專利名稱：車輛行駛軌跡預(yù)估及車道偏離評價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛行駛軌跡預(yù)估及車道偏離評價方法。
背景技術(shù)：
交通安全歷來是人們最為關(guān)心的問題之一，它直接關(guān)系到人民生命和財產(chǎn)的損失。在高速公路上，每年都會發(fā)生很多由于駕駛員注意力分散或是操作原因所引起的交通事故，造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，開發(fā)智能輔助駕駛系統(tǒng)，利用傳感器系統(tǒng)感知道路交通環(huán)境信息進行決策規(guī)劃，給駕駛員提出駕駛建議或部分代替駕駛員進行車輛控制操作，具有十分重要的意義。
作為智能輔助駕駛系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)主要功能是在高速或者類似的公路環(huán)境中，輔助過度疲憊或者長時間單調(diào)駕駛的駕駛員保持車輛在車道內(nèi)行駛。當由于駕駛員疏忽、打瞌睡、精神不集中、疲勞、打電話、尋找物品、操作儀表盤、或與乘客交談等原因可能造成汽車不按駕駛員意愿而偏離其行駛車道時，系統(tǒng)向駕駛員發(fā)出報警，提醒并鼓勵駕駛員進行校正操作，從而防止汽車偏離行駛車道，提高汽車的主動安全性。
如何根據(jù)當前的汽車行駛狀態(tài)及道路信息預(yù)測汽車未來的行駛軌跡，以及如何建立評價指標判斷汽車是否發(fā)生車道偏離，是本發(fā)明的關(guān)鍵。目前車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的評價方法主要有三種基于TLC(Time to Lane Crossing)的評價方法，基于預(yù)測軌跡偏差的評價方法，以及基于EDF(edge distribution function)的評價方法。TLC是指從車輛當前位置開始到車輛與車道線開始接觸止的運動時間，其基本思想是如果TLC小于設(shè)定的時間閾值，則認為車輛將發(fā)生車道偏離?；陬A(yù)測軌跡偏差的評價方法，假設(shè)偏離過程中汽車的航向角始終保持不變，從而計算一定時間后汽車的行駛軌跡，并與目標行駛軌跡比較。如果車輛的預(yù)期行駛軌跡與目標行駛軌跡之間的偏差大于設(shè)定的閾值則系統(tǒng)報警?；贓DF的評價方法，對車道標志線作出一定假設(shè)，根據(jù)邊緣分布函數(shù)(EDF)的兩個重要形狀特征——局部極大值和對稱軸判斷汽車是否發(fā)生偏離。上面所提及的車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的評價方法，從圖像處理的角度出發(fā)，利用車輛當前時刻的狀態(tài)判斷車輛是否發(fā)生車道偏離，并沒有充分考慮駕駛員的駕駛行為特性，與真實駕駛員駕駛汽車時對車道偏離行駛行為的理解有一定差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)沒有充分反映真實駕駛員行為特性的缺陷，提出一種基于駕駛員行為模擬的車道偏離危險性評價方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明主要包括以下步驟信息感知步驟通過車載傳感器提供車輛當前運動狀態(tài)及行車環(huán)境信息，其中行車環(huán)境信息指根據(jù)道路圖像獲得的前方道路的車道標志線信息，車輛運動狀態(tài)信息包括車輛縱向速度 ，橫向速度 ，方向盤轉(zhuǎn)角δsw，油門開度或者制動踏板行程比α；軌跡預(yù)估步驟通過模擬駕駛員的前視作用，利用車輛穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性對汽車在未來一段時間內(nèi)的預(yù)期行駛軌跡進行預(yù)估；車道偏離危險性評價步驟是根據(jù)汽車預(yù)期行駛軌跡以及前方道路的車道標志線，建立預(yù)期軌跡點處汽車到左側(cè)道路和右側(cè)道路的橫向安全距離以及汽車到前方道路的縱向安全距離三個車道偏離危險性評價指標，通過這三個指標對預(yù)期軌跡點的偏離危險性進行分析。
