一种路口预警方法及装置与流程

1.本发明涉及智能驾驶技术领域，更具体地说，涉及一种路口预警方法及装置。


背景技术：

2.伴随智能驾驶水平提高，各种交通环境以及应急情况的预警是保证车辆安全的核心技术。路口是典型复杂的交通环境之一，也是交通安全重点考虑场景，因此路口预警是保证车辆安全的重要手段。
3.目前多数研究采用车联网或者智能交通技术实现路口预警和辅助通行，需要特定的设备和交通基础设施要求，不是依靠车辆自身单方面来实现，较难在短时间内推广。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种路口预警方法及装置，技术方案如下：
5.一种路口预警方法，所述方法包括：
6.获取基础数据，所述基础数据包括本车的几何参数和运动信息、以及本车与目标车辆的相对位置信息，所述目标车辆为路口潜在危险目标；
7.根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为，并结合所述相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径；
8.基于本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径，确定本车与所述目标车辆间的碰撞参数，所述碰撞参数包括碰撞时间和碰撞点的横向位移；
9.从所述目标车辆中选取碰撞时间最小的危险目标车辆，并依据所述危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警。
10.优选的，本车的几何参数包括本车的后轴与前端距离d，本车的运动信息包括本车的车速v0、横摆角速度ω0、横摆角θ、转向角d
steer
、转向角速率ω
steer
；
11.所述根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为，包括：
12.计算本车的曲率半径
13.如果本车的曲率半径roc大于等于对应的曲率半径阈值r
lowthresh
、或者本车的曲率半径roc小于所述曲率半径阈值r
lowthresh
且持续时间小于对应的持续时间阈值latchtime，确定本车当前的行驶行为为转弯或者直行，并调取本车上一时刻的行驶行为；
14.在本车上一时刻的行驶行为为非转弯的情况下，计算本车在固定时间t内的横向位移δy＝(v0*sinθ+d*ω0*cosθ)*t；按照如下公式确定本车当前的行驶行为：
15.16.其中，y
thresh
为横向位移阈值；
17.在本车上一时刻的行驶行为为转弯的情况下，按照如下公式确定本车当前的行驶行为：
[0018][0019]
其中，换道直行和正常直行均属于直行的行驶行为。
[0020]
优选的，所述结合所述相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径，包括：
[0021]
按照如下公式确定本车的行驶路径：
[0022][0023]
按照如下公式确定所述目标车辆i的行驶路径：
[0024][0025]
其中，xi为所述目标车辆i在本车坐标系下的纵向位移、yi为所述目标车辆i在本车坐标系下的横向位移、ai和bi分别为所述目标车辆i为对向目标车辆时的行驶路径参数、ci和di分别为所述目标车辆i为横穿目标车辆时的行驶路径参数，ai和bi是采用最小二乘法对对向目标车辆i的多个历史位移点拟合得到的，ci和di是采用最小二乘法对横穿目标车辆i的多个历史位移点拟合得到的，所述多个历史位移点是从所属目标车辆的相对位置信息中获得的。
[0026]
优选的，本车的运动信息还包括本车纵向加速度a(x)；
[0027]
所述基于本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径，确定本车与所述目标车辆间的碰撞参数，包括：
[0028]
按照如下公式确定本车与所述目标车辆i的碰撞点(xi,yi)：
[0029][0030]
其中，xi为本车到达碰撞点的纵向距离，yi为本车到达碰撞点的横向距离；
[0031]
基于碰撞点(xi,yi)，按照如下公式确定碰撞时间ttci：
[0032][0033]
其中，βi为本车转弯到达碰撞点的圆心角，v0(x)为本车的车速v0在纵向上的分速度。
[0034]
优选的，本车的几何参数还包括本车的车宽w，所述基础数据还包括所述目标车辆i的运动信息和长度li，所述目标车辆i的运动信息包括所述目标车辆i的车速vi在纵向上的分速度vi(x)、以及所述目标车辆i在纵向上的加速度ai(x)，所述方法还包括：
[0035]
按照如下公式分别计算目标车辆i的碰撞区域进入时间ti(entry)和碰撞区域离开时间ti(leave)：
[0036][0037]
其中，xi(t arg et)为目标车辆i到达碰撞点的纵向距离，xi(t arg et)可以根据目标车辆i在本车坐标系下的纵向位移、以及本车到达碰撞点的纵向距离所确定；
[0038]
按照如下公式对碰撞时间ttci进行有效性校验：
[0039][0040]
其中，t(buff)为预留的时间间隔。
[0041]
优选的，所述依据所述危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警，包括：
[0042]
满足如下公式时，执行路口预警：
