一种弯道行驶的自适应巡航规划方法及系统与流程

1.本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种弯道行驶的自适应巡航规划方法及系统。


背景技术：

2.自适应巡航算法作为当前l2辅助驾驶中的重要功能，能让驾驶员在纵向的油门，制动的劳动中释放出来。提升汽车在行驶过程中的舒适性、安全性和道路的通行能力。目前市场的汽车，大都加装了自适应巡航系统，但是使用范围仅限定在高速，快速通道等工况较为单一的场景。部分工况，例如曲率较大的弯道(匝道)表现的性能较差。
3.弯道工况作为常见的工况的，弯道行驶性能会影响车辆安全性。当入弯或者弯中行驶过快会导致车辆发生侧滑，影响正常行驶。实际应该自适应巡航系统中，驾驶员设置的目标车速较高，在入弯和在弯道行驶中并没有及时将巡航车速降低。这就需要自适应巡航系统能够识别弯道工况，并合理的降低本车车速来安全的过弯保证安全行驶。现有方案有通过高精度地图提前知道汽车道路的曲率等信息，来提前减速来提高道路的适应能力。但是高精地图本身适应场景有一定局限性，并不是所有道路都在高精度地图电子围栏范围内，所有就需要本身自适应巡航系统具备弯道适应能力。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种弯道行驶的自适应巡航规划方法及系统，通过对车道线进行识别后判断当前所处弯道的位置，并根据不同位置合理的降低本车车速，在没有高精地图覆盖的情况，也能保证车辆安全的过弯及安全行驶。
5.根据本发明的第一方面，提供了一种弯道行驶的自适应巡航规划方法，包括：步骤1，通过前视摄像头对车道线进行实时识别，成功识别到车道线时执行步骤2；
6.步骤2，基于识别到的车道线的方程分别计算车辆当前位置的车道线的曲率c_z以及前方设定预瞄距离位置的车道线的曲率c_z＇，根据所述曲率c_z和所述曲率c_z＇的值判断车辆在弯道内的位置工况；
7.步骤3，根据车辆在弯道内的所述位置工况和弯道半径确定目标车速v_target的最大车速v。
8.在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。
9.可选的，所述步骤2中，所述曲率c_z的曲率方程为：c_z＝2＊c2；
10.所述曲率c_z＇的曲率方程为：c_z＇＝2＊c2 6＊c3＊z；
11.c2和c3均为车道线方程的系数，z为预瞄距离，所述预瞄距离为车辆的前方纵向距离。
12.可选的，车辆在弯道内的所述位置工况包括：入弯工况、弯道内工况和出弯工况；
13.|c_z|≤c_z_in且|c_z＇|≥c_z_in时，判断车辆在弯道内的位置工况为入弯工况；
14.|c_z|≥c_z_in且|c_z＇|≥c_z_in时，判断车辆在弯道内的位置工况为弯道内工
况；
15.|c_z|≥c_z_in且|c_z＇|≤c_z_out时，判断车辆在弯道内的位置工况为出弯工况；
16.c_z_in为进入弯道的曲率，c_z_out为出弯道的曲率。
17.可选的，所述步骤3中确定的所述最大车速f为安全系数，μ
y_max
为侧向最大附着力，g为重力加速度，r为弯道半径；
18.车辆在弯道内的位置工况为入弯工况或弯道内工况时，所述目标车速v_target＝min(v_target，v_set)；
19.车辆在弯道内的位置工况为出弯工况时，所述目标车速v_target＝v_set；
20.v_set为当前驾驶设置的目标巡航车速。
21.可选的，所述步骤3之后还包括：
22.步骤4，依据当前车速v_0和所述目标车速v_target，通过pid算法得到弯道巡航加速度的值。
23.可选的，所述步骤1中没有成功识别到车道线时执行步骤2
′
；所述步骤2
′
包括：
24.根据车辆的当前车速v_0和横摆角速度yawrate计算得到横向加速度值a；
25.查找法规定义的弯道行驶横向加速度分布图中所述当前车速v_0对应的设定区间的弯道行驶横向加速度目标值a_target；
26.依据所述横向加速度值a和所述弯道行驶横向加速度目标值a_target，通过pid算法得到弯道巡航加速度的值。
