一种用于辅助与自动驾驶的安全接近区域界定方法技术

本发明专利技术公开的一种用于辅助与自动驾驶的安全接近区域界定方法，属于交通安全技术领域。本发明专利技术将驾驶员在不同驾驶场景下的心理变化和驾驶行为一起考虑，找到驾驶员对前车接近或者远离的感知阈值，进而求出最小可觉差JND即驾驶员感知到相对速度的过程中两车间距变化。通过跟驰过程中前后车辆间的距离以及最小可觉差得到车辆采取加速或者减速时的车辆间距，进而构建车辆的减速算法和加速算法。在车辆的减速和加速算法的构建中考虑车辆与前车间的相对速度大小，确定车辆安全接近区域。本发明专利技术能够有效地防止车辆追尾，提升车内人员安全性，并且改善交通拥堵。此外本发明专利技术充分分析真实驾驶场景中的各种情况，显著提高安全接近区域确定方法的可用性。区域确定方法的可用性。区域确定方法的可用性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于辅助与自动驾驶的安全接近区域界定方法


[0001]本专利技术涉及一种用于辅助与自动驾驶的安全接近区域界定方法，尤其涉及能够准确获城市交通中车辆间的安全距离的方法，属于交通安全


技术介绍

[0002]车辆行驶的过程中包含很多不同的交通状态，在城市交通中，车辆的跟驰是驾驶员的最基本驾驶行为，且车辆的跟驰行为在车辆行驶的过程中占据绝大多数。车辆跟驰过程中车辆间应保持安全跟车距离，处于安全接近区域。但是由于驾驶员的感知、判断决策和最终对车辆的操作复杂性和个体差异性，每个驾驶员的驾驶行为都完全不同，因此无法建立一个统一规范的模型来确定车辆间安全接近区域。
[0003]近年来，随着城市人口和汽车拥有量的不断上升，城市交通网络中出现了越来越多的交通拥堵现象。在城市交通网络中的交通拥堵现象其特点是速度较慢、行程时间较长和排队人数增加。它对城市流动性产生不利影响，并成为每个人生活质量的主要问题。无论造成交通拥堵的原因是什么，拥堵的交通通常表现为交通流量急剧变化和车辆长时间的走走停停。
[0004]随着计算机技术和电子技术的飞速发展，一系列辅助驾驶系统也应运而生。其中最为突出的就是自适应巡航控制系统(ACC)，自适应巡航控制系统(ACC)是通过调节车辆的车速以达到保持车头时距，防止超过其安全阀值，以实现车辆安全跟驰。自适应巡航控制系统(ACC)的车速控制方法是通过节气门控制和限制制动踏板操作来实现的。在ACC系统运行时，系统会向发动机控制单元和发送驾驶员设定的目标车速；发动机控制单元根据驾驶员设定的目标车速进而发送加速或者减速指令到制动控制单元，进而控制车辆车速，达到设置车头时距的目的，以保持与前车的安全距离。然而，现阶段的ACC系统的控制算法并不能完全匹配驾驶员的实际行为，特别是在交通拥堵时。
[0005]此外，大多数安全接近距离模型都使用间距和安全控制策略方法。基于安全控制策略的安全接近距离模型是通过计算前车的安全速度推导出来的，但它是建立在前车突然出现时后车可以停下的假设上，这种假设不符合真实的驾驶场景。

