CN104015725B - 一种基于多参数决策的车道偏离预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于多参数决策的车道偏离预警方法，所述方法中，感知单元负责获取偏离决策所必须传感器数据，控制单元负责计算车辆侧向安全性评价指标，判断车辆在当前时刻是否有偏离的危险，判断车辆的偏离趋势是否得到修正以及识别驾驶员的操作意图，报警单元负责通过图像，声音和震动发布报警信息。本发明所述的车道偏离预警方法准确率高，误报率低且实施容易，可以有效减少和避免车道偏离事故的发生。

Description

一种基于多参数决策的车道偏离预警方法

【技术领域】

本发明涉及一种基于多参数决策的车道偏离预警方法，具体地说是利用环视***提供的车辆与周边车道线的相对位置信息进行偏离决策的一种具有较高准确性和主动安全性的车道偏离预警方法。

【背景技术】

车道偏离预警***是车辆在因驾驶员疏忽等原因偏离车道时通过报警的方式提醒驾驶员注意控制方向，而不主动控制车辆运动的一种驾驶辅助***。该***旨在提高车辆侧向安全性，减少或避免车道偏离事故的发生。

现有的车道偏离预警***大都是利用车辆前方车道线信息进行偏离决策的，当道路存在一定坡度或车辆出现俯仰或侧倾运动时该种做法准确率会降低。随着机器视觉技术的进步与发展，车载环视***越来越多的应用在汽车中，环视***是在汽车周围架设能覆盖车辆周边所有视场范围的4到8个广角摄像头，对同一时刻采集到的多路视频图像处理成一幅车辆周边360度的车身俯视图，并在驾驶室内显示屏上显示出来。环视***可以准确地获取车辆周边环境信息。

有研究机构提出了利用环视***检测车道线进行偏离决策而进行车道偏离预警。但是目前所提出的方案中，所采用的偏离决策算法过于简单，大多是简单根据汽车与车道线之间距离进行判断，对靠近和远离车道线的趋势没有有效识别。当驾驶员做出有效修正动作，但由于汽车侧纵向动力学响应的滞后，使得***仍然报警，导致误报率高，影响***的接受性。

【发明内容】

本发明的主要目的是为了解决现有技术问题，提供一种低误报率的基于多参数决策的车道偏离预警方法。

一种基于多参数决策的车道偏离预警方法，包括如下步骤：

第一步：获取数据

通过车载环视***获取车轮距车道边线的距离和车辆纵轴线与车道线的夹角，车辆轮速传感器获取车轮转速并换算为车辆纵向速度，方向盘转角传感器获取驾驶员的转向操作信号，转向灯信号可以通过控制单元的输入接口直接获取；

第二步：计算侧向安全性评价指标

按照如下公式计算车辆的侧向安全性评价指标

$y=\frac{1}{1+e^{-\frac{x-A\left(u\right)}{B}}}$

A(u)＝0.81671+0.0002415u+0.00002356u²

B＝0.6625

式中，y为侧向安全性评价指标，x为车轮距同侧车道线的距离，u为车轮纵向速度，A(u)为与速度有关的变量，B为***常量。

第三步：判断车辆在当前时刻是否有偏离

计算车辆在上一时刻和下一时刻的侧向安全性评价指标，利用三个时刻的侧向安全性评价指标判断车辆的运动趋势是靠近车道线还是远离车道线；如果车辆的安全性评价指标逐渐减小，则车辆运动趋势是靠近车道线；反之，则远离车道线；

第四步：判断车辆偏离的趋势是否得到修正

利用车辆纵轴线与车道线的夹角变化判断车辆偏离的趋势是否得到修正，车辆纵轴线与车道线的夹角为负值且逐渐减小，说明对车辆的偏离趋势没有采取修正措施；此夹角为正值且逐渐减小则偏离的趋势得到修正；

第五步：识别驾驶员的操作意图

利用转向灯信号的是否开启和驾驶员的方向盘输入识别驾驶员的操作意图；

第六步：发布报警信息

如果控制单元决策出车轮正在发生偏离且没有采取修正措失，驾驶员的操作意图也不是换道或转弯，则向报警单元发送报警指令，报警单元根据接收到的指令发布报警信息。

有益效果：

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明是在车载环视***的基础上开发而成的，无需另外增加前视相机，降低了***的成本；

(2)本发明综合考虑了时间距离和空间距离的特点，利用车辆侧向安全性评价指标进行车道偏离决策；

(3)本发明中对驾驶员的驾驶意图进行了识别，在驾驶员换道或转弯时***不发出报警；

(4)本发明中的震动方向盘是利用电动助力转向***的直流电机实现的，无需在方向盘中增加震动电机；

【附图说明】

图1为本发明方法的整体架构

图2为车载环视***；

图3为环视***获取的车道信息；

图4为判断车辆运动趋势时的三个时刻；

图5为利用驾驶员操作识别驾驶员意图的方法；

图6为车道偏离***算法流程图；

图7为典型道路工况1；

图8为典型道路工况2；

图9为典型道路工况3。

【具体实施方式】

本发明的主要目的可通过如下技术方案实现：

具体实施例一、

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，以下实施例将有助于本领域技术人员进一步理解本发明。如图7所示，本实施例详细说明了车辆逐渐靠近车道线时的处理方法，包括以下几个步骤：

(1)感知单元通过车载环视***获取车轮距车道边线的距离和车辆纵轴线与车道线的夹角，车辆轮速传感器获取车轮转速并换算为车辆纵向速度，方向盘转角传感器获取驾驶员的转向操作信号，转向灯信号可以通过控制单元的输入接口直接获取。

