一种基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况识别方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况识别方法及系统，旨在简明准确地进行车辆侧向工况识别。该方法包括：将全局Cartesian坐标系的车辆行驶轨迹转换至Frenet坐标系；对车辆侧向行驶工况的识别指标数据进行计算，包括基于Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值、基于全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值和方向因子；基于计算的工况识别指标数据，确定待识别车辆行驶工况所属的车辆侧向行驶过程，包括车道保持行驶工况和换道行驶工况。本发明专利技术还提供了一种基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况识别系统。本发明专利技术由于采用全局Cartesian坐标系和Frenet坐标系的车辆轨迹斜率进行侧向工况识别，具有较强的适用性，更简明直接。明直接。明直接。

【技术实现步骤摘要】
一种基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况识别方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能汽车感知
，特别是涉及一种基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况识别方法及系统。

技术介绍

[0002]车辆行驶工况识别是驾驶员驾驶意图预测、驾驶风格辨识以及驾驶技能评估的关键基础工作。通过对车辆行驶工况的识别，可以有效划分车辆驾驶过程中的具体行驶工况组成，有助于进一步对驾驶意图、驾驶风格和驾驶技能评估进行分析研究。
[0003]当前主流侧向车辆行驶工况识别方法主要有两种，其主要原理及步骤如下：
[0004]1.步骤一：选用与车辆侧向运动相关的状态量作为判断指标来进行工况识别，如横摆角速度、侧向加速度、侧向位移；步骤二：根据选择的识别指标设定相应阈值；步骤三：基于识别指标建立流程化判断过程，进行侧向行驶工况的识别。
[0005]公告号为CN109878530B的专利技术专利公开了一种识别车辆侧向行驶工况的方法和系统，即采用上述技术，这种方法的缺点在于：
[0006]选取的与车辆运动状态相关的工况识别指标，如横摆角速度、侧向加速度等，但其与车辆行驶速度是密切相关的，固定的阈值或者简单的查表关系阈值设定并不能很好地进行侧向行驶工况的识别。
[0007]选取的基于大地坐标系下侧向位移的工况识别指标不能有效地反映出车辆与道路几何特征的关系，这也一定程度上影响了车辆侧向行驶工况的识别准确性，适用性受到限制。
[0008]这种复杂的多重识别指标选取与阈值关系设定不利于车辆行驶工况识别的简明性。
>[0009]2.步骤一：选择车辆行驶工况识别的特征参数；步骤二：对初选特征参数进行相关性分析，约简特征参数；步骤三：采用聚类方法对车辆行驶公开进行分类。
[0010]公布号为CN103921743A的专利技术专利公开了一种汽车行驶工况判别系统及其判别方法，即采用上述技术，这种方法的缺点在于：
[0011]需要采集大量的汽车行驶数据以避免偶然点对结果的影响以保证车辆行驶工况分类的准确性，这增大了相当多的工作量；
[0012]这种基于工况行驶片段聚类进行车辆行驶工况识别的方法难以确定所识别工况的开始与结束时刻，不易进一步地计算所识别工况的运行时间。
[0013]同时，随着自动驾驶技术的飞速发展，车载摄像头越来越多地在车辆上配置，能够由此获取更多的外界环境信息比如车道线信息，这对车辆行驶工况识别提供了便利条件。

技术实现思路

[0014]鉴于上述情况，本专利技术目的在于提供一种能够简明准确、适用范围广泛、可以满足驾驶意图预测、驾驶风格辨识和驾驶技能评价需求的基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况
识别方法及系统。
[0015]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0016]本专利技术实施例提供一种基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况识别方法，包括：
[0017]将全局Cartesian坐标系的车辆行驶轨迹转换至Frenet坐标系；
[0018]对车辆侧向行驶工况的识别指标数据进行计算，所述工况识别指标数据包括基于Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值和基于全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值；