[0043][0044]
其中，ttc
select
为所述危险目标车辆对应的碰撞时间，ttc
threshold
为预警触发的碰撞时间阈值，y0为本车的横向位移，y
avail
为预警触发的横向可用空间、且y
avail
＝|y
collision
|-y
brake-y
threshold
，y
collision
为所述危险目标车辆对应的碰撞点的横向位移，y
brake
为假定本车以0.6g减速度刹车到静止的横向移动距离，y
threshold
为预警触发的横向位移阈值。
[0045]
一种路口预警装置，所述装置包括：
[0046]
数据获取模块，用于获取基础数据，所述基础数据包括本车的几何参数和运动信息、以及本车与目标车辆的相对位置信息，所述目标车辆为路口潜在危险目标；
[0047]
路径确定模块，用于根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为，并结合所述相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径；
[0048]
参数确定模块，用于基于本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径，确定本车
与所述目标车辆间的碰撞参数，所述碰撞参数包括碰撞时间和碰撞点的横向位移；
[0049]
路口预警模块，用于从所述目标车辆中选取碰撞时间最小的危险目标车辆，并依据所述危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警。
[0050]
优选的，本车的几何参数包括本车的后轴与前端距离d，本车的运动信息包括本车的车速v0、横摆角速度ω0、横摆角θ、转向角d
steer
、转向角速率ω
steer
；
[0051]
用于根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为的所述路径确定模块，具体用于：
[0052]
计算本车的曲率半径
[0053]
如果本车的曲率半径roc大于等于对应的曲率半径阈值r
lowthresh
、或者本车的曲率半径roc小于所述曲率半径阈值r
lowthresh
且持续时间小于对应的持续时间阈值latchtime，确定本车当前的行驶行为为转弯或者直行，并调取本车上一时刻的行驶行为；
[0054]
在本车上一时刻的行驶行为为非转弯的情况下，计算本车在固定时间t内的横向位移δy＝(v0*sinθ+d*ω0*cosθ)*t；按照如下公式确定本车当前的行驶行为：
[0055][0056]
其中，y
thresh
为横向位移阈值；
[0057]
在本车上一时刻的行驶行为为转弯的情况下，按照如下公式确定本车当前的行驶行为：
[0058][0059]
其中，换道直行和正常直行均属于直行的行驶行为。
[0060]
优选的，用于结合所述相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径的所述路径确定模块，具体用于：
[0061]
按照如下公式确定本车的行驶路径：
[0062][0063]
按照如下公式确定所述目标车辆i的行驶路径：
[0064][0065]
其中，xi为所述目标车辆i在本车坐标系下的纵向位移、yi为所述目标车辆i在本车坐标系下的横向位移、ai和bi分别为所述目标车辆i为对向目标车辆时的行驶路径参数、ci和di分别为所述目标车辆i为横穿目标车辆时的行驶路径参数，ai和bi是采用最小二乘法对
对向目标车辆i的多个历史位移点拟合得到的，ci和di是采用最小二乘法对横穿目标车辆i的多个历史位移点拟合得到的，所述多个历史位移点是从所属目标车辆的相对位置信息中获得的。
[0066]
优选的，本车的运动信息还包括本车纵向加速度a(x)；
[0067]
用于基于本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径，确定本车与所述目标车辆间的碰撞参数的所述参数确定模块，具体用于：
[0068]
按照如下公式确定本车与所述目标车辆i的碰撞点(xi,yi)：
[0069][0070]
其中，xi为本车到达碰撞点的纵向距离，yi为本车到达碰撞点的横向距离；
[0071]
基于碰撞点(xi,yi)，按照如下公式确定碰撞时间ttci：
[0072][0073]
其中，βi为本车转弯到达碰撞点的圆心角，v0(x)为本车的车速v0在纵向上的分速度。
[0074]
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
[0075]
本发明提供一种路口预警方法及装置，首先获取基础数据，该基础数据中包括本车的几何参数和运动信息、以及本车与作为路口潜在危险目标的目标车辆的相对位置信息，进而基于本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为，并结合相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径，进一步基于本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径确定本车与目标车辆间的碰撞参数，该碰撞参数包括碰撞时间和碰撞点的横向位移，最后从目标车辆中选择碰撞时间最小的危险目标车辆，并依据危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警。基于本发明，能够基于车辆实时行为进行路口预警，通过判断车辆宏观行驶行为即可实时确定路口风险，将复杂场景的分析研究简单化。