技术实现思路

[0006]针对现有安全接近区域确定模型存在的没有考虑不同驾驶场景下驾驶员的心理变化对驾驶行为的影响、建立在特定的假设基础上等问题。本专利技术公开的一种用于辅助与自动驾驶的安全接近区域界定方法要解决的技术问题是：基于驾驶员面对不同驾驶场景下驾驶行为差异，建立车辆跟驰过程中的车辆加速算法和车辆减速算法，进而确定车辆安全接近区域，能够有效地防止车辆追尾，提升车内人员安全性，并且改善交通拥堵现象。
[0007]为达到以上目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0008]本专利技术公开的一种用于辅助与自动驾驶的安全接近区域界定方法，应用于车辆跟驰系统，将驾驶员在不同驾驶场景下的心理变化和驾驶行为一起考虑，找到驾驶员对前车
接近或者远离的感知阈值，进而求出最小可觉差JND即驾驶员感知到相对速度的过程中两车间距变化。通过跟驰过程中前后车辆间的距离以及最小可觉差得到车辆采取加速或者减速时的车辆间距，进而构建车辆的减速算法和加速算法。在车辆的减速和加速算法的构建中考虑车辆与前车间的相对速度大小，确定车辆安全接近区域。本专利技术能够充分考虑驾驶员在不同场景下驾驶心理差异和的驾驶行为差异对车辆安全接近的影响，构建应对不同驾驶场景条件下的安全接近区域确定方法，能够有效地防止车辆追尾，提升车内人员安全性，并且改善交通拥堵。此外本专利技术充分模拟真实驾驶场景中的各种情况，显著提高所述安全接近区域确定方法的可用性。本专利技术能够用于辅助与自动驾驶领域。
[0009]本专利技术公开的一种用于辅助与自动驾驶的安全接近区域界定方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1：将驾驶员在不同驾驶场景下的心理变化和驾驶行为一起考虑，找到驾驶员对前车接近或者远离的感知阈值。所述不同驾驶场景包括前后两车稳定跟驰(即两车无相对速度变化)、两车接近、两车远离三种场景。
[0011]在车辆跟驰稳定状态下，驾驶员保持车速不变，并且感知不到任何相对速度。当前车突然加速或减速时，车辆间距和相对速度都会发生变化，当所述变化超过驾驶员感知阈值时，驾驶员会采取相应的操作以适应前车速度变化，并寻求保持在与前车的安全接近区域内。采用前车视角变化率和视角累积变化量作为阈值。驾驶员对自身安全的考虑，潜意识中对两车接近的情况更敏感，考虑驾驶员面对车辆接近和背离时的心理变化，调整并找到驾驶员对前车接近或者远离对应的感知阈值，提高安全接近区域界定的精度，从而采取相应的措施跟随，保持车辆处于安全接近区域内。
[0012]在车辆跟驰稳定状态下，驾驶员保持车速不变，并且感知不到任何相对速度。当前车突然加速或减速时，车辆间距和相对速度都会发生变化，当所述变化超过驾驶员感知阈值时，驾驶员会采取相应的操作以适应前车速度变化，并寻求保持在与前车的安全接近区域内。采用前车视角变化率和视角累积变化量作为阈值。原因是，当前后两车相对速度较大时，驾驶人员先感知到前车视角变化率的改变，从而跟随其变化；当相对速度较小时，视角变化率低于感知阈值时，驾驶员保持当前车速不变，直到视角累积变化量突破阈值，此时驾驶员将感知到跟驰距离发生变化，从而采取相应的措施跟随，保持车辆处于安全接近区域内。
[0013]视角变化率的计算方法为：
[0014][0015]公式(1)中，θ为视角，Δv为车辆的相对速度，D
p
为车辆间距。
[0016]累积视角变化量g的计算方法为：
[0017]g＝∫θ/dt
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(2)
[0018]公式(2)中θ为视角。
[0019]作为优选，将驾驶员在不同驾驶场景下的心理变化和驾驶行为一起考虑，根据驾驶员对距离感知的不对称性，调整并找到驾驶员对前车接近或者远离对应的感知阈值，在两车接近时，当前车的观察视角增大10％的时候，驾驶员会感知到距离发生明显变化；在两车远离时，当前车观察视角缩小12％的时候，驾驶员才会感知到距离发生变化，提高安全接
近区域界定的精度。
[0020]步骤2：基于步骤1找到的驾驶员对前车接近或者远离的感知阈值，求出最小可觉差JND即驾驶员感知到相对速度的过程中两车间距变化。通过跟驰过程中前后车辆间的距离以及最小可觉差得到车辆采取加速或者减速时的车辆间距，充分考虑驾驶员在不同场景下驾驶心理差异和的驾驶行为差异对车辆安全接近的影响，构建应对不同驾驶场景条件下的安全接近区域确定方法，即对应构建车辆的减速算法和加速算法。在车辆的减速和加速算法的构建中考虑车辆与前车间的相对速度大小，提高安全接近区域界定的精度，根据安全接近区域确定后车跟车速度，进而有效地防止车辆追尾，提升车内人员安全性，并且改善交通拥堵现象。