[0019]根据设置的车辆侧向行驶工况识别方法对待识别车辆行驶过程进行识别；
[0020]基于计算的工况识别指标数据，确定待识别车辆行驶工况所属的车辆侧向行驶工况，所述的车辆侧向行驶工况包括车道保持行驶工况和换道行驶工况，其中，所述车道保持行驶工况和所述换道行驶工况基于Frenet坐标系的车辆轨迹斜率变化识别；
[0021]基于计算的工况识别指标数据，进一步地确定车辆侧向行驶工况所属的车道保持行驶工况，所述的车道保持行驶工况包括直线行驶工况和弯道行驶工况，其中，所述直线行驶工况和所述弯道行驶工况基于全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率变化识别；
[0022]对车辆侧向行驶工况的识别指标数据进行计算，所述工况识别指标数据包括方向因子；
[0023]基于计算的工况识别指标数据，进一步地确定车辆侧向行驶工况所属的换道行驶工况和弯道行驶工况，所述的换道行驶工况包括左向换道行驶工况和右向换道行驶工况，所述的弯道行驶工况包括左向弯道行驶工况和右向弯道行驶工况，其中，所述左向换道行驶工况和所述右向换道行驶工况基于方向因子识别，所述左向弯道行驶工况和所述右向弯道行驶工况基于方向因子识别；
[0024]可选地，所述根据设置的车辆侧向行驶工况识别方法对待识别车辆行驶过程进行识别包括：
[0025]在第一判断时刻的Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值大于预设第一阈值时，将第一判断时刻记录为车辆换道行驶工况的开始时刻；
[0026]在第一判断时刻的Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值小于预设第一阈值时，将第一判断时刻记录为车辆车道保持行驶工况的开始时刻；
[0027]在第二判断时刻的Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值小于预设第一阈值时，将第二判断时刻记录为车辆换道行驶工况的结束时刻；
[0028]在第二判断时刻的Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值大于预设第一阈值时，将第二判断时刻记录为车辆车道保持行驶工况的结束时刻；
[0029]可选地，所述根据计算的工况识别指标数据，进一步地确定车辆侧向行驶工况所属的车道保持行驶工况的识别方法包括：
[0030]在第一判断时刻的全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值大于预设第二阈值时，将第一判断时刻记录为车辆弯道行驶工况的开始时刻；
[0031]在第一判断时刻的全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值小于预设第二阈值时，将第一判断时刻记录为车辆直线行驶工况的开始时刻；
[0032]在第二判断时刻的全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值小于预设第二阈值时，将第二判断时刻记录为车辆弯道行驶工况的结束时刻；
[0033]在第二判断时刻的全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值大于预设第二阈值时，将第二判断时刻记录为车辆直线行驶工况的结束时刻；
[0034]可选地，所述的平均判断时刻的所述方向因子大于预设第三阈值时，换道行驶工况属于左向换道行驶工况；在平均判断时刻的所述方向因子小于预设第三阈值时，换道行驶工况属于右向换道行驶工况；
[0035]可选地，所述的平均判断时刻的所述方向因子大于预设第三阈值时，弯道行驶工况属于左向弯道行驶工况；所在平均判断时刻的所述方向因子小于预设第三阈值时，弯道行驶工况属于右向弯道行驶工况；
[0036]所述平均判断时刻为第一判断时刻和第二判断时刻的平均值；
[0037]可选地，所述的车辆行驶轨迹的参考线采样点和车辆行驶轨迹的采样点进行平滑处理，所述平滑处理方法为防脉冲干扰平均值滤波算法；
[0038]可选地，所述Cartesian坐标系的车辆行驶轨迹转换至Frenet坐标系，包括：