附图说明
[0076]
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。
[0077]
图1为本发明实施例提供的路口预警方法的方法流程图；
[0078]
图2为本发明实施例提供的典型的车辆路口情景示意图；
[0079]
图3为本发明实施例提供的路口预警装置的结构示意图。
具体实施方式
[0080]
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。
[0081]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0082]
目前车辆行为研究多关注在车辆未来行驶轨迹预测，宏观上判断具体行驶行为属性较少，实际上实时区分车辆是在直行、转弯、掉头或者换道行为，有利于有针对性的对当前场景进行研究分析。
[0083]
目前车辆在路口的碰撞分析研究较少，路口工况比较复杂，车辆在路口的行为包含左转弯、不转弯和右转弯，路口的目标车辆包含对向车辆、横穿车辆，这些目标车辆可能直行或者转弯，有必要寻找统一普适方法对这些类场景进行分析，对路口风险进行预警。
[0084]
目前多数研究采用单维度预警指标，实际上路口的车辆碰撞可能有不同角度和位置，单维度或单方向的碰撞参数会有不足，例如“本车转弯对向来车，两者纵向碰撞时间很小，但横向位移较大”场景。有必要同时结合纵向与横向两个维度指标，对车辆路口预警进行提前识别。
[0085]
对此，本发明提供一种路口预警方法，该方法的方法流程图如图1所示，包括如下步骤：
[0086]
s10，获取基础数据，基础数据包括本车的几何参数和运动信息、以及本车与目标车辆的相对位置信息，目标车辆为路口潜在危险目标。
[0087]
本发明实施例中，通过本车总线信号和雷达摄像头传感器可以识别获取基础数据，该基础数据包括本车的几何参数(比如本车的后轴与前端距离d)、本车的运动信息(比如本车的车速v0、横摆角速度ω0、横摆角θ、转向角d
steer
、转向角速率ω
steer
、本车纵向加速度a(x))、本车与目标车辆的相对位置信息(比如目标车辆在本车坐标系下的横纵位移)。
[0088]
参见图2，图2为本发明实施例提供的典型的车辆路口情景示意图。如图2所示，本发明实施例选取对向和横穿的车辆作为潜在危险目标(即目标车辆)，包括对向车道上迎面而来车辆和横向从本车左边或者右边驶来车辆。在实时应用中，可以选择其中一定数量(比如最多各10辆)对向车辆和横穿车辆，而目标车辆选择时可以设置潜在危险区域来完成。
[0089]
s20，根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为，并结合相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径。
[0090]
本发明实施例中，通过建立车辆宏观行驶行为判断模型，实时判断本车直行或转弯行为，具体如下：
[0091]
首先结合本车转向的曲率半径和持续时间判断出本车的掉头行为，本发明实施例不考虑本车路口掉头预警。本车的几何参数包括本车的后轴与前端距离d，本车的运动信息包括本车的车速v0、横摆角速度ω0、横摆角θ、转向角d
steer
、转向角速率ω
steer
。本车的掉头
行为满足如下条件：
[0092][0093]
对此，本车的行驶行为可以分为直行、转弯和掉头。本发明实施例可以计算本车的曲率半径进一步，如果本车的曲率半径roc大于等于对应的曲率半径阈值r
lowthresh
、或者本车的曲率半径roc小于曲率半径阈值r
lowthresh
且持续时间小于对应的持续时间阈值latchtime，则可以确定本车的行驶行为属于转弯或直行，以排除调头的场景。
[0094]
进一步，本发明实施例可以基于本车的后轴与前端距离d、车速v0、横摆角速度ω0、横摆角θ来计算出本车在固定时间内的横向位移δy，同时仲裁本车的横摆角速度ω0、转向角d
steer
、转向角速率ω
steer
多维度信息，结合不同宏观行驶行为的特征，判断本车的行驶行为是在转弯、还是直行。而车辆路口的直行行为包括正常直行和换道直行。具体如下：
[0095]
首先调取本车上一时刻的行驶行为。如果本车上一时刻的行驶行为为非转弯(正常直行或换道直行)，则可以计算本车在固定时间(如20ms)内的横向位移δy＝(v0*sinθ+d*ω0*cosθ)*t，按照如下公式确定本车当前的行驶行为，其中，y
thresh
为横向位移阈值：
[0096][0097]
如果本车上一时刻的行驶行为为转弯，则可以按照如下公式确定本车当前的行驶行为，其中，换道直行和正常直行均属于直行的行驶行为：
[0098][0099]
进一步，可以基于本车当前的行驶行为实时得到本车的行驶路径、目标车辆的行驶路径。具体如下：
[0100]
1)本车的行驶路径：基于本车的横摆角速度ω0得到本车的行驶路径，包括本车转弯和直行场景。
[0101]
本车在本车坐标系下的纵向位移x求导为：
[0102]
本车在本车坐标系下的横向位移y求导为：
