车辆变道的安全检测方法、装置、车辆及存储介质

技术领域

本申请涉及车辆主动安全技术领域，特别涉及一种车辆变道的安全检测方法、装置、车辆及存储介质。

背景技术

随着科技发展，车辆已经成为了主要代步工具，随着车辆数目的增多，道路交通压力逐渐增大，伴随而来的交通事故也随之增加，尤其是在车辆变道时，极有可能发生车辆碰撞，存在严重的安全隐患。

相关技术中，可以通过含有权重系数的运动学模型计算变道自由，对后方车辆的边界值进行计算，从而确定本车的安全变道范围，进而协助变道，然而相关技术需要整定参数，较为复杂，不利于工程实现，且仅针对后方车辆，安全性不足，亟需改进。

发明内容

本申请提供一种车辆变道的安全检测方法、装置、车辆及存储介质，以解决相关技术中通过含有权重系数的运动学模型计算变道自由、协助变道模型，参数整定复杂，不利于工程应用实现，且仅考虑后方车辆安全性不足的技术问题。

本申请第一方面实施例提供一种车辆变道的安全检测方法，包括以下步骤：检测用户的驾驶意图；在检测到所述驾驶意图为变道意图时，利用预先训练的运动学模型生成本车距离前车的最小安全距离，并利用预先训练的跟驰模型生成目标车道的期望安全距离；以及对比所述最小安全距离和期望安全距离与对应的实际距离，并在所述最小安全距离或所述期望安全距离小于所述对应的实际距离时进行车辆变道警示。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用预先训练的运动学模型生成本车距离前车的最小安全距离，包括：获取所述本车的横向加速度、横向速度和位移公式，计算变道的碰撞时间、碰撞角度和碰撞车轮等效偏角，以得到所述最小安全距离。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述最小安全距离的计算公式为：

其中，a

可选地，在本申请的一个实施例中，所述跟驰模型的计算公式为：

其中，s

可选地，在本申请的一个实施例中，所述目标车道的期望安全距离包括所述本车与邻车道前车的期望安全距离和所述本车与邻车道后车的期望安全距离。

本申请第二方面实施例提供一种车辆变道的安全检测装置，包括：检测模块，用于检测用户的驾驶意图；生成模块，用于在检测到所述驾驶意图为变道意图时，利用预先训练的运动学模型生成本车距离前车的最小安全距离，并利用预先训练的跟驰模型生成目标车道的期望安全距离；以及警示模块，用于对比所述最小安全距离和期望安全距离与对应的实际距离，并在所述最小安全距离或所述期望安全距离小于所述对应的实际距离时进行车辆变道警示。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述生成模块包括：计算单元，用于获取所述本车的横向加速度、横向速度和位移公式，计算变道的碰撞时间、碰撞角度和碰撞车轮等效偏角，以得到所述最小安全距离。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述最小安全距离的计算公式为：

其中，a

可选地，在本申请的一个实施例中，所述跟驰模型的计算公式为：

其中，s

可选地，在本申请的一个实施例中，所述目标车道的期望安全距离包括所述本车与邻车道前车的期望安全距离和所述本车与邻车道后车的期望安全距离。

本申请第三方面实施例提供一种车辆，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的车辆变道的安全检测方法。

本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述实施例所述的车辆变道的安全检测方法。

本申请实施例可以在检测到用户有变道意图时，通过运动学模型生成本车距离前车的最小安全距离，以及通过跟驰模型生成目标车道的期望安全距离，并在距离不足本车变道时，进行车辆变道警示，通过将最小安全距离、期望安全距离和实际距离对比，增加了变道的安全性，避免了激进驾驶，且在决策及安全判定一体化中权重整定简单，无需复杂的参数整定，便于实现工程应用。由此，解决了相关技术中通过含有权重系数的运动学模型计算变道自由、协助变道模型，参数整定复杂，不利于工程应用实现，且仅考虑后方车辆安全性不足的技术问题。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请实施例提供的一种车辆变道的安全检测方法的流程图；

