CN104608765A - 一种汽车智能超车方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车智能超车方法及***，该方法包括以下步骤：1)开启超车***，通过车载雷达获取本车的周围车辆的位置信息，建立平面坐标系；2)判断是否满足超车条件；3)根据在线预测算法得到待超越前车的预测行车轨迹；4)根据前车的预测行车轨迹生成本车的初始超车轨迹；5)根据实时获取的待超越前车的位置信息，判断超车是否结束；6)继续实时获取待超越前车的位置信号，根据在线预测算法预测行车轨迹，实时修正本车的超车轨迹；7)判断待超越前车加速度的大小是否超过对应的阈值；8)判断K的值是否等于5：9)关闭智能超车***。与现有技术相比，本发明具有提高超车安全性、操作简单、成本低、算法先进等优点。

Description

一种汽车智能超车方法及***

技术领域

本发明涉及汽车自动驾驶技术装置领域，尤其是涉及一种汽车智能超车方法及***。

背景技术

随着我国汽车的不断增多，汽车已进入了千家万户，汽车在给人们出行提供方便的同时，也为不断增多的汽车交通事故发生的频率。超车是行驶过程中较为常见的行为，然而在短短的超车时间内，由于驾驶员很难观察到所有周围车辆的状况以及预测前方车辆的运行轨迹，因此很容易发生交通事故。若能通过一套***来判断超车前提是否满足，随后预测前方车辆的运行轨迹，继而形成一条理想的超车路径，对于提高超车的安全性有很大作用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高超车安全性、操作简单、成本低、算法先进的汽车智能超车方法及***。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种汽车智能超车方法，包括以下步骤：

1)开启超车***，车载雷达获取本车的周围车辆的位置信息，并且选定一个固定点为原点，本车正前方为Y轴，本车右方为X轴，建立平面坐标系；

2)判断是否满足超车条件，若是，则进行步骤3)，若否，则等待一个雷达采集周期后，返回步骤2)；

3)根据本车的位置以及检测到的待超越前车相对于本车的位置，将待超越车辆的位置转化到平面坐标系下，并根据在线预测算法得到待超越前车的预测行车轨迹；

4)根据待超越前车的预测行车轨迹生成本车的初始超车轨迹，本车依照初始超车轨迹进行超车，并且K赋值1；

5)根据实时获取的待超越前车的位置信息，判断超车是否结束，若是，则进行步骤9)，若否，则进行步骤6)；

6)继续实时获取待超越前车的位置信号，根据在线预测算法实时预测待超越前车的行车轨迹，实时地修正本车的超车轨迹，得到本车的修正超车轨迹；

7)计算待超越前车X、Y方向上的加速度，判断其加速度的大小是否超过对应的阈值，若是，则K＝K+1，并进行步骤8)；若否，则K＝1，返回步骤5)；

8)判断K的值是否等于5，若是，则减速，并返回原车道，超车失败，进行步骤9)，若否，则返回步骤5)；

9)蜂鸣器连响三次，关闭智能超车***。

所述的步骤2)中的超车条件包括：

(1)在本车X轴范围-3～0m和Y轴范围-50～250m范围内没有其他车辆；

(2)在本车的正前方的两辆车的车距大于或者等于200m；

(3)在本车前方待超越的前车行驶的加速度的大小没有超过设定的阈值；

超车时必须满足所有超车条件时才允许超车。

所述的步骤3)和步骤6)中的在线预测算法为：

31)根据获取的待超越前车的多个位置与时间数据，判断数据点数s是否大于50个，若是，则对数据进行卡尔曼滤波，然后进行步骤32)，若否，则直接进行步骤32)；

32)对获得的数据进行三次样条插值，向后插值2秒，使插值后数据的时间间隔相同，三次样条插值函数的表达式为：

$f\left(x\right)=-S_i\frac{{(x-x_{i+1})}^3}{6h_i}+S_{i+1}\frac{{(x-x_{i+1})}^3}{6h_i}+[f\left(x_i\right)-\frac{S_i{h_i}^2}{6}]\frac{x_{i+1}-x}{h_i}+[f\left(x_{i+1}\right)-\frac{S_{i+1}{h_i}^2}{6}]\frac{x-x_i}{h_i}$

h_i＝x_i+1-x_i

插值的边界条件为：

$\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(x_0\right)=f_0^{\′}\\ s^{\′}\left(x_n\right)=f_n^{\′}\end{array}\right.:$