[0021]步骤2.1：基于步骤1找到的驾驶员对前车接近或者远离的感知阈值，求出最小可觉差JND即驾驶员感知到相对速度的过程中两车间距变化，构建后车减速算法，后车减速算法充分考虑驾驶员在不同场景下驾驶心理差异和的驾驶行为差异对车辆安全接近的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于辅助与自动驾驶的安全接近区域界定方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1：将驾驶员在不同驾驶场景下的心理变化和驾驶行为一起考虑，找到驾驶员对前车接近或者远离的感知阈值；所述不同驾驶场景包括前后两车稳定跟驰、两车接近、两车远离三种场景；在车辆跟驰稳定状态下，驾驶员保持车速不变，并且感知不到任何相对速度；当前车突然加速或减速时，车辆间距和相对速度都会发生变化，当所述变化超过驾驶员感知阈值时，驾驶员就会采取相应的操作以适应前车速度变化，并寻求保持在与前车的安全接近区域内；采用前车视角变化率和视角累积变化量作为阈值；驾驶员对自身安全的考虑，潜意识中对两车接近的情况更敏感，考虑驾驶员面对车辆接近和背离时的心理变化，调整并找到驾驶员对前车接近或者远离对应的感知阈值；步骤2：基于步骤1找到的驾驶员对前车接近或者远离的感知阈值，求出最小可觉差JND即驾驶员感知到相对速度的过程中两车间距变化；通过跟驰过程中前后车辆间的距离以及最小可觉差得到车辆采取加速或者减速时的车辆间距，充分考虑驾驶员在不同场景下驾驶心理差异和的驾驶行为差异对车辆安全接近的影响，构建应对不同驾驶场景条件下的安全接近区域确定方法，即对应构建车辆的减速算法和加速算法；在车辆的减速和加速算法的构建中考虑车辆与前车间的相对速度大小，提高安全接近区域界定的精度，根据安全接近区域确定后车跟车速度，进而有效地防止车辆追尾，提升车内人员安全性，并且改善交通拥堵现象。2.如权利要求1所述的一种用于辅助与自动驾驶的安全接近区域界定方法，其特征在于：步骤1实现方法为，在车辆跟驰稳定状态下，驾驶员保持车速不变，并且感知不到任何相对速度；当前车突然加速或减速时，车辆间距和相对速度都会发生变化，当所述变化超过驾驶员感知阈值时，驾驶员就会采取相应的操作以适应前车速度变化，并寻求保持在与前车的安全接近区域内；采用前车视角变化率和视角累积变化量作为阈值；当前后两车相对速度较大时，驾驶人员先感知到前车视角变化率的改变，从而跟随其变化；当相对速度较小时，视角变化率低于感知阈值时，驾驶员保持当前车速不变，直到视角累积变化量突破阈值，此时驾驶员将感知到跟驰距离发生变化，从而采取相应的措施跟随，保持车辆处于安全接近区域内；视角变化率的计算方法为：公式(1)中，θ为视角，Δv为车辆的相对速度，D
p
为车辆间距；累积视角变化量g的计算方法为：g＝∫θ/dt
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(2)公式(2)中θ为视角。3.如权利要求2所述的一种用于辅助与自动驾驶的安全接近区域界定方法，其特征在于：步骤2实现方法为，步骤2.1：基于步骤1找到的驾驶员对前车接近或者远离的感知阈值，求出最小可觉差JND即驾驶员感知到相对速度的过程中两车间距变化，构建后车减速算法，后车减速算法充分考虑驾驶员在不同场景下驾驶心理差异和的驾驶行为差异对车辆安全接近的影响，并能
够考虑前后两车相对速度的大小，提高安全接近区域界定的精度，根据安全接近区域确定后车减速度，以补偿安全接近距离，有效地防止车辆追尾，提升车内人员安全性，并且改善交通拥堵现象；当前车减速时，无论是前车视角变化率还是前车视角累积变化量达到感知阈值时，驾驶员都将采取减速操作；驾驶员执行的减速操作与当时的碰撞时间TTC大小有关，TTC定义为驾驶员感知到前车减速并决定减速时前后车辆间距除以相对速度得到的商；TTC越小，驾驶员感觉到的危险性越大，减速操作越快，加速度的绝对值也越大；因此，驾驶员减速时采用的加速度大小是他对TTC估计值的函数：a＝cTTC
est
+d+ε
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(3)公式(3)中式中a表示后车减速度，a<0；c和d为常数，c>0,d<0；ε表示随机误差；TTC
est
表示驾驶人对实际碰撞时间的估计值；TTC的估计值与TTC实际值的关系用韦伯定律来描述，TTC
est
与TTC的关系为：TTC
est
＝eTTC
f
ꢀꢀꢀ
(4)公式(4)中，TTC表示实际碰撞时间，e和f为符合Webster法则的参数；把公式(4)带入(3)：a＝ceTTC
f
+d+ε
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(5)实际碰撞时间TTC由两车间距与相对速度决定，求解公式(5)的关键成为如何求解TTC，即求解驾驶员决定减速时的两车间距和相对速度问题；用D
d
表示驾驶员开始改变行驶速度的两车距离，该距离的计算方法为：D
d
＝D
p
‑
JND
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(6)式中JND表示从前车减速到后车驾驶员感知到相对速度的过程中两车间距变化；JND取决于前后辆车的相对速度大小，分为前后两车相对速度较大、前后两车相对速度较小两种情况处理；(a)前后两车相对速度较大：若前车减速较快，则前后车相对速度较大,则前车视角累积变化量尚未达到感知阈值g，而前车视角变化率已经超过了驾驶人感知阈值k,TTC＝D<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王武宏，张伟，郭宏伟，李敏，蒋晓蓓，张浩东，王乐怡，沈中杰，李德慧，金晶，李方，刘泽，丁晨曦，林荣杰，刘跃军，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：