[發(fā)明專利]一種前方道路曲率估計裝置及其估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210524075.0
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN102991505A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王暢;郭艷君;付銳;郭應(yīng)時;袁偉
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: B60W40/072
• 分類號: B60W40/072
• 代理公司: 西安睿通知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 車寧華

1.一種前方道路曲率估計裝置，其特征在于，包括：

一個激光雷達(dá)，安裝于車輛的前保險杠中央，激光發(fā)射面朝向車輛的前方安裝，對自身車輛前方的其他車輛進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控；

一個方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，安裝于車輛轉(zhuǎn)向軸上，實(shí)時測量自身車輛行駛過程中的方向盤轉(zhuǎn)動角度；

一個車速傳感器，安裝于車輪上隨車輪一起轉(zhuǎn)動，實(shí)時測量自身車輛的行駛速度；

一個LED微型顯示器，用于實(shí)時顯示前方道路的估計曲率值，固定于車輛儀表盤上；

一個微處理器，分別通過I/O接口分別連接激光雷達(dá)、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器以及LED微型顯示器。

2.如權(quán)利要求1所述前方道路曲率估計裝置，其特征在于：所述激光雷達(dá)采用IBEO?LUX激光掃描雷達(dá)，測量距離200m。

3.如權(quán)利要求1所述前方道路曲率估計裝置，其特征在于：所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器采用KMT32B角度傳感器。

4.如權(quán)利要求1所述前方道路曲率估計裝置，其特征在于：所述車速傳感器采用W221輪速傳感器。

5.如權(quán)利要求1所述前方道路曲率估計裝置，其特征在于：所述微處理器為DSP處理器，具體型號為TMS320F28335。

6.如權(quán)利要求1所述前方道路曲率估計裝置，其特征在于：所述微型LED顯示器采用P10單元板。

7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述曲率估計裝置的道路曲率估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）自身車輛當(dāng)前行駛路段形狀判斷；微處理器實(shí)時采集方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的數(shù)據(jù)，對方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷；如果方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)小于3度，則表明自身車輛當(dāng)前行駛路段形狀為直道；如果方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)大于3度，則表明自身車輛當(dāng)前行駛路段形狀為彎道；如果判斷得到自身車輛當(dāng)前行駛路段形狀為彎道，則表明當(dāng)前時刻自身車輛正行駛于彎道上，在這種情況下將不對前方道路的曲率進(jìn)行估計；只有在自身車輛當(dāng)前行駛路段形狀為彎道的情況下，微處理器才對自身車輛前方道路的曲率進(jìn)行估計；

（2）自身車輛行駛速度采集；微處理器接收來自車速傳感器的信號，對信號進(jìn)行計算分析得到車速值；

（3）自身車輛與前方車輛的相對位置關(guān)系數(shù)據(jù)采集；車輛行駛過程中，前方通常存在多個其他車輛目標(biāo)，分別以第一目標(biāo)、第二目標(biāo)表示；對于每一個目標(biāo)，激光雷達(dá)測量返回自身車輛與該目標(biāo)車輛的相對距離以及相對角度；

（4）前方道路曲率計算估計；當(dāng)自身車輛當(dāng)前行駛路段形狀判斷結(jié)果為彎道時，維處理器根據(jù)步驟（2）、步驟（3）所得到的數(shù)據(jù)，對前方的所有目標(biāo)進(jìn)行前方道路曲率計算估計，每一個目標(biāo)計算得到一個相對應(yīng)的道路曲率值，計算所有目標(biāo)的曲率平均值，將此平均值作為前方道路曲率估計的結(jié)果；以某一個目標(biāo)為例，前方道路曲率計算過程如下：

對同一目標(biāo)，以第一目標(biāo)為例，經(jīng)過連續(xù)兩次的測量，將得到兩組自身車輛與該目標(biāo)之間的相對距離和相對角度，分別以d₁、α₁和d₂、α₂表示；以v表示這兩次測量過程中的車速，t表示兩次測量過程中的時間間隔，則在這兩次測量過程中自身車輛朝前行駛的距離L為：

L＝v×t

對于這兩次測量過程所得到的相對距離和相對角度值，以向右轉(zhuǎn)彎為例，這些參數(shù)滿足以下關(guān)系式：

γ22=d22+d12-2×d2×d1×cos(α2-α1)]]>

其中，γ是第一目標(biāo)在連續(xù)兩次測量時刻所在位置的連線長度；由此式計算得到γ₂；

對于連續(xù)兩次的測量過程，沿自車行駛的直線方向上目標(biāo)車輛所發(fā)生的位移長度k計算公式如下：

k＝d₂×cosα₂-d₁×cosα₁

由此可計算得到前方車輛沿道路弧線行駛過程中繞圓心所轉(zhuǎn)過的角度β：

β=arcsin(kγ2)×0.017453]]>

此外，上述參數(shù)之間還滿足以下關(guān)系：

γ₂＝R×β

式中，R為前方車輛行駛路徑的半徑值；

由以上公式，結(jié)合激光雷達(dá)傳感器和車速傳感器的測量數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)對前方道路曲率的估計；

（5）前方道路曲率估計結(jié)果顯示；微處理器估計得到前方道路曲率結(jié)果后，利用I/0接口，將前方道路曲率估計值發(fā)送到微型LED顯示器進(jìn)行顯示。