一种用于车辆自适应巡航控制系统的目标提取方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于车辆自适应巡航控制系统的目标提取方法，利用ESR雷达传感器识别前方目标，提取目标数据，判断目标是否为目标车辆还是目标物体；针对前方目标物体的数据，利用最小二乘法进行三次曲线拟合，拟合出的三次曲率曲线来表示道路边沿情况，利用拟合的三次曲线提前估计车辆前方行驶道路情况，判断是否需要退出自适应巡航控制系统；在弯道处时进行弯道识别，判断主车前方目标是否为有效目标。本发明专利技术能准确识别正在跟踪的车辆，保障自适应巡航控制系统在使用中的行车安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于车辆自适应巡航控制系统的目标提取方法
本专利技术涉及一种用于车辆自适应巡航控制系统的目标提取方法，尤其针对使用自适应巡航模式的驾驶主车能够对于目标车辆进行识别和追踪。
技术介绍
目前，无人驾驶和辅助驾驶越来越得到人们的关注，将是未来汽车的发展方向。辅助驾驶在提高安全性、减轻驾驶员操作负担、节能环保等方面有非常重大的作用，汽车自适应巡航的技术在产生的十几年间迅速发展，目前已有车辆配备了自适应巡航系统，自适应巡航系统主要基于雷达和摄像头，当驾驶员打开自适应巡航模式，车辆会按照驾驶员设定的参数以一定的距离自动跟随处在本车前方的目标车辆。但是，现有技术中的自适应巡航系统存在有局限性。车辆在弯道时，毫米波雷达的视野较小，汽车会根据弯道的情况而调整车速，若是弯道半径过小，可能会丢失目标，造成对跟踪车辆的误判，存在安全隐患，现阶段大部分自适应巡航驾驶系统是对150m以上的弯道半径做性能要求。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种用于车辆自适应巡航控制系统的目标提取方法，以便准确识别正在跟踪的车辆，保障行车安全性。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术用于车辆自适应巡航控制系统的目标提取方法的特点是：所述车辆是指具有自适应巡航控制系统功能的主车，所述目标包括是指主车前方、且与主车按相同方向行进的目标车辆，以及处在主车前方道路两侧的目标物体；在所述主车上配置有GPS定位系统和毫米波雷达；所述毫米波雷达通过目标合并输出目标信号，所述目标信号包括目标ID号、主车与目标之间的距离ρ、主车与目标之间的相对速度v，以及主车与目标之间的相对方位角θ；所述目标提取方法按如下步骤进行：步骤1：利用相对方位角θ，根据式(1)计算获得主车与目标之间的纵向距离为dy，以及主车与目标之间的侧向距离为dx，纵向是指沿着主车的行驶方向，所述侧向是指垂直于主车的行驶方向；步骤2、利用主车上的GPS定位系统检测获得主车的行驶速度va，利用所述毫米波雷达检测获得目标相对于主车的径向速度vr，则：目标相对于主车的切向速度vt为：其中，vr＝v，为θ的微分值；径向是指主车与目标连线的方向，切向是指垂直于主车与目标连线的方向；利用式(2)计算获得目标相对于主车的纵向速度vy；利用式(3)计算获得目标相对于主车的侧向速度为vx；vy＝vrcosθ-vtsinθ(2)vx＝vrsinθ+vtcosθ(3)步骤3、按如下方式对目标进行判断：针对主车与目标A，在毫米波雷达的连续三个检测周期内，若是满足条件一，则判断目标A为静止目标A1，设置条件一为：|vy-va|＜0.1m/s；在所述主车与静止目标A1之间，若不满足条件二，则判断静止目标A1为目标车辆；在所述主车与静止目标A1之间，若满足条件二，则判断静止目标A1为目标物体；设置条件二为：|dx|≥4.5m；步骤4：针对目标物体，按如下方式获得道路曲线：定义坐标系：以纵