一种用于汽车安全转向的动态数据的制作方法技术

本发明专利技术提供一种用于汽车安全转向的动态数据的制作方法，该方法根据行驶方向判断行车路线的曲线类型，并计算所述行车路线的曲线类型情况下的最大安全行驶速度，综合考虑横坡、当前速度、离心加速度和横向力系数，规划出缓和曲线和圆曲线相结合的形成路线。该方法不仅实现了转向处的自动驾驶，还具有路线设计的动态性，同时实现了路口、跨道或没有参考车道线处的动态辅助转向，不再依赖于参考车道线，避免了因汽车方向盘角度突变带来的不稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车自动驾驶和安全领域，特别是涉及用于汽车安全转向的动态数据的制作方法。
技术介绍
随着机动车数量的快速增长，城市面临的交通压力也越来越大。而以自动驾驶和智能辅助驾驶技术为基础的机动车技术能够有效提高道路机动车容量和流量，一定程度上解决交通拥堵问题。在目前的自动驾驶技术中，可以辅助实现自动转向，但是是借助雷达系统、超声波系统和/或摄像头系统来检测到道路上的参考车道线为前提，沿检测到参考车道线实现简单的转向，对于没有车道线的位置就无计可施；且不同速度的汽车都会沿同一条参考线行驶，不能保证当前速度下是否能够安全行驶。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提供了一种用于汽车安全转向的动态数据的制作方法，本专利技术方法不仅实现了转向处的自动驾驶，还具有路线设计的动态性，同时实现了路口、跨道或没有参考车道线处的动态辅助转向，不再依赖于参考车道线，避免了因汽车方向盘角度突变带来的不稳定性。一种用于汽车安全转向的动态数据的制作方法，用于规划非直线区域的行车路线，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：步骤1：按行驶方向在转向前取两点p1、p2，在转向后取两点p3、p4；步骤2：根据的方向判断行车路线的曲线类型；步骤3：计算在所述行车路线的曲线类型情况下的最大安全行驶速度vmax；步骤4：当行驶速度v＜vmax时，根据点p1、p2、p3、p4和速度v，以及根据速度v计算出的缓和曲线和圆曲线，设计通过非直线区域的行车路线；步骤5：对所述行车路线进行样点采集，再根据采集到的样点进行曲线拟合。所述行车路线的曲线类型包括：汽车换道、方向不变的行车曲线，汽车换道、方向相反的行车曲线和汽车拐弯、角度改变不大于180°的行车曲线。汽车换道、方向不变或相反的情况下的最大安全行驶速度vmax的计算步骤如下：步骤311:根据公式和计算缓和曲线最小半径R和缓和曲线长度Ls；其中，μ为横向力系数，i是横坡值，g为重力系数，λ为系数；缓和曲线的离心加速度as≤CENACC，其中，CENACC为一常数，由as可推出λ；步骤312：根据缓和曲线参数方程求出缓和曲线自身坐标系下D点坐标(xd,yd)，已知缓和曲线自身坐标系以B点为原点，且B点与p3点重合，ED与X轴方向相同，BE为Y轴，DE垂直于BF，l为变量参数，可求出BE的长度；步骤313：求BF的长度，其中BF垂直于l0，F为与l0的交点,l0为两车道的分割线；步骤314：当BE＝BF时，速度v取最大安全行驶速度vmax。汽车拐弯、角度改变不大于180°的情况下的最大安全行驶速度vmax的计算步骤如下：延长p1、p2和p3、p4相交于点A，当缓和曲线长度Ls＝pstartA＝pendA时，速度v取最大安全行驶速度vmax；其中，pstart和pend为驶入驶出缓和曲线真实的起点和终点，分别与点p2、p3重合。