一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及预测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及预测方法，包括：导航天线、导航信号差分接收模块、导航模块、控制单元和存储单元、车速传感器、方向盘转角传感器和转向灯信号传感器、语音提示系统和LCD显示器；导航天线、导航信号差分接收模块提供定位信息给导航模块，控制单元根据导航模块提供的车辆定位信息、存储单元提供的高精地图信息、车速传感器提供的车速信息、方向盘转角传感器提供的车辆转角信息和所述转向灯信号传感器提供的车辆转向信息，计算车辆转角信息、最佳转角范围以及车辆行驶路线，并控制显示与报警单元发出警示声音或显示计算结果。本发明专利技术避免使用各种距离传感器，结构上得到简化、同时提高了测量精度和集成度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及预测方法
本专利技术属于汽车领域，具体涉及一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及控制方法。
技术介绍
汽车已经成为当今生活中的主要交通工具，其安全性能也成为人们越来越关注的焦点。一辆汽车在公路上行驶至弯道前时由于视线受阻、经验不足、过度疲劳以及酒驾，很容易发生驶离该车所在车道的情况。这往往会导致汽车驶向来车道或撞上路牙，若在车速快的情况下还有可能发生侧翻。加上我国现如今的雾霾天气越来越频繁，在弯道上出现事故的概率将进一步提高。当前对于车辆在弯道中行驶的研究主要分为两大类：第一类是通过对车辆技术升级辅助驾驶员控制车辆转弯时的状态，比如福特的弯道控制技术、沃尔沃的CornerTractionControl系统、欧姆龙红外线控制弯道车速等，但出于对成本的控制，并不是所有的车型都装有此类装置。且在视线受阻、经验不足、过度疲劳以及酒驾情况下，即使装有这类装置的汽车也无法保障汽车的安全性。第二类是利用无人驾驶技术通过计算机系统控制汽车在弯道上的行驶，这类技术在红旗HQ3上已得到实验，但由于成本巨大以及无法应对各种复杂路况，这项技术近阶段还无法得到普及。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术中成本过高、技术上有局限性、以及雾霭天气等能见度不高的情况下作用不明显的缺陷，提出了一种低成本、实用性较强、可应对复杂路况的车辆弯道行驶航向预测的解决方案。本专利技术采用的技术方案为：一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置，包括：传感器单元、处理单元以及显示与报警单元；所述处理单元包括：导航天线、导航信号差分接收模块、导航模块、控制单元和存储单元；所述导航天线和所述导航信号差分接收模块均与所述导航模块相连接，所述导航模块和所述存储单元模块均与所述控制单元相连接；所述导航天线用于接收卫星导航电文，所述导航信号差分接收模块用于接收地面基站的导航差分信号，所述导航模块用于计算车辆定位信息，所述存储单元用于存储高精地图；所述传感器单元包括：车速传感器、方向盘转角传感器和转向灯信号传感器；所述车速传感器、所述方向盘转角传感器和所述转向灯信号传感器均与所述控制单元相连接；所述车速传感器用于获取车速信号，所述方向盘转角传感器用于获取车辆实时转角值信号，所述转向灯信号传感器用于获取车辆转向信号；所述车速传感器、所述方向盘转角传感器和所述转向灯信号传感器均将获取的信号传输给所述控制单元；所述显示与报警单元包括：语音提示系统和LCD显示器；所述语音提示系统和所述LCD显示器均与所述控制单元相连接；所述控制单元控制所述语音提示系统发出声音警示信号，所述控制单元控制所述LCD显示器显示建议转角信息；所述控制单元根据所述导航模块提供的车辆定位信息、所述存储单元提供的高精地图信息、所述车速传感器提供的车速信息、所述方向盘转角传感器提供的车辆转角信息和所述转向灯信号传感器提供的车辆转向信息，计算车辆转角信息、最佳转角范围以及车辆行驶路线。进一步地，所述车速传感器为车辆自带的车速传感器。进一步地，所述方向盘转角传感器安装于转向轴上。进一步地，所述转向灯信号传感器设置在转向开关处。进一步地，所述导航天线和导航信号差分接收模块安装于车辆顶部无金属遮挡部位；导航模块、控制单元、存储单元安装于前仪表台下方仪表台横梁处；语音提示系统和LCD显示器安装于中控台处。