一种避障安全距离计算方法及装置与流程

本发明涉及无人驾驶技术领域，更具体地说，涉及一种避障安全距离计算方法及装置。

背景技术：

随着无人驾驶技术的不断发展，各大公司不断完善不同场景下的自动驾驶功能，其中主动避障功能是无人驾驶车辆的关键基础，良好的避障能力决定了车辆的整体性能。

现有技术中，通过研究车辆的超车过程标定了部分超车距离参数，但由于未详细分析车辆的碰撞关系，设计的安全距离参数较为保守。

技术实现要素：

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种避障安全距离计算方法及装置。技术方案如下：

一种避障安全距离计算方法，所述方法包括：

在无人驾驶车辆执行主动避障操作的过程中，确定与所述无人驾驶车辆具有碰撞关系的目标车辆；

获取所述无人驾驶车辆的第一车辆信息和当前时刻下的第一行驶信息、以及所述目标车辆的第二车辆信息和当前时刻下的第二行驶信息；

根据所述主动避障操作的操作类型、所述目标车辆所在车道的车道类型、以及所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系，分析所述第一车辆信息、所述第一行驶信息、所述第二车辆信息和所述第二行驶信息得到所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离。

优选的，所述主动避障操作的操作类型为左侧避障、所述目标车辆所在车道的车道类型为主车道、所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系为所述目标车辆位于所述无人驾驶车辆的前方；

所述根据所述主动避障操作的操作类型、所述目标车辆所在车道的车道类型、以及所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系，分析所述第一车辆信息、所述第一行驶信息、所述第二车辆信息和所述第二行驶信息得到所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，包括：

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)+0.5lvehd*sin(θ(t))-0.5wvehd*cos(θ(t))＝0.5wl0

其中，y(t)为所述无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为所述无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为所述无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度、wl0为所述目标车辆的车身宽度，所述无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算所述当前时刻下所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sl0(tstart)min＝xl0(tstart)-xvehd(tstart)-0.5ll0-0.5lvehd-0.5wvehd

其中，tstart为所述当前时刻、sl0(tstart)min为所述第一最小相对位移、xl0(tstart)为所述当前时刻下所述目标车辆在行驶方向上的位移、xvehd(tstart)为所述当前时刻下所述无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、ll0为所述目标车辆的车身长度、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度；

计算在所述当前时刻到所述碰撞时刻的时段内所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sl0(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vl0为所述目标车辆的速度、vvehd为所述无人驾驶车辆的速度、al0为所述目标车辆的加速度、avehd为所述无人驾驶车辆的加速度；

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sl0(tadj)min＝sl0(tstart)min+sl0(tstart～tadj)min

其中，sl0(tadj)min为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离。

优选的，所述主动避障操作的操作类型为左侧避障、所述目标车辆所在车道的车道类型为主车道、所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系为所述目标车辆位于所述无人驾驶车辆的后方；

所述根据所述主动避障操作的操作类型、所述目标车辆所在车道的车道类型、以及所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系，分析所述第一车辆信息、所述第一行驶信息、所述第二车辆信息和所述第二行驶信息得到所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，包括：

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)-0.5wvehd*cos(θ(t))-0.5lvehd*sin(θ(t))＝0.5wf0

其中，y(t)为所述无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度、θ(t)为所述无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、lvehd为所述无人驾驶车辆的车身长度、wf0为所述目标车辆的车身宽度，所述无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算所述当前时刻下所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sf0(tstart)min＝xvehd(tstart)-xf0(tstart)-0.5lvehd-0.5lf0

其中，tstart为所述当前时刻、sf0(tstart)min为所述第一最小相对位移、xvehd(tstart)为所述当前时刻下所述无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、为所述当前时刻下所述目标车辆在行驶方向上的位移、lf0为所述目标车辆的车身长度；

计算在所述当前时刻到所述碰撞时刻的时段内所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sf0(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vvehd为所述无人驾驶车辆的速度、vf0为所述目标车辆的速度、avehd为所述无人驾驶车辆的加速度、af0为所述目标车辆的加速度；

