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专利号: 2021104696712
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于通行时间区间的智能车辆防碰撞方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:获取自车和环境中其他车辆及障碍物的状态信息;

步骤2:预估自车及环境其他车辆或障碍物的行驶轨迹;

步骤3:判定自车与环境其他车辆或障碍物的轨迹交叉类型;

步骤4:若轨迹存在交叉点,获取车辆坐标系下轨迹交叉点的具体位置;若轨迹平行,判断追尾碰撞点位置;

步骤5:计算自车以及环境其他车辆或障碍物到达轨迹交叉点以及追尾撞击点的时间区间;

步骤6:根据碰撞时间的分布计算当前车辆到达各个交叉点及撞击点的安全加速度区间;

步骤7:将所有交叉点的加速度区间按碰撞时间由小到大顺序排列,取前若干个加速度区间,对其取交集,直到加减速度区间不存在交集为止,以此为自车安全行驶的期望加减速度区间;

步骤8:重复上述过程,直到车辆停止行驶或系统关闭。

2.根据权利要求1所述的一种基于通行时间区间的智能车辆防碰撞方法,其特征在于,步骤1中所述的自车信息通过车身传感器与GPS获取,所获取的具体信息包括:车辆速度,车辆加速度,车辆当前位置,车辆当前方向盘转角输入信息;

所述环境中的其他车辆行驶状态信息通过激光雷达与CCD工业相机获取,包括:他车速度信息,他车加速度信息,他车当前方向盘转角输入信息,它车当前距坐标系原点的位置信息;

所述环境中前方障碍物的信息包括:前方障碍物的距离、角度、速度信息,车辆行驶前方一定纵向距离位置车道线与车辆中心位置的横向距离以及车道线曲率情况。

3.根据权利要求1所述的一种基于通行时间区间的智能车辆防碰撞方法,其特征在于,所述步骤2中,自车行驶轨迹的预估表征为:Tself(t)={vself,θself,aself},其中Tself(t)代表t时刻之后自车位置,vself,aself分别为自车速度与加速度信息,θself为自车当前方向盘转角输入信息,设自车的车辆质心初始位置点为坐标原点,建立车辆坐标系,且道路上自车和它车均做匀加匀减速运动,自车行驶轨迹具体过程如下:y=xtanθself

所述其他车辆或障碍物行驶轨迹的预估表征为:Tveh(t)={vveh,Pveh,θveh,aveh},其中Tveh(t)代表t时刻之后其他车辆的位置,vveh,aveh分别为其他车辆速度与加速度信息,θveh为其他车辆当前方向盘转角输入信息,Pveh为其他车辆当前距坐标系原点的位置;它车行驶轨迹具体过程如下:

y=tanθveh(x‑Pvehcosθveh)+Pvehsinθveh。

4.根据权利要求1所述的一种基于通行时间区间的智能车辆防碰撞方法,其特征在于,所述步骤3中自车与环境其他车辆或障碍物的轨迹交叉类型包括两种类型:轨迹有交叉和轨迹平行;具体判定方法如下:

θself为自车当前方向盘转角输入信息,θveh为其他车辆当前方向盘转角输入信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于通行时间区间的智能车辆防碰撞方法,其特征在于,所述步骤4中,若存在轨迹交叉点,则根据车辆的质心位置,在车辆初始位置坐标系下确定轨迹交叉点的具体位置,联立如下方程,得到方程的解即为交叉点的具体位置(xo,yo):若轨迹平行,先判定是否有碰撞可能,具体如下:其中,dself_veh为自车和它车车间实际距离,在两车有碰撞的可能发生时,进一步通过如下方程判断是否一定会发生碰撞,具体如下:

2 2

(v1t+aveht/2)‑(v0t+aselft/2)‑L=0若t不存在时,无碰撞发生,车辆安全行驶;反之,车辆则在某一时刻会发生追尾碰撞,追尾碰撞点位置的确定具体如下:

2 2

(v1taccident+avehtaccident/2)‑(v0taccident+aselftaccident/2)‑L=0解方程 追尾撞击点的时间taccidentTaccident(t)={v0,taccident,aself}其中,Taccident(t)代表t时刻之后追尾碰撞点的具体位置,v0,v1为自车和它车的初始速度大小。

6.根据权利要求1所述的一种基于通行时间区间的智能车辆防碰撞方法,其特征在于,所述步骤5中,自车以及环境其他车辆或障碍物到达轨迹交叉点的通行时间具体计算如下:其中,dself_o,tself_o分别为自车到交叉点的距离和所用时间,dveh_o,tveh_o分别为它车到交叉点的距离和所用时间;

在车辆的前后方各取一段安全距离,取dfront=1.0m,drear=0.5m,得到它车通行时间区间(t11,t12),具体如下:t11=tveh_o+Δtfrontt12=tveh_o‑Δtrear其中,Δtfront,Δtrear为车辆考虑行车安全行驶所给距离所消耗的时间;

由它车通行时间区间推出自车通行时间区间,自车只有避开它车通行时间区间,才能实现防碰撞,具体表示为:

自车可通行时间区间:(0,t11)∪(t12,+∞)轨迹有交叉时,则各辆它车与自车有不同位置的轨迹交叉点(xo,yo);对于第二辆它车、第三辆它车…第N辆它车,其通行时间区间表示为(tN1,tN2),N=1,2,3,…;则自车的防碰撞可通行时间区间表示为(0,tN1)∪(tN2,+∞)。

7.根据权利要求6所述的一种基于通行时间区间的智能车辆防碰撞方法,其特征在于,所述步骤6中,

若自车和他车或障碍物轨迹有交叉,根据碰撞时间的分布计算当前车辆到达各个交叉点的安全加速度或减速度区间范围,具体如下:当tself_o1=0s时,aself_des1=+∞;当tself_o1=t11时,当tself_o1=t12时, 当tself_o1=+∞时,aself_des1=‑∞自车期望可避撞加速度aself_des1区间为:轨迹有交叉时,对于环境中的其它车辆或障碍物,自车有对应的期望可避撞加速度,列举如下:aself_des2,aself_des3…aself_desN,对于每一个轨迹交叉点,自车期望的防碰撞加速度区间为:

若轨迹平行,根据碰撞时间的分布计算轨迹平行时当前车辆到达撞击点的安全加速度或减速度,具体如下:

8.根据权利要求1所述的一种基于通行时间区间的智能车辆防碰撞方法,其特征在于,所述步骤7的具体过程为:

对自车到各轨迹交叉点的碰撞时间tself_oN由小到大顺序排列,得到新的由小到大的时间序列,令新的时间序列的每个时间点所对应的加/减速度区间为:aself_time1,aself_time2,aself_time3...aself_timeN取前若干个加/减速度区间的交集,aself_time1∩aself_time2∩aself_time3...∩aself_timei,直到第i+1个区间与其不存在交集为止;

同时,自车安全行驶的期望加/减速度区间应满足如下公式:其中, g分别为路面附着系数大小和重力加速度,aself_des为自车安全行驶的期望加/减速度区间。