專利名稱：一種車道偏離預警方法
技術領域：
本發明主要涉及到車輛安全系統領域，特指一種用于對車道偏離進行預警的方法，主要適用于車輛用主動安全系統。
背景技術：
隨著社會的發展，汽車作為人類主要的代步工具，正在漸漸成為人們生活中必不可少的一部分，但是隨之而來的交通事故也越來越引起人們的重視。人們在追求車輛所帶來的方便性的同時，也越來越關注車輛的安全性問題，這一強烈需求便推動了一系列汽車主動安全系統的研究。對于汽車主動安全系統，目前研究的比較多的是車道偏離預警系統及前向追尾預警系統，這是由目前汽車安全領域的主要需求所決定的。多份調查報告顯示，車道偏離與前向追尾在交通事故中占了相當大的比例，尤其是在高速公路及一些結構化道路下更是如此。正如奔馳公司的一份報告所寫的，目前交通事故的主要原因可以分為五類，其中車道偏離占了 19%，前向追尾占了沈％，其他的還包括換道超車、匯入車流等。因此，對車道偏離預警系統(LaneD印arture Warning System)的研究是非常有意義的。車道偏離預警系統用于實時地監視車、路之間的關系。當駕駛員由于疲勞、分心等原因無意識的駕駛車輛偏離車道中心線時，預警系統會善意地提醒駕駛員，必要時采取一些強制性的措施，以防止車輛超出車道線而帶來不必要的危險。傳統的車道偏離預警方法主要分為車輛行駛軌跡預估方法和車道線夾角法。車輛行駛軌跡預估方法是根據當前車輛的速度、前輪擺角等數據，結合車輛的運動學模型來預測車輛的運動軌跡，從而計算得到預測軌跡與車道線的接觸時間；或者是通過車輛與左、右車道線的橫向安全距離及車輛到前方道路的縱向安全距離來判斷車輛是否偏離車道。在這類方法的實際應用過程中，所需要的傳感器非常多，從而大大降低了系統的可靠性和實用性。同時，依靠傳感器來測量前輪擺角，測量誤差對低速行駛情況下的軌跡預測影響不大，但是在高速情況下，由于前輪擺角及其變化率都是非常小的，基于一般的傳感器所得到的觀測值，很可能包含了較大比例的噪聲信號，映射后得到的預測軌跡與實際軌跡偏差較大，將嚴重影響軌跡與道路邊界的相對關系。雖然采用高精度的傳感器可以得到較精確地測量值，但是高精度的傳感器又存在成本高、維護難等問題，很難適應車載的實際應用，不利于其推廣使用。車道線夾角法是對車道線進行建模，通過前方道路車道線的檢測點來擬合車道線方程，并基于車道線方程計算左、右車道線之間的夾角或者是車道線與水平軸之間的夾角來判斷車輛是否偏離車道。但是到目前為止，車道線模型不能很好的匹配各種條件下的車道線，在彎道情況下兩者之間的差別更大。同時由于車道線檢測點受到光照、地面條件的影響，檢測結果存在一些噪聲信號，這些會影響擬合得到的車道線方程的準確性，對于車路之間的評價影響較大，因此該方法也存在一定的局限性。
發明內容
本發明要解決的技術問題就在于針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種原理簡單、操作簡便、檢測精度高，實施后整體結構非常簡單、成本低廉、工作穩定可靠的車道偏離預警方法。為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案一種車道偏離預警方法，其特征在于步驟為(1)信息感知通過車載傳感器提供當前車輛運動的狀態信息及環境信息；其中， 所述環境信息是指根據道路圖像獲得的前方車道標志線信息，以前方道路標志線上所檢測到的左、右道路邊界點列I1, 12，. . .，Ik及r1; r2，. . .，rk_1 rk表示，所述車輛運動狀態信息為當前時刻的車輛速度ν及換道信息；(2)軌跡預測通過人類駕駛員駕駛行為模型，結合車輛運動學、動力學模型對未來一段時間內車輛的可能行駛軌跡范疇進行預測；(3)車道偏離預警決策根據車輛可能行駛軌跡與前方道路標志線上所檢測到的左、右道路邊界點列，將車輛可能行駛軌跡到車道標志線上的檢測點列的計算時間與預設閾值時間Tthre的相對關系作為車道偏離預警的評價指標，對車輛運動安全性進行分析。(4)人機接口 若經過步驟(3)的決策后，判斷車輛存在偏離車道的危險，則通過聲音等方式提醒駕駛員采取適當的動作。作為本發明的進一步改進所述步驟O)的具體流程為(2. 1)計算最大側向加速度；首先建立離散的速度-側向加速度查找表(V_av))， 對于實際的當前時刻的車輛速度v，在查找表內找到包含ν的最小區間[V1, V2]及其相對應的側向加速度值a” a2 ；基于插值的原理，計算得到對應于當前時刻的車輛速度ν的最大側
向加速度
權利要求
1.一種車道偏離預警方法，其特征在于步驟為(1)信息感知通過車載傳感器提供當前車輛運動的狀態信息及環境信息；其中，所述環境信息是指根據道路圖像獲得的前方車道標志線信息，以前方道路標志線上所檢測到的左、右道路邊界點列I1, 12，. . .，Ilri，Ik及r1; r2，. . .，rk_1 rk表示，所述車輛運動狀態信息為當前時刻的車輛速度ν及換道信息；(2)軌跡預測通過人類駕駛員駕駛行為模型，結合車輛運動學、動力學模型對未來一段時間內車輛的可能行駛軌跡范疇進行預測；(3)車道偏離預警決策根據車輛可能行駛軌跡與前方道路標志線上所檢測到的左、 右道路邊界點列，將車輛可能行駛軌跡到車道標志線上的檢測點列的計算時間與預設閾值時間Tthre的相對關系作為車道偏離預警的評價指標，對車輛運動安全性進行分析；(4)人機接口若經過步驟(3)的決策后，判斷車輛存在偏離車道的危險，則提醒駕駛員O