图2为根据本申请一个实施例的车辆变道的安全检测方法的车辆变道过程中的位置关系示意图；

图3为根据本申请一个实施例的车辆变道的安全检测方法的流程图；

图4为根据本申请实施例提供的一种车辆变道的安全检测装置的结构示意图；

图5为根据本申请实施例提供的车辆的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的车辆变道的安全检测方法、装置、车辆及存储介质。针对上述背景技术中心提到的相关技术中通过含有权重系数的运动学模型计算变道自由、协助变道模型，参数整定复杂，不利于工程应用实现，且仅考虑后方车辆安全性不足的技术问题，本申请提供了一种车辆变道的安全检测方法，在该方法中，可以在检测到用户有变道意图时，通过运动学模型生成本车距离前车的最小安全距离，以及通过跟驰模型生成目标车道的期望安全距离，并在距离不足本车变道时，进行车辆变道警示，通过将最小安全距离、期望安全距离和实际距离对比，增加了变道的安全性，避免了激进驾驶，且在决策及安全判定一体化中权重整定简单，无需复杂的参数整定，便于实现工程应用。由此，解决了相关技术中通过含有权重系数的运动学模型计算变道自由、协助变道模型，参数整定复杂，不利于工程应用实现，且仅考虑后方车辆安全性不足的技术问题。

具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种车辆变道的安全检测方法的流程示意图。

如图1所示，该车辆变道的安全检测方法包括以下步骤：

在步骤S101中，检测用户的驾驶意图。

在实际执行过程中，本申请实施例可以获取方向盘、转向灯、脚踏、摄像头或GPS等装置的信息，进而获得用户的驾驶意图，举例而言，当摄像头或GPS检测到当前车辆不处于路口，且此时方向盘打转或转向灯亮起时，可以检测到用户当前的驾驶意图为变道行驶。

此外，本申请实施例还可以通过设置相应的指令，并在用户下达变道指令时，进行安全变道的判定。

在步骤S102中，在检测到驾驶意图为变道意图时，利用预先训练的运动学模型生成本车距离前车的最小安全距离，并利用预先训练的跟驰模型生成目标车道的期望安全距离。

作为一种可能实现的方式，本申请实施例可以在检测到用户的驾驶意图为变道意图时，利用预先训练的运动学模型，生成本车距离前车最小的安全距离，进而利用预先训练的跟驰模型生成目标车道的期望安全距离，便于后续与实际距离进行对比，保证车辆变道安全。

需要注意的是，运动学模型和跟驰模型的建立会在下文进行详细阐述。

可选地，在本申请的一个实施例中，利用预先训练的运动学模型生成本车距离前车的最小安全距离，包括：获取本车的横向加速度、横向速度和位移公式，计算变道的碰撞时间、碰撞角度和碰撞车轮等效偏角，以得到最小安全距离。

在此，对运动学模型进行详细阐述。

具体地，本申请实施例可以家里横向加速度模型，使用变量a

其中，D表示车辆完成变道后，车辆所行驶的总横向位移，根据上述的合理假设，其值可近似为一个车道的宽度，t

由该加速度模型可知车辆在施加横向加速度变换车道的前半部分时间内，即当t

进一步地，本申请实施例可以通过对“横向加速度模型”连续的一次和二次积分，分别可以得到车辆在变道过程中，其横向速度和横向位移的表达式，如下所示：

车辆在变道中，横向速度的表达式为：

车辆在变道过程中，横向位移的表达式为：

由上述公式，分别可以得出车辆在变道过程中在任意t时刻点的加速度、速度和位移。

为简化计算的难度，本申请实施例可以假设车辆从t＝0时刻开始准备变道，经过在时间内纵向速度和位移的调整和准备，从t＝t

可选地，在本申请的一个实施例中，最小安全距离的计算公式为：

其中，a

在实际执行过程中，如图2所示，为车辆M变道过程中的位置关系图。

本申请实施例可以设t

为方便计算，选取车辆M左侧前角点P点作为参考点，结合车辆运动学知识，车辆M在变道过程中任一t时刻，与L车之间的距离S(t)可以表示为：

其中，a

对上式进行分析，当本申请实施例满足S(t)>0时，可以保证车辆M在变道过程中的任一时刻t内都不发生任何形式的碰撞。因此，结合几何学和运动学的知识，为保证两车之间不发生任何的碰撞，变道初始时刻的距离S(0)的计算公式可以如下：

