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专利号: 2021111425575
申请人: 合肥工业大学
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
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于离散点轨迹拟合的车辆避障预警方法,其特征在于,其包括以下步骤:S1:先获取车辆的历史轨迹数据,再根据所述历史轨迹数据对多个连续轨迹点进行NURBS样条拟合,得到拟合曲线,最后计算出所述拟合曲线端点的切线;

S2:先根据所述车辆在任意时刻的行驶速度和位置,获得所述车辆的最大制动减速度,以计算出最小安全行驶距离一,再计算出所述车辆在制动前的反应距离,最后根据所述最小安全行驶距离一和所述反应距离,计算出所述车辆的安全距离一;

S3:先计算所述拟合曲线端点的前一轨迹点的切线方向向量和实际速度,再根据所述切线方向向量和所述实际速度,计算出所述前一轨迹点处的拟合方向角度误差,然后在所述拟合曲线端点处以所述安全距离一为半径,所述拟合曲线端点的切线向量所在直线对称,角度为多倍拟合方向角度误差的扇形区域定义为大概率碰撞区域一,最后判断所述大概率碰撞区域一是否有固定障碍物,并计算出相应的预警概率一;

S4:先根据所述车辆在任意时刻相对一个移动障碍物的行驶速度和位置,计算出最小安全行驶距离二,再计算出所述车辆在制动前的反应距离,最后根据所述最小安全行驶距离二和所述反应距离,计算出所述车辆的安全距离二;

在所述拟合曲线端点处以所述安全距离二为半径,所述拟合曲线端点的切线向量所在直线对称,角度为多倍拟合方向角度误差的扇形区域定义为大概率碰撞区域二,最后判断所述大概率碰撞区域二是否有所述移动障碍物,并计算出相应的预警概率二;其中,所述多倍拟合方向角度误差中的倍数等于所述拟合曲线的拟合次数;

S5:根据所述预警概率一和所述预警概率二,对所述车辆进行预警。

2.如权利要求1所述的基于离散点轨迹拟合的车辆避障预警方法,其特征在于,所述步骤S5,先根据所述车辆的实际驾驶数据,预设出一个低风险预警概率、一个中风险预警概率和一个高风险预警概率,再将所述预警概率一分别与所述低风险预警概率、所述高风险预警概率比较,按照一个预设方案获得相应的预警等级,或/和,将所述预警概率二分别与所述低风险预警概率、所述高风险预警概率比较,按照所述预设方案获得相应的预警等级。

3.如权利要求1所述的基于离散点轨迹拟合的车辆避障预警方法,其特征在于,所述步骤S1,NURBS样条拟合的次数为三次;定义当前时刻t的车辆行驶状态通过车辆传感单元读取,速度为Vt,加速度为at,位置为St,车辆行驶历史轨迹可以从存储单元中读取,n个轨迹点分别为St‑n、St‑n+1、St‑n+2…St‑2、St‑1、St,计算所述拟合曲线端点的切线向量vt。

4.如权利要求3所述的基于离散点轨迹拟合的车辆避障预警方法,其特征在于,所述步骤S2,所述最小安全行驶距离一的计算公式为:2

Lmin1=St+1‑St=Vt/(2*dmax)

式中,Lmin1为所述最小安全行驶距离一,St为所述车辆在t时刻的位置,St+1为所述车辆在t+1时刻的位置,dmax为所述车辆的最大制动减速度;

所述反应距离的计算公式为:

L0=Vt*T0

式中,L0为所述反应距离,T0为所述车辆中驾驶员的制动反应时间;

所述安全距离一的计算公式为:

Ls=L0+Lmin1

式中,Ls为所述安全距离一。

5.如权利要求4所述的基于离散点轨迹拟合的车辆避障预警方法,其特征在于,所述步骤S3,定义所述拟合曲线端点的前一轨迹点的切线方向向量vt‑1和实际速度Vt‑1,所述拟合方向角度误差的计算公式为:式中,α为所述拟合方向角度误差。

6.如权利要求5所述的基于离散点轨迹拟合的车辆避障预警方法,其特征在于,所述步骤S3,在所述大概率碰撞区域一中没有固定障碍物时,则所述预警概率一为零;