[0039]获取车辆行驶轨迹的参考线采样点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况识别方法，其特征在于，包括：将全局Cartesian坐标系的车辆行驶轨迹转换至Frenet坐标系；对车辆侧向行驶工况的识别指标数据进行计算，所述工况识别指标数据包括基于Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值和基于全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值；根据设置的车辆侧向行驶工况识别方法对待识别车辆行驶过程进行识别；基于计算的工况识别指标数据，确定待识别车辆行驶工况所属的车辆侧向行驶工况，所述的车辆侧向行驶工况包括车道保持行驶工况和换道行驶工况，其中，所述车道保持行驶工况和所述换道行驶工况基于Frenet坐标系的车辆轨迹斜率变化识别；基于计算的工况识别指标数据，进一步地确定车辆侧向行驶工况所属的车道保持行驶工况，所述的车道保持行驶工况包括直线行驶工况和弯道行驶工况，其中，所述直线行驶工况和所述弯道行驶工况基于全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率变化识别；对车辆侧向行驶工况的识别指标数据进行计算，所述工况识别指标数据包括方向因子；基于计算的工况识别指标数据，进一步地确定车辆侧向行驶工况所属的换道行驶工况和弯道行驶工况，所述的换道行驶工况包括左向换道行驶工况和右向换道行驶工况，所述的弯道行驶工况包括左向弯道行驶工况和右向弯道行驶工况，其中，所述左向换道行驶工况和所述右向换道行驶工况基于方向因子识别，所述左向弯道行驶工况和所述右向弯道行驶工况基于方向因子识别；其中，所述根据设置的车辆侧向行驶工况识别方法对待识别车辆行驶过程进行识别包括：在第一判断时刻的Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值大于预设第一阈值时，将第一判断时刻记录为车辆换道行驶工况的开始时刻；在第一判断时刻的Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值小于预设第一阈值时，将第一判断时刻记录为车辆车道保持行驶工况的开始时刻；在第二判断时刻的Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值小于预设第一阈值时，将第二判断时刻记录为车辆换道行驶工况的结束时刻；在第二判断时刻的Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值大于预设第一阈值时，将第二判断时刻记录为车辆车道保持行驶工况的结束时刻；所述基于Frenet坐标系的车辆轨迹斜率绝对值的计算公式为：其中，α
f(k)
为第k个Frenet坐标系的车辆行驶轨迹采样点的轨迹斜率绝对值，单位为(1)，s
(k)
为第k个Frenet坐标系的车辆行驶轨迹采样点的横向坐标，单位为(m)，l
(k)
为第k个Frenet坐标系的车辆行驶轨迹采样点的纵向坐标，单位为(m)；其中，所述根据计算的工况识别指标数据，进一步地确定车辆侧向行驶工况所属的车道保持行驶工况的识别方法包括：在第一判断时刻的全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值大于预设第二阈值
时，将第一判断时刻记录为车辆弯道行驶工况的开始时刻；在第一判断时刻的全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值小于预设第二阈值时，将第一判断时刻记录为车辆直线行驶工况的开始时刻；在第二判断时刻的全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值小于预设第二阈值时，将第二判断时刻记录为车辆弯道行驶工况的结束时刻；在第二判断时刻的全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值大于预设第二阈值时，将第二判断时刻记录为车辆直线行驶工况的结束时刻；所述基于全局Cartesian坐标系的车辆轨迹斜率绝对值的计算公式为：其中，α
c(k)
为第k个全局Cartesian坐标系的车辆行驶轨迹采样点的轨迹斜率绝对值，单位为(1)，x
t(k)
为第k个全局Cartesian坐标系的车辆行驶轨迹采样点的横向坐标，单位为(m)，y
t(k)
为第k个全局Cartesian坐标系的车辆行驶轨迹采样点的纵向坐标，单位为(m)；在平均判断时刻的所述方向因子大于预设第三阈值时，换道行驶工况属于左向换道行驶工况；在平均判断时刻的所述方向因子小于预设第三阈值时，换道行驶工况属于右向换道行驶工况；在平均判断时刻的所述方向因子大于预设第三阈值时，弯道行驶工况属于左向弯道行驶工况；在平均判断时刻的所述方向因子小于预设第三阈值时，弯道行驶工况属于右向弯道行驶工况；其中，方向因子的计算公式为：d
(k)
＝sign((y
t(k)
‑
y
r(h)
)
·
cos(θ
r(k)
)
‑
(x
t(k)
‑
x
r(h)
)
·
sin(θ
r(k)