进一步地，所述控制单元采用以专用汽车级MCU为核心和外围电路，所述外围电路包括轮速处理电路、方向盘转角处理电路和转向灯信号处理电路；所述MCU捕获接口信号进行数据采集；所述轮速处理电路采用PWM波形调理电路；所述方向盘转角处理电路针对模拟输出类传感器和数字输出类传感器分别采用AD转换电路和中断加定时器方式进行数据采集；所述转向灯信号处理电路采用隔离电路加中断方式进行数据采集；所述导航模块和控制单元7采用串行通信方式，语音提示系统和LCD显示器分别采用同步串行通信和SPI接口与控制单元7通信。基于上述预测装置，本专利技术还提出了一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法，包括如下步骤：步骤1：控制单元根据存储单元中的高精地图计算前方弯道曲率半径以及路面宽度S并生成车道线；其中，k为弯道曲率；步骤2：控制单元根据导航模块的差分精确定位信息获取车辆位置与步骤1模拟出的车道线计算出最佳转角范围由LCD显示器显示出；其中，Y为车长，R1为车辆最小转角行驶路线L1的曲率半径，R2为车辆最大转角行驶路线L2的曲率半径；步骤3：由当前的方向盘转角与最佳转角范围对比分析此时车辆方向盘转角值是否安全，从而预先判断车辆是否即将驶离车道，并由语音提示系统提示驾驶员调整方向；步骤4：通过车辆在车道中的定位及车辆转角β模拟出车辆行驶路线L，其半径为对车辆行驶路线L与左边界线W1、右边界线W2进行比较，并通过语音提示系统提示驾驶员；其中，Y为车长，β为车辆转角；步骤5：控制单元根据导航模块的差分精确定位与高精地图的精确道路信息计算出此时车辆在车道中车辆前定位点A的坐标、车辆后定位点B的坐标、车辆最右前点C的坐标、车辆最右后点D的坐标、车辆最左前点E的坐标、车辆最左后点F的坐标，并通过坐标计算出车辆与左车道线N1最近距离S1、车辆与右车道线N2最近距离S2；步骤6：控制单元根据步骤5的计算结果，实时判断车辆是否会发生危险，若S1或S2小于20cm，则通过语音提示系统报警。进一步地，所述步骤5中车辆与左车道线N1最近距离S1、车辆与右车道线N2最近距离S2分别为：其中，a、b为车辆前定位点A的坐标(a，b),c、d为车辆后定位点B的坐标(c，d)，X为车宽，r为道路曲率半径，S为路面宽度。和现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术利用导航模块提供的差分精确定位与存储单元存储的高精地图的精确道路信息的功能，避免了使用各种距离传感器，使结构上得到了简化同时提高了测量精度且节约了成本。(2)本专利技术的技术方案是在高精导航定位功能的基础上加以延伸，利用高精地图的精确道路信息获取前方道路信息的功能，并集成加以辅助的以道路曲率与宽度模拟车道线程序﹑以方向盘转角模拟行车路线程序﹑实时生成车辆在车道中的坐标程序、计算最小间距程序和语音提示系统和LCD显示器，通过计算出安全转角和模拟出车道线与车辆行驶线以及生成车辆在车道中的坐标，来判断车辆在弯道中行驶的安全性，并提供安全的驶离弯道转角来辅助驾驶员驶离弯道，从而达到预测和报警的功能。(3)利用控制单元完成对各个部分的控制以及数据的处理，使得整个装置具有更高的集成度。附图说明图1是本专利技术基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及方法的结构示意图；图2是本专利技术基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及方法的工作流程图；图3是本专利技术基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及方法模拟出的车道线图；图4是本专利技术基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及方法的最佳转角路线图；图5是本专利技术基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及方法的最大转角计算说明图；图6是本专利技术基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及方法模拟出的车辆行驶路线；图7是本专利技术基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置及方法生成的车辆在弯道中的坐标示意图。