一种车辆、车辆预碰撞检测方法及装置与流程

1.本发明涉及一种车辆、车辆预碰撞检测方法及装置，属于自动驾驶车辆技术领域。


背景技术：

2.当前碰撞检测方法中车辆矩形范围的获取是依靠车身参数和路径跟踪点处的斜率作为车身偏航角得到的，即车辆的位置和角度都能够与路径点上的信息吻合，这对于以车辆中心点作为跟踪点以及车身尺寸较小时能够对车辆行驶区域实现较好的预测，从而实现对周围障碍物的碰撞预测。但是，当车辆以车头中心点作为路径跟踪点以及车身尺寸较大时，路径跟踪点处的斜率与实际车身偏航角相差较大，若仍按上述方法计算车辆的偏航角会导致车身偏航角与实际偏差较大，进而就会导致碰撞预测不准确。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种车辆、车辆预碰撞检测方法及装置，用以解决车辆以车头中心点作为路径跟踪点且车身尺寸较大时，利用现有的车身偏航角计算方法得到的车身偏航角与实际偏差较大，进而导致预碰撞预测不准确的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种车辆预碰撞检测方法，该方法包括以下步骤：
5.获取车辆已规划路径上的每个路径点的坐标，车辆沿已规划路径行驶时将各路径点的坐标依次作为车辆的车头中心点的坐标；
6.计算已规划路径上每个路径点对应的车辆行驶区域；
7.车辆沿已规划路径行驶过程中实时检测车辆周围的障碍物坐标信息；
8.结合车辆行驶区域和障碍物坐标实现车辆沿已规划路径行驶时的预碰撞检测；
9.其中，每个路径点对应的车辆行驶区域通过以下步骤得到：
10.结合当前路径点的坐标和前一个路径点对应的车辆后轴中心点的坐标，求取当前路径点对应的车身偏航角；结合车长、车宽、当前路径点的坐标和当前路径点对应的车身偏航角，得到当前路径点对应的车辆行驶区域；
11.其中，每个路径点对应的车辆后轴中心点的坐标通过车头中心点与车辆后轴中心点之间的距离、该路径点的坐标及其对应的车身偏航角得到，初始路径点对应的车身偏航角通过该点对应的车辆位置信息获得。
12.本发明还提供了一种车辆预碰撞检测装置，该装置包括障碍物检测装置、处理器和存储器，所述障碍物检测装置用于检测车辆周围的障碍物坐标信息，并将检测到的障碍物坐标信息发送给处理器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现上述的车辆预碰撞检测方法。
13.本发明还提供了一种车辆，包括车辆本体和车辆预碰撞检测装置，所述车辆预碰撞检测装置包括障碍物检测装置、处理器和存储器，所述障碍物检测装置用于检测车辆周围的障碍物坐标信息，并将检测到的障碍物坐标信息发送给处理器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现上述的车辆预碰撞检测方法。
14.本发明的有益效果是：本发明进行预碰撞检测时将车辆的车头中心点作为路径跟踪点，即车辆沿已规划路径行驶时将各路径点的坐标依次作为车辆的车头中心点的坐标；并基于两个路径点的间距较小时可认为当前路径点对应的车辆后轴中心点与下一个路径点对应的后轴中心点以及下一个路径点共线，结合当前路径点的坐标和前一个路径点对应的车辆后轴中心点的坐标，求取当前路径点对应的车身偏航角；并且由于每个路径点对应的车辆后轴中心点的坐标通过车头中心点与车辆后轴中心点之间的距离、该路径点的坐标及其对应的车身偏航角得到，在计算车身偏航角时还将车辆实际尺寸考虑在内；综上可以看出，本发明计算车身偏航角的方法更符合将车辆的车头中心点作为路径跟踪点且车身尺寸较大的情况，计算出的车身偏航角更加精确，从而计算出的车辆行驶区域更加精确，利用该车辆行驶区域进行预碰撞检测，能提高预碰撞检测精度；并且，车身偏航角的求解方法简单，计算量小，可以快速的完成已规划路径上所有路径点对应的车辆行驶区域的计算，大大减少预碰撞检测的耗时量，提高预碰撞检测效率；本发明适用于将车辆的车头中心点作为路径跟踪点且车身尺寸较大的情况下的车辆预碰撞检测。
15.进一步地，在上述车辆、车辆预碰撞检测方法及装置中，还结合车辆的安全碰撞距离得到当前路径点对应的车辆行驶区域。
16.进一步地，为了适用于车身尺寸较大的情况，在上述车辆、车辆预碰撞检测方法及装置中，所述车辆行驶区域为大于车身的矩形框。
17.进一步地，在上述车辆、车辆预碰撞检测方法及装置中，路径点n1＝(x
n1
,y
n1
)对应的车身偏航角φ1及车辆后轴中心点的坐标m1＝(x
m1
,y
m1
)通过以下公式得到：
[0018][0019][0020]
式中，x
m0
、y
m0