其中，x_i为插值函数f(x_i)在插值区间上的采样点，S_i为采样点x_i处的二阶导数，n为插值点数，i＝0，1，2，3……n；

33)根据三次样条插值后的数据进行卡尔曼预测，得到一组包括待超越前车每个预测时刻位置与车速的预测数据；

34)根据预测数据得到待超越前车的预测行车轨迹，并且接收下一个数据点，s值自加1，返回步骤33)。

所述的初始超车轨迹和修正超车轨迹均同时满足以下条件：

(1)与待超越前车的预测行车轨迹的对应时间点的距离保持3m以上；

(2)在待超越前车的左侧，且轨迹曲率连续；

(3)经过本车当前所在位置与待超越前车Y轴正向60m的位置点。

所述的步骤5)中超车结束的判定条件为：

待超越前车的位置位于本车X轴方向-0.5～0.5m，Y轴后方的相对距离大于或者等于30m的范围内。

一种汽车智能超车***，其特征在于，包括：

车载雷达，用以侦测附近车辆的位置信息；

节气门电磁阀，用以调节节气门开度，控制本车车速，在超车过程中使本车车速大于待超越前车10-20km/h；

辅助转向***电磁阀，用以控制汽车的前轮转向角；

蜂鸣报警器，用以在超车***关闭时发出蜂鸣报警；

ECU，内置行车轨迹算法程序，分别与车载雷达、节气门电磁阀、辅助转向***电磁阀和蜂鸣报警器连接，ECU通过接收车载雷达的信息，根据内置的程序得到行车轨迹，通过调节节气门电磁阀控制车速，调节辅助转向***电磁阀，控制行车方向。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、提高超车安全性，通过判断超车前提是否满足，以及在超车过程中判断是否满足继续超车的条件，并且考虑到了待超越前车行驶过程中的意外情况，从而形成理想的超车轨迹，使超车车辆安全平稳的超车。

二、操作简单，本超车***打开后，自动进行判断，自动生成超车轨迹，并且自动按照超车轨迹超车，降低了驾驶员的负担，减轻驾驶员疲劳。

三、成本低，本发明只需通过雷达接收周围汽车的位置信号，并运用雷达的锁定目标功能，而不需要其他传感器，因此实现起来更加容易，成本相对较低。

四、算法先进，通过在ECU中内置的基于卡尔曼预测原理的在线预测算法，增强了在线预测的实时性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的***结构示意图。

图3为在线预测算法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1所示，一种汽车智能超车方法，包括以下步骤：