本發(fā)明的有益效果是，從駕駛員駕駛行為特性建模的角度出發(fā)，將駕駛員操縱行為特性應(yīng)用于汽車高速公路車道偏離預(yù)警系統(tǒng)，更為精確地預(yù)測汽車未來的預(yù)期行駛軌跡；建立了可充分反映駕駛員行為特性的車道偏離危險性評價指標，提高了相應(yīng)評價方法對汽車復(fù)雜行駛環(huán)境的適應(yīng)性，為車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的研究開發(fā)提供了一種新的方法，可以有效防止高速行駛汽車偏離其行駛車道，提高了高速汽車的主動安全性。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖l為應(yīng)用于車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的偏離危險性評價方法結(jié)構(gòu)圖；圖2為基于駕駛員行為模擬的汽車預(yù)期行駛軌跡的預(yù)估示意圖；圖3為車道偏離危險性評價指標計算的流程圖；圖4為車道偏離危險性評價指標的示意圖；圖5為橫向距離評價指標及其特征值；圖6為縱向距離評價指標及其特征值；圖7為Sigmoid函數(shù)及其參數(shù)確定的示意圖；圖8為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的流程圖。
具體實施例方式
實施例1首先，在步驟S00中，系統(tǒng)從車載傳感器中獲得汽車在當前時刻t的參數(shù)汽車的縱向速度 橫向速度 方向盤轉(zhuǎn)角δsw，油門開度或者制動踏板行程比α(當汽車處于驅(qū)動工況時，α為正值或等于0，表示油門開度，此時0％≤α≤100％；當汽車處于制動工況時，α為負值，表示制動踏板行程比，此時-100％≤α＜0％)，以及車道標志線信息，并讀取人機界面中駕駛員對系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定。由于上述的 以及車道標志線信息是在車體坐標系(以汽車質(zhì)心為原點，x軸沿著汽車縱軸線向前，y軸向左，z軸垂直向上，參考圖2)下的獲得的，因此在同一坐標系下汽車在t時刻的縱向位置x0，橫向位置y0和橫擺角0均為零。
其次，在步驟S11中，將根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角δsw和油門開度或者制動踏板的行程比α獲得汽車在當前時刻t的縱向加速度穩(wěn)態(tài)值 和橫向加速度穩(wěn)態(tài)值 由于前視時間Tp(通常為1～2s，本實施例取1.5s)遠大于汽車的瞬態(tài)反應(yīng)時間，因此汽車在t時刻到t+Tp時刻的這段時間內(nèi)按照穩(wěn)態(tài)特性運動。雖然汽車的縱向和橫向加速度是隨著時間不斷變化的，但由于前視時間較短，在t時刻到t+Tp時刻的這段時間內(nèi)，可以把汽車的速度控制特性和方向控制特性用一階線性參考模型近似，從而對應(yīng)于當前時刻t的方向盤轉(zhuǎn)角和油門開度或者制動踏板行程比，汽車都有一個橫向加速度和縱向加速度與之對應(yīng)。