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sf0(tadj)min＝sf0(tstart)min+sf0(tstart～tadj)min

其中，sf0(tadj)min为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离。

优选的，所述主动避障操作的操作类型为右侧回归、所述目标车辆所在车道的车道类型为主车道、所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系为所述目标车辆位于所述无人驾驶车辆的后方；

所述根据所述主动避障操作的操作类型、所述目标车辆所在车道的车道类型、以及所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系，分析所述第一车辆信息、所述第一行驶信息、所述第二车辆信息和所述第二行驶信息得到所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，包括：

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)+0.5lvehd*sin(θ(t))-0.5wvehd*cos(θ(t))＝0.5wfd

其中，y(t)为所述无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为所述无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为所述无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度、wfd为所述目标车辆的车身宽度，所述无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算所述当前时刻下所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sfd(tstart)min＝xvehd(tstart)-xfd(tstart)-0.5wvehd-0.5lvehd-0.5lfd

其中，tstart为所述当前时刻、sfd(tstart)min为所述第一最小相对位移、xvehd(tstart)为所述当前时刻下所述无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、xfd(tstart)为所述当前时刻下所述目标车辆在行驶方向上的位移、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度、lfd为所述目标车辆的车身长度；

计算在所述当前时刻到所述碰撞时刻的时段内所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sfd(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vvehd为所述无人驾驶车辆的速度、vfd为所述目标车辆的速度、avehd为所述无人驾驶车辆的加速度、afd为所述目标车辆的加速度；

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sfd(tadj)min＝sfd(tstart)min+sfd(tstart～tadj)min

其中，sfd(tadj)min为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离。

优选的，所述主动避障操作的操作类型为右侧回归、所述目标车辆所在车道的车道类型为主车道、所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系为所述目标车辆位于所述无人驾驶车辆的前方；

所述根据所述主动避障操作的操作类型、所述目标车辆所在车道的车道类型、以及所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系，分析所述第一车辆信息、所述第一行驶信息、所述第二车辆信息和所述第二行驶信息得到所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，包括：

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)-0.5lvehd*sin(θ(t))-0.5wvehd*cos(θ(t))＝0.5wld

其中，y(t)为所述无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为所述无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为所述无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度、wld为所述目标车辆的车身宽度，所述无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算所述当前时刻下所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sld(tstart)min＝xld(tstart)-xvehd(tstart)-0.5lld-0.5lvehd

其中，tstart为所述当前时刻、sld(tstart)min为所述第一最小相对位移、xld(tstart)为所述当前时刻下所述目标车辆在行驶方向上的位移、xvehd(tstart)为所述当前时刻下所述无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、lld为所述目标车辆的车身长度；

计算在所述当前时刻到所述碰撞时刻的时段内所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sld(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vld为所述目标车辆的速度、vvehd为所述无人驾驶车辆的速度、ald为所述目标车辆的加速度、avehd为所述无人驾驶车辆的加速度；

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sld(tadj)min＝sld(tstart)min+sld(tstart～tadj)min

其中，sld(tadj)min为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离。

优选的，所述主动避障操作的操作类型为左侧避障、所述目标车辆所在车道的车道类型为相邻车道，所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系为所述目标车辆位于所述无人驾驶车辆的前方；

所述根据所述主动避障操作的操作类型、所述目标车辆所在车道的车道类型、以及所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系，分析所述第一车辆信息、所述第一行驶信息、所述第二车辆信息和所述第二行驶信息得到所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，包括：

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)+0.5lvehd*sin(θ(t))+0.5wvehd*cos(θ(t))＝h-0.5wl1

其中，y(t)为所述无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为所述无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为所述无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度、h为预设的车道宽度、wl1为所述目标车辆的车身宽度，所述无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算所述当前时刻下所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sl1(tstart)min＝xl1(tstart)-xvehd(tstart)-0.5ll1-0.5lvehd