其中，θ为车辆M变道过程中，其轨迹的切线方向与车道边界线所形成的夹角，其可由下式推导得出：

其中，x

因此，由上式可知，车辆在任意时间的夹角θ(t)都可能通过其横向速度和纵向速度大小推导获得。

根据上述公式可以求得S0＝S(0)。

可选地，在本申请的一个实施例中，跟驰模型的计算公式为：

其中，s

在此，对跟驰模型进行详细阐述。

在本申请实施例中，纵向跟驰模型公式可以如下：

其中，s

进一步地，本申请实施例可以通过上述公式，计算获得本车与邻车道前后车的安全距离S1和S2。

可选地，在本申请的一个实施例中，目标车道的期望安全距离包括本车与邻车道前车的期望安全距离和本车与邻车道后车的期望安全距离。

具体而言，目标车道即为本车的变道目标车道，目标车道的期望安全距离可以包括本车与邻车道前车的期望安全距离和本车与邻车道后车的期望安全距离，从而保证车辆的变道安全，避免发生追尾或冲撞等交通事故。

在步骤S103中，对比最小安全距离和期望安全距离与对应的实际距离，并在最小安全距离或期望安全距离小于对应的实际距离时进行车辆变道警示。

在实际执行过程中，本申请实施例可以将实时获取的s

下面结合图2和图3所示，以一个具体实施例对本申请实施例的车辆变道的安全检测方法的工作原理进行详细阐述。

如图3所示，本申请实施例可以包括以下步骤：

步骤S301：变道意图指令。在实际执行过程中，本申请实施例可以在检测到当前用户存在变道意图时，或在接收到变道意图指令时，进行变道安全判定。

步骤S302：实时速度、加速度、距离。具体地，本申请实施例可以家里横向加速度模型，使用变量a

其中，D表示车辆完成变道后，车辆所行驶的总横向位移，根据上述的合理假设，其值可近似为一个车道的宽度，t

由该加速度模型可知车辆在施加横向加速度变换车道的前半部分时间内，即当t

进一步地，本申请实施例可以通过对“横向加速度模型”连续的一次和二次积分，分别可以得到车辆在变道过程中，其横向速度和横向位移的表达式，如下所示：

车辆在变道中，横向速度的表达式为：

车辆在变道过程中，横向位移的表达式为：

由上述公式，分别可以得出车辆在变道过程中在任意t时刻点的加速度、速度和位移。

为简化计算的难度，本申请实施例可以假设车辆从t＝0时刻开始准备变道，经过在时间内纵向速度和位移的调整和准备，从t＝t

步骤S303：求解最小安全距离，求解期望安全距离。在实际执行过程中，如图2所示，为车辆M变道过程中的位置关系图。

本申请实施例可以设t

为方便计算，选取车辆M左侧前角点P点作为参考点，结合车辆运动学知识，车辆M在变道过程中任一t时刻，与L车之间的距离S(t)可以表示为：

其中，a

对上式进行分析，当本申请实施例满足S(t)>0时，可以保证车辆M在变道过程中的任一时刻t内都不发生任何形式的碰撞。因此，结合几何学和运动学的知识，为保证两车之间不发生任何的碰撞，变道初始时刻的距离S(0)的计算公式可以如下：

