车辆行驶窄道辅助系统的制作方法

本发明涉及车辆行驶辅助技术领域，具体涉及一种车辆行驶窄道辅助系统。

背景技术：

随着汽车保有量的增加，快速增长的驾驶员人群中操纵不熟练的新手也逐年增多，这也使得当前车辆行驶辅助技术以及得到广泛应用。

目前的车辆行驶辅助技术主要有雷达预警和行车影像辅助。雷达预警属于被动性的碰撞距离预警，主要应用于倒车或跟车时的防撞预警，主要应用于近距离障碍物预测；行车影像辅助多配合车辆行驶轨迹的预测，仅仅是简单的将车辆行驶轨迹叠加到所采集的行车影像中，主要应用于倒车辅助或行车方向的预测。

窄道通行是目前新手驾驶员最头痛的一种路况，然而目前还没有针对窄道设计的行车辅助系统。通过调查分析发现，一套车辆行驶窄道辅助系统，应具有主动的窄道识别、行驶轨迹预测、碰撞预警、以及碰撞点预测等功能，上述两种技术的直接移植也无法达到良好的窄道辅助效果。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种车辆行驶窄道辅助系统，有效的实现了车辆窄道通行的识别与主动预警。

本发明提出的一种车辆行驶窄道辅助系统，包括道路数据采集模块、窄道分析模块；

道路数据采集模块配置为采集车辆行驶方向的道路数据；

窄道分析模块配置为利用道路数据采集模块采集的数据与车身参数进行窄路状态判断，依据车辆方向盘转角进行车辆行驶轨迹预测，并进行车辆是否碰撞障碍物的判断和报警。

优选的，所述的窄道分析模块包括车辆行驶轨迹预测单元、窄道判断单元、碰撞障碍物判断单元；

车辆行驶轨迹预测单元配置为依据车辆方向盘转角、车姿，进行车辆行驶轨迹的预测；

窄道判断单元配置为依据道路数据采集模块采集的数据、车身参数、所预测的车辆行驶轨迹，并结合设定的窄道判断阈值，判断车辆行驶方向的道路是否为窄道，并输出判断结果；

碰撞障碍物判断单元配置为在窄道判断单元输出判断结果为窄道时，依据道路数据采集模块采集的数据、及车辆行驶轨迹进行是否碰撞障碍物的判断，并输出判断结果。

优选的，所述的窄道判断阈值为w_、w+，其中w_为下限宽度阈值、w+为上限宽度阈值，由w_和w+构成的范围区间为窄道判断预设宽度区间[w_,w+]。

优选的，所述车辆行驶轨迹包含两条所预测车辆行驶轨迹的边界线，所述所预测车辆行驶轨迹的边界线依据所预测的车辆行驶轨迹、以及车体宽度、长度信息绘制。

优选的，所述道路数据采集模块包括激光雷达传感器、三维环境地图构建单元；

激光雷达传感器配置为采集车辆行驶方向正前方设定角度、设定距离内三维环境数据；

三维环境地图构建单元配置为依据所述三维环境数据构建三维环境地图。

优选的，窄道判断单元中判断车辆行驶方向的道路是否为窄道的方法为：

步骤a1，选取距离地面高度大于h、且与车头前端水平距离小于d的三维环境数据；h为依据车辆底盘高度h设定高度值，h<h；

步骤a2，将步骤a1内的三维环境数据映射到二维的栅格化坐标系中，形成一系列障碍点；

步骤a3，选取栅格中每一行距离车辆纵向中轴线最近的两个点，并将车辆纵向中轴线两侧的点分别连接形成两边的路径边界；

步骤a4，计算两边的路径边界与每一行栅格线相交的坐标点的距离di，将di与窄道判断预设宽度区间[w_,w+]进行对比，若di∈[w_,w+]则车辆行驶前方道路为可通过的窄道，若di<w_则判断车辆不能通过的窄道。

优选的，碰撞障碍物判断单元中进行是否碰撞障碍物的判断的方法为：

判断所预测车辆行驶轨迹的边界线与路径边界是否有交叉，若有则判断为碰撞并将交叉点标记为碰撞点，若无择判断为车辆可以通过。

优选的，该系统还包括平视显示器，所述平视显示器配置为显示窄道分析模块输出的预测轨迹、以及车辆是否碰撞障碍物的判断和报警信息，并调整显示图像与现实场景贴合。

优选的，该系统还包括显示装置，所述显示装置配置为显示车辆行驶方向的图像、窄道分析模块输出的预测轨迹、以及车辆是否碰撞障碍物的判断和报警信息。

优选的，该系统还包括启动触发单元，该单元配置为接收输入信号并启动道路数据采集模块、窄道分析模块开始进行窄道识别与碰撞判断；所述的输入信号为人机交互方式输入的控制指令或车速低于设定阈值的判断信号。

本发明通过道路数据采集模块实现了有效的窄道识别，通过窄道分析模块实现了有效的行驶轨迹预测、碰撞预警、以及碰撞点预测等功能，并通过显示装置进行显示，有效的对驾驶员通过窄道提供了比较直观的预测信息，提高了车辆窄道通行的安全性。

附图说明

图1是本发明的车辆行驶窄道辅助系统框架示意图；

图2是本发明的窄道判断方法流程示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明提出的一种车辆行驶窄道辅助系统，如图1所示，包括道路数据采集模块、窄道分析模块、显示模块、启动触发单元。