分别为路径点n1的前一个路径点n0对应的车辆后轴中心点的横纵坐标，l为车头中心点与车辆后轴中心点之间的距离。
附图说明
[0021]
图1是本发明方法实施例1中的车辆预碰撞检测方法流程图；
[0022]
图2是本发明方法实施例1中路径点n1对应的车身偏航角φ1及车辆后轴中心点m1的坐标求解示意图；
[0023]
图3是本发明方法实施例1中多个路径点对应的车辆行驶区域示意图；
[0024]
图4本发明方法实施例2中的车辆预碰撞检测方法流程图；
[0025]
图5是本发明装置实施例中的车辆预碰撞检测装置结构示意图。
具体实施方式
[0026]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
[0027]
方法实施例1：
[0028]
如图1所示，本实施例的车辆预碰撞检测方法包括以下步骤：
[0029]
(1)获取车辆已规划路径上的每个路径点的坐标，车辆沿已规划路径行驶时将各路径点的坐标依次作为车辆的车头中心点的坐标(这里假设车辆可以很好的对路径进行跟踪)；
[0030]
(2)计算已规划路径上每个路径点对应的车辆行驶区域；
[0031]
本实施例中，将车辆的车头中心点作为路径跟踪点，即在车辆沿已规划路径行驶的过程中将已规划路径上各路径点的坐标依次作为车辆的车头中心点的坐标，这种情况下，由于车身尺寸较大，当车头中心点从当前路径点移动到下一个路径点时，车辆后轴中心点就被拖拽着前进一段距离，当这两个路径点的间距较小时(这里当两个路径点的间距在0到0.1米范围内时认为间距较小)，可以把后轴中心点转动的一段圆弧当做线段来处理，且可认为当前路径点对应的车辆后轴中心点与下一个路径点对应的后轴中心点以及下一个路径点共线，基于此，当将车辆的车头中心点作为路径跟踪点时，就可以结合当前路径点的坐标和前一个路径点对应的车辆后轴中心点的坐标，求取当前路径点对应的车身偏航角，进而结合车长、车宽、车辆的安全碰撞距离(例如0.5米，具体可根据实际需要设置)、当前路径点的坐标和当前路径点对应的车身偏航角，得到当前路径点对应的车辆行驶区域，进而得到已规划路径上每个路径点对应的车辆行驶区域。
[0032]
其中，每个路径点对应的车辆后轴中心点的坐标通过车头中心点与车辆后轴中心点之间的距离、该路径点的坐标及其对应的车身偏航角得到，初始路径点对应的车身偏航角通过该点对应的车辆位置信息获得，例如可以直接利用陀螺仪等传感器获取车辆所在位置处的车身偏航角，或者通过选取车辆所在位置处的参考车道线的基准线，在基准线上确定近点和远点，结合近点、远点和车辆中轴线确定车身偏航角，具体计算过程参见公告号为cn105447892b的发明专利文件。
[0033]
下面举例说明路径点对应的车身偏航角及车辆后轴中心点的坐标的求解过程。
[0034]
如图2所示，图中两个大圆点表示相邻的两个路径点，分别用n0、n1表示。假设车辆的行驶方向为n0→
n1，则n1为n0的下一个路径点，相对地，n0为n1的前一个路径点。
[0035]
假设n0为初始路径点，n1为当前路径点，初始路径点n0和当前路径点n1的坐标已知，分别为n0＝(x
n0
,y
n0
)、n1＝(x
n1
,y
n1
)。
[0036]
通过陀螺仪直接获取初始路径点n0对应的车身偏航角φ0，进而利用车头中心点与车辆后轴中心点之间的距离l、初始路径点n0的坐标n0＝(x
n0
,y
n0
)及其对应的车身偏航角φ0，得到初始路径点n0对应的车辆后轴中心点的坐标m0＝(x
m0
,y
m0
)为：
[0037][0038]
结合当前路径点n1的坐标n1＝(x
n1
,y
n1
)和初始路径点n0对应的车辆后轴中心点的坐标m0＝(x
m0
,y
m0
)，求得当前路径点n1对应的车身偏航角φ1为：
[0039]
[0040]
进而求出当前路径点n1对应的车辆后轴中心点的坐标m1＝(x
m1
,y
m1
)为：
[0041][0042]
同理，假设路径点n1的下一个路径点为n2，路径点n2的坐标为n2＝(x
n2
,y
n2
)，则结合路径点n2的坐标和路径点n1对应的车辆后轴中心点的坐标，容易求出路径点n2对应的车身偏航角及车辆后轴中心点的坐标，以此类推，就能得到整个已规划路径上的每个路径点对应的车身偏航角及车辆后轴中心点的坐标。
[0043]
本实施例中，根据车长、车宽、车辆的安全碰撞距离、当前路径点的坐标和当前路径点对应的车身偏航角，得到当前路径点对应的车辆行驶区域，进而得到已规划路径上每个路径点对应的车辆行驶区域，并将车辆行驶区域用一个大于车身的矩形框表示，见图3，图3中的大圆点表示路径点，每个路径点对应的矩形框代表相应路径点对应的车辆行驶区域。
