智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法、模块和存储介质与流程

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法、模块和存储介质。

背景技术：

1、随着汽车智能化进程的加快，跨车道间的辅助驾驶系统(adas)功能，如自动变道、自动超车等功能越来越多的应用到智能驾驶车辆上。现今占据国内乘用车市场一半以上的中低价位段车型正逐步搭载高速公路智能变道系统，实现在高速公路场景下的变道功能。为提高变道过程的安全性，在量产嵌入式硬件有限算力及存储资源条件下，需要一种目标碰撞检测方法提供变道决策依据。在实施变道前，对可能的危险目标进行碰撞安全检测，符合安全条件的才具有变道可能性，为是否变道提供决策依据。同样的，在变道图中也实时进行危险目标碰撞安全检测，检测到危险变道目标时，可为改变运动规划轨迹提供决策依据。

2、因此，目标碰撞检测方法对自动变道功能极为重要，可保证变道安全性，具有较大的研究价值和广阔的应用前景。

3、中国专利cn202310258240.0公开了一种车辆变道碰撞预警方法、系统、设备及存储介质，所述方法包括：在接收到第一车辆发送的行驶变道指令时，根据行驶变道指令检测相隔车道是否存在第二车辆；若存在，则基于车用无线通信技术确定第一车辆和第二车辆对应的碰撞预警信息；根据碰撞预警信息对第一车辆和第二车辆进行车辆变道碰撞预警。相较于现有技术中两车处于相隔车道，后车在前车的后视镜视野和角雷达的双重盲区，无法对车辆变道进行碰撞预警，而本发明在检测到相隔车道存在第二车辆时，基于车用无线通信技术确定第一车辆和第二车辆对应的碰撞预警信息进行车辆变道碰撞预警，从而解决了相隔车道的车辆变道碰撞预警问题。该方案没有考虑碰撞的危险等级，对所有可能碰撞均进行预警，实用性有限。且，其采用现有算法进行车道碰撞预警，检测复杂度高，占用资源大。

4、中国专利cn202010089933.8公开一种车辆碰撞预警方法、装置、设备和存储介质，所述方法包括：根据前视摄像头采集的前方道路图像，通过前视摄像头的图像处理模块识别前方道路图像中的车道线，并得到车道线的宽度，将车道线的宽度通过网关转发到车辆信息交换模块，作为车辆信息交换模块的输入。车辆信息交换模块基于车道线的宽度进行前向碰撞分析和变道碰撞分析，并在有碰撞危险时，发送预警信息。所述方法提出了将前视摄像头获取的车道线信息，计算出当前路段的车道宽度，并将相应信息从摄像头后端处理模块直接传输到车载电脑装置中的车辆信息交换模块，为车辆信息交换准确实现前向碰撞预警和盲区/变道预警提供更为精确的输入，从而提升了预警信息的准确度。该方案没有考虑碰撞的危险等级，对所有可能碰撞均进行预警，实用性有限。且，其采用现有算法进行车道碰撞预警，检测复杂度高，占用资源大。

技术实现思路

1、在
技术实现要素：
部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、本发明要解决的技术问题是提供一种相对现有技术降低了检测复杂度，降低了资源消耗，提高了计算实时性的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法。

3、为解决上述技术问题，本发明提供的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法，包括以下步骤：

4、s1，建立指定坐标系，对车辆可能发生碰撞的区域划分危险区域；

5、s2，基于自车和目标车的相对加速度、速度和距离计算碰撞时间；

6、s3，对不同危险区域指定碰撞时间阈值，判断变道碰撞危险等级，对变道碰撞危险等级设置不同的危险增益；

7、s4，变道时，对变道侧的碰撞危险时刻进行变增益时间累计，根据累计时间作出对应智能驾驶决策。

8、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法，指定坐标系是自车后轴为中心的左手笛卡尔坐标系。

9、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法，车辆可能发生碰撞的区域是指定面积和形状的车前区域和车后区域；