其中，tstart为所述当前时刻、sl1(tstart)min为所述第一最小相对位移、xl1(tstart)为所述当前时刻下所述目标车辆在行驶方向上的位移、xvehd(tstart)为所述当前时刻下所述无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、ll1为所述目标车辆的车身长度；

计算在所述当前时刻到所述碰撞时刻的时段内所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sl1(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vl1为所述目标车辆的速度、vvehd为所述无人驾驶车辆的速度、al1为所述目标车辆的加速度、avehd为所述无人驾驶车辆的加速度；

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sl1(tadj)min＝sl1(tstart)min+sl1(tstart～tadj)min

其中，sl1(tadj)min为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离。

优选的，所述主动避障操作的操作类型为左侧避障、所述目标车辆所在车道的车道类型为相邻车道，所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系为所述目标车辆位于所述无人驾驶车辆的后方；

所述根据所述主动避障操作的操作类型、所述目标车辆所在车道的车道类型、以及所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系，分析所述第一车辆信息、所述第一行驶信息、所述第二车辆信息和所述第二行驶信息得到所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，包括：

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)+0.5wvehd*cos(θ(t))-0.5lvehd*sin(θ(t))＝h-0.5wfi

其中，y(t)为所述无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度、θ(t)为所述无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、lvehd为所述无人驾驶车辆的车身长度、wfi为所述目标车辆的车身宽度，所述无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算所述当前时刻下所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sfi(tstart)min＝xvehd(tstart)-xfi(tstart)-0.5lvehd-0.5wvehd-0.5lfi

其中，tstart为所述当前时刻、sfi(tstart)min为所述第一最小相对位移、xvehd(tstart)为所述当前时刻下所述无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、xfi(tstart)为所述当前时刻下所述目标车辆在行驶方向上的位移、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度、lfi为所述目标车辆的车身长度；

计算在所述当前时刻到所述碰撞时刻的时段内所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sfi(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vvehd为所述无人驾驶车辆的速度、vfi为所述目标车辆的速度、avehd为所述无人驾驶车辆的加速度、afi为所述目标车辆的加速度；

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sfi(tadj)min＝sfi(tstart)min+sfi(tstart～tadj)min

其中，sfi(tadj)min为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离。

优选的，所述主动避障操作的操作类型为右侧回归、所述目标车辆所在车道的车道类型为相邻车道、所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系为所述目标车辆位于所述无人驾驶车辆的后方；

所述根据所述主动避障操作的操作类型、所述目标车辆所在车道的车道类型、以及所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系，分析所述第一车辆信息、所述第一行驶信息、所述第二车辆信息和所述第二行驶信息得到所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，包括：

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)+0.5lvehd*sin(θ(t))+0.5wvehd*cos(θ(t))＝h-0.5wfid

其中，y(t)为所述无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为所述无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为所述无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度、h为预设的车道宽度、wfid为所述目标车辆的车身宽度，所述无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算所述当前时刻下所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sfid(tstart)min＝xvehd(tstart)-xfid(tstart)-0.5lvehd-0.5lfid

其中，tstart为所述当前时刻、sfid(tstart)min为所述第一最小相对位移、xvehd(tstart)为所述当前时刻下所述无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、xfid(tstart)为所述当前时刻下所述目标车辆在行驶方向上的位移、lfid为所述目标车辆的车身长度；

计算在所述当前时刻到所述碰撞时刻的时段内所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sfid(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vvehd为所述无人驾驶车辆的速度、vfid为所述目标车辆的速度、avehd为所述无人驾驶车辆的加速度、afid为所述目标车辆的加速度；

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sfid(tadj)min＝sfid(tstart)min+sfid(tstart～tadj)min

其中，sfid(tadj)min为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离。

优选的，所述主动避障操作的操作类型为右侧回归、所述目标车辆所在车道的车道类型为相邻车道、所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系为所述目标车辆位于所述无人驾驶车辆的前方；

