汽车运行环境多级预警方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及软件技术领域，更具体地说，涉及一种汽车运行环境多级预警方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

随着路上行驶的汽车越来越多，汽车之间、汽车与行人或者汽车与其它非机动车(诸如两轮电动车)之间发生剐蹭、碰撞事故的概率也相应增大。

目前主动安全方面，主要通过提前刹车来避免正面碰撞，针对两侧和后方的险情并没有好的处理方案；在被动安全方面，安装的正面、侧面气囊在发生碰撞后会紧急弹出充气膨胀，来缓冲撞击力，避免造成更大的伤害，这类内置气囊方案主要针对汽车之间的猛烈撞击，对于行人或两轮电瓶车的撞击并不会触发，既不能有效保护车内乘客，也不能减小车外撞击的行人或两轮电动车主的伤害。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种汽车运行环境多级预警方法、装置、电子设备及存储介质，技术方案如下：

一种汽车运行环境多级预警方法，所述方法包括：

检测汽车周边环境中的目标物；

根据所述汽车与所述目标物的相对运动信息，确定所述目标物的碰撞风险程度；

对所述目标物的碰撞风险程度进行预警分级，并根据分级结果执行相应的安全操作，所述安全操作包括触发所述汽车的外部气囊。

优选的，所述检测汽车周边环境中的目标物，包括：

获取所述汽车在下一时刻的转向角；

根据所述转向角确定路线类型，并生成与所述路线类型相对应的行驶路线；

将所检测到的、位于所述行驶路线上的障碍物作为所述目标物。

优选的，所述根据所述汽车与所述目标物的相对运动信息，确定所述目标物的碰撞风险程度，包括：

计算所述汽车与所述目标物间在连续时刻下的多组相对运动信息，一个时刻对应一组相对运动信息；

对于初始时刻下的一组相对运动信息，根据该组运动信息确定所述初始时刻下的碰撞风险程度；

对于非初始时刻下的一组相对运动信息，确定与该组运动信息相对应的风险调整量，并按照所述风险调整量对上一时刻下的碰撞风险程度进行处理得到该时刻下的碰撞风险程度。

优选的，所述方法还包括：

如果所述目标物在当前时刻下的碰撞风险程度大于预设的程度阈值，则将所述目标物添加至威胁数据集中；

相应的，所述对所述目标物的碰撞风险程度进行预警分级，包括：

对所述威胁数据集中目标物的碰撞风险程度进行预警分级。

优选的，所述相对运动信息包括相对位置、相对速度和相对加速度，所述对所述目标物的碰撞风险程度进行预警分级，并根据分级结果执行相应的安全操作，包括：

确定与所述目标物的碰撞风险程度相匹配的预警等级；

在所述预警等级下，确定所述目标物的相对位置、相对速度和相对加速度所匹配的预警条件；

响应于所述预警条件相对应的安全操作。

一种汽车运行环境多级预警装置，所述装置包括：

目标检测模块，用于检测汽车周边环境中的目标物；

风险确定模块，用于根据所述汽车与所述目标物的相对运动信息，确定所述目标物的碰撞风险程度；

预警执行模块，用于对所述目标物的碰撞风险程度进行预警分级，并根据分级结果执行相应的安全操作，所述安全操作包括触发所述汽车的外部气囊。

优选的，所述目标检测模块，具体用于：

获取所述汽车在下一时刻的转向角；根据所述转向角确定路线类型，并生成与所述路线类型相对应的行驶路线；将所检测到的、位于所述行驶路线上的障碍物作为所述目标物。

优选的，所述风险确定模块，用于：

计算所述汽车与所述目标物间在连续时刻下的多组相对运动信息，一个时刻对应一组相对运动信息；对于初始时刻下的一组相对运动信息，根据该组运动信息确定所述初始时刻下的碰撞风险程度；对于非初始时刻下的一组相对运动信息，确定与该组运动信息相对应的风险调整量，并按照所述风险调整量对上一时刻下的碰撞风险程度进行处理得到该时刻下的碰撞风险程度。