))其中，d
(k)
为第k个Frenet坐标系的车辆行驶轨迹采样点的方向因子，单位为(1)，x
t(k)
为第k个Frenet坐标系的车辆行驶轨迹采样点对应的全局Cartesian下的横向坐标，单位为(m)，y
t(k)
为第k个Frenet坐标系的车辆行驶轨迹采样点对应的全局Cartesian下的纵向坐标，单位为(m)；x
r(h)
为第k个Frenet坐标系的车辆行驶轨迹采样点的对应参考线投影点在全局Cartesian下的横向坐标，单位为(m)，y
r(h)
为第k个Frenet坐标系的车辆行驶轨迹采样点的对应参考投影点在全局Cartesian下的纵向坐标，单位为(m)；θ
r(k)
为第k个Frenet坐标系的车辆行驶轨迹采样点的对应参考投影点的车辆航向角，单位为(
°
)；其中，平均判断时刻为第一判断时刻和第二判断时刻的平均值。2.根据权利要求1所述的基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况识别方法，其特征在于，Cartesian坐标系的车辆行驶轨迹转换至Frenet坐标系，包括：获取车辆行驶轨迹的参考线采样点在全局Cartesian坐标系下的横向坐标和纵向坐标；所述车辆行驶轨迹的参考线为车道中心线；所述车辆行驶轨迹的参考线采样点的采样频率依据硬件条件选取；获取车辆行驶轨迹的采样点在全局Cartesian坐标系下的横纵向坐标；所述车辆行驶轨迹为车辆质心的行驶轨迹；所述车辆行驶轨迹的参考线采样点的采样频率依据硬件条件选取；计算车辆行驶轨迹的参考线采样点的航向角；所述车辆行驶轨迹的参考线采样点的航
向角计算公式为：其中，θ
r(k)
为第k个车辆行驶轨迹的参考线采样点的航向角，单位为(
°
)，x
r(k)
为全局Cartesian坐标系下第k个车辆行驶轨迹的参考线采样点的横向坐标，单位为(m)，y
r(k)
为全局Cartesian坐标系下第k个车辆行驶轨迹的参考线采样点的纵向坐标，单位为(m)；计算车辆行驶轨迹的参考线采样点到邻近的车辆行驶轨迹的参考线采样点集的距离；所述距离为车辆行驶轨迹的参考线采样点到邻近的车辆行驶轨迹的参考线采样点的欧式距离；所述邻近的车辆行驶轨迹的参考线采样点集为所选取的车辆行驶轨迹参考线采样点对应采样时刻的前后各设定数量的采样点的集合；找到车辆行驶轨迹的参考线采样点到邻近车辆行驶轨迹的参考线采样点集中距离最短的车辆行驶轨迹参考线采样点；所述距离最短的车辆行驶轨迹参考线采样点作为全局Cartesian坐标系转换至Frenet坐标系的投影点；将车辆行驶轨迹的参考线采样点对应车辆行驶轨迹的参考线投影点的路径值作为Frenet坐标系的横向坐标，所述Frenet坐标系的横向坐标为：s
(k)
＝ss
(k)
其中，s
(k)
为第k个车辆行驶轨迹采样点在Frenet坐标系的横向坐标，单位为(m)，ss
(k)
为第k个车辆行驶轨迹采样点对应的车辆行驶轨迹参考线的投影点的路径值，单位为(m)，；将车辆行驶轨迹的参考线采样点到对应车辆行驶轨迹参考线的投影点的欧式距离作为Frenet坐标系的纵向坐标数值，所述纵向坐标数值和方向因子构成了Frenet坐标系的纵向坐标，所述Frenet坐标系的纵向坐标为：其中，l
(k)
为第k个车辆行驶轨迹采样点在Frenet坐标系的纵向坐标，单位为(m)，d
(k)
为第k个Frenet坐标系的车辆行驶轨迹采样点的方向因子，单位为(1)，x
t(k)
为全局Cartesian坐标系下第k个车辆行驶轨迹采样点的横向坐标，单位为(m)，y
t(k)
为全局Cartesian坐标系下第k个车辆行驶轨迹采样点的横向坐标，单位为(m)，x
r(h)
为全局Cartesian坐标系下第h个车辆行驶轨迹参考线采样点的横向坐标，单位为(m)，y
r(h)
为全局Cartesian坐标系下第h个车辆行驶轨迹参考线采样点的纵向坐标，单位为(m)；其中，h为第k个车辆行驶轨迹采样点对应的车辆行驶轨迹参考线投影点的采样序号。3.根据权利要求1所述的基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况识别方法，其特征在于，所述预设第一阈值为0.021；所述预设第二阈值为0.01；所述预设第三阈值为0。4.一种基于坐标系转换的车辆侧向行驶工况识别系统，其特征在于，包括：数据输入模块，用于获取全局Cartesian坐标系下车辆行驶轨迹数据和全局Cartesian坐标系下车辆行驶轨迹的参考线数据；所述全局Cartesian坐标系下车辆行驶轨迹数据由高精度定位系统采集获得；所述全局Cartes...

【专利技术属性】
技术研发人员：拱超凡，宗长富，陆红丽，张东，卢冶，代昌华，李林轩，曾超建，罗勇，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：