所述根据所述主动避障操作的操作类型、所述目标车辆所在车道的车道类型、以及所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系，分析所述第一车辆信息、所述第一行驶信息、所述第二车辆信息和所述第二行驶信息得到所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，包括：

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)-0.5lvehd*sin(θ(t))+0.5wvehd*cos(θ(t))＝h-0.5wlid

其中，y(t)为所述无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为所述无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为所述无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度、h为预设的车道宽度、wlid为所述目标车辆的车身宽度，所述无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算所述当前时刻下所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

slid(tstart)min＝xlid(tstart)-xvehd(tstart)-0.5llid-0.5lvehd-0.5wvehd

其中，tstart为所述当前时刻、slid(tstart)min为所述第一最小相对位移、xlid(tstart)为所述当前时刻下所述目标驾驶车辆在行驶方向上的位移、xvehd(tstart)为所述当前时刻下所述无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、llid为所述目标车辆的车身长度、wvehd为所述无人驾驶车辆的车身宽度；

计算在所述当前时刻到所述碰撞时刻的时段内所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，slid(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vlid为所述目标车辆的速度、vvehd为所述无人驾驶车辆的速度、alid为所述目标车辆的加速度、avehd为所述无人驾驶车辆的加速度；

计算所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离，公式如下：

slid(tadj)min＝slid(tstart)min+slid(tstart～tadj)min

其中，slid(tadj)min为所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离。

一种避障安全距离计算装置，所述装置包括：

确定模块，用于在无人驾驶车辆执行主动避障操作的过程中，确定与所述无人驾驶车辆具有碰撞关系的目标车辆；

获取模块，用于获取所述无人驾驶车辆的第一车辆信息和当前时刻下的第一行驶信息、以及所述目标车辆的第二车辆信息和当前时刻下的第二行驶信息；

分析模块，用于根据所述主动避障操作的操作类型、所述目标车辆所在车道的车道类型、以及所述目标车辆与所述无人驾驶车辆的相对位置关系，分析所述第一车辆信息、所述第一行驶信息、所述第二车辆信息和所述第二行驶信息得到所述无人驾驶车辆和所述目标车辆的避障安全距离。

以上本发明提供的避障安全距离计算方法及装置，可以在无人驾驶车辆执行主动避障操作的过程中，根据主动避障操作的操作类型、与无人驾驶车辆具有碰撞关系的目标车辆的车道类型、目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析无人驾驶车辆的第一车辆信息和当前时刻下的第一行驶信息、以及目标车辆的第二车辆信息和当前时刻下的第二行驶信息来获得无人驾驶车辆与目标车辆的避障安全距离。本发明通过分析车辆在避障过程中的碰撞关系计算避障安全距离，使得避障安全距离合理，对无人驾驶车辆的避障车辆开发具有理论指导意义和实际工程应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的无人驾驶车辆与周围车辆在主车道上的碰撞关系示意图；

图2为本发明实施例提供的无人驾驶车辆与周围车辆在相邻车道上的碰撞关系示意图；

图3为本发明实施例提供的避障安全距离计算方法的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的避障安全距离计算装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为方便理解本申请，以下首先分析无人驾驶车辆的碰撞关系：

无人驾驶车辆在避障期间与周围车辆的碰撞关系主要有两种碰撞形式：一种是无人驾驶车辆在主车道内完成避障动作，无人驾驶车辆与主车道前方、后方车辆的碰撞关系，参见图1所示的碰撞关系示意图；另一种是无人驾驶车辆借助与主车道相邻的相邻车道完成避障动作，无人驾驶车辆与车道的前方、后方车辆的碰撞关系，参见图2所示的避障关系示意图。

基于上述场景，假设无人驾驶车辆和周围车辆均行驶在车道中心线上，以无人驾驶车辆初始避障时刻所在位置为坐标原点，建立某点大地坐标系xoy，无人车辆行驶方向为x正向，向左侧车道行驶方向为y正向，车辆航向角θ定义为车速与x向的夹角，逆时针为正。