[0103]
本车的横摆角θ求导为：
[0104]
按照如下公式确定本车的行驶路径：
[0105][0106]
2)目标车辆i的行驶路径：目标车辆i分为对向和横穿车辆，即对向目标车辆和横
穿目标车辆，包括对向车道上迎面而来车辆和横向从本车左边或者右边驶来车辆。本发明实施例主要针对直行的目标车辆，尚不考虑转弯的目标车辆，因为路口场景的时间和距离比较有限，可以采用低阶次函数来描述目标车辆的行驶路径。
[0107][0108]
上两个公式中，xi为目标车辆i在本车坐标系下的纵向位移、yi为目标车辆i在本车坐标系下的横向位移；ai和bi为目标车辆i为对向目标车辆时的行驶路径参数；ci和di为目标车辆i为横穿目标车辆时的行驶路径参数。
[0109]
对于任意一目标车辆，本车可以实时获得与该目标车辆间的相对位置信息，每隔固定时间间隔连续记录该目标车辆的相对位置信息，包括目标车辆在本车坐标系下的纵向位移和横向位移，在实际应用中可以最多记录一定次数的相对位置信息，并保留存储距离当前时刻最近的相对位置信息。当目标丢失时，历史的相对位置信息将清空，重新开始记录新的相对位置信息。每记录一次相对位置信息即产生该目标车辆的一个位移点，是基于当时本车坐标系下，利用坐标转化，将上一时刻位移点转换到当前本车坐标系下，这样一系列目标车辆的历史位移点都转移到本车当前坐标系下。
[0110]
目标车辆i在之前本车坐标系下的位移点pi转移到当前本车坐标系下，新的位移点为：
[0111][0112]
在实际应用中，上式中，i＝1,
…
,m,
…
,10,
…
,n,
…
,20，其中，i表示目标车辆的编号，m为对向目标车辆的数量、且0≤m≤10表示对向目标车辆最多存在10辆、0说明没有对向目标车辆，n为横穿目标车辆的数量、且10≤n≤20表示横穿目标车辆最多存在10辆、10说明没有横穿目标车辆。pi为目标车辆i上一时刻在本车坐标系下的位移点，为目标车辆i的位移点pi转移到当前本车坐标下的位移点，δθ为本车单位时间内的横摆角，δx为目标车辆i在本车坐标系下单位时间内的纵向位移；δy为目标车辆i本车坐标系下单位时间内的横向位移。
[0113]
通过历史相对位置信息来预测目标车辆的行驶路径，在至少获得一定数量采样的历史位移点下，采用最小二乘法原理，代入行驶路径，与采样值求残差，求残差较小时即完成拟合，得到目标车辆的行驶路径的参数。同时考虑不同历史位移点的权重，时间越近的历史位移点的权重越大、时间越远的历史位移点的权重越小。
[0114]
目标车辆i为对向目标车辆时的行驶路径参数ai和bi求解满足如下：
[0115][0116]
目标车辆i为横穿目标车辆时的行驶路径参数ci和di求解满足如下：
[0117][0118]
在实际应用中，上述两个公式中，j＝0,
…
,k，其中，j表示目标车辆i往前数第j个
时间间隔的历史位移点、且0≤k≤9表示对多记录记录当前时刻最近的9个历史时刻点、0为当前时刻点，wj为第j个历史时刻点权重，x
ij
为目标车辆i第j个历史时刻点在当前本车坐标系下的纵向位移，y
ij
为目标车辆i第j个历史时刻点在当前本车坐标系下的横向位移，ai和bi为对向目标车辆i的行驶路径的参数；ci和di为横穿目标车辆i的行驶路径的参数。由此按照如下公式确定目标车辆的行驶路径：
[0119][0120]
s30，基于本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径，确定本车与目标车辆间的碰撞参数，碰撞参数包括碰撞时间和碰撞点的横向位移。
[0121]
本发明实施例中，建立车辆碰撞模型，基于本车当前的行驶行为进行碰撞参数的计算，具体如下：
[0122]
基于本车当前的行驶行为，求解本车与目标车辆的碰撞点。本车当前的行驶行为包括左转弯、右转弯或直行。目标车辆包括对向目标车辆和横穿目标车辆。在已确定本车当前的行驶行为为转弯或者直行的情况下，结合本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径，求解得到碰撞点的坐标。若是在转弯，由本车的行驶路径，还可以得到本车到达碰撞点的圆心角。
[0123]
本车的运动信息还包括本车纵向加速度a(x)，本车与目标车辆i的碰撞点(xi,yi)求解满足如下：
[0124][0125]
在实际应用中，上式中，i＝1,
…
,m,
…
,10,
…
,n,
…
,20，其中，i表示目标车辆的编号，m为对向目标车辆的数量、且0≤m≤10表示对向目标车辆最多存在10辆、0说明没有对向目标车辆，n为横穿目标车辆的数量、且10≤n≤20表示横穿目标车辆最多存在10辆、10说明没有横穿目标车辆。xi为本车到达碰撞点的纵向距离，yi为本车到达碰撞点的横向距离
[0126]
进一步，基于碰撞点(xi,yi)，进行碰撞参数的计算。本车与目标车辆i间碰撞时间ttci基于按照如下公式确定：
[0127][0128]
其中，βi为本车转弯到达碰撞点的圆心角，v0(x)为本车的车速v0在纵向上的分速度。
[0129]
在此基础上，本发明实施例还可以进一步对碰撞时间ttci进行有效性校验。由车