10、将车前区域和车后区域按相同规则划分为：前方左右侧的高危险区域、中危险区域、低危险区域和后方左右侧的高危险区域、中危险区域、低危险区域。

11、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法，所述车前区域和车后区域面积和形状相同；

12、前方左右侧的高危险区域和后方左右侧的高危险面积和形状相同；

13、前方左右侧的中危险区域和后方左右侧的中危险区域面积和形状相同；

14、前方左右侧的中危险区域和后方左右侧的中危险区域面积和形状相同。

15、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法，各危险区碰撞时间采用以下公式计算；

16、

17、

18、are(k)、vre(k)、sre(k)分别表示k时刻自车和目标车的相对加速度、速度和距离，tttc(k)表示k时刻目标碰撞时间。

19、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法，采用以下方式判断变道碰撞危险等级；

20、当变道侧目标处于前后高危险区域时，变道危险等级为高危险等级；

21、当变道侧目标处于前后中危险区域且tttc(k)小于中危险ttc阈值，记为tttc2时，变道危险等级为中危险等级；

22、当变道侧目标处于前后低危险区域且tttc(k)小于低危险ttc阈值，记为tttc3时，变道危险等级为低危险等级；

23、其它情况为变道无危险等级。

24、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法，根据变道碰撞危险等级设置的危险增益如下；

25、

26、pl1表示高危险等级增益；pl2表示中危险等级增益；pl3表示低危险等级增益；pl4表示无危险等级增益；pl1＞pl2＞pl3＞pl4。

27、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法，变道侧的碰撞危险时刻进行变增益时间累计计算包括：

28、

29、t表示单个时间步长，trisk表示危险时间阈值，可指定。

30、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法，当危险累计时间trisk(k)达到上限trisk时，做出暂不变道或变道中驶回原车道居中自动驾驶决策。

31、本发明提供一种计算机可读存储介质，其内部存储有一计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现上述任意一项所述智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测方法中的步骤。

32、本发明提供一种智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测模块，其能基于现有硬件和计算机编程技术手段实现，包括：

33、危险区域划分单元，其用于建立指定坐标系，对车辆可能发生碰撞的区域划分危险区域；

34、碰撞时间计算单元，其基于自车和目标车的相对加速度、速度和距离计算碰撞时间；

35、分级碰撞风险单元，其对不同危险区域指定碰撞时间阈值，判断变道碰撞危险等级，对变道碰撞危险等级设置不同的危险增益；

36、碰撞危险决策单元，其用于对变道侧的碰撞危险时刻进行变增益时间累计；

37、其根据累计时间作出对应智能驾驶决策；

38、或，其将累计时间发送至智能驾驶决策单元，由智能驾驶决策单元作出对应智能驾驶决策。

39、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测模块，指定坐标系是自车后轴为中心的左手笛卡尔坐标系。

40、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测模块，危险区域划分单元执行以下划分：

41、车辆可能发生碰撞的区域是指定面积和形状的车前区域和车后区域；

42、将车前区域和车后区域按相同规则划分为：前方左右侧的高危险区域、中危险区域、低危险区域和后方左右侧的高危险区域、中危险区域、低危险区域。

43、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测模块，所述车前区域和车后区域面积和形状相同；

44、前方左右侧的高危险区域和后方左右侧的高危险面积和形状相同；

45、前方左右侧的中危险区域和后方左右侧的中危险区域面积和形状相同；

46、前方左右侧的中危险区域和后方左右侧的中危险区域面积和形状相同。

47、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测模块，碰撞时间计算单元采用以下公式计算各危险区碰撞时间；

48、

49、

50、are(k)、vre(k)、sre(k)分别表示k时刻自车和目标车的相对加速度、速度和距离，tttc(k)表示k时刻目标碰撞时间。

51、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测模块，分级碰撞风险单元采用以下方式判断变道碰撞危险等级；

52、当变道侧目标处于前后高危险区域时，变道危险等级为高危险等级；

53、当变道侧目标处于前后中危险区域且tttc(k)小于中危险ttc阈值，记为tttc2时，变道危险等级为中危险等级；

54、当变道侧目标处于前后低危险区域且tttc(k)小于低危险ttc阈值，记为tttc3时，变道危险等级为低危险等级；

55、其它情况为变道无危险等级。

56、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测模块，分级碰撞风险单元根据变道碰撞危险等级设置的危险增益如下；

57、

58、pl1表示高危险等级增益；pl2表示中危险等级增益；pl3表示低危险等级增益；pl4表示无危险等级增益；pl1＞pl2＞pl3＞pl4。

59、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测模块，碰撞危险决策单元对变道侧的碰撞危险时刻进行变增益时间累计计算包括：

60、

61、t表示单个时间步长，trisk表示危险时间阈值，可指定。

62、可选择的，进一步改进所述的智能驾驶自动变道车辆目标碰撞检测模块，当危险累计时间trisk(k)达到上限trisk时，碰撞危险决策单元或智能驾驶决策单元做出暂不变道或变道中驶回原车道居中自动驾驶决策。

63、本发明提供了通过危险区域划分、碰撞时间计算、分级碰撞风险和碰撞危险决策，可保证变道决策安全性，对自动变道等跨车道智能驾驶功能具有实质意义。其现实意义在于，通过上述技术手段对于不同危险区域可以指定不同阈值，进行变增益时间累计，即对于不同危险区域给予不同的关注度，对各危险区域分别对待降低了检测复杂度，降低了资源消耗，提高了计算实时性，可应用于低算力控制器，对自动变道等智能辅助驾驶功能量产具有广阔的应用前景和较高的市场价值。