以无人驾驶车辆与周围车辆在主车道上的碰撞关系为例，假设两车某时刻在碰撞点发生碰撞，根据此时两车的横向位移关系，计算无人驾驶车辆从避障动作开始至发生碰撞所需时间，根据碰撞时间、车速、车辆位置、车身长度、车身宽度等条件设计最小纵向距离，即无人驾驶车辆在避障动作期间，为了使无人驾驶车辆不与主车道周围车辆发生碰撞，应保持的最小安全距离。同理，计算无人驾驶车辆与周围车辆在临车道上的碰撞关系，当无人驾驶车辆与周围车辆的距离均满足安全距离关系时，开启避障动作。

基于此，本发明实施例提供一种避障安全距离计算方法，该方法的方法流程图如图3所示，包括如下步骤：

s10，在无人驾驶车辆执行主动避障操作的过程中，确定与无人驾驶车辆具有碰撞关系的目标车辆。

参见图1和图2所示的避障关系示意图，在无人驾驶车辆主动避障期间，与无人驾驶车辆具有碰撞关系的目标车辆为无人驾驶车辆所在主车道的前车和后车、以及无人驾驶车辆在相邻车道上的前车和后车。

s20，获取无人驾驶车辆的第一车辆信息和当前时刻下的第一行驶信息、以及目标车辆的第二车辆信息和当前时刻下的第二行驶信息。

本发明实施例中，第一车辆信息包括但不局限于无人驾驶车辆的车身长度、车身宽度、位置点、在位置点时的车辆航向角、以及在行驶方向上的位移；第一行驶信息包括但不局限于无人驾驶车辆预先规划的主动避障路径、速度、以及加速度；第二车辆信息包括但不局限于目标车辆的车身宽度、以及车身长度；第二行驶信息包括但不局限于目标车辆的速度、加速度、在行驶方向上的位移。

s30，根据主动避障操作的操作类型、目标车辆所在车道的车道类型、以及目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析第一车辆信息、第一行驶信息第二车辆信息和第二行驶信息得到无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离。

本发明实施例中，主动避障操作的操作类型包括左侧避障和右侧回归，目标车辆所在车道的车道类型包括主车道和相邻车道，目标车辆与无人驾驶车的相对位置关系包括目标车辆位于无人驾驶车辆的前方、目标车辆位于无人驾驶车辆的后方。

此外，本发明实施例中基于极端碰撞假设以及避障过程中的碰撞工况来计算无人驾驶车辆避障的最小纵向安全距离，即避障安全距离。

具体实现过程中，主动避障操作的操作类型为左侧避障、目标车辆所在车道的车道类型为主车道、目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系为目标车辆位于无人驾驶车辆的前方；

步骤s30“根据主动避障操作的操作类型、目标车辆所在车道的车道类型、以及目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析第一车辆信息、第一行驶信息第二车辆信息和第二行驶信息得到无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离”可以采用如下步骤：

计算无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)+0.5lvehd*sin(θ(t))-0.5wvehd*cos(θ(t))＝0.5wl0

其中，y(t)为无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度、wl0为目标车辆的车身宽度，无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算当前时刻下无人驾驶车辆和目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sl0(tstart)min＝xl0(tstart)-xvehd(tstart)-0.5ll0-0.5lvehd-0.5wvehd

其中，tstart为当前时刻、sl0(tstart)min为第一最小相对位移、xl0(tstart)为当前时刻下目标车辆在行驶方向上的位移、xvehd(tstart)为当前时刻下无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、ll0为目标车辆的车身长度、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度；

计算在当前时刻到碰撞时刻的时段内无人驾驶车辆和目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sl0(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vl0为目标车辆的速度、vvehd为无人驾驶车辆的速度、al0为目标车辆的加速度、avehd为无人驾驶车辆的加速度；

计算无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sl0(tadj)min＝sl0(tstart)min+sl0(tstart～tadj)min

其中，sl0(tadj)min为无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离。

具体实现过程中，主动避障操作的操作类型为左侧避障、目标车辆所在车道的车道类型为主车道、目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系为目标车辆位于无人驾驶车辆的后方；