[0044]
(3)车辆沿已规划路径行驶过程中实时检测车辆周围的障碍物坐标信息；
[0045]
例如，可以利用激光雷达传感器来获取车辆周围的障碍物坐标信息。
[0046]
(4)通过判断障碍物坐标是否与车辆行驶区域重叠，实现车辆沿已规划路径行驶时的预碰撞检测。
[0047]
具体地，当障碍物坐标与车辆行驶区域重叠时，表明车辆沿已规划路径行驶会与障碍物发生碰撞；当障碍物坐标不与车辆行驶区域重叠时，表明车辆沿已规划路径行驶不会与障碍物发生碰撞。
[0048]
本实施例中，将车辆行驶区域用一个大于车身的矩形框表示，能够适用于车身尺寸较大的情况；作为其他实施方式，还可以根据实际需要设置车辆行驶区域的形状，例如还可以将车辆行驶区域用一个大于车身的椭圆表示。
[0049]
方法实施例2：
[0050]
如图4所示，本实施例的车辆预碰撞检测方法包括以下步骤：
[0051]
(1)获取车辆已规划路径上的每个路径点的坐标，车辆沿已规划路径行驶时将各路径点的坐标依次作为车辆的车头中心点的坐标；
[0052]
(2)计算已规划路径上每个路径点对应的车辆行驶区域；
[0053]
本实施例中，将车辆的车头中心点作为路径跟踪点，结合当前路径点的坐标和前一个路径点对应的车辆后轴中心点的坐标，求取当前路径点对应的车身偏航角，进而结合车长、车宽、当前路径点的坐标和当前路径点对应的车身偏航角，得到当前路径点对应的车辆行驶区域，进而得到已规划路径上每个路径点对应的车辆行驶区域。
[0054]
其中，每个路径点对应的车辆后轴中心点的坐标通过车头中心点与车辆后轴中心点之间的距离、该路径点的坐标及其对应的车身偏航角得到，初始路径点对应的车身偏航角通过该点对应的车辆位置信息获得。
[0055]
(3)车辆沿已规划路径行驶过程中实时检测车辆周围的障碍物坐标信息；
[0056]
(4)通过判断障碍物坐标与车辆行驶区域边界之间的最小距离是否小于车辆的安全碰撞距离，实现车辆沿已规划路径行驶时的预碰撞检测。
[0057]
本实施例中，将车辆行驶区域用一个大于车身的矩形框表示，这时，通过判断障碍
物坐标与矩形框边界之间的最小距离是否小于车辆的安全碰撞距离实现预碰撞检测；具体地，进行预碰撞检测时，若障碍物坐标与矩形框边界之间的最小距离小于车辆的安全碰撞距离，则表明车辆沿已规划路径行驶会与障碍物发生碰撞；若障碍物坐标与矩形框边界之间的最小距离大于车辆的安全碰撞距离，则表明车辆沿已规划路径行驶不会与障碍物发生碰撞。
[0058]
本实施例的车辆预碰撞检测方法与方法实施例1中的车辆预碰撞检测方法的区别仅在于：本实施例中在计算每个路径点对应的车辆行驶区域时未考虑车辆的安全碰撞距离，而是在进行碰撞检测时考虑了车辆的安全碰撞距离。
[0059]
装置实施例：
[0060]
如图5所示，本实施例的车辆预碰撞检测装置包括障碍物检测装置(例如激光雷达传感器)、处理器和存储器，障碍物检测装置用于检测车辆周围的障碍物坐标信息，并将检测到的障碍物坐标信息发送给处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述方法实施例中的方法。
[0061]
也就是说，以上方法实施例中的方法应理解为可由计算机程序指令实现车辆预碰撞检测方法的流程。可提供这些计算机程序指令到处理器，使得通过处理器执行这些指令产生用于实现上述方法流程所指定的功能。
[0062]
本实施例所指的处理器是指微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置。
[0063]
本实施例所指的存储器包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。例如：利用电能方式存储信息的各式存储器，ram、rom等；利用磁能方式存储信息的的各式存储器，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、u盘；利用光学方式存储信息的各式存储器，cd或dvd。当然，还有其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
[0064]
通过上述存储器、处理器以及计算机程序构成的装置，在计算机中由处理器执行相应的程序指令来实现，处理器可以搭载各种操作系统，如windows操作系统、linux系统、android、ios系统等。
[0065]
车辆实施例：
[0066]
本实施例的车辆包括车辆本体和车辆预碰撞检测装置，车辆预碰撞检测装置已在装置实施例中进行了详细介绍，此处不再赘述。