辆行驶路径计算的碰撞点(xi,yi)缺少时间维度，因此在考虑本车到碰撞点(xi,yi)的同时，还需要考虑目标车辆i是否在碰撞点的潜在碰撞区域。考虑车辆形状，进入碰撞区域的时间(即碰撞区域进入时间ti(entry))是目标车辆i的车头到达碰撞点(xi,yi)，离开碰撞区域的时间(即碰撞区域离开时间ti(leave))是目标车辆的车尾离开碰撞点，因此碰撞时间ttci只有发生在碰撞区域进入时间ti(entry)和碰撞区域离开时间ti(leave)之间才可能是有效碰撞。对此，本发明对本车与目标车辆i的碰撞时间进行有效碰撞校验。
[0130]
本车的几何参数还包括本车的车宽w，基础数据还包括目标车辆i的运动信息和长度li，目标车辆i的运动信息包括目标车辆i的车速vi在纵向上的分速度vi(x)、以及目标车辆i在纵向上的加速度ai(x)。
[0131]
按照如下公式分别计算目标车辆i的碰撞区域进入时间ti(entry)和碰撞区域离开时间ti(leave)：
[0132][0133]
上式中，i＝1,l,m,l,10,l,n,l 20，其中，i表示目标车辆的编号，m为对向目标车辆的数量、且0≤m≤10表示对向目标车辆最多存在10辆、0说明没有对向目标车辆，n为横穿目标车辆的数量、且10≤n≤20表示横穿目标车辆最多存在10辆、10说明没有横穿目标车辆。xi(t arg et)为目标车辆i到达碰撞点的纵向距离，xi(t arg et)可以根据目标车辆i在本车坐标系下的纵向位移、以及本车到达碰撞点的纵向距离所确定。
[0134]
按照如下公式对碰撞时间ttci进行有效性校验：
[0135][0136]
其中，t(buff)为预留的时间间隔。
[0137]
s40，从目标车辆中选取碰撞时间最小的危险目标车辆，并依据危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警。
[0138]
本发明实施例中，比较目标车辆间的碰撞时间，筛选出碰撞时间最小的目标车辆作为危险目标车辆，同时获取危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移。并且，对于危险目标车辆可以区分筛选对向目标车辆和横穿目标车辆，可以同时输出对向和横穿场景，为仪表同时显示对向和横穿两个方向下危险目标车辆提供支持。
[0139]
危险对向目标车辆i满足如下：
[0140][0141]
危险横穿目标车辆i满足如下：
[0142][0143]
危险目标车辆满足如下：
[0144][0145]
实际应用中，上述三个公式中，i＝1,
…
,m,
…
,10,
…
,n,
…
,20，其中，i表示目标车辆的编号，m为对向目标车辆的数量、且0≤m≤10表示对向目标车辆最多存在10辆、0说明没
有对向目标车辆，n为横穿目标车辆的数量、且10≤n≤20表示横穿目标车辆最多存在10辆、10说明没有横穿目标车辆。
[0146]
进一步，选择合适的多维度阈值进行分析，同时考虑碰撞时间和碰撞点的横向位移，输出预警信息。
[0147]
假定本车以0.6g减速度刹车到静止，得到预估刹停距离，依据本车的横摆角速度ω0，可以获得在转弯过程横纵向移动距离。
[0148]
满足如下公式时，执行路口预警：
[0149][0150]
其中，ttc
select
为危险目标车辆对应的碰撞时间，ttc
threshold
为预警触发的碰撞时间阈值，y0为本车的横向位移，y
avail
为预警触发的横向可用空间、且y
avail
＝|y
collision
|-y
brake-y
threshold
，y
collision
为危险目标车辆对应的碰撞点的横向位移，y
brake
为假定本车以0.6g减速度刹车到静止的横向移动距离，y
threshold
为预警触发的横向位移阈值。
[0151]
需要说明的是，假定本车以0.6g减速度刹车到静止得到的预估刹停距离，可能是曲线。一般来说，依据本车的横摆角速度ω0，可以获得在转弯过程中的横向移动距离，假设的本车刹停是曲线刹停(即转弯)，可以根据本车的横摆角速度ω0、车速v0，可以确定曲率半径再依据几何投影即可得到横向移动距离。
[0152]
还需要说明的是，y0、y
collision
、以及y
brake
是基于大地坐标系的位移参数，运用坐标系转换，将这些位移参数由本车坐标系转换到大地坐标系。还需要说明的是，本发明实施例中的所有阈值，均为预先设置好的。
[0153]
本发明实施例提供的路口预警方法，能够基于车辆实时行为进行路口预警，通过判断车辆宏观行驶行为来预测本车与目标车辆的行驶路径，计算本车与目标车辆的碰撞参数筛选出最危险目标，选择合适的阈值，给出预警信息。本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0154]
1)提出基于车辆实时行为的路口预警方法，判断车辆宏观行驶行为，就具体实时行驶行为计算当前风险，将复杂场景的分析研究简单化。2)结合路口不同宏观行驶行为的研究，提炼出特征参数和相关阈值，分析车辆实时运行状态，判断出车辆路口具体行驶行为，具有较强的实用价值。3)基于车辆历史轨迹信息对车辆行驶路径预测，采用最小二乘方法求解，通过坐标转换，将不同路径转移到本车当前坐标系上，几何方法计算碰撞点，更简单高效，鲁棒性更强。4)基于具体宏观行驶行为建立碰撞模型，不同行驶行为下，车辆路径方程和碰撞参数求解方式不同，可以更准确对路口碰撞进行实时分析，对路口风险预警有借鉴作用。5)通过碰撞时间参数，筛选最危险目标车辆，多维度阈值分析，给出危险预警信息，对智能车辆预警具有重要指导意义。
[0155]