27.可选的，所述横向加速度值a＝yawrate*v_0。
28.根据本发明的第二方面，提供一种弯道行驶的自适应巡航规划系统，包括：车道线识别模块、位置工况判断模块和目标车速确定模块；
29.所述车道线识别模块，用于通过前视摄像头对车道线进行实时识别，成功识别到车道线时进入所述位置工况判断模块；
30.所述位置工况判断模块，用于基于识别到的车道线的方程分别计算车辆当前位置的车道线的曲率c_z以及前方设定预瞄距离位置的车道线的曲率c_z
′
，根据所述曲率c_z和所述曲率c_z
′
的值判断车辆在弯道内的位置工况；
31.所述目标车速确定模块，用于根据车辆在弯道内的所述位置工况和弯道半径确定目标车速v_target的最大车速v。
32.根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时实现弯道行驶的自适应巡航规划方法的步骤。
33.根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现弯道行驶的自适应巡航规划方法的步骤。
34.本发明提供的一种弯道行驶的自适应巡航规划方法、系统、电子设备及存储介质，根据当前位置和预瞄距离位置处的曲率，将车辆在弯道内的位置工况分为：入弯工况、弯道内工况和出弯工况，能够使得车辆在高速入弯，弯道中行驶时，提前减速度使得本车达到较
为合理的横向加速度保证驾驶舒适性和安全性；当没有车道线可以预估前方道路的曲率情况下时，通过限制弯道加速度方法进行规划，全面的保证车辆安全的过弯及安全行驶。
附图说明
35.图1为本发明提供的一种弯道行驶的自适应巡航规划方法的流程图；
36.图2为本发明实施例提供的一种弯道巡航加速度计算过程示意图；
37.图3为本发明实施例提供的一种弯道目标加速度计算过程示意图；
38.图4为gbt 20608-2006法规中定义的关于弯道行驶横向加速度分布图；
39.图5为本发明提供的一种弯道行驶的自适应巡航规划系统的结构框图；
40.图6为本发明提供的一种可能的电子设备的硬件结构示意图；
41.图7为本发明提供的一种可能的计算机可读存储介质的硬件结构示意图。
具体实施方式
42.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
43.图1为本发明提供的一种弯道行驶的自适应巡航规划方法流程图，如图1所示，该自适应巡航规划方法包括：
44.步骤1，通过前视摄像头对车道线进行实时识别，成功识别到车道线时执行步骤2。
45.步骤2，基于识别到的车道线的方程分别计算车辆当前位置的车道线的曲率c_z以及前方设定预瞄距离位置的车道线的曲率c_z＇，根据曲率c_z和曲率c_z＇的值判断车辆在弯道内的位置工况。
46.步骤3，根据车辆在弯道内的位置工况和弯道半径确定目标车速v_target的最大车速v。
47.本发明提供的一种弯道行驶的自适应巡航规划方法，通过对车道线进行识别后判断当前所处弯道的位置，并根据不同位置合理的降低本车车速，在没有高精地图覆盖的情况，也能保证车辆安全的过弯及安全行驶。
48.实施例1
49.本发明提供的实施例1为本发明提供的一种弯道行驶的自适应巡航规划方法的实施例，结合图1可知，该自适应巡航规划方法的实施例的流程分为两种情况，(1)前方车道线可用可以进行道路环境识别，实现基于车道线本车轨迹预测的规划方法。(2)前方车道线不可用，实现基于实际车辆运动状态来进行规划的方法。具体的，该自适应巡航规划方法的实施例包括：
50.步骤1，通过前视摄像头对车道线进行实时识别，成功识别到车道线时执行步骤2；没有成功识别到车道线时执行步骤2'。
51.步骤2，基于识别到的车道线的方程分别计算车辆当前位置的车道线的曲率c_z以及前方设定预瞄距离位置的车道线的曲率c_z＇，根据曲率c_z和曲率c_z＇的值判断车辆在弯道内的位置工况。
52.在一种可能的实施例方式中，步骤2中，曲率c_z的曲率方程为：c_z＝2＊c2。
53.曲率c_z＇的曲率方程为：c_z＇＝2＊c2 6＊c3＊z。
54.c2和c3均为车道线方程的系数，z为预瞄距离，预瞄距离为车辆的前方纵向距离。