汽车换道、方向不变的情况下的路线设计包括如下步骤：步骤411：根据公式和计算缓和曲线最小半径R和缓和曲线长度Ls；其中，μ为横向力系数，i是横坡值，g为重力系数，λ为系数；缓和曲线的离心加速度as≤CENACC，CENACC为一常数，由as可推出λ；步骤412:对缓和曲线参数方程求导，计算出D点处的法线斜率k，在原始坐标系下计算出缓和曲线取最小半径点D处的法线方程F(x)；l为变量参数；步骤413：根据限制条件求出圆曲线最小半径Rcirmin，取Rcir＝nRcirmin；其中，Rcir为圆曲线半径，n取值范围为4～8；步骤414：在法线方程F(x)上求圆心O,使得OD＝Rcir；步骤415：在l0上搜寻点C，使得OC＝Rcir，此时取距离p2较近的点记为C；l0为两车道的分割线；步骤416：求CF的长度，又pstart和pend关于C点中心对称，即可求出起点pstart；其中，pstart和pend为驶入驶出缓和曲线真实的起点和终点，pend与p3重合；步骤417：若汽车当前位置超过pstart，则汽车需要适当的减速才能安全通过；若汽车当前位置没有超过pstart，则完成该路线的设计。汽车换道、方向相反的情况下的路线设计，已知点C和点B，点C和点B是换道的边界位置点，pstart和pend为驶入驶出缓和曲线真实的起点和终点，又pstart和pend关于C点中心对称；包括计算当前速度下进入曲线行驶的最早点pearliest和最晚点platest的位置的步骤，具体如下：步骤421：根据公式和计算缓和曲线最小半径R和缓和曲线长度Ls；其中，μ为横向力系数，i是横坡值，g为重力系数，λ为系数；缓和曲线的离心加速度as≤CENACC，其中，CENACC为一常数，由as可推出λ；步骤422：对缓和曲线参数方程求导，计算出F点处的法线斜率k，此时有两个F点，在原始坐标系下分别计算出缓和曲线取最小半径点F处的法线方程F(x)；l为变量参数；步骤423：求F(x)与l0的交点A，则Rcir＝AF，圆心一定在l0上，且点C在圆上，可以计算出圆心O；l0为两车道的分割线；步骤424：根据圆心O、法线的斜率k、Rcir即可确定F的确切位置；步骤425：根据点C、F及点F在缓和曲线坐标系对应的坐标即可计算出platest；步骤426：将点C换成点B，重复步骤421至步骤425，计算pearliest。所述汽车换道、方向相反的情况下的路线设计还包括路线设计的步骤，具体如下：步骤427：假设p2在pearliest和platest之间，满足条件pstart＝p2，根据p2计算出pend，使得pstart pend垂直l0；步骤428：计算确定后的F点的法线方程F1(x)，F1(x)与l0的交点即为圆心O；此时完成了该路线的设计。汽车拐弯、角度改变不大于180°的情况下的路线设计包括如下步骤：步骤431：根据对称性计算出pstart、pend，使得pstartA＝pendA；其中，pstart和pend为驶入驶出缓和曲线真实的起点和终点；步骤432：求直线p1p2上的点pstart处的法线方程F1(x)、和直线p4p3上的点pend处的法线方程F2(x)，圆心即为F1(x)、F2(x)的交点O，半径Rcir＝Opstart＝Opend，若则仅采用圆曲线即可，此时，完成了路线的设计，结束；若则采用缓和曲线和圆曲线结合的方案，进入步骤433；步骤433：计算缓和曲线的最小半径R和缓和曲线的长度Ls，此时有两条缓和曲线，所对应的参数分别记为：R1、R2、Ls1、Ls2；步骤434：求缓和曲线最小半径处即末端点的法线方程，分别记为：F3(x)、F4(x)；步骤435：圆心即为F3(x)、F4(x)的交点O，圆心在法线上，半径Rcir即为圆心与缓和曲线末端点的直线距离值；此时，完成了该路线的设计。本专利技术的有益技术效果是：通过设定通过当前区域速度的极大值，使汽车可以提前减速到可行的速度，做好转向准备；同时，也会根据当前速度和其他信息计算出当前速度对应的转向起点位置，提醒汽车在该点之前转向，否则就需要减速，从而提高了安全通过非直线区域的可靠性。同时，通过横坡、离心加速度、速度等信息来限制曲率大小，从而保证汽车行驶的安全性和舒适性。由于路线是根据速度等信息计算得到，且不依赖于参考车道线，使得路线的设计具备动态性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于汽车安全转向的动态数据的制作方法，用于规划非直线区域的行车路线，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：步骤1：按行驶方向在转向前取两点p1、p2，在转向后取两点p3、p4；步骤2：根据的方向判断行车路线的曲线类型；步骤3：计算在所述行车路线的曲线类型情况下的最大安全行驶速度vmax；步骤4：当行驶速度v＜vmax时，根据点p1、p2、p3、p4和速度v，以及根据速度v计算出的缓和曲线和圆曲线，设计通过非直线区域的行车路线；步骤5：对所述行车路线进行样点采集，再根据采集到的样点进行曲线拟合。