基于上述实施例提供的路口预警方法，本发明实施例则对应提供执行上述路口预警方法的装置，该装置的结构示意图如图3所示，包括：
[0156]
数据获取模块10，用于获取基础数据，基础数据包括本车的几何参数和运动信息、以及本车与目标车辆的相对位置信息，目标车辆为路口潜在危险目标；
[0157]
路径确定模块20，用于根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为，并结合相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径；
[0158]
参数确定模块30，用于基于本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径，确定本车与目标车辆间的碰撞参数，碰撞参数包括碰撞时间和碰撞点的横向位移；
[0159]
路口预警模块40，用于从目标车辆中选取碰撞时间最小的危险目标车辆，并依据危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警。
[0160]
可选的，本车的几何参数包括本车的后轴与前端距离d，本车的运动信息包括本车的车速v0、横摆角速度ω0、横摆角θ、转向角d
steer
、转向角速率ω
steer
；
[0161]
用于根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为的路径确定模块20，具体用于：
[0162]
计算本车的曲率半径
[0163]
如果本车的曲率半径roc大于等于对应的曲率半径阈值r
lowthresh
、或者本车的曲率半径roc小于曲率半径阈值r
lowthresh
且持续时间小于对应的持续时间阈值latchtime，确定本车当前的行驶行为为转弯或者直行，并调取本车上一时刻的行驶行为；
[0164]
在本车上一时刻的行驶行为为非转弯的情况下，计算本车在固定时间t内的横向位移δy＝(v0*sinθ+d*ω0*cosθ)*t；按照如下公式确定本车当前的行驶行为：
[0165][0166]
其中，y
thresh
为横向位移阈值；
[0167]
在本车上一时刻的行驶行为为转弯的情况下，按照如下公式确定本车当前的行驶行为：
[0168][0169]
其中，换道直行和正常直行均属于直行的行驶行为。
[0170]
可选的，用于结合相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径的路径确定模块20，具体用于：
[0171]
按照如下公式确定本车的行驶路径：
[0172][0173]
按照如下公式确定目标车辆的行驶路径：
[0174][0175]
其中，xi为目标车辆i在本车坐标系下的纵向位移、yi为目标车辆i在本车坐标系下的横向位移、ai和bi分别为目标车辆i为对向目标车辆时的行驶路径参数、ci和di分别为目标车辆i为横穿目标车辆时的行驶路径参数，ai和bi是采用最小二乘法对对向目标车辆i的多个历史位移点拟合得到的，ci和di是采用最小二乘法对横穿目标车辆i的多个历史位移点拟合得到的，多个历史位移点是从所属目标车辆的相对位置信息中获得的。
[0176]
可选的，本车的运动信息还包括本车纵向加速度a(x)；
[0177]
用于基于本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径，确定本车与目标车辆间的碰撞参数的参数确定模块30，具体用于：
[0178]
按照如下公式确定本车与目标车辆i的碰撞点(xi,yi)：
[0179][0180]
其中，xi为本车到达碰撞点的纵向距离，yi为本车到达碰撞点的横向距离；
[0181]
基于碰撞点(xi,yi)，按照如下公式确定碰撞时间ttci：
[0182][0183]
其中，βi为本车转弯到达碰撞点的圆心角，v0(x)为本车的车速v0在纵向上的分速度。
[0184]
可选的，本车的几何参数还包括本车的车宽w，基础数据还包括目标车辆i的运动信息和长度li，目标车辆i的运动信息包括目标车辆i的车速vi在纵向上的分速度vi(x)、以及目标车辆i在纵向上的加速度ai(x)，参数确定模块30，还用于：
[0185]
按照如下公式分别计算目标车辆i的碰撞区域进入时间ti(entry)和碰撞区域离开时间ti(leave)：
[0186][0187]
其中，xi(t arg et)为目标车辆i到达碰撞点的纵向距离，xi(t arg et)可以根据目标车辆i在本车坐标系下的纵向位移、以及本车到达碰撞点的纵向距离所确定；
[0188]
按照如下公式对碰撞时间ttci进行有效性校验：
[0189][0190]
其中，t(buff)为预留的时间间隔。
[0191]
可选的，用于依据危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警的路口预警模块40，具体用于：
[0192]
满足如下公式时，执行路口预警：
[0193][0194]
其中，ttc
select
为危险目标车辆对应的碰撞时间，ttc
threshold
为预警触发的碰撞时间阈值，y0为本车的横向位移，y
avail
为预警触发的横向可用空间、且y
avail
＝|y
collision
|-y
brake-y
threshold
，y
collision