55.具体实施中，通过前视摄像头进行道路环境识别，计算得到构成车道线的曲率方程：c_z＇＝2＊c2 6＊c3＊z的系数c2和c3。根据当前车辆行驶状态可知当前位置下的曲率为c_z＝2＊c2，在预瞄距离z下的曲率为c_z＇＝2＊c2 6＊c3＊z。
56.在一种可能的实施例方式中，车辆在弯道内的位置工况包括：入弯工况、弯道内工况和出弯工况。假设进入弯道的曲率为c_z_in，出弯道的曲率为c_z_out。可得如下关系：
57.当前点曲率 预瞄点曲率 弯道场景 |c_z|≤c_z_in|c_z’|≥c_z_in入弯工况|c_z|≥c_z_in|c_z’|≥c_z_in弯道内工况|c_z|≥c_z_in|c_z’|≤c_z_out出弯工况
58.具体的，|c_z|≤c_z_in且|c_z＇|≥c_z_in时，判断车辆在弯道内的位置工况为入弯工况。
59.|c_z|≥c_z_in且|c_z＇|≥c_z_in时，判断车辆在弯道内的位置工况为弯道内工况。
60.|c_z|≥c_z_in且|c_z＇|≤c_z_out时，判断车辆在弯道内的位置工况为出弯工况。
61.c_z_in为进入弯道的曲率，c_z_out为出弯道的曲率。
62.步骤3，根据车辆在弯道内的位置工况和弯道半径确定目标车速v_target的最大车速v。
63.在一种可能的实施例方式中，步骤3中确定的最大车速f为安全系数，μ
y_max
为侧向最大附着力，g为重力加速度，r为弯道半径。
64.假如当前驾驶设置的目标巡航车速为v_set，针对不同的弯道工况规划不同的目标车速(v_target)。如下表所示：
65.入弯工况弯道内出弯v_target＝min(v_target，v_set)v_target＝min(v_target，v_set)v_target＝v_set
66.具体的，车辆在弯道内的位置工况为入弯工况或弯道内工况时，目标车速v_target＝min(v_target，v_set)。
67.车辆在弯道内的位置工况为出弯工况时，目标车速v_target＝v_set。
68.具体实施中，根据汽车理论公式可以得到汽车侧向力公式：f
y_max
＝μ
y_max
·
mg；f
y_max
为车辆受到的最大侧向力，g为重力加速度。
69.根据牛顿第二定律：f
y_max
＝v2/r。v为弯道行驶的最大车速，r为弯道半径。
70.对上述两个公式进行联立，可得到的在弯道内行驶的最大车速
71.由于在弯道内行驶并不是以最大侧向力为基准进行计算得到目标车速，导致驾驶体验较差，所以f值可以在0-1的范围内设定。
72.步骤4，依据当前车速v_o和目标车速v_target，通过pid算法得到弯道巡航加速度
的值。如图2所示为本发明实施例提供的一种弯道巡航加速度计算过程示意图。
73.当没有车道线可以预估前方道路的曲率情况下。可以通过限制弯道加速度方法进行规划，如图3所示为本发明实施例提供的一种弯道目标加速度计算过程示意图，结合图1和图3可知，步骤2
′
包括：
74.根据车辆的当前车速v_o和横摆角速度yawrate计算得到横向加速度值a。
75.查找法规定义的弯道行驶横向加速度分布图中当前车速v_0对应的设定区间的弯道行驶横向加速度目标值a_target。
76.具体的，该法规可以为gbt 20608-2006法规，如图4所示为gbt 20608-2006法规中定义的关于弯道行驶横向加速度分布图，具体实施中，将图中数据整理为数据表，存放在弯道行驶横向加速度数据表中。根据当前车速v_0，查找到弯道行驶横向加速度目标值a_target(图4中95％的数据值)。
77.依据横向加速度值a和弯道行驶横向加速度目标值a_target，
，
作为pid模块输入，通过pid算法得到弯道巡航加速度的值。
78.在一种可能的实施例方式中，横向加速度值a＝yawrate*v_0。
79.具体实施中，通过采集整车相关信息得到本车当前车速v_0和横摆角速度yawrate等。
80.基于横摆角速度的计算公式yawrate＝v_0/r，则可以求解出横向加速度值a＝v_0^2/r＝yawrate*v_0。
81.最后，根据有无车道线信息的情况下，分别调用不同加速度规划模块，输出到车辆的后续控制端。