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车安全转向的动态数据的制作方法，用于规划非直线区域的行车路线，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：步骤1：按行驶方向在转向前取两点p1、p2，在转向后取两点p3、p4；步骤2：根据的方向判断行车路线的曲线类型；步骤3：计算在所述行车路线的曲线类型情况下的最大安全行驶速度vmax；步骤4：当行驶速度v＜vmax时，根据点p1、p2、p3、p4和速度v，以及根据速度v计算出的缓和曲线和圆曲线，设计通过非直线区域的行车路线；步骤5：对所述行车路线进行样点采集，再根据采集到的样点进行曲线拟合。2.如权利要求1所述的一种用于汽车安全转向的动态数据的制作方法，其特征在于：所述行车路线的曲线类型包括：汽车换道、方向不变的行车曲线，汽车换道、方向相反的行车曲线和汽车拐弯、角度改变不大于180°的行车曲线。3.如权利要求2所述的一种用于汽车安全转向的动态数据的制作方法，其特征在于：汽车换道、方向不变或相反的情况下的最大安全行驶速度vmax的计算步骤如下：步骤311:根据公式和计算缓和曲线最小半径R和缓和曲线长度Ls；其中，μ为横向力系数，i是横坡值，g为重力系数，λ为系数；缓和曲线的离心加速度as≤CENACC，其中，CENACC为一常数，由as可推出λ；步骤312：根据缓和曲线参数方程求出缓和曲线自身坐标系下D点坐标(xd,yd)，已知缓和曲线自身坐标系以B点为原点，且B点与p3点重合，ED与X轴方向相同，BE为Y轴，DE垂直于BF，l为变量参数，可求出BE的长度；步骤313：求BF的长度，其中BF垂直于l0，F为与l0的交点,l0为两车道的分割线；步骤314：当BE＝BF时，速度v取最大安全行驶速度vmax。4.如权利要求2所述的一种用于汽车安全转向的动态数据的制作方法，其特征在于：汽车拐弯、角度改变不大于180°的情况下的最大安全行驶速度vmax的计算步骤如下：延长p1、p2和p3、p4相交于点A，当缓和曲线长度Ls＝pstartA＝pendA时，速度v取最大安全行驶速度vmax；其中，pstart和pend为驶入驶出缓和曲线真实的起点和终点，分别与点p2、p3重合。5.如权利要求3所述的一种用于汽车安全转向的动态数据的制作方法，其特征在于：汽车换道、方向不变的情况下的路线设计包括如下步骤：步骤411：根据公式和计算缓和曲线最小半径R和缓和曲线长度Ls；其中，μ为横向力系数，i是横坡值，g为重力系数，λ为系数；缓和曲线的离心加速度as≤CENACC，CENACC为一常数，由as可推出λ；步骤412:对缓和曲线参数方程求导，计算出D点处的法线斜率k，在原始坐标系下计算出缓和曲线取最小半径点D处的法线方程F(x)；l为变量参数；步骤413：根据限制条件求出圆曲线最小半径Rcirmin，取Rcir＝nRcirmin；其中，Rcir为圆曲线半径，n取值范围为4～8；步骤414：在法线方程F(x)上求圆心O,使得OD＝Rcir；步骤415：在l0上搜寻点C，使得OC＝Rcir，此时取距离p2较近的点记为C；l0为两车道的分割线；步骤416：求CF的长度，又pstart和pend关于C点中心对称，即可求出起点pstart；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军德，苏晓聪，常婷婷，朱敦尧，
申请(专利权)人：武汉理工大学，武汉光庭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42