步骤s30“根据主动避障操作的操作类型、目标车辆所在车道的车道类型、以及目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析第一车辆信息、第一行驶信息第二车辆信息和第二行驶信息得到无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离”可以采用如下步骤：

计算无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)-0.5wvehd*cos(θ(t))-0.5lvehd*sin(θ(t))＝0.5wf0

其中，y(t)为无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度、θ(t)为无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、lvehd为无人驾驶车辆的车身长度、wf0为目标车辆的车身宽度，无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算当前时刻下无人驾驶车辆和目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sf0(tstart)min＝xvehd(tstart)-xf0(tstart)-0.5lvehd-0.5lf0

其中，tstart为当前时刻、sf0(tstart)min为第一最小相对位移、xvehd(tstart)为当前时刻下无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、为当前时刻下目标车辆在行驶方向上的位移、lf0为目标车辆的车身长度；

计算在当前时刻到碰撞时刻的时段内无人驾驶车辆和目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sf0(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vvehd为无人驾驶车辆的速度、vf0为目标车辆的速度、avehd为无人驾驶车辆的加速度、af0为目标车辆的加速度；

计算无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sf0(tadj)min＝sf0(tstart)min+sf0(tstart～tadj)min

其中，sf0(tadj)min为无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离。

具体实现过程中，主动避障操作的操作类型为右侧回归、目标车辆所在车道的车道类型为主车道、目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系为目标车辆位于无人驾驶车辆的后方；

步骤s30“根据主动避障操作的操作类型、目标车辆所在车道的车道类型、以及目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析第一车辆信息、第一行驶信息第二车辆信息和第二行驶信息得到无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离”可以采用如下步骤：

计算无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)+0.5lvehd*sin(θ(t))-0.5wvehd*cos(θ(t))＝0.5wfd

其中，y(t)为无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度、wfd为目标车辆的车身宽度，无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算当前时刻下无人驾驶车辆和目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sfd(tstart)min＝xvehd(tstart)-xfd(tstart)-0.5wvehd-0.5lvehd-0.5lfd

其中，tstart为当前时刻、sfd(tstart)min为第一最小相对位移、xvehd(tstart)为当前时刻下无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、xfd(tstart)为当前时刻下目标车辆在行驶方向上的位移、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度、lfd为目标车辆的车身长度；

计算在当前时刻到碰撞时刻的时段内无人驾驶车辆和目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sfd(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vvehd为无人驾驶车辆的速度、vfd为目标车辆的速度、avehd为无人驾驶车辆的加速度、afd为目标车辆的加速度；

计算无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sfd(tadj)min＝sfd(tstart)min+sfd(tstart～tadj)min

其中，sfd(tadj)min为无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离。

具体实现过程中，主动避障操作的操作类型为右侧回归、目标车辆所在车道的车道类型为主车道、目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系为目标车辆位于无人驾驶车辆的前方；

步骤s30“根据主动避障操作的操作类型、目标车辆所在车道的车道类型、以及目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析第一车辆信息、第一行驶信息第二车辆信息和第二行驶信息得到无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离”可以采用如下步骤：

计算无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)-0.5lvehd*sin(θ(t))-0.5wvehd*cos(θ(t))＝0.5wld

其中，y(t)为无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度、wld为目标车辆的车身宽度，无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算当前时刻下无人驾驶车辆和目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sld(tstart)min＝xld(tstart)-xvehd(tstart)-0.5lld-0.5lvehd

其中，tstart为当前时刻、sld(tstart)min为第一最小相对位移、xld(tstart)为当前时刻下目标车辆在行驶方向上的位移、xvehd(tstart)为当前时刻下无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、lld为目标车辆的车身长度；

计算在当前时刻到碰撞时刻的时段内无人驾驶车辆和目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sld(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vld为目标车辆的速度、vvehd为无人驾驶车辆的速度、ald为目标车辆的加速度、avehd为无人驾驶车辆的加速度；