1、道路数据采集模块

道路数据采集模块配置为采集车辆行驶方向的道路数据；

道路数据采集模块包括激光雷达传感器、三维环境地图构建单元；激光雷达传感器配置为采集车辆行驶方向正前方设定角度、设定距离内三维环境数据；三维环境地图构建单元配置为依据所述三维环境数据构建三维环境地图。道路数据采集模块还可以通过其他传感器或视频采集器进行数据采集，并依据采集的数据构建三维环境地图。

本发明采用激光雷达传感器是由于激光光束与声波相比更加聚拢，因此可以准确测量视场中物体轮廓边沿与设备间的相对距离，这些轮廓信息组成所谓的点云并绘制出3d环境地图，精度可达到厘米级别，更适合车辆窄道行驶碰撞预警的精度要求。

基于激光雷达技术可以绘制出的视野范围内的3d环境地图。激光雷达会探测车身正前方设定角度α+β以及设定距离d范围内的3d环境地图。其中β为转向角度，α为设定角度值，优选设定角度值α为150度。

2、窄道分析模块

窄道分析模块配置为利用道路数据采集模块采集的数据与车身参数进行窄路状态判断，依据车辆方向盘转角进行车辆行驶轨迹预测，并进行车辆是否碰撞障碍物的判断和报警。

窄道分析模块包括车辆行驶轨迹预测单元、窄道判断单元、碰撞障碍物判断单元；车辆行驶轨迹预测单元配置为依据车辆方向盘转角、车姿，进行车辆行驶轨迹的预测；窄道判断单元配置为依据道路数据采集模块采集的数据、车身参数、所预测的车辆行驶轨迹，并结合设定的窄道判断阈值，判断车辆行驶方向的道路是否为窄道，并输出判断结果；碰撞障碍物判断单元配置为在窄道判断单元输出判断结果为窄道时，依据道路数据采集模块采集的数据、及车辆行驶轨迹进行是否碰撞障碍物的判断，并输出判断结果。

本实施例中车辆行驶轨迹包含两条所预测车辆行驶轨迹的边界线，所述所预测车辆行驶轨迹的边界线依据所预测的车辆行驶轨迹、以及车体宽度、长度信息绘制。

窄道判断单元中的窄道判断阈值为w_、w+，其中w_为下限宽度阈值、w+为上限宽度阈值，由w_和w+构成的范围区间为窄道判断预设宽度区间[w_,w+]。

窄道判断单元中判断车辆行驶方向的道路是否为窄道的方法如图2所示，包括以下步骤：

步骤a1，选取距离地面高度大于h、且与车头前端水平距离小于d的三维环境数据；h为依据车辆底盘高度h设定高度值，h<h；

为了进一步减小计算量，本实施例在选取三位环境数据时，还需要筛除车辆行驶轨迹边界线外延线之外的数据，车辆行驶轨迹边界线外延线与对应的车辆行驶轨迹边界线的水平距离为c。

其实该步骤就是为了确定需要进行预判的窄道的范围，本实施例中可以设定车辆中轴线为y轴，行驶方向为正方向，x轴为车头最前端对应的y值坐标点的水平方向垂直于y轴的直线，则进行预判的窄道的范围(即用于后续判断的所选择三维环境数据的范围)通过三个条件来限定：(1)距离地面高度大于h；(2)车头前端水平距离小于d；(3)处于车辆行驶轨迹边界线外延线之内。

步骤a2，将步骤a1内的三维数据映射到二维的栅格化坐标系中，形成一系列障碍点；

步骤a3，选取栅格中每一行距离车辆纵向中轴线(即y轴)最近的两个点，并将车辆纵向中轴线两侧的点分别连接形成两边的路径边界；

步骤a4，计算两边的路径边界与每一行栅格线相交的坐标点的距离di，将di与窄道判断预设宽度区间[w_,w+]进行对比，若di∈[w_,w+]则车辆行驶前方道路为可通过的窄道，若di<w_则判断车辆不能通过的窄道。

由于车辆底盘高度h确定，则只需选取高于h的物体被认为是障碍物，h只需略小于h既能满足设计需求，本实施例中取h＝h-0.05m；由于车身宽度w确定，可以依据w设定窄道判断预设宽度区间[w_,w+]的设定，本实施例中选取w+＝w+0.5m、w_＝w+0.05m；车身长度设为l，本实施例汇总选择用于轨迹计算的车身长度为l＝l+0.2m，其中m为长度单位米的表示符。

碰撞障碍物判断单元中进行是否碰撞障碍物的判断的方法为：判断所预测车辆行驶轨迹的边界线与路径边界是否有交叉，若有则判断为碰撞并将交叉点标记为碰撞点，若无择判断为车辆可以通过。

3、显示模块

显示模块为平视显示器或其他显示装置。

本实施例采用平视显示器，该显示器配置为显示窄道分析模块输出的预测轨迹、以及车辆是否碰撞障碍物的判断和报警信息，并调整显示图像与现实场景贴合。

当采用其他显示装置时，显示装置可以配置为显示车辆行驶方向的图像、窄道分析模块输出的预测轨迹、以及车辆是否碰撞障碍物的判断和报警信息。

4、启动触发单元

启动触发单元，该单元配置为接收输入信号并启动道路数据采集模块、窄道分析模块开始进行窄道识别与碰撞判断；所述的输入信号为人机交互方式输入的控制指令或车速低于设定阈值的判断信号。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。