利用上述簡化方法，根據(jù)最小二乘辨識原理，可以建立不同車速、不同油門開度或者制動踏板行程比所對應(yīng)的縱向加速度穩(wěn)態(tài)增益Gax，以及不同車速、不同方向盤轉(zhuǎn)角對應(yīng)的汽車側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益Gay兩個二維數(shù)表。根據(jù)這兩個二維數(shù)表，通過二維插值的方法，可以確定對應(yīng)于當前時刻油門開度或者制動踏板行程比α和方向盤轉(zhuǎn)角δsw的汽車縱向加速度穩(wěn)態(tài)增益Gax以及側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益Gay，從而縱向加速度和橫向加速度的穩(wěn)態(tài)值計算如下x··=Gax·α]]>y··=Gay·δsw]]>在步驟S12中，根據(jù)步驟S11得到的汽車縱向和橫向加速度穩(wěn)態(tài)值 和 ，以及步驟S00值獲得的汽車狀態(tài)和位置參數(shù)，通過模擬駕駛員的前視作用，對汽車在未來一段時間Tp(前視時間)內(nèi)的預(yù)期行駛軌跡進行預(yù)估。
根據(jù)實際駕駛經(jīng)驗，駕駛員在駕駛過程中，通常會向前觀察汽車前方一定范圍內(nèi)的道路狀況，并根據(jù)自己對汽車動力學和運動學特性的認識和掌握，利用汽車的當前狀態(tài)以及汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性來估計汽車的預(yù)期行駛軌跡，從而控制汽車的當前運動，即所謂的駕駛員的前視作用。駕駛員確定汽車未來要到達的位置后，就會給方向盤一定的轉(zhuǎn)角，并給油門或者制動踏板一定輸入。從汽車動力學的角度講，方向盤轉(zhuǎn)角引起汽車橫向加速度的變化，而油門或者制動踏板的輸入會引起汽車縱向加速度的變化。從汽車運動學的角度講，汽車在未來t+Tp時刻所能到達的位置可以認為是由汽車當前運動狀態(tài)和汽車的縱向、橫向加速度決定的。因此，可以通過模擬駕駛員的前視作用，根據(jù)當前時刻t時汽車的狀態(tài)( x0，y0，0)預(yù)測未來時刻t+Tp汽車狀態(tài)( xJ，yJ，J)，具體方法如下將前視時間Tp劃分成均等的離散時間片，在每個時間片內(nèi)，由于時間很短，使用剛體運動學原理計算車輛狀態(tài)，然后逐步累加獲得t+Tp時刻車輛的狀態(tài)。由于車輛橫擺運動的影響，相鄰兩個時刻之間車輛的航向角發(fā)生了變化，因此車體坐標系在不同時間片是不同的。但是汽車狀態(tài)都是在前一時刻的車體坐標系下進行計算的，因此必須進行坐標變換，將其從不同車體坐標系轉(zhuǎn)換到初始坐標系下才能累加，獲得該時刻的車輛狀態(tài)。在計算t+Tp時刻車輛狀態(tài)的過程中始終以t時刻車輛坐標系為基準，參考圖2，從坐標系(xj，yj)到坐標系(x0，y0)的轉(zhuǎn)換矩陣為 從而汽車在預(yù)期軌跡點PJ的狀態(tài)由下列計算過程獲得x··jy··j=x··0y··0]]>x·jy·j=x·j-1y·j-1+x··jy··j×Δtp]]>xjyj=xj-1yj-1+Aj-1,0x·j-1y·j-1×Δtp+12×x··jy··j×Δtp2]]>
式中j＝1，2，…，J，(J為等分時間片的個數(shù))。其中x0，y0表示初始汽車位置。 表示初始縱向和橫向速度。 表示初始縱向和橫向加速度的穩(wěn)態(tài)值，0是初始車輛航向角，Δtp＝Tp/J，Tp為前視時間。
在步驟S13中，根據(jù)步驟S12得到的汽車在t+Tp時刻的質(zhì)心位置(xj，yj)將汽車簡化成具有四個角點的矩形，并確定汽車四個角點的位置坐標。參考圖2、圖4、圖5、圖6所示。在t時刻汽車四個角點的位置坐標分別為corner(f，w/2)；corner[1](-r，w/2)；corner[2](-r，-w/2)；corner[3](f，-w/2)。