在所述大概率碰撞区域一中有固定障碍物时,则计算所述固定障碍物与位置St的向量VO与拟合向量vt的夹角γO:所述预警概率一的计算公式为:

P1=(3α-γo)/(3α)×100%

式中,P1为所述预警概率一。

7.如权利要求6所述的基于离散点轨迹拟合的车辆避障预警方法,其特征在于,所述步骤S4,所述最小安全行驶距离二的计算公式为:2

Lrmin2=Vr/(2*dmax)

式中,Vr为所述车辆相对所述移动障碍物的行驶速度,Vr=Vt‑Vo;Lrmin2为所述最小安全行驶距离二。

8.如权利要求7所述的基于离散点轨迹拟合的车辆避障预警方法,其特征在于,所述步骤S4,在所述大概率碰撞区域二中没有移动障碍物时,则所述预警概率二为零;

在所述大概率碰撞区域二中有移动障碍物时,则计算所述移动障碍物与位置St的向量VP与拟合向量vt的夹角γP:所述预警概率二的计算公式为:

式中,P2为所述预警概率二。

9.如权利要求1所述的基于离散点轨迹拟合的车辆避障预警方法,其特征在于,在所述步骤S5中,定义出一个低风险预警概率Pa、一个中风险预警概率Pb和一个高风险预警概率Pc;

若P1≤Pa,则不进行碰撞提示,并提示正常驾驶;

若Pa<P1≤Pb,则进行低等级风险碰撞提示,并提示谨慎驾驶;

若Pb<P1≤Pc,则进行中等级风险碰撞提示,并提示减速驾驶;

若P1>Pc,则进行高等级风险碰撞提示,并提示制动停车;

或/和,

若P2≤Pa,则不进行碰撞提示,并提示正常驾驶;

若Pa<P2≤Pb,则进行低等级风险碰撞提示,并提示谨慎驾驶;

若Pb<P2≤Pc,则进行中等级风险碰撞提示,并提示减速驾驶;

若P2>Pc,则进行高等级风险碰撞提示,并提示制动停车。

10.一种应用如权利要求1‑9中任意一项所述的基于离散点轨迹拟合的车辆避障预警方法的预警装置,其特征在于,其包括:存储单元,其用于获取并储存车辆的历史轨迹数据;

逻辑综合单元,其用于根据所述历史轨迹数据对多个连续轨迹点进行NURBS样条拟合,得到拟合曲线,最后计算出所述拟合曲线端点的切线;所述逻辑综合单元还用于先根据所述车辆在任意时刻的行驶速度和位置,得所述车辆的最大制动减速度,以计算出最小安全行驶距离一,再计算出所述车辆在制动前的反应距离,最后根据所述最小安全行驶距离一和所述反应距离,计算出所述车辆的安全距离一;所述逻辑综合单元还用于先计算所述拟合曲线端点的前一轨迹点的切线方向向量和实际速度,再根据所述切线方向向量和所述实际速度,计算出所述前一轨迹点处的拟合方向角度误差,然后在所述拟合曲线端点处以所述安全距离一为半径,所述拟合曲线端点的切线向量所在直线对称,角度为多倍拟合方向角度误差的扇形区域定义为大概率碰撞区域一,最后判断所述大概率碰撞区域一是否有固定障碍物,并计算出相应的预警概率一;所述逻辑综合单元还用于先根据所述车辆在任意时刻相对一个移动障碍物的行驶速度和位置,计算出最小安全行驶距离二,再计算出所述车辆在制动前的反应距离,最后根据所述最小安全行驶距离二和所述反应距离,计算出所述车辆的安全距离二;所述逻辑综合单元还用于在所述拟合曲线端点处以所述安全距离二为半径,所述拟合曲线端点的切线向量所在直线对称,角度为多倍拟合方向角度误差的扇形区域定义为大概率碰撞区域二,最后判断所述大概率碰撞区域二是否有所述移动障碍物,并计算出相应的预警概率二;其中,所述多倍拟合方向角度误差中的倍数等于所述拟合曲线的拟合次数;以及预警提示单元,其用于根据所述预警概率一和所述预警概率二,对所述车辆进行预警。