计算无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sld(tadj)min＝sld(tstart)min+sld(tstart～tadj)min

其中，sld(tadj)min为无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离。

具体实现过程中，主动避障操作的操作类型为左侧避障、目标车辆所在车道的车道类型为相邻车道，目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系为目标车辆位于无人驾驶车辆的前方；

步骤s30“根据主动避障操作的操作类型、目标车辆所在车道的车道类型、以及目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析第一车辆信息、第一行驶信息第二车辆信息和第二行驶信息得到无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离”可以采用如下步骤：

计算无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)+0.5lvehd*sin(θ(t))+0.5wvehd*cos(θ(t))＝h-0.5wl1

其中，y(t)为无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度、h为预设的车道宽度、wl1为目标车辆的车身宽度，无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算当前时刻下无人驾驶车辆和目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sl1(tstart)min＝xl1(tstart)-xvehd(tstart)-0.5ll1-0.5lvehd

其中，tstart为当前时刻、sl1(tstart)min为第一最小相对位移、xl1(tstart)为当前时刻下目标车辆在行驶方向上的位移、xvehd(tstart)为当前时刻下无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、ll1为目标车辆的车身长度；

计算在当前时刻到碰撞时刻的时段内无人驾驶车辆和目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sl1(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vl1为目标车辆的速度、vvehd为无人驾驶车辆的速度、al1为目标车辆的加速度、avehd为无人驾驶车辆的加速度；

计算无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sl1(tadj)min＝sl1(tstart)min+sl1(tstart～tadj)min

其中，sl1(tadj)min为无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离。

具体实现过程中，主动避障操作的操作类型为左侧避障、目标车辆所在车道的车道类型为相邻车道，目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系为目标车辆位于无人驾驶车辆的后方；

步骤s30“根据主动避障操作的操作类型、目标车辆所在车道的车道类型、以及目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析第一车辆信息、第一行驶信息第二车辆信息和第二行驶信息得到无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离”可以采用如下步骤：

计算无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)+0.5wvehd*cos(θ(t))-0.5lvehd*sin(θ(t))＝h-0.5wfi

其中，y(t)为无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度、θ(t)为无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、lvehd为无人驾驶车辆的车身长度、wfi为目标车辆的车身宽度，无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算当前时刻下无人驾驶车辆和目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sfi(tstart)min＝xvehd(tstart)-xfi(tstart)-0.5lvehd-0.5wvehd-0.5lfi

其中，tstart为当前时刻、sfi(tstart)min为第一最小相对位移、xvehd(tstart)为当前时刻下无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、xfi(tstart)为当前时刻下目标车辆在行驶方向上的位移、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度、lfi为目标车辆的车身长度；

计算在当前时刻到碰撞时刻的时段内无人驾驶车辆和目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sfi(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vvehd为无人驾驶车辆的速度、vfi为目标车辆的速度、avehd为无人驾驶车辆的加速度、afi为目标车辆的加速度；

计算无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sfi(tadj)min＝sfi(tstart)min+sfi(tstart～tadj)min

其中，sfi(tadj)min为无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离。

具体实现过程中，动避障操作的操作类型为右侧回归、目标车辆所在车道的车道类型为相邻车道、目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系为目标车辆位于无人驾驶车辆的后方；

步骤s30“根据主动避障操作的操作类型、目标车辆所在车道的车道类型、以及目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析第一车辆信息、第一行驶信息第二车辆信息和第二行驶信息得到无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离”可以采用如下步骤：

计算无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)+0.5lvehd*sin(θ(t))+0.5wvehd*cos(θ(t))＝h-0.5wfid

其中，y(t)为无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度、h为预设的车道宽度、wfid为目标车辆的车身宽度，无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算当前时刻下无人驾驶车辆和目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

sfid(tstart)min＝xvehd(tstart)-xfid(tstart)-0.5lvehd-0.5lfid

其中，tstart为当前时刻、sfid(tstart)min为第一最小相对位移、xvehd(tstart)为当前时刻下无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、xfid(tstart)为当前时刻下目标车辆在行驶方向上的位移、lfid为目标车辆的车身长度；