其中，f為汽車車頭到質(zhì)心的長度，r為車尾到質(zhì)心的長度，w為汽車寬度。則在t+Tp時刻汽車四個角點坐標為corner[i]Tp＝A*corner[i]T+(xj，yj)T 其中i＝0～3，分別代表四個角點，corner[i]Tp為四個角點在t+Tp時刻的坐標向量。A為旋轉(zhuǎn)矩陣，j為t+Tp時刻汽車的橫擺角。
在步驟S20中，根據(jù)t+Tp時刻汽車的狀態(tài)和四個角點位置坐標，以及車道標志線信息，計算車道偏離危險性評價的三個評價指標。
在駕駛過程中，駕駛員判斷汽車是否會偏離其行駛車道，是從橫向和縱向兩個方面進行的。在橫向方面，駕駛員通常通過汽車至左側(cè)以及右側(cè)道路的橫向相對距離進行判斷評價，確保正常行駛時汽車與左側(cè)和右側(cè)車道標志線保持一定的橫向距離，從而保證汽車不會從側(cè)面偏離其行駛車道；在縱向方面，駕駛員會通過汽車與前方道路的縱向相對距離進行判斷評價，確保正常行駛時汽車與前方道路保持一定的縱向距離，從而保證汽車不會從前方偏離其行駛車道。
因此，本發(fā)明建立了基于橫向和縱向距離的偏離危險性評價指標，包括車輛至左側(cè)車道標志線距離的偏離危險性評價指標IDS1、車輛至右側(cè)車道標志線距離的偏離危險性評價指標IDS2，以及車輛至前方車道標志線距離的偏離危險性評價指標IDS3三個基本的評價指標，并采用單極性Sigmoid函數(shù)將評價指標表征為0～1之間的數(shù)值，參考圖3所示。
rIDS1=11+e-a1(xsi1-c1)]]>rIDS2=11+e-a2(xsi2-c2)]]>rIDS3=11+e-a3(xsi3-c3)]]>其中rIDS1，rIDS2，rIDS3為三個評價指標值；xsi1，xsi2，xsi3為三個評價指標的特征值，分別表征了汽車與左側(cè)、右側(cè)和前方車道標志線的距離關(guān)系。a1，c1，a2，c2為與橫向安全距離Sa有關(guān)的常數(shù)；a3，c3為與縱向安全距離Sf有關(guān)的常數(shù)。
三個評價指標的計算可以通過以下四個步驟完成，參考附圖3在步驟S21中，根據(jù)步驟S13獲得汽車角點坐標以及步驟S00中獲得的車道標志線信息，參考附圖4，計算汽車角點3-0連線與車道標志線的交點A的坐標、角點2-1連線與車道標志線的交點B的坐標、角點0-3連線與車道標志線的交點C的坐標、角點1-2連線與車道標志線的交點D的坐標、角點1-0連線與車道標志線的交點E的坐標，以及角點2-3連線與車道標志線的交點F的坐標。
在步驟S22中，計算汽車角點0與交點A之間的距離l0，角點1與交點B之間的距離l1，角點3與交點C之間的距離l2，角點2與交點D之間的距離l3，角點0與交點E之間的距離l4，以及角點3與交點F之間的距離l5。
在步驟S23中，取距離l0和l1中的最小值作為評價指標IDS1的特征值xsi1，距離l2和l3中的最小值作為評價指標IDS2的特征值xsi2，距離l4和l5中的最小值作為評價指標IDS3的特征值xsi3，即xsi1＝min{l0，l1}，xsi2＝min{l2，l3}，xsi3＝min{l4，l5}。
在步驟S24中，根據(jù)車道偏離危險性評價指標計算公式以及步驟S23獲得的三個評價指標的特征值xsi1，xsi2，xsi3，計算三個評價指標的值rIDS1，rIDS2以及rIDS3。
車道偏離危險性評價指標計算公式中的常數(shù)a1，c1，a2，c2，a3，c3進一步確定如下參考圖7所示，由于單極性Sigmoid函數(shù)具有非線性增益的功能，即中間部分為高增益區(qū)，兩邊部分時低增益區(qū)。在確定隸屬度函數(shù)的系數(shù)時，主要是根據(jù)高增益區(qū)的自變量以及對應(yīng)的值域范圍求取系數(shù)。參考圖6所示，以評價指標IDS1為例，它是根據(jù)估計獲得的預(yù)期軌跡點與道路左側(cè)車道標志線的相對位置建立的安全性指標，其特征值為汽車左側(cè)的兩個角點到道路左側(cè)邊界的最小距離。通常情況下，特征值小于0將是極度危險的，這就意味著汽車已經(jīng)偏離車道線，因此低增益區(qū)的邊界取為0。