向为y轴向，以侧向为x轴向，以雷达中心点为坐标原点；利用目标物体的目标信号，采用最小二乘法进行拟合，获得由式(4)所表征的道路曲线y(x)：y(x)＝p11x3+p12x2+p13x+p14(4)其中，x和y分别由式(1)计算获得：y(x)＝dy，x＝dx；利用式(5)所示的正规方程组求解获得各系数p11、p12、p13和p14：其中，m是由毫米波雷达检测获得、且按时间序列排布的目标信号的个数，m至少为4，xk为m个目标信号中第k个目标信号中的x的值；yk为的m个目标信号中第k个目标信号中的y的值；步骤5：根据所获得的由式(4)所表征的道路曲线，按如下方式选取道路曲线的有效区域：设定：道路曲线有效区域的x值为：0≤x≤xm；取x＝xm，利用式(4)计算获得y(xm)；定义：雷达中心点在沿侧向上延伸并于道路侧边形成的交点为P1点；道路曲线中(xm，y(xm))点为P2点；P1与P2的连线为P1P2；获得连线P1P2与主车行进方向的夹角为β角；步骤6：按照β角的阈值对是否需要退出自适应巡航控制系统做出处理；若β角大于10°，判断为不适于自适应巡航的工作模式，退出自适应巡航；若β小于0.1°，判断道路为近似直线，主车保持为自适应巡航的工作模式；若β角度在0.1°和10°之间，判断为主车处在弯道中；针对处在弯道中的主车，判断处在主车前方的目标车辆为有效目标或为无效目标；若为有效目标，则主车保持与有效目标之间的自适应巡航工作模式；若为无效目标，则主车退出自适应巡航工作模式；所述有效目标是指：目标车辆与主车处于同一车道中；所述无效目标是指：目标车辆与主车处于不同车道中。本专利技术目标提取方法的特点也在于按如下方式判断目标车辆是否为有效目标：目标车辆尾部中点为p5，自点p5起在沿侧向上延伸并于道路侧边形成的交点为P3点；经过点p5，并与p5和毫米波雷达中点连线相垂直的线与道路侧边形成的交点为p4；对于处在弯道中的主车，根据主车与目标之间的距离ρ1和相对方位角θ1，利用式(1)分别计算获得dx1和dy1的值为：dy1＝ρ1cosθ1；dx1＝ρ1sinθ1利用dy1的值，将y(x1)＝dy1代入三次式(4)计算获得对应的x1的值；计算获得p3和p5间的距离L1为：L1＝x1-dx1；计算获得p4与p5间的距离L2为：L2＝L1×cos2θ；设置条件三：H为前方目标车辆的宽度，W为车道宽度；若满足条件三，判断前方目标车辆为有效目标，主车维持自适应巡航控制模式；若不满足条件三，则判断前方目标车辆为无效目标，主车退出自适应巡航控制系统。与已有技术相比，本专利技术有益效果体现在：1、本专利技术中设计的毫米波雷达目标识别与弯道有效目标识别方法可有效滤除干扰和无效信息，准确识别自适应巡航控制所需的目标，同时可在在弯道工况下进行有效目标识别.本专利技术所设计的目标识别方法可以用于自适应巡航控制系统道路信息的识别与检测。2、本专利技术创建的弯道识别模型可识别前方目标是否属于自适应巡航控制系统的有效目标，经验证，本专利技术所建立的模型对于模型里的参数的波动不敏感，具有良好的稳定性。建立的自适应巡航控制系统有效目标辨识模型结构简单，在弯道处能够准确跟踪前方目标车辆，保证驾驶安全性。3、本专利技术中通过毫米波雷达测量试验车辆与前方目标的相对距离相对角度和相对车速，根据雷达数据,采用三次多项式作为基函数，采用最小二乘方法拟合道路参数方程，能以较高精度描述道路平面线形，为自适应巡航控制系统在弯道处能够判断是否为有效目标提供依据。4、本专利技术基于几何分析方法建立了自适应巡航控制系统有效目标的辨识模型，验证试验表明，模型辨识准确，实时分辨能力较强。依据专利技术中提出的方法，可以判断在弯道处是否满足自适应巡航控制系统的工作条件，对提高驾驶员的安全性有很大的帮助。