程得到车辆两侧的车道线轨迹，依赖车道左右的车道线判定车辆的位置，从而控制车辆在车道内保持对中行驶。当传感器故障或采集的环境信息有误时，都会影响自动驾驶系统的正常运行，容易出现车辆压线或冲出车道等情况，导致交通事故的发生。

为避免上述情况的发生，提高自动驾驶的安全性，需要提前预测出车辆有无压线的可能，当有压线可能时，提前通知驾驶员接管车辆控制，从而确保行驶安全。中国专利CN201911065468.8车辆压线检测方法、装置、移动终端及存储介质，该方案基于图像检测判断车辆是否有压线行为，主要是针对道路违法行为的自动判断，不能提前预测；中国专利CN201810320836.8一种车辆压线违章预先提示装置，该方案采用方向盘转角来预测车辆的行驶轨迹，可以在一定程度上对车辆的压线进行预测，但由于车辆的真实运动滞后于方向盘的转动，这导致车辆行驶轨迹的预测结果与真实情况可能存在较大误差，容易导致误提醒和不提醒的情况，可靠性和实用性较差，难以满足使用需求。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法，解决目前车辆压线预测方法存在可靠性较差的问题，取得提高自动驾驶安全性和使用体验的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法，包括如下步骤：

1)获取本车当前的车速和横摆角速度；

2)根据车速确定预测时间；

3)根据预测时间和车速计算预测轨迹长度；

4)根据车速、横摆角速度和预测轨迹长度计算预测轨迹末端的横向位移L1，根据预测轨迹长度分别计算左侧车道线和右侧车道线上对应预测轨迹末端的横向位移L2和L3；

5)根据步骤4)的计算结果判断车辆是否有压线可能，是，则执行步骤6)，否，则跳转执行步骤1)；

6)报警提醒驾驶员接管车辆。

进一步地，步骤2)中，根据车速确定预测时间的方式如下：当车速为0～25km/h时，预测时间取1.4s；当车速为25～90km/h时，预测时间与车速呈反比，预测时间由1.4s线性渐变至1.2s；当车速为大于90km/h时，预测时间取1.2s。

进一步地，步骤3)中，预测轨迹长度为预测时间和车速的乘积。

进一步地，步骤4)中，计算预测轨迹末端的横向位移L1使用预测轨迹方程如下：

其中，y为预测轨迹在车辆坐标系下的横向位移，x为预测轨迹长度，v为车速，w为横摆角速度。

进一步地，步骤4)中，计算车道线上对应预测轨迹末端的横向位移L2和L3使用车道线方程如下：

左侧车道线方程：

y＝a_l0+a_l1x+a_l2x²+a_l3x³

其中，y为车道线在车辆坐标系下的横向位移，x为预测轨迹长度，a_l0,a_l1,a_l2,a_l3为左侧车道线方程系数。

右侧车道线方程：

y＝a_r0+a_r1x+a_r2x²+a_r3x³

其中，y为车道线在车辆坐标系下的横向位移，x为预测轨迹长度，a_r0,a_r1,a_r2,a_r3为右侧车道线方程系数。

进一步地，步骤5)中，判断车辆是否有压线可能的操作如下：将L1分别与L2和L3比较，若L2＜L1＜L3，则判断车辆没有压线可能，若L1＜L2或L3＜L1，则判断车辆有压线可能。

相比现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明所述一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法基于搭载自动驾驶系统的车辆实现，实施部署容易；从驾驶员接管所需的反应时间出发，确定预测时间，然后运用最直接代表车辆运动状态的横摆角速度来预测车辆的短时运动轨迹，实时性强，预测结果准确；判断预测轨迹与通过车道线方程得到的两侧车道线是否存在相交的情况，如果存在，则车辆继续按当前状态行驶很可能出现压线或冲出本车道的情况，此时报警提醒驾驶员接管车辆控制，从而提高自动驾驶安全性和使用体验。

附图说明

图1为实施例的一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法的流程图；

图2为实施例所述车辆弯道压线场景示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

实施例：

请参见图1，一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法，包括如下步骤：

1)获取本车当前的车速和横摆角速度；本实施例中，车速由车速传感器提供，横摆角速度从底盘相关控制器获取，通过车辆总线传输到ADAS控制器。

2)根据车速确定预测时间；对于紧急情况下的驾驶员接管，最关键的要给驾驶员充足的接管反应时间,这就要求预测压线的时间必须要大于一定的驾驶员接管反应时间才具备实际的意义；而从另一方面来讲，随着预测时间的变长，预测结果的准确性将会随之下降，伴随着自动驾驶车辆实时的主动控制调节，过长的预测时间也将毫无参考意义；