(2)控制单元负责信号处理，向报警单元发送控制指令。具体地，利用车轮距车道边线的距离和车辆纵向速度计算车辆侧向安全性评价指标，进行车辆当前时刻危险性评价；

按照如下公式计算车辆的侧向安全性评价指标

$y=\frac{1}{1+e^{-\frac{x-A\left(u\right)}{B}}}$

A(u)＝0.81671+0.0002415u+0.00002356u²

B＝0.6625

式中，y为侧向安全性评价指标，x为车轮距同侧车道线的距离，u为车轮纵向速度，A(u)为与速度有关的变量，B为***常量。

在(A(u)，0.5)处做切线分别与y＝0和y＝1相交于(A(u)-2B,0.12)和(A(u)+2B,0.88)，侧向距离为A(u)-2B时的安全性评价指标是0.12，此时车辆处于危险的状态，侧向距离为A(u)+2B时的安全性评价指标是0.88，此时车辆处于相对安全的状态。本发明中安全性评价指标的取值范围就是0.12-0.88。

我国高速公路设计速度最高为120km/h，车道宽度为3.75m。车辆行驶在车道的正中央时车辆最安全，安全性评价指标最大。轮距为1500mm，轮胎宽度为195≈200mm。车辆已经跨越车道线后很危险的，根据美国汽车安全办公室和防碰撞标准办公室草拟的车道偏离预警***实验测试声明，最晚发出预警的时间是在车轮跨越车道线0.3m的时刻，到此时刻还没有发出预警则视为***失效。本发明中将跨越车道线0.3m时的情况视为最危险的工况，安全性评价指标为0.12；同理，一侧车轮跨越车道线0.3m时对另一侧来讲最安全，距车道线的距离是2.35m，安全性评价指标是0.88。

在某一车速下，得到A(u1)-2B＝-0.3A(u1)+2B＝2.35，计算得到B＝0.6625，A(u)随着车速的增加而增加且取值范围涵盖x的全部变化区间，通过曲线拟合得到。

图6中所示的工况下可以通过比较得出车辆的安全性评价指标逐渐减小，即车辆运动趋势是靠近车道线；车辆纵轴线与车道线的夹角为负值且逐渐减小，说明对车辆的偏离趋势没有采取修正措施；通过对转向信号和方向盘转角信号的监控，判断出驾驶员的意图不是转弯或换道；综上所述，图6所示的工况下，本***的判断结果是偏离工况，控制单元向报警单元发出报警指令。

(3)报警单元接收到控制单元的控制指令后，在特定的时间点选择合适的报警方式发布报警信息，其中报警信息包括图像信息，震动信息和声音信息。

具体实施例二、

如图7所示，本实施例详细说明了车辆从危险状态逐渐远离车道线时的处理方法，如下所示：

控制单元利用感知单元获取的信息判断出车辆的运动趋势是远离车道线，此时虽然车辆距离车道线的距离很近，本***也不会发布报警信息。

具体实施例三、

如图8所示，本实施例详细说明了车辆距离车道线很近且近似平行于车道行驶时本***的处理方法，如下所示：

控制单元判断出车辆的安全性评价指标较小，但通过对驾驶员的驾驶意图进行识别后，发现驾驶员有对方向盘的转向操作，此时车辆是在驾驶员的控制下行驶的，所以本***不会发出报警信息。

本发明提供了一种基于多参数决策的车道偏离预警***，并结合具体实施例一、例二、例三详细介绍了本发明的工作过程。通过分析说明了本方法准确率高误报率低，可以有效地减少和避免车道偏离事故；由于其实施容易成本低，适合大范围的推广。

Claims (1)

1.一种基于多参数决策的车道偏离预警方法，包括如下步骤：

第一步：获取数据

通过车载环视***获取车轮距车道边线的距离和车辆纵轴线与车道线的夹角，车辆轮速传感器获取车轮转速并换算为车辆纵向速度，方向盘转角传感器获取驾驶员的转向操作信号，转向灯信号通过控制单元的输入接口直接获取；

第二步：计算侧向安全性评价指标

按照如下公式计算车辆的侧向安全性评价指标

$y=\frac{1}{1+e^{-\frac{x-A\left(u\right)}{B}}}$

A(u)＝0.81671+0.0002415u+0.00002356u²

B＝0.6625

式中，y为侧向安全性评价指标，x为车轮距同侧车道线的距离，u为车轮纵向速度，B为***常量；

第三步：判断车辆在当前时刻是否有偏离

计算车辆在上一时刻和下一时刻的侧向安全性评价指标，利用三个时刻的侧向安全性评价指标判断车辆的运动趋势是靠近车道线还是远离车道线；如果车辆的安全性评价指标逐渐减小，则车辆运动趋势是靠近车道线；反之，则远离车道线；

第四步：判断车辆偏离的趋势是否得到修正

利用车辆纵轴线与车道线的夹角变化判断车辆偏离的趋势是否得到修正，车辆纵轴线与车道线的夹角为负值且逐渐减小，说明对车辆的偏离趋势没有采取修正措施；此夹角为正值且逐渐减小则偏离的趋势得到修正；

第五步：识别驾驶员的操作意图

利用转向灯信号的是否开启和驾驶员的转向操作信号识别驾驶员的操作意图；

第六步：发布报警信息

如果控制单元决策出车轮正在发生偏离且没有采取修正措失，驾驶员的操作意图也不是换道或转弯，则向报警单元发送报警指令，报警单元根据接收到的指令发布报警信息。