由此可以通過計算獲得各個系數(shù)如下a1=a2=Sa2,a3=Sf2]]>c1＝c2＝Sa，c3＝Sf如前所述，常數(shù)a1，c1，a2，c2，a3，c3與橫向安全距離Sa和縱向安全距離Sf有關(guān)，因此道偏離危險性評價指標中的橫、縱向安全距離進一步確定如下由于安全距離的取值直接影響評價方法的可靠性和穩(wěn)健性，如果安全距離取為固定值，則很難適應(yīng)不同的車輛行駛工況的要求。很顯然，汽車行駛速度較低時，安全性較好，其偏離危險性也較低，因此安全距離可以取較小值；而行駛速度較高時，汽車的安全性變差，稍有不慎就可能發(fā)生車道偏離事故，從而對生命和財產(chǎn)安全造成威脅，因此安全距離應(yīng)該取較大值。也就是說，安全距離應(yīng)該與車速保持一定的關(guān)系，隨著的車速的不同而變化。這樣才能保證在各種車速下都能準確判斷汽車是否會偏離其行駛車道，既不會誤報警(在不會發(fā)生車道偏離的情況下發(fā)出報警)，也不會遺漏報警(在即將發(fā)生車道偏離時沒有報警)。根據(jù)試驗結(jié)果，得到安全距離如下橫向安全距離Sa＝0.011758+0.002932v+0.000019v2；縱向安全距離Sf＝0.0034v+0.0045v2。
其中，Sa為橫向安全距離，Sf為縱向安全距離，v為汽車在t時刻的速度(km/s)。
在步驟S30中，根據(jù)步驟S20獲得的車道偏離危險性評價的三個評價指標值，判斷汽車是否即將發(fā)生車道偏離事故。
如前所述，將安全閾值設(shè)定為三個級別安全，危險，特別危險。當IDS1、IDS2和IDS3中任何一個評價指標都大于安全閾值TH1(0.6)時，認為汽車不會發(fā)生車道偏離事故，即處于安全級別，從而不報警；當所有的評價指標都大于安全閾值TH2(0.4)并且至少有一個評價指標處于TH1和TH2之間時，認為汽車處于危險的級別，此時發(fā)出較為舒緩的報警聲音，并點亮黃色警示燈；而三個評價指標中只要任何一個小于安全閾值TH2，則認為汽車處于特別危險的級別，此時發(fā)出非常急促的報警聲音，并點亮紅色警示燈。
最后，在步驟S40中，根據(jù)評價結(jié)果通過聲音報警器和車載LCD警示燈箱駕駛員發(fā)出相應(yīng)的聲音和燈光信號，實現(xiàn)車道偏離預(yù)警功能。
實施例2如圖8流程圖所示首先，利用圖像傳感器采集道路圖像，對其進行處理，獲得前方道路的車道標志線信息。同時，通過車載傳感器采集車輛的狀態(tài)參數(shù)，如速度，換道信號，方向盤轉(zhuǎn)角，油門踏板或者制動踏板的位置等，獲得必要的輸入信息。
然后，根據(jù)換道信號，判斷汽車是否正在換道，如果汽車正在換道，系統(tǒng)停止工作；如果汽車沒有處于換道過程，系統(tǒng)會根據(jù)上述狀態(tài)參數(shù)，利用汽車的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性對汽車的預(yù)期行駛軌跡進行預(yù)估，獲得預(yù)期軌跡點的汽車狀態(tài)參數(shù)，并計算汽車四個角點的位置坐標。
其次，根據(jù)汽車預(yù)期軌跡點處汽車角點的位置坐標，以及所獲得的車道標志線信息，計算三個偏離危險性評價指標值。
最后根據(jù)所獲得的評價指標值以及設(shè)定的安全閾值，判斷汽車的偏離危險性級別，并據(jù)此發(fā)出相應(yīng)的聲音報警信號和LCD警示燈信號，提醒駕駛員進行矯正操作，避免汽車偏離其行駛車道。
權(quán)利要求