图中标记：1-车速传感器，2-方向盘转角传感器，3-转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置，其特征在于，包括：传感器单元、处理单元以及显示与报警单元；所述处理单元包括：导航天线(4)、导航信号差分接收模块(5)、导航模块(6)、控制单元(7)和存储单元(8)；所述导航天线(4)和所述导航信号差分接收模块(5)均与所述导航模块(6)相连接，所述导航模块(6)和所述存储单元(8)均与所述控制单元(7)相连接；所述导航天线(4)用于接收卫星导航电文，所述导航信号差分接收模块(5)用于接收地面基站的导航差分信号，所述导航模(6)块用于计算车辆定位信息，所述存储单元(8)用于存储高精地图；所述传感器单元包括：车速传感器(1)、方向盘转角传感器(2)和转向灯信号传感器(3)；所述车速传感器(1)、所述方向盘转角传感器(2)和所述转向灯信号传感器(3)均与所述控制单元(7)相连接；所述车速传感器(1)用于获取车速信号，所述方向盘转角传感器(2)用于获取车辆实时转角值信号，所述转向灯信号传感器(3)用于获取车辆转向信号；所述车速传感器(1)、所述方向盘转角传感器(2)和所述转向灯信号传感器(3)均将获取的信号传输给所述控制单元(7)；所述显示与报警单元包括：语音提示系统(9)和LCD显示器(10)；所述语音提示系统(9)和所述LCD显示器(10)均与所述控制单元(7)相连接；所述控制单元(7)控制所述语音提示系统(9)发出声音警示信号，所述控制单元(7)控制所述LCD显示器(10)显示建议转角信息；所述控制单元(7)根据所述导航模块(6)提供的车辆定位信息、所述存储单元(8)提供的高精地图信息、所述车速传感器(1)提供的车速信息、所述方向盘转角传感器(2)提供的车辆转角信息和所述转向灯信号传感器(3)提供的车辆转向信息，计算车辆转角信息、最佳转角范围以及车辆行驶路线。...

【技术特征摘要】
1.一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置，其特征在于，包括：传感器单元、处理单元以及显示与报警单元；所述处理单元包括：导航天线(4)、导航信号差分接收模块(5)、导航模块(6)、控制单元(7)和存储单元(8)；所述导航天线(4)和所述导航信号差分接收模块(5)均与所述导航模块(6)相连接，所述导航模块(6)和所述存储单元(8)均与所述控制单元(7)相连接；所述导航天线(4)用于接收卫星导航电文，所述导航信号差分接收模块(5)用于接收地面基站的导航差分信号，所述导航模块(6)用于计算车辆定位信息，所述存储单元(8)用于存储高精地图；所述传感器单元包括：车速传感器(1)、方向盘转角传感器(2)和转向灯信号传感器(3)；所述车速传感器(1)、所述方向盘转角传感器(2)和所述转向灯信号传感器(3)均与所述控制单元(7)相连接；所述车速传感器(1)用于获取车速信号，所述方向盘转角传感器(2)用于获取车辆实时转角值信号，所述转向灯信号传感器(3)用于获取车辆转向信号；所述车速传感器(1)、所述方向盘转角传感器(2)和所述转向灯信号传感器(3)均将获取的信号传输给所述控制单元(7)；所述显示与报警单元包括：语音提示系统(9)和LCD显示器(10)；所述语音提示系统(9)和所述LCD显示器(10)均与所述控制单元(7)相连接；所述控制单元(7)控制所述语音提示系统(9)发出声音警示信号，所述控制单元(7)控制所述LCD显示器(10)显示建议转角信息；所述控制单元(7)根据所述导航模块(6)提供的车辆定位信息、所述存储单元(8)提供的高精地图信息、所述车速传感器(1)提供的车速信息、所述方向盘转角传感器(2)提供的车辆转角信息和所述转向灯信号传感器(3)提供的车辆转向信息，计算车辆转角信息、最佳转角范围以及车辆行驶路线。2.根据权利要求1所述的一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置，其特征在于，所述车速传感器(1)为车辆自带的车速传感器。3.根据权利要求1所述的一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置，其特征在于，所述方向盘转角传感器(2)安装于转向轴上。4.根据权利要求1所述的一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置，其特征在于，所述转向灯信号传感器(3)设置在转向开关处。5.根据权利要求1所述的一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测装置，其特征在于，所述导航天线(4)和导航信号差分接收模块(5)安装于车辆顶部无金属遮挡部位；导航模块(6)、控制单元(7)、存储单元(8)安装于前仪表台下方仪表台横梁处；语音提示系统(9)和LCD显示器(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马世典，季云华，江浩斌，韩牟，梁军，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32