82.实施例2
83.本发明提供的实施例2为本发明提供的一种弯道行驶的自适应巡航规划系统的实施例，图5为本发明实施例提供的一种弯道行驶的自适应巡航规划系统的结构框图，结合图5可知，该实施例包括：车道线识别模块、位置工况判断模块和目标车速确定模块。
84.车道线识别模块，用于通过前视摄像头对车道线进行实时识别，成功识别到车道线时进入位置工况判断模块。
85.位置工况判断模块，用于基于识别到的车道线的方程分别计算车辆当前位置的车道线的曲率c_z以及前方设定预瞄距离位置的车道线的曲率c_z＇，根据曲率c_z和曲率c_z＇的值判断车辆在弯道内的位置工况。
86.目标车速确定模块，用于根据车辆在弯道内的位置工况和弯道半径确定目标车速v_target的最大车速v。
87.可以理解的是，本发明提供的一种弯道行驶的自适应巡航规划系统与前述各实施例提供的弯道行驶的自适应巡航规划方法相对应，弯道行驶的自适应巡航规划系统的相关技术特征可参考弯道行驶的自适应巡航规划方法的相关技术特征，在此不再赘述。
88.请参阅图6，图6为本发明实施例提供的电子设备的实施例示意图。如图6所示，本发明实施例提了一种电子设备，包括存储器1310、处理器1320及存储在存储器1310上并可在处理器1320上运行的计算机程序1311，处理器1320执行计算机程序1311时实现以下步骤：步骤1，通过前视摄像头对车道线进行实时识别，成功识别到车道线时执行步骤2；步骤2，基于识别到的车道线的方程分别计算车辆当前位置的车道线的曲率c_z以及前方设定预
瞄距离位置的车道线的曲率c_z＇，根据曲率c_z和曲率c_z＇的值判断车辆在弯道内的位置工况；步骤3，根据车辆在弯道内的位置工况和弯道半径确定目标车速v_target的最大车速v。
89.请参阅图7，图7为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。如图7所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质1400，其上存储有计算机程序1411，该计算机程序1411被处理器执行时实现如下步骤：步骤1，通过前视摄像头对车道线进行实时识别，成功识别到车道线时执行步骤2；步骤2，基于识别到的车道线的方程分别计算车辆当前位置的车道线的曲率c_z以及前方设定预瞄距离位置的车道线的曲率c_z＇，根据曲率c_z和曲率c_z＇的值判断车辆在弯道内的位置工况；步骤3，根据车辆在弯道内的位置工况和弯道半径确定目标车速v_target的最大车速v。
90.本发明实施例提供的一种弯道行驶的自适应巡航规划方法、系统、电子设备及存储介质，根据当前位置和预瞄距离位置处的曲率，将车辆在弯道内的位置工况分为：入弯工况、弯道内工况和出弯工况，能够使得车辆在高速入弯，弯道中行驶时，提前减速度使得本车达到较为合理的横向加速度保证驾驶舒适性和安全性；当没有车道线可以预估前方道路的曲率情况下时，通过限制弯道加速度方法进行规划，全面的保证车辆安全的过弯及安全行驶。
91.需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
92.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
93.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
94.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
95.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
96.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选
实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
97.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。