一种电子设备，包括：至少一个存储器和至少一个处理器；所述存储器存储有程序，所述处理器调用所述存储器存储的程序，所述程序用于实现任意一项所述的汽车运行环境多级预警方法。

一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行任意一项所述的汽车运行环境多级预警方法。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

本发明提供的汽车运行环境多级预警方法、装置、电子设备及存储介质，能够在车辆与目标物发生碰撞前即预测两者的碰撞风险程度，从而在综合决策后执行多级预警的安全机制，可以从主动和被动两方面入手，执行安全操作，碰撞不可避免时提前触发外部气囊，减少碰撞造成的人员伤害和财产损失。

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汽车运行环境多级预警方法的方法流程图；

图2为本发明实施例提供的汽车运行环境多级预警方法的部分方法流程图；

图3为本发明实施例提供的弧形条带路线示例；

图4为本发明实施例提供的直线条带路线示例；

图5为本发明实施例提供的汽车运行环境多级预警方法的再一部分方法流程图；

图6为本发明实施例提供的汽车运行环境多级预警方法的又一部分方法流程图；

图7为本发明实施例提供的汽车运行环境多级预警装置的结构示意图。

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。

目前车辆的内置气囊和部分车型的外置气囊均是在碰撞后触发，并不能在碰撞之前进行预警。本方法集合了主动安全和被动安全两方面功能，车辆行驶过程中，既可以对即将出现的险情进行提前预警，又可以在碰撞无法避免时，提前打开气囊，缓解碰撞冲击，降低碰撞损伤。

参见图1所示的方法流程，本发明实施例提供一种汽车运行环境多级预警方法，该方法包括如下步骤：

S10，检测汽车周边环境中的目标物。

本发明实施例中，汽车行驶过程中，可以通过汽车自带的激光雷达、摄像头和毫米波雷达等传感器不断采集周边环境数据，并从中提取诸如行人、汽车和两轮电动车等不同类型目标物的信息。对于融合多种传感器检测目标物的方式，本发明实施例并不做限定，可以基于现有技术所实现，在此不再赘述。

而对于行驶路线上静态障碍物的检测，本发明实施例可以通过汽车即将经过的路线条带上是否在静态障碍物来实现，汽车如继续行驶即将发生碰撞。步骤S10“检测汽车周边环境中的目标物”可以采用如下步骤，方法流程图如图2所示：

S101，获取汽车在下一时刻的转向角。

本发明实施例中，可以通过方向盘转角或者自动驾驶系统所输出的目标转向角来确定汽车在下一时刻的转向角。

S102，根据转向角确定路线类型，并生成与路线类型相对应的行驶路线。

本发明实施例中，根据转向角可以确定车辆是否即将转向，若是，则可以确定路线类型为转弯行驶，反之，则可以确定路线类型为直线行驶。

进一步，考虑汽车当前的角度，可以确定转弯行驶或者直线行驶的形式路线，该行驶路线是以条带的形式来表示。其中，汽车当前的角度可以通过读取IMU(InertialMeasurement Unit，惯性测量单元)的输出来确定。

具体的，对于转弯行驶来说，可以根据车辆当前的角度来确定行驶弧线，该行驶弧线的弧度即为转向角的角度，且该行驶弧线垂向延伸汽车的宽度，以此形成汽车即将行驶的弧形条带路线。图3示出一弧形条带路线的示例。

对于直线行驶来说，可以根据车辆当前的角度来确定行驶直线，该行驶直线垂向延伸汽车的宽度，形式汽车即将行驶的直线条带路线。图4示出一直线条带路线的示例，其长度可以根据汽车当前的速度所确定，如将汽车下一秒所行驶的距离作为直线条带路线的长度。

S103，将所检测到的、位于行驶路线上的障碍物作为目标物。

本发明实施例中，根据障碍物的位置，分别计算弧线条带路线/直线条带路线左右边线与障碍物的距离，进而确定该障碍物是否与弧线条带路线值线条带路线是否相交，若相交，则确定该障碍物位于弧线条带路线值线条带路线上，从而可以将障碍物作为目标物。