为危险目标车辆对应的碰撞点的横向位移，y
brake
为假定本车以0.6g减速度刹车到静止的横向移动距离，y
threshold
为预警触发的横向位移阈值。
[0195]
需要说明的是，本发明实施例中各功能模块的细化功能可以参见上述路口预警方法实施例对应公开部分，在此不再赘述。
[0196]
以上对本发明所提供的一种路口预警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。
[0197]
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。
[0198]
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。
[0199]
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。

技术特征：
1.一种路口预警方法，其特征在于，所述方法包括：获取基础数据，所述基础数据包括本车的几何参数和运动信息、以及本车与目标车辆的相对位置信息，所述目标车辆为路口潜在危险目标；根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为，并结合所述相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径；基于本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径，确定本车与所述目标车辆间的碰撞参数，所述碰撞参数包括碰撞时间和碰撞点的横向位移；从所述目标车辆中选取碰撞时间最小的危险目标车辆，并依据所述危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，本车的几何参数包括本车的后轴与前端距离d，本车的运动信息包括本车的车速v0、横摆角速度ω0、横摆角θ、转向角d
steer
、转向角速率ω
steer
；所述根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为，包括：计算本车的曲率半径如果本车的曲率半径roc大于等于对应的曲率半径阈值r
lowthresh
、或者本车的曲率半径roc小于所述曲率半径阈值r
lowthresh
且持续时间小于对应的持续时间阈值latchtime，确定本车当前的行驶行为为转弯或者直行，并调取本车上一时刻的行驶行为；在本车上一时刻的行驶行为为非转弯的情况下，计算本车在固定时间t内的横向位移δy＝(v0*sinθ+d*ω0*cosθ)*t；按照如下公式确定本车当前的行驶行为：其中，y
thresh
为横向位移阈值；在本车上一时刻的行驶行为为转弯的情况下，按照如下公式确定本车当前的行驶行为：其中，换道直行和正常直行均属于直行的行驶行为。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述结合所述相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径，包括：按照如下公式确定本车的行驶路径：按照如下公式确定所述目标车辆i的行驶路径：
其中，x
i
为所述目标车辆i在本车坐标系下的纵向位移、y
i
为所述目标车辆i在本车坐标系下的横向位移、a
i
和b
i
分别为所述目标车辆i为对向目标车辆时的行驶路径参数、c
i
和d
i
分别为所述目标车辆i为横穿目标车辆时的行驶路径参数，a
i
和b
i
是采用最小二乘法对对向目标车辆i的多个历史位移点拟合得到的，c
i
和d
i
是采用最小二乘法对横穿目标车辆i的多个历史位移点拟合得到的，所述多个历史位移点是从所属目标车辆的相对位置信息中获得的。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，本车的运动信息还包括本车纵向加速度a(x)；所述基于本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径，确定本车与所述目标车辆间的碰撞参数，包括：按照如下公式确定本车与所述目标车辆i的碰撞点(x
i
，y
i
)：其中，x
i
为本车到达碰撞点的纵向距离，y
i
为本车到达碰撞点的横向距离；基于碰撞点(x
i
，y
i
)，按照如下公式确定碰撞时间ttc
i
：其中，β
i
为本车转弯到达碰撞点的圆心角，v0(x)为本车的车速v0在纵向上的分速度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，本车的几何参数还包括本车的车宽w，所述基础数据还包括所述目标车辆i的运动信息和长度l
i
，所述目标车辆i的运动信息包括所述目标车辆i的车速v
i
在纵向上的分速度v
i
(x)、以及所述目标车辆i在纵向上的加速度a
i
(x)，所述方法还包括：按照如下公式分别计算目标车辆i的碰撞区域进入时间t
i
(entry)和碰撞区域离开时间t
i
(leave)：其中，x
i
(target)为目标车辆i到达碰撞点的纵向距离，x
i
(target)可以根据目标车辆i在本车坐标系下的纵向位移、以及本车到达碰撞点的纵向距离所确定；
按照如下公式对碰撞时间ttc
i