一种汽车智能超车方法，包括以下步骤：

1)开启超车***，车载雷达获取本车的周围车辆的位置信息，并且选定一个固定点为原点，本车正前方为Y轴，本车右方为X轴，建立平面坐标系；

2)判断是否满足超车条件，若是，则进行步骤3)，若否，则等待一个雷达采集周期后，返回步骤2)超车条件包括：

(1)在本车X轴范围-3～0m和Y轴范围-50～250m范围内没有其他车辆；

(2)在本车的正前方的两辆车的车距大于或者等于200m；

(3)在本车前方待超越的前车行驶的加速度的大小没有超过设定的阈值；

超车时必须满足所有超车条件时才允许超车；

3)根据本车的位置以及检测到的待超越前车相对于本车的位置，将待超越车辆的位置转化到平面坐标系下，并根据在线预测算法得到待超越前车的预测行车轨迹；

4)根据待超越前车的预测行车轨迹生成本车的初始超车轨迹，本车依照初始超车轨迹进行超车，并且K赋值1，初始超车轨迹和修正超车轨迹均同时满足以下条件：

(1)与待超越前车的预测行车轨迹的对应时间点的距离保持3m以上；

(2)在待超越前车的左侧，且轨迹曲率连续；

(3)经过本车当前所在位置与待超越前车Y轴正向60m的位置点；

5)根据实时获取的待超越前车的位置信息，判断超车是否结束，若是，则进行步骤9)，若否，则进行步骤6)，超车结束的判定条件为：

待超越前车的位置位于本车X轴方向-0.5～0.5m，Y轴后方的相对距离大于或者等于30m的范围内；

6)继续实时获取待超越前车的位置信号，根据在线预测算法实时预测待超越前车的行车轨迹，实时修正本车的超车轨迹，并得到本车的修正超车轨迹；

7)计算待超越前车X、Y方向上的加速度，判断其加速度的大小是否超过对应的阈值，若是，则K＝K+1，并进行步骤8)；若否，则K＝1，返回步骤5)；

8)判断K的值是否等于5，若是，则减速，并返回原车道，超车失败，进行步骤9)，若否，则返回步骤5)：

9)蜂鸣器连响三次，关闭智能超车***。

如图3所示，在线预测算法为：

31)根据获取的待超越前车的多个位置与时间数据，判断数据点数s是否大于50个，若是，则对数据进行卡尔曼滤波，然后进行步骤32)，若否，则直接进行步骤32)；

32)对获得的数据进行三次样条插值，向后插值2秒，使插值后数据的时间间隔相同，三次样条插值函数的表达式为：

$f\left(x\right)=-S_i\frac{{(x-x_{i+1})}^3}{6h_i}+S_{i+1}\frac{{(x-x_{i+1})}^3}{6h_i}+[f\left(x_i\right)-\frac{S_i{h_i}^2}{6}]\frac{x_{i+1}-x}{h_i}+[f\left(x_{i+1}\right)-\frac{S_{i+1}{h_i}^2}{6}]\frac{x-x_i}{h_i}$

h_i＝x_i+1-x_i

插值的边界条件为：

$\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(x_0\right)=f_0^{\′}\\ s^{\′}\left(x_n\right)=f_n^{\′}\end{array}\right.;$

其中，x_i为插值函数f(x_i)在插值区间上的采样点，S_i为采样点x_i处的二阶导数，n为插值点数，i＝0，1，2，3……n；

33)根据三次样条插值后的数据进行卡尔曼预测，得到一组包括待超越前车每个预测时刻位置与车速的预测数据；

34)根据预测数据得到待超越前车的预测行车轨迹，并且接收下一个数据点，s值自加1，返回步骤31)。

如图2所示，一种汽车智能超车***，包括：

车载雷达，用以侦测附近车辆的位置信息；

节气门电磁阀，用以调节节气门开度，控制本车车速，在超车过程中使本车车速大于待超越前车10-20km/h；

辅助转向***电磁阀，用以控制汽车的前轮转向角；

蜂鸣报警器，用以在超车***关闭时发出蜂鸣报警；

ECU，内置行车轨迹算法程序，分别与车载雷达、节气门电磁阀、辅助转向***电磁阀和蜂鸣报警器连接，ECU通过接收车载雷达的信息，根据内置的程序得到行车轨迹，通过调节节气门电磁阀控制车速，调节辅助转向***电磁阀，控制行车方向。

一种汽车智能超车方法，首先通过雷达探测周围车辆情况判断是否满足超车条件，若不满足，则等待一个雷达采集周期后继续探测周围车辆情况判断是否满足超车条件，直到超车条件满足为止；超车条件满足后，检测待超越前车的位置信号，通过在线预测算法预测待超越前车的轨迹，并生成初始超车轨迹。随后每接收到一次待超越前车位置信号判断超车是否结束，若没有结束，则通过在线预测算法预测待超越前车的轨迹并修正超车轨迹，同时计算其X、Y方向加速度，判断待超越前车的加速度的大小是否超过对应的阈值，若连续五次发生其加速度超过对应阈值的情况，则汽车减速并返回原车道，随后智能超车***关闭，并触发蜂鸣器连响三次。否则，继续检测待超越前车位置信号，预测其轨迹，并修正超车轨迹。若判断超车结束，则智能超车***关闭，并触发蜂鸣器连响三次，提醒驾驶员。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种汽车智能超车方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)开启超车***，车载雷达获取本车的周围车辆的位置信息，并且选定一个固定点为原点，本车正前方为Y轴，本车右方为X轴，建立平面坐标系；