其中，θ为车辆M变道过程中，其轨迹的切线方向与车道边界线所形成的夹角，其可由下式推导得出：

其中，x

因此，由上式可知，车辆在任意时间的夹角θ(t)都可能通过其横向速度和纵向速度大小推导获得。

根据上述公式可以求得S0＝S(0)。

在本申请实施例中，纵向跟驰模型公式可以如下：

其中，s

进一步地，本申请实施例可以通过上述公式，计算获得本车与邻车道前后车的安全距离S1和S2。

步骤S304：距离比对。在实际执行过程中，本申请实施例可以将实时获取的s

步骤S305：安全变道。

根据本申请实施例提出的车辆变道的安全检测方法，可以在检测到用户有变道意图时，通过运动学模型生成本车距离前车的最小安全距离，以及通过跟驰模型生成目标车道的期望安全距离，并在距离不足本车变道时，进行车辆变道警示，通过将最小安全距离、期望安全距离和实际距离对比，增加了变道的安全性，避免了激进驾驶，且在决策及安全判定一体化中权重整定简单，无需复杂的参数整定，便于实现工程应用。由此，解决了相关技术中通过含有权重系数的运动学模型计算变道自由、协助变道模型，参数整定复杂，不利于工程应用实现，且仅考虑后方车辆安全性不足的技术问题。

其次参照附图描述根据本申请实施例提出的车辆变道的安全检测装置。

图4是本申请实施例的车辆变道的安全检测装置的方框示意图。

如图4所示，该车辆变道的安全检测装置10包括：检测模块100、生成模块200和警示模块300。

具体地，检测模块100，用于检测用户的驾驶意图。

生成模块200，用于在检测到驾驶意图为变道意图时，利用预先训练的运动学模型生成本车距离前车的最小安全距离，并利用预先训练的跟驰模型生成目标车道的期望安全距离。

警示模块300，用于对比最小安全距离和期望安全距离与对应的实际距离，并在最小安全距离或期望安全距离小于对应的实际距离时进行车辆变道警示。

可选地，在本申请的一个实施例中，生成模块200包括：计算单元。

其中，计算单元，用于获取本车的横向加速度、横向速度和位移公式，计算变道的碰撞时间、碰撞角度和碰撞车轮等效偏角，以得到最小安全距离。

可选地，在本申请的一个实施例中，最小安全距离的计算公式为：

其中，a

可选地，在本申请的一个实施例中，跟驰模型的计算公式为：

其中，s

可选地，在本申请的一个实施例中，目标车道的期望安全距离包括本车与邻车道前车的期望安全距离和本车与邻车道后车的期望安全距离。

需要说明的是，前述对车辆变道的安全检测方法实施例的解释说明也适用于该实施例的车辆变道的安全检测装置，此处不再赘述。

根据本申请实施例提出的车辆变道的安全检测装置，可以在检测到用户有变道意图时，通过运动学模型生成本车距离前车的最小安全距离，以及通过跟驰模型生成目标车道的期望安全距离，并在距离不足本车变道时，进行车辆变道警示，通过将最小安全距离、期望安全距离和实际距离对比，增加了变道的安全性，避免了激进驾驶，且在决策及安全判定一体化中权重整定简单，无需复杂的参数整定，便于实现工程应用。由此，解决了相关技术中通过含有权重系数的运动学模型计算变道自由、协助变道模型，参数整定复杂，不利于工程应用实现，且仅考虑后方车辆安全性不足的技术问题。

图5为本申请实施例提供的车辆的结构示意图。该车辆可以包括：

存储器501、处理器502及存储在存储器501上并可在处理器502上运行的计算机程序。

处理器502执行程序时实现上述实施例中提供的车辆变道的安全检测方法。

进一步地，车辆还包括：

通信接口503，用于存储器501和处理器502之间的通信。

存储器501，用于存放可在处理器502上运行的计算机程序。

存储器501可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

如果存储器501、处理器502和通信接口503独立实现，则通信接口503、存储器501和处理器502可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

可选地，在具体实现上，如果存储器501、处理器502及通信接口503，集成在一块芯片上实现，则存储器501、处理器502及通信接口503可以通过内部接口完成相互间的通信。

处理器502可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的车辆变道的安全检测方法。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。