1.一種車輛軌跡預(yù)估及車道偏離評價方法，其特征在于包括以下步驟信息感知步驟通過車載傳感器提供車輛當前運動狀態(tài)及行車環(huán)境信息，其中行車環(huán)境信息指根據(jù)道路圖像獲得的前方道路的車道標志線信息，車輛運動狀態(tài)信息包括車輛縱向速度 橫向速度 方向盤轉(zhuǎn)角δsw，油門開度或者制動踏板行程比α；軌跡預(yù)估步驟通過模擬駕駛員的前視作用，利用車輛穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性對汽車在未來一段時間內(nèi)的預(yù)期行駛軌跡進行預(yù)估；車道偏離危險性評價步驟是根據(jù)汽車預(yù)期行駛軌跡以及前方道路的車道標志線，建立預(yù)期軌跡點處汽車到左側(cè)道路和右側(cè)道路的橫向安全距離以及汽車到前方道路的縱向安全距離三個車道偏離危險性評價指標，通過這三個指標對預(yù)期軌跡點的偏離危險性進行分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛軌跡預(yù)估及評價方法，其特征在于所述的軌跡預(yù)估步驟采用如下方法步驟S11，根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角δsw和油門開度或者制動踏板的行程比α獲得汽車在當前時刻t的縱向加速度穩(wěn)態(tài)值 和橫向加速度穩(wěn)態(tài)值 步驟S12，將前視時間Tp劃分成均等的離散時間片，使用剛體運動學原理計算車輛狀態(tài)，然后逐步累加獲得t+Tp時刻車輛的狀態(tài)；步驟S13，根據(jù)步驟S12得到的汽車在t+Tp時刻的質(zhì)心位置(xJ，yJ)，將汽車簡化成具有四個角點的矩形，并確定汽車四個角點的位置坐標。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種車輛軌跡預(yù)估及評價方法，其特征在于所述的前時刻t的縱向加速度穩(wěn)態(tài)值 和橫向加速度穩(wěn)態(tài)值 采用下述方法獲得首先建立不同車速、不同油門開度或者制動踏板行程比所對應(yīng)的縱向加速度穩(wěn)態(tài)增益Gax，以及不同車速、不同方向盤轉(zhuǎn)角對應(yīng)的汽車側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益Gay兩個二維數(shù)表；然后通過二維插值的方法，確定對應(yīng)于當前時刻油門開度或者制動踏板行程比α和方向盤轉(zhuǎn)角δsw的汽車縱向加速度穩(wěn)態(tài)增益Gax以及側(cè)向加速度穩(wěn)態(tài)增益Gay，從而確定縱向加速度和橫向加速度的穩(wěn)態(tài)值，計算如下x··=Gax·α]]>y··=Gay·δsw.]]>
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種車輛軌跡預(yù)估及評價方法，其特征在于所述的 時刻車輛的狀態(tài)采用下述方法獲得x··jy··j=x··0y··0]]>x·jy·j=x·j-1y·j-1+x··jy··j×Δtp]]>xjyj=xj-1yj-1+Aj-1,0(x·j-1y·j-1×Δtp+12×x··jy··j×Δtp2)]]> 式中j＝1，2，…，J，(J為等分時間片的個數(shù))，其中x0，y0表示初始汽車位置； 表示初始縱向和橫向速度； 表示初始縱向和橫向加速度的穩(wěn)態(tài)值，0是初始車輛航向角，Δtp＝Tp//J，Tp為前視時間， 是坐標系(xj，yj)到坐標系(x0，y0)的轉(zhuǎn)換矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種車輛軌跡預(yù)估及評價方法，其特征在于所述的汽車四個角點的位置坐標采用下述方法獲得corner[i]Tp＝A*corner[i]T+(xj，yj)T，其中corner[i]Tp為四個角點在t+Tp時刻的坐標向量， 為旋轉(zhuǎn)矩陣，i＝0～3，分別代表四個角點，j為t+Tp時刻汽車的橫擺角。