2)判断是否满足超车条件，若是，则进行步骤3)，若否，则等待一个雷达采集周期后，返回步骤2)；

3)根据本车的位置以及检测到的待超越前车相对于本车的位置，将待超越车辆的位置转化到平面坐标系下，并根据在线预测算法得到待超越前车的预测行车轨迹；

4)根据待超越前车的预测行车轨迹生成本车的初始超车轨迹，本车依照初始超车轨迹进行超车，并且K赋值1；

5)根据实时获取的待超越前车的位置信息，判断超车是否结束，若是，则进行步骤9)，若否，则进行步骤6)；

6)继续实时获取待超越前车的位置信号，根据在线预测算法实时预测待超越前车的行车轨迹，实时地修正本车的超车轨迹，得到本车的修正超车轨迹；

7)计算待超越前车X、Y方向上的加速度，判断其加速度的大小是否超过对应的阈值，若是，则K＝K+1，并进行步骤8)；若否，则K＝1，返回步骤5)；

8)判断K的值是否等于5，若是，则减速，并返回原车道，超车失败，进行步骤9)，若否，则返回步骤5)；

9)蜂鸣器连响三次，关闭智能超车***。

2.根据权利要求1所述的一种汽车智能超车方法，其特征在于，所述的步骤2)中的超车条件包括：

(1)在本车X轴范围-3～0m和Y轴范围-50～250m范围内没有其他车辆；

(2)在本车的正前方的两辆车的车距大于或者等于200m；

(3)在本车前方待超越的前车行驶的加速度的大小没有超过设定的阈值；超车时必须满足所有超车条件时才允许超车。

3.根据权利要求1所述的一种汽车智能超车方法，其特征在于，所述的步骤3)和步骤6)中的在线预测算法为：

31)根据获取的待超越前车的多个位置与时间数据，判断数据点数s是否大于50个，若是，则对数据进行卡尔曼滤波，然后进行步骤32)，若否，则直接进行步骤32)；

32)对获得的数据进行三次样条插值，向后插值2秒，使插值后数据的时间间隔相同，三次样条插值函数的表达式为：

$f\left(x\right)=-S_i\frac{{(x-x_{i+1})}^3}{6h_i}+S_{i+1}\frac{{(x-x_{i+1})}^3}{6h_i}+[f\left(x_i\right)-\frac{S_i{h}_i^2}{6}]\frac{x_{i+1}-x}{h_i}+[f\left(x_{i+1}\right)-\frac{S_{i+1}{h}_i^2}{6}]\frac{x-x_i}{h_i}$

h_i＝x_i+1-x_i

插值的边界条件为：

$\left\{\begin{array}{c}{s}^{\′}\left(x_0\right)=f_0^{\′}\\ s^{\′}\left(x_n\right)=f_n^{\′}\end{array}\right.;$

其中，x_i为插值函数f(x_i)在插值区间上的采样点，S_i为采样点x_i处的二阶导数，n为插值点数，i＝0，1，2，3……n；

33)根据三次样条插值后的数据进行卡尔曼预测，得到一组包括待超越前车每个预测时刻位置与车速的预测数据；

34)根据预测数据得到待超越前车的预测行车轨迹，并且接收下一个数据点，s值自加1，返回步骤33)。

4.根据权利要求1所述的一种汽车智能超车方法，其特征在于，所述的初始超车轨迹和修正超车轨迹均同时满足以下条件：

(1)与待超越前车的预测行车轨迹的对应时间点的距离保持3m以上；

(2)在待超越前车的左侧，且轨迹曲率连续；

(3)经过本车当前所在位置与待超越前车Y轴正向60m的位置点。

5.根据权利要求1所述的一种汽车智能超车方法，其特征在于，所述的步骤5)中超车结束的判定条件为：

待超越前车的位置位于本车X轴方向-0.5～0.5m，Y轴后方的相对距离大于或者等于30m的范围内。

6.一种实现如权利要求1-5任一项所述汽车智能超车方法的超车***，其特征在于，包括：

车载雷达，用以侦测附近车辆的位置信息；

节气门电磁阀，用以调节节气门开度，控制本车车速，在超车过程中使本车车速大于待超越前车10-20km/h；

辅助转向***电磁阀，用以控制汽车的前轮转向角；

蜂鸣报警器，用以在超车***关闭时发出蜂鸣报警；

ECU，内置行车轨迹算法程序，分别与车载雷达、节气门电磁阀、辅助转向***电磁阀和蜂鸣报警器连接，ECU通过接收车载雷达的信息，根据内置的程序得到行车轨迹，通过调节节气门电磁阀控制车速，调节辅助转向***电磁阀，控制行车方向。