进行有效性校验：其中，t(buff)为预留的时间间隔。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警，包括：满足如下公式时，执行路口预警：其中，ttc
select
为所述危险目标车辆对应的碰撞时间，ttc
threshold
为预警触发的碰撞时间阈值，y0为本车的横向位移，y
avail
为预警触发的横向可用空间、且y
avail
＝|y
collision
|-y
brake-y
threshold
，y
collision
为所述危险目标车辆对应的碰撞点的横向位移，y
brake
为假定本车以0.6g减速度刹车到静止的横向移动距离，y
threshold
为预警触发的横向位移阈值。7.一种路口预警装置，其特征在于，所述装置包括：数据获取模块，用于获取基础数据，所述基础数据包括本车的几何参数和运动信息、以及本车与目标车辆的相对位置信息，所述目标车辆为路口潜在危险目标；路径确定模块，用于根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为，并结合所述相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径；参数确定模块，用于基于本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径，确定本车与所述目标车辆间的碰撞参数，所述碰撞参数包括碰撞时间和碰撞点的横向位移；路口预警模块，用于从所述目标车辆中选取碰撞时间最小的危险目标车辆，并依据所述危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，本车的几何参数包括本车的后轴与前端距离d，本车的运动信息包括本车的车速v0、横摆角速度ω0、横摆角θ、转向角d
steer
、转向角速率ω
steer
；用于根据本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为的所述路径确定模块，具体用于：计算本车的曲率半径如果本车的曲率半径roc大于等于对应的曲率半径阈值r
lowthresh
、或者本车的曲率半径roc小于所述曲率半径阈值r
lowthresh
且持续时间小于对应的持续时间阈值latchtime，确定本车当前的行驶行为为转弯或者直行，并调取本车上一时刻的行驶行为；在本车上一时刻的行驶行为为非转弯的情况下，计算本车在固定时间t内的横向位移δy＝(v0*sinθ+d*ω0*cosθ)*t；按照如下公式确定本车当前的行驶行为：
其中，y
thesh
为横向位移阈值；在本车上一时刻的行驶行为为转弯的情况下，按照如下公式确定本车当前的行驶行为：其中，换道直行和正常直行均属于直行的行驶行为。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，用于结合所述相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径的所述路径确定模块，具体用于：按照如下公式确定本车的行驶路径：按照如下公式确定所述目标车辆i的行驶路径：其中，x
i
为所述目标车辆i在本车坐标系下的纵向位移、y
i
为所述目标车辆i在本车坐标系下的横向位移、a
i
和b
i
分别为所述目标车辆i为对向目标车辆时的行驶路径参数、c
i
和d
i
分别为所述目标车辆i为横穿目标车辆时的行驶路径参数，a
i
和b
i
是采用最小二乘法对对向目标车辆i的多个历史位移点拟合得到的，c
i
和d
i
是采用最小二乘法对横穿目标车辆i的多个历史位移点拟合得到的，所述多个历史位移点是从所属目标车辆的相对位置信息中获得的。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，本车的运动信息还包括本车纵向加速度a(x)；用于基于本车的行驶路径和所述目标车辆的行驶路径，确定本车与所述目标车辆间的碰撞参数的所述参数确定模块，具体用于：按照如下公式确定本车与所述目标车辆i的碰撞点(x
i
，y
i
)：其中，x
i
为本车到达碰撞点的纵向距离，y
i
为本车到达碰撞点的横向距离；基于碰撞点(x
i
，y
i
)，按照如下公式确定碰撞时间ttc
i
：
其中，β
i
为本车转弯到达碰撞点的圆心角，v0(x)为本车的车速v0在纵向上的分速度。

技术总结
本发明提供一种路口预警方法及装置，首先获取基础数据，该基础数据中包括本车的几何参数和运动信息、以及本车与作为路口潜在危险目标的目标车辆的相对位置信息，进而基于本车的几何参数和运动信息确定本车当前的行驶行为，并结合相对位置信息确定与本车当前的行驶行为相对应的本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径，进一步基于本车的行驶路径和目标车辆的行驶路径确定本车与目标车辆间的碰撞参数，该碰撞参数包括碰撞时间和碰撞点的横向位移，最后从目标车辆中选择碰撞时间最小的危险目标车辆，并依据危险目标车辆对应的碰撞时间和碰撞点的横向位移进行路口预警。撞点的横向位移进行路口预警。撞点的横向位移进行路口预警。


技术研发人员：程鹏 王斌
受保护的技术使用者：上海汽车工业（集团）有限公司
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2023/5/30