S20，根据汽车与目标物的相对运动信息，确定目标物的碰撞风险程度。

本发明实施例中，可以根据传感器所监测的目标物的运动信息以及汽车的运动信息来确定两者间的相对运动信息，比如相对位置、相对速度、相对角度和相对加速度等，以此来评估目标物是否对于车身安全行驶构成威胁，提出不构成威胁的无关目标物。以下首先对相对运动信息进行说明：

对于汽车的运动信息，可以通过读取GPS(Global Positioning System全球定位系统)接收机的数据来获得汽车的位置和速度；可以通过读取IMU(Inertial MeasurementUnit惯性测量单元)传感器的数据来获得汽车的角度，其中，汽车的角度可以通过如下公式(1)计算：

angle＝(1-a)(anglelast+Gyro·dt)+a·Acc (1)

其中，angle为汽车的角度，a为互补滤波的置信度，anglelast为上一次计算值，Gyro为IMU的角速度观测值，Acc为IMU的加速度观测值；

且

对于汽车与目标物的相对运动信息，1)相对位置即目标物位置与汽车位置相减，其中，目标物在汽车前方时为正，目标物在汽车后方时为负，可以通过如下公式(2)计算：

其中，dist为相对位置，R为地球半径，A(α1，β1)为目标物坐标，B(α2，β2)为汽车坐标。

2)相对角度即目标物与汽车相对X轴的夹角(-180～180°，x轴正方向为本车行进方向，y轴正方向为垂直行进方向右侧(frenet坐标系))，可以采用如下公式(3)计算：

其中，θ

3)相对速度即目标物与汽车的速度矢量相减，可以采用如下公式(4)计算：

V

其中，V

4)相对加速度即目标物与汽车的相对速度进行微分，可以采用如下公式(5)计算：

其中，a

需要说明的是，现有技术中常有根据相对运动信息计算目标物与汽车的碰撞风险程度的方案，但一般仅考虑当前时刻下的相对运动信息，这显然无法避免个别时刻传感器的检测误差，从而造成风险误报。

对此，优选的，本发明实施例中，步骤S20“根据汽车与目标物的相对运动信息，确定目标物的碰撞风险程度”可以采用如下步骤，方法流程图如图5所示：

S201，计算汽车与目标物间在连续时刻下的多组相对运动信息，一个时刻对应一组相对运动信息。

本发明实施例中，在检测到目标物的时刻开始即持续追踪该目标物，计算两者在不同时刻下的相对运动信息，每个时刻的计算方式如上，在此不再赘述。

S202，对于初始时刻下的一组相对运动信息，根据该组运动信息确定初始时刻下的碰撞风险程度。

本发明实施例中，对于基于一组相对运动信息计算碰撞风险程度的方式，可以参见现有技术，在此不再赘述。

S203，对于非初始时刻下的一组相对运动信息，确定与该组运动信息相对应的风险调整量，并按照风险调整量对上一时刻下的碰撞风险程度进行处理得到该时刻下的碰撞风险程度。

本发明实施例中，在初始时刻的下一时刻开始，即需要考虑其上一时刻的碰撞风险程度，对其进行调整，以此获得本时刻碰撞风险程度。具体的，确定风险调整量的过程中：

如果在本时刻下目标物与汽车的相对位置小于预设的位置阈值，则判定存在碰撞风险，进而对相对速度进行判断；

如果本时刻下相对速度与历史时刻下的相对速度保持恒定(即偏差量保持在一定范围内)，则判定不存在碰撞风险，反之，则判定存在碰撞风险，此时初步确定风险调整量，即第一风险调整量。

若本时刻下的相对速度为正向(即目标物的速度大于汽车的速度)，则第一风险调整量为正值，该第一风险调整量的数值大小可以根据相对速度的大小来确定；若本时刻下的相对速度为反向，则第一风险调整量为负值，该第一风险调整量的数值大小可以根据相对速度的大小来确定。