附图说明图1为本专利技术中自适应巡航控制系统工作判断情况的流程示意图；图2为本专利技术中主车与目标车辆相对位置示意图；图3为本专利技术中弯道工况下几何关系分析示意图；图4为本专利技术中弯道识别模型示意图；图中标号：1主车，2目标车辆，3道路。具体实施方式本实施例中用于车辆自适应巡航控制系统的目标提取方法是：车辆是指具有自适应巡航控制系统功能的主车，目标包括是指主车前方、且与主车按相同方向行进的目标车辆，以及处在主车前方道路两侧的目标物体。在主车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于车辆自适应巡航控制系统的目标提取方法，其特征是：所述车辆是指具有自适应巡航控制系统功能的主车，所述目标包括是指主车前方、且与主车按相同方向行进的目标车辆，以及处在主车前方道路两侧的目标物体；在所述主车上配置有GPS定位系统和毫米波雷达；所述毫米波雷达通过目标合并输出目标信号，所述目标信号包括目标ID号、主车与目标之间的距离ρ、主车与目标之间的相对速度v，以及主车与目标之间的相对方位角θ；所述目标提取方法按如下步骤进行：步骤1：利用相对方位角θ，根据式(1)计算获得主车与目标之间的纵向距离为dy，以及主车与目标之间的侧向距离为dx，

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆自适应巡航控制系统的目标提取方法，其特征是：所述车辆是指具有自适应巡航控制系统功能的主车，所述目标包括是指主车前方、且与主车按相同方向行进的目标车辆，以及处在主车前方道路两侧的目标物体；在所述主车上配置有GPS定位系统和毫米波雷达；所述毫米波雷达通过目标合并输出目标信号，所述目标信号包括目标ID号、主车与目标之间的距离ρ、主车与目标之间的相对速度v，以及主车与目标之间的相对方位角θ；所述目标提取方法按如下步骤进行：步骤1：利用相对方位角θ，根据式(1)计算获得主车与目标之间的纵向距离为dy，以及主车与目标之间的侧向距离为dx，纵向是指沿着主车的行驶方向，所述侧向是指垂直于主车的行驶方向；步骤2、利用主车上的GPS定位系统检测获得主车的行驶速度va，利用所述毫米波雷达检测获得目标相对于主车的径向速度vr，则：目标相对于主车的切向速度vt为：其中，vr＝v，为θ的微分值；径向是指主车与目标连线的方向，切向是指垂直于主车与目标连线的方向；利用式(2)计算获得目标相对于主车的纵向速度vy；利用式(3)计算获得目标相对于主车的侧向速度为vx；vy＝vrcosθ-vtsinθ(2)，vx＝vrsinθ+vtcosθ(3)；步骤3、按如下方式对目标进行判断：针对主车与目标A，在毫米波雷达的连续三个检测周期内，若是满足条件一，则判断目标A为静止目标A1，设置条件一为：|vy-va|＜0.1m/s；在所述主车与静止目标A1之间，若不满足条件二，则判断静止目标A1为目标车辆；在所述主车与静止目标A1之间，若满足条件二，则判断静止目标A1为目标物体；设置条件二为：|dx|≥4.5m；步骤4：针对目标物体，按如下方式获得道路曲线：定义坐标系：以纵向为y轴向，以侧向为x轴向，以雷达中心点为坐标原点；利用目标物体的目标信号，采用最小二乘法进行拟合，获得由式(4)所表征的道路曲线y(x)：y(x)＝p11x3+p12x2+p13x+p14(4)，其中，x和y分别由式(1)计算获得：y(x)＝dy，x＝dx；利用式(5)所示的正规方程组求解获得各系数p11、p12、p13和p14：其中，m是由毫米波雷达检测获得、...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋彦，韦溟，黄学艺，
申请(专利权)人：合肥中科自动控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34