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛軌跡預(yù)估及車道偏離評價方法，其特征在于所述的車道偏離危險性評價采用如下方法步驟S20，建立基于橫向和縱向距離的偏離危險性評價指標，包括車輛至左側(cè)車道標志線距離的偏離危險性評價指標IDS1、車輛至右側(cè)車道標志線距離的偏離危險性評價指標IDS2，以及車輛至前方車道標志線距離的偏離危險性評價指標IDS3三個基本的評價指標，并采用單極性Sigmoid函數(shù)將評價指標表征為0～1之間的數(shù)值，rIDS1=11+e-al(xsil-c1);]]>rIDS2=11+e-a2(xsi2-c2);]]>rIDS3=11+e-a3(xsi3-c3);]]>其中xsi1，xsi2，xsi3為三個評價指標的特征值，采用下述方法確定步驟S21，計算汽車角點連線與車道標志線的交點的坐標；步驟S22，計算汽車角點與交點之間的距離；步驟S23，分別取距離中的最小值作為評價指標的特征值；a1，c1，a2，c2；a3，c3為常數(shù)，采用下述方法確定a1=a2=Sa2,]]>a3=Sf2]]>c1＝c2＝Sa，c3＝Sf其中Sa為橫向安全距離，Sf為縱向安全距離，進一步確定為Sa＝0.011758+0.002932v+0.000019v2；Sf＝0.0034v+0.0045v2，其中v為汽車在t時刻的速度；步驟S30，根據(jù)步驟S20獲得的車道偏離危險性評價的三個評價指標值，判斷汽車是否即將發(fā)生車道偏離事故，當IDS1、IDS2和IDS3中任何一個評價指標都大于閾值時，認為汽車不會發(fā)生車道偏離事故，即處于安全級別；而三個評價指標中只要任何一個小于閾值，則認為汽車處于危險狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種車輛軌跡預(yù)估及評價方法，其特征在于所述安全閾值可依據(jù)不同類型的車道偏離預(yù)警模式設(shè)定。
8.如權(quán)利要求1至7所述的一種車輛軌跡預(yù)估及評價方法，其特征在于如果偏離危險性超過一定的閾值，則通過聲音和車載LCD顯示器向駕駛員發(fā)出車道偏離預(yù)警信息。
9.如權(quán)利要求1至7所述的一種車輛軌跡預(yù)估及評價方法，其特征在于在軌跡預(yù)估步驟前根據(jù)換道信號判斷汽車是否正在換道，如果汽車正在換道，停止軌跡預(yù)估工作。
10.如權(quán)利要求8所述的一種車輛軌跡預(yù)估及評價方法，其特征在于在軌跡預(yù)估步驟前根據(jù)換道信號判斷汽車是否正在換道，如果汽車正在換道，停止軌跡預(yù)估工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛軌跡預(yù)估及車道偏離評價方法，其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)沒有充分反映真實駕駛員行為特性的缺陷，提出了一種基于駕駛員行為模擬的車道偏離危險性評價方法。該方法利用圖像傳感器采集到的前方道路上的車道標志線信息，并結(jié)合車載傳感器提供的汽車車速、加速度、轉(zhuǎn)向狀態(tài)等信息，模擬駕駛員前視作用(開車時根據(jù)前方道路信息進行當前汽車駕駛控制)，預(yù)測汽車在未來一段時間內(nèi)的預(yù)期行駛軌跡，并針對該預(yù)期行駛軌跡與前方道路上車道標志線的相對位置，進行車道偏離危險性評價，從而判斷車輛是否可能發(fā)生車道偏離事故。如果車道偏離危險性超過一定的閾值，可通過聲音和車載LCD顯示器向駕駛員發(fā)出車道偏離預(yù)警信息。
文檔編號G05D1/03GK1775601SQ20051001729
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者管欣, 高振海, 張立存, 柯斌, 楊得軍 申請人:吉林大學