2.根據權利要求1所述的車道偏離預警方法，其特征在于，所述步驟O)的具體流程為(2. 1)計算最大側向加速度；首先建立離散的速度側向加速度查找表(V_av)，對于實際的當前時刻的車輛速度V，在查找表內找到包含ν的最小區間[V1, V2]及其相對應的側向加速度值a” a2 ；基于插值的原理，計算得到對應于當前時刻的車輛速度ν的最大側向加速度 V-V2 *
3.根據權利要求1所述的車道偏離預警方法，其特征在于，所述步驟(3)的具體流程為(3. 1)計算期望圓弧軌跡；計算從當前車輛狀態到前方道路標志線上的檢測點T(Xi， Yi)的期望圓弧軌跡歡與期望半徑Ri,R' = %2 * sin(0)) “ %2 * sin(0 - β)) >其中，T (xi; Yi)為當前時刻車體坐標系下的前方道路標志線上某一檢測點，車輛前輪擺角為δ”質心側偏角為β，d為當前車體質心位置S與檢測點的直線距離，θ為ST直線與質心速度方向之間的夾角；(3. 2)搜索左右最近連續關鍵點；根據前方道路標志線上所檢測到的左右道路邊界點列11;12，. . .，Ilrl，Ik及ri，r2，. . .，IV1^k所計算得到的期望半徑Ri與最小轉彎半徑R。Hti。al的相對關系，在由I1,12，...， lk-l，k 及r1，r2，···， rk-1，rk 所組成的所有點 Pi，P2，· · ·，Pk-1， pk; pk+1，Pk+2，...，P2k-1，P2k內搜索得到包含左臨界軌跡Lboundary的最近連續關鍵點Pm，Pm+1，與包含右臨界軌跡Rboundary的最近連續關鍵點Pn，Pn+1 ；(3. 3)計算最近連續關鍵點的行駛時間；對應最近連續關鍵點Pm，Plrt與pn，pn+1，計算相應的圓弧軌跡的行駛時間tm、tm+1、tn、tn+1 ；根據期望圓弧軌跡，結合當前時刻的車輛速度V， 依據下式計算與最近連續關鍵點Pm，Pm+1及Pn，Pn+1相應的圓弧軌跡的行駛時間
4.根據權利要求3所述的車道偏離預警方法，其特征在于，所述步驟(3.4)的具體流程為(3. 4. 1) tm>Tthre且 tm+1>Tthre， 則車輛以當前狀態沿左臨界軌跡Lboundary到達道路邊界的時間應大于預設閾值時間Tthre， 即 tL > Tthre ；若 tm ≤ Tthre且tm+1≤Tthre，則車輛以當前狀態沿左臨界軌跡Lboundary到達道路邊界的時間必然小于或者等于預設閾值時間Tthre，即tL≤ Tthre ；(3. 4. 2)若tm≤Tthre而tm+1 > Tthre,則車輛以當前狀態沿左臨界軌跡Lboundary運動閾值時間Tthre，可能位于道路邊界內，也可能超出道路邊界，此時設定為tL≤Tthre ；(3. 4. 3)若tm > Tthre而tm+1 < Tthre,則顯然某些檢測誤差導致了該結果，在這種情況下利用點1m前的其他點或者是lm+1后的其他點來進行判斷；若根據1m前的其他點或者是lm+1 后的其他點得到大于Tthre的運動時間，則可以得到tL> Tthre ；
5.根據權利要求3所述的車道偏離預警方法，其特征在于，所述步驟(3.5)的具體流程為(3. 5. 1)若tL> Tthre且tR > Tthre，則車輛的運動軌跡在預設閾值時間Tthre內必然位于道路邊界范圍內，在該條件下車輛的運動位于安全的范疇內；反之，若tL≤STthre且 tR≤Tthre，車輛以當前狀態行駛預設閾值時間Tthre車輛將超出道路邊界線，因此車輛的運動存在較大的危險性，需要采取預警的措施；(3. 5. 2)若tL> Tthre且tK≤Tthre,或者是tL≤Tthre且tK > Tthre,此時車輛的運動可能超出道路的邊界，但若是采取適當的措施，仍可保證車輛位于安全的范圍內，應提醒駕駛員采取適當的動作。
全文摘要
本發明公開了一種車道偏離預警方法，其步驟為(1)信息感知通過車載傳感器提供當前車輛運動的狀態信息及環境信息；(2)軌跡預測通過人類駕駛員駕駛行為模型，結合車輛運動學、動力學模型對未來一段時間內車輛的可能行駛軌跡范疇進行預測；(3)車道偏離預警決策根據車輛可能行駛軌跡與前方道路標志線上所檢測到的左、右道路邊界點列，將車輛可能行駛軌跡到車道標志線上的檢測點列的計算時間與預設閾值時間Tthre的相對關系作為車道偏離預警的評價指標，對車輛運動安全性進行分析。(4)人機接口若系統判斷車輛存在偏離車道的危險，則通過聲音等方式提醒駕駛員采取適當的動作。本發明具有原理簡單、操作簡便、檢測精度高，實施后整體結構非常簡單、成本低廉、工作穩定可靠等優點。
文檔編號B60Q9/00GK102295004SQ201110154458
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者孫振平, 安向京, 戴斌, 賀漢根, 陳清陽 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學