因此本发明从预测时间入手，选择合理的预测时间来确定车辆短时运动轨迹的长度；本实施例中，根据车速确定预测时间的方式如下：当车速为0～25km/h时，预测时间取1.4s；当车速为25～90km/h时，预测时间与车速呈反比，预测时间由1.4s线性渐变至1.2s；当车速为大于90km/h时，预测时间取1.2s；

这样，高速行驶下，预测轨迹更长，低速行驶下，预测轨迹更短，符合安全评估预期；另外，在预测时间选取时，还可以根据本车道外部的情况进行调整，当车道外部存在护栏、其他车辆等障碍物时，可适当延长预测时间，给驾驶员以更充足的反映时间，在此不做限制。

3)根据预测时间和车速计算预测轨迹长度；本实施例中，所述轨迹长度是指车辆行驶速度方向的长度，由车速和预测时间直接乘积得到。

本实施例中，计算预测轨迹末端的横向位移使用预测轨迹方程如下：

其中，y为预测轨迹在车辆坐标系下的横向位移，x为预测轨迹长度，v为车速，w为横摆角速度；

所述预测轨迹方程的推导过程如下：

已知位移公式：

由于本发明坐标系是车辆坐标系，运动过程中，初始速度可抵消，故在车辆坐标系下，公式①变化如下：

将位移公式用于车辆的横向运动，即有：

其中，y为车辆的横向位移，a_y为车辆的横向加速度；

又有车辆的横向加速度公式：

a_y＝v×w ④

其中，v为车速，w为横摆角速度；

联立③④可得：

本实施例中，计算车道线上对应预测轨迹末端的横向位移L2和L3使用车道线方程如下：

左侧车道线方程：

y＝a_l0+a_l1x+a_l2x²+a_l3x³

右侧车道线方程：

y＝a_r0+a_r1x+a_r2x²+a_r3x³

车辆弯道压线场景可参见图2所示，若预测轨迹末端的位置不在左右车道线之间，则必然预测轨迹与车道线存在交点，车辆继续按当前状态行驶很可能出现压线和冲出车道的情况；对应的，本实施例中，判断车辆是否有压线可能的操作具体如下：将L1分别与L2和L3比较，若L2＜L1＜L3，则判断车辆没有压线可能，若L1＜L2或L3＜L1，则判断车辆有压线可能。

6)报警提醒驾驶员接管车辆。

本发明所述方法以软件方式实现，对应软件建议部署在ADAS(一般指高级驾驶辅助系统，即自动驾驶系统)的控制器内部，车速传感器通过车辆总线将车速传输至ADAS控制器，横摆角速度从底盘相关控制器获取，通过车辆总线传输到ADAS控制器，车道线方程为自动驾驶领域的现有技术，可根据不同厂商所采用的车道线方程调整相应的输入参数，当判断存在压线可能时，利用自动驾驶系统的报警系统进行报警提示，以提醒驾驶员接管车辆控制，确保车辆的安全行驶。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)获取本车当前的车速和横摆角速度；

2)根据车速确定预测时间；

3)根据预测时间和车速计算预测轨迹长度；

6)报警提醒驾驶员接管车辆。

2.根据权利要求1所述一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法，其特征在于：步骤2)中，根据车速确定预测时间的方式如下：当车速为0～25km/h时，预测时间取1.4s；当车速为25～90km/h时，预测时间与车速呈反比，预测时间由1.4s线性渐变至1.2s；当车速为大于90km/h时，预测时间取1.2s。

3.根据权利要求1所述一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法，其特征在于：步骤3)中，预测轨迹长度为预测时间和车速的乘积。

4.根据权利要求3所述一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法，其特征在于：步骤4)中，计算预测轨迹末端的横向位移L1使用预测轨迹方程如下：

5.根据权利要求1所述一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法，其特征在于：步骤4)中，计算车道线上对应预测轨迹末端的横向位移L2和L3使用车道线方程如下：

左侧车道线方程：

y＝a_l0+a_l1x+a_l2x²+a_l3x³

其中，y为车道线在车辆坐标系下的横向位移，x为预测轨迹长度，a_l0,a_l1,a_l2,a_l3为左侧车道线方程系数；

右侧车道线方程：

y＝a_r0+a_r1x+a_r2x²+a_r3x³

6.根据权利要求1所述一种基于横摆角速度的车辆压线预测方法，其特征在于：步骤5)中，判断车辆是否有压线可能的操作如下：将L1分别与L2和L3比较，若L2＜L1＜L3，则判断车辆没有压线可能，若L1＜L2或L3＜L1，则判断车辆有压线可能。