进一步，考虑相对加速度，对风险调整量进一步调整：

1)本时刻下相对速度为正向。若本时刻下的相对加速度相比上一时刻下的相对加速度增加，则碰撞风险增加，此时可以增大第一风险调整量的数值；若本时刻下的相对加速度相比于上一时刻下的相对加速度减小，则碰撞风险减小，此时可以减小第一风险调整量的数值。而第一风险调整量的数值增大或减小量可以根据相对加速度的大小来确定。

2)本时刻下的相对速度为反向，无论本时刻下的相对速度相比于上一时刻下的相对加速度增加、还是减小，碰撞风险均减小，此时可以减小第一风险调整量的数值。而第一风险调整量的数值减小量可以根据相对加速度的大小来确定。

在此基础上，本发明实施例还可以进一步设置威胁数据集，根据目标物在当前时刻下的碰撞风险程度来不断更新威胁数据集，将碰撞风险程度大于预设的程度阈值的目标物添加至该数据集、而将碰撞风险程度小于该程度阈值的目标物剔除该数据集。

通过管理威胁数据集来确定实际影响汽车行驶安全的目标物，本发明实施例中可以仅对处于威胁数据集中的目标物进行后续的预警分级，不断更新其与汽车的相对运动信息。

S30，对目标物的碰撞风险程度进行预警分级，并根据分级结果执行相应的安全操作，安全操作包括触发汽车的外部气囊。

本发明实施例中，根据目标物当前时刻下的碰撞风险程度可以确定该目标物进行碰撞可能性的分级，从而对不同等级的目标物进行相应的预警处理，通过诸如主动避让、声光警告，提前预警碰撞风险，如发现碰撞不可避免，则提前触发外部气囊。

具体实现的过程中，步骤S30“对目标物的碰撞风险程度进行预警分级，并根据分级结果执行相应的安全操作”可以采用如下步骤，方法流程图如图6所示：

S301，确定与目标物的碰撞风险程度相匹配的预警等级。

本发明实施例中，以共计三个预警等级为例，可以分别对于一级预警、二级预警和三级预警设置相应风险程度区间，通过匹配碰撞风险程度所在的风险程度区间，可以确定目标物的预警等级。以一级预警和二级预警为例，目标物在一级预警时的碰撞风险程度要高于在二级预警时的碰撞风险程度。

S302，在预警等级下，确定目标物的相对位置、相对速度和相对加速度所匹配的预警条件。

本发明实施例中，继续以共计三个预警等级为例，对于一级预警可以设置两个预警条件，1)即将与行驶的目标车辆发生碰撞、且碰撞已不可避免，预警条件为“相对速度≥10m/s、相对位置≤5m”，其中10m/s和5m可以根据经验值另行设置，此时相应的安全操作为“触发全身气囊以包裹整车”；2)即将与行驶的两轮电动车发生碰撞，碰撞已不可避免，预警条件为“相对速度≥5m/s、相对位置≤2m、相对加速度＞0(即正向加速度)”，此时响应的安全操作为“触发碰撞面气囊”。

对于二级预警可以设置五个预警条件，1)与行驶的目标车辆正在快速接近、即将碰撞，预警条件为“相对速度＞0、相对速度＜10m/s、相对位置≤5m”，其中，10m/s和5m可以根据经验值另行设置，此时相应的安全操作为“喇叭连续长鸣笛，应急灯闪烁，提示目标车辆紧急刹车”；2)与行驶的目标车辆正在快速接近、即将碰撞，预警条件为“相对速度＞0、相对速度＜10m/s、相对位置≤2m”，其中10m/s和2m可以根据经验值另行设置，此时相应的安全操作为“触发碰撞面气囊”；3)与行驶的两轮电动车正在快速接近、即将碰撞，预警条件为“相对速度＞0、相对速度＜5m/s、相对位置≤2m、相对加速度＞0”，其中，5m/s和2m可以根据经验值另行设置，此时相应的安全操作为“喇叭连续长鸣笛，应急灯闪烁”；4)与行驶的两轮电动车正在快速接近、即将碰撞，预警条件为“相对速度＞0、相对速度＜5m/s、相对位置≤1m、相对加速度＞0”，其中，5m/s和1m可以根据经验值另行设置，此时相应的安全操作为“触发碰撞面气囊”；5)与快速奔跑的行人正在快速接近、即将碰撞，预警条件为“相对位置≤2m、相对速度≤6m/s”，其中，2m和6m/s可以根据经验值另行设置，此时相应的安全操作为“触发碰撞面气囊”。