计算在当前时刻到碰撞时刻的时段内无人驾驶车辆和目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，sfid(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vvehd为无人驾驶车辆的速度、vfid为目标车辆的速度、avehd为无人驾驶车辆的加速度、afid为目标车辆的加速度；

计算无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离，公式如下：

sfid(tadj)min＝sfid(tstart)min+sfid(tstart～tadj)min

其中，sfid(tadj)min为无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离。

具体实现过程中，主动避障操作的操作类型为右侧回归、目标车辆所在车道的车道类型为相邻车道、目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系为目标车辆位于无人驾驶车辆的前方；

步骤s30“根据主动避障操作的操作类型、目标车辆所在车道的车道类型、以及目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析第一车辆信息、第一行驶信息第二车辆信息和第二行驶信息得到无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离”可以采用如下步骤：

计算无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻，公式如下：

y(t)-0.5lvehd*sin(θ(t))+0.5wvehd*cos(θ(t))＝h-0.5wlid

其中，y(t)为无人驾驶车辆在预先规划的主动避障路径上一个位置点时在行驶方向上的位移、lvehd为无人驾驶车辆的车身长度、θ(t)为无人驾驶车辆在该位置点时的车辆航向角、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度、h为预设的车道宽度、wlid为目标车辆的车身宽度，无人驾驶车辆在该位置点时的时刻t满足上述公式时，该时刻t作为无人驾驶车辆和目标车辆的碰撞时刻tadj；

计算当前时刻下无人驾驶车辆和目标车辆的第一最小相对位移，公式如下：

slid(tstart)min＝xlid(tstart)-xvehd(tstart)-0.5llid-0.5lvehd-0.5wvehd

其中，tstart为当前时刻、slid(tstart)min为第一最小相对位移、xlid(tstart)为当前时刻下目标驾驶车辆在行驶方向上的位移、xvehd(tstart)为当前时刻下无人驾驶车辆在行驶方向上的位移、llid为目标车辆的车身长度、wvehd为无人驾驶车辆的车身宽度；

计算在当前时刻到碰撞时刻的时段内无人驾驶车辆和目标车辆的第二最小相对位移，公式如下：

其中，slid(tstart～tadj)min为第二最小相对位移、vlid为目标车辆的速度、vvehd为无人驾驶车辆的速度、alid为目标车辆的加速度、avehd为无人驾驶车辆的加速度；

计算无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离，公式如下：

slid(tadj)min＝slid(tstart)min+slid(tstart～tadj)min

其中，slid(tadj)min为无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离。

本发明实施例提供的避障安全距离计算方法，通过分析车辆在避障过程中的碰撞关系计算避障安全距离，使得避障安全距离合理，对无人驾驶车辆的避障车辆开发具有理论指导意义和实际工程应用价值。

基于上述实施例提供的避障安全距离计算方法，本发明实施例则提供一种避障安全距离计算装置，该装置的结构示意图如图4所示，包括：

确定模块10，用于在无人驾驶车辆执行主动避障操作的过程中，确定与无人驾驶车辆具有碰撞关系的目标车辆；

获取模块20，用于获取无人驾驶车辆的第一车辆信息和当前时刻下的第一行驶信息、以及目标车辆的第二车辆信息和当前时刻下的第二行驶信息；

分析模块30，用于根据主动避障操作的操作类型、目标车辆所在车道的车道类型、以及目标车辆与无人驾驶车辆的相对位置关系，分析第一车辆信息、第一行驶信息、第二车辆信息和第二行驶信息得到无人驾驶车辆和目标车辆的避障安全距离。

本发明实施例提供的避障安全距离计算装置，通过分析车辆在避障过程中的碰撞关系计算避障安全距离，使得避障安全距离合理，对无人驾驶车辆的避障车辆开发具有理论指导意义和实际工程应用价值。

以上对本发明所提供的一种避障安全距离计算方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。