对于三级预警可以设置两个预警条件，1)针对威胁数据集中不符合一、二级预警任何预警条件的动态目标物(比如运动中的行人、两轮电动车和汽车)，相应的安全操作为“喇叭短鸣笛、应急灯闪烁”；2)针对威胁数据集中不符合一、二级预警任何预警条件的静态目标物，即位于汽车行驶路线上的静态障碍物(比如静止的行人、两轮电动车和汽车)，相应的安全操作为“语音提醒避让、或者汽车换道避让”。

S303，响应于预警条件相对应的安全操作。

本发明实施例提供的汽车运行环境多级预警方法，能够在车辆与目标物发生碰撞前即预测两者的碰撞风险程度，从而在综合决策后执行多级预警的安全机制，可以从主动和被动两方面入手，执行安全操作，碰撞不可避免时提前触发外部气囊，减少碰撞造成的人员伤害和财产损失。

基于上述实施例提供的汽车运行环境多级预警方法，本发明实施例还提供执行上述汽车运行环境多级预警方法的装置，该装置的结构示意图如图7所示，包括：

目标检测模块10，用于检测汽车周边环境中的目标物；

风险确定模块20，用于根据汽车与目标物的相对运动信息，确定目标物的碰撞风险程度；

预警执行模块30，用于对目标物的碰撞风险程度进行预警分级，并根据分级结果执行相应的安全操作，安全操作包括触发汽车的外部气囊。

可选的，目标检测模块10，具体用于：

获取汽车在下一时刻的转向角；根据转向角确定路线类型，并生成与路线类型相对应的行驶路线；将所检测到的、位于行驶路线上的障碍物作为目标物。

可选的，风险确定模块20，用于：

计算汽车与目标物间在连续时刻下的多组相对运动信息，一个时刻对应一组相对运动信息；对于初始时刻下的一组相对运动信息，根据该组运动信息确定初始时刻下的碰撞风险程度；对于非初始时刻下的一组相对运动信息，确定与该组运动信息相对应的风险调整量，并按照风险调整量对上一时刻下的碰撞风险程度进行处理得到该时刻下的碰撞风险程度。

可选的，风险确定模块20，还用于：

如果目标物在当前时刻下的碰撞风险程度大于预设的程度阈值，则将目标物添加至威胁数据集中；

相应的，用于对目标物的碰撞风险程度进行预警分级的预警执行模块30，具体用于：

对威胁数据集中目标物的碰撞风险程度进行预警分级。

可选的，预警执行模块30，具体用于：

确定与目标物的碰撞风险程度相匹配的预警等级；在预警等级下，确定目标物的相对位置、相对速度和相对加速度所匹配的预警条件；响应于预警条件相对应的安全操作。

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方法实施例对应公开部分，在此不再赘述。

本发明实施例提供的汽车运行环境多级预警装置，能够在车辆与目标物发生碰撞前即预测两者的碰撞风险程度，从而在综合决策后执行多级预警的安全机制，可以从主动和被动两方面入手，执行安全操作，碰撞不可避免时提前触发外部气囊，减少碰撞造成的人员伤害和财产损失。

本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括：至少一个存储器和至少一个处理器；存储器存储有程序，处理器调用存储器存储的程序，程序用于实现任意一项所述的汽车运行环境多级预警方法。

本发明实施例还提供一种存储介质，该存储介质中存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行任意一项所述的汽车运行环境多级预警方法。

以上对本发明所提供的一种汽车运行环境多级预警方法、装置、电子设备及存储介质进行了详细介绍，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。