安全駕駛空間的表示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車駕駛、交通安全等技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及汽車輔助駕駛、汽車駕駛仿 真領(lǐng)域，尤其涉及一種安全駕駛空間的表示方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在汽車駕駛過程中，駕駛員需要通過自身對(duì)交通環(huán)境的判斷，使得所駕駛車輛行 駛在一個(gè)相對(duì)安全的空間中。駕駛員主要是通過觀察前窗、側(cè)窗及后視鏡中道路交通設(shè)施 的位置、其它交通參與者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并評(píng)估其運(yùn)動(dòng)路線與本車行駛路線的干涉關(guān)系，用于 指導(dǎo)自身駕駛行為。
[0003] 近些年來，汽車廠家設(shè)計(jì)、生產(chǎn)了各類輔助駕駛系統(tǒng)，采用不同的傳感器獲得行車 所需的數(shù)據(jù)，并向司機(jī)提供本車與前車的距離、與車道標(biāo)線的距離等信息，輔助司機(jī)做出正 確的駕駛行為?，F(xiàn)有汽車駕駛仿真器中不具備安全駕駛空間檢測(cè)與顯示功能，無法向駕駛 者提供相關(guān)信息。現(xiàn)有汽車也不具備安全駕駛空間的檢測(cè)與顯示功能。大部分汽車具有倒 車?yán)走_(dá)或倒車影像系統(tǒng)，在倒車時(shí)，提供測(cè)距信息及圖示顯示。而在道路駕駛過程中，無法 提供安全駕駛空間的相關(guān)信息。部分汽車具備行車?yán)走_(dá)或視頻檢測(cè)設(shè)備，能夠顯示與前車 的距離，并對(duì)偏離車道線進(jìn)行圖示提示。但在以上情況中，均無安全駕駛空間的概念，也未 提出或?qū)崿F(xiàn)安全駕駛空間的檢測(cè)與顯示方法。
[0004] 這些信息往往是零散的單項(xiàng)數(shù)據(jù)，需要司機(jī)進(jìn)行二次判斷后才能使用。經(jīng)過研究 發(fā)現(xiàn)，如果能將可能影響本車駕駛的與空間相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并以圖形的方式進(jìn)行直 觀的表述，將有利于司機(jī)快速掌握本車安全駕駛空間的狀態(tài)，對(duì)道路上出現(xiàn)的各種情況做 出及時(shí)、恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。這種安全駕駛空間的判定與表示方法不但可用在汽車輔助駕駛領(lǐng)域， 還可在汽車駕駛仿真器上得到應(yīng)用，幫助司機(jī)建立安全駕駛空間感，提高行車安全意識(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種安全駕駛空間的表示方法，通過獲得本車與周圍靜態(tài)、 動(dòng)態(tài)環(huán)境對(duì)象間的最小時(shí)距計(jì)算出安全駕駛空間的參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)構(gòu)造安全駕駛空間 表示體；并且本發(fā)明提供的安全駕駛空間表示方法可實(shí)現(xiàn)從幾何形態(tài)、顏色兩方面對(duì)司機(jī) 進(jìn)行安全駕駛提示，具有信息表達(dá)直觀等特點(diǎn)；為汽車輔助駕駛、駕駛安全、駕駛培訓(xùn)提供 了有用的輔助信息表示，有利于交通安全。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：安全駕駛空間的表示方法，它包括 以下步驟：
[0007] S1 :預(yù)先根據(jù)本車形狀建立本車的緊致包圍體，用于檢測(cè)與周邊靜態(tài)、動(dòng)態(tài)對(duì)象的 空間距離；
[0008] S2 :當(dāng)車輛具有一定速度后，開始周期性地檢測(cè)緊致包圍體與周邊靜態(tài)/動(dòng)態(tài)對(duì) 象之間的空間距離；
[0009] S3:根據(jù)檢測(cè)獲得的空間距離、本車運(yùn)行速度與方向、本車加速度及方向角度，預(yù) 測(cè)出當(dāng)本車沿當(dāng)前行駛方向以當(dāng)前速度、加速度運(yùn)行時(shí)，與周邊障礙物可能發(fā)生碰撞的時(shí) 間間隔；其中，取這些所有可能發(fā)生碰撞的時(shí)間間隔中的最小值，定義為當(dāng)前最小碰撞時(shí) 距；
[0010] S4:根據(jù)當(dāng)前最小碰撞時(shí)距，計(jì)算獲得本車安全駕駛空間參數(shù)，并構(gòu)造安全駕駛空 間表示體；
[0011] S5 :利用圖形顯示技術(shù)以適當(dāng)?shù)姆绞斤@示本車安全駕駛空間表示體。
[0012] 所述的安全駕駛空間表示體采用二維方式或者三維方式表示；若采用二維方式表 示，安全駕駛空間表示體的形狀為一個(gè)近似長方形，各邊連接處采用圓弧形倒角；若采用三 維方式表示，安全駕駛空間表示體的形狀為一個(gè)近似長方體，兩個(gè)面連接處采用圓柱面倒 角，三個(gè)面連接處采用球面倒角。
[0013] 所述的安全駕駛空間表示體的邊界為實(shí)線，內(nèi)部以半透明的顏色方式填充，尺寸 根據(jù)最小碰撞時(shí)距和本車速度動(dòng)態(tài)變化；安全駕駛空間表示體的填充顏色根據(jù)最小碰撞時(shí) 距的動(dòng)態(tài)變化而變化。
[0014] 當(dāng)車輛不具備一定速度時(shí)，不顯示本車安全駕駛空間表示體。
[0015] 所述的本車安全駕駛空間表示體通過如下算法計(jì)算出本車安全駕駛空間表示體 的空間參數(shù)：
[0016] (1)本車安全駕駛空間表示體的長度L采用如下公式計(jì)算：
[0017]
[0018] 式中，L為安全駕駛空間表示體的長度，Lv為本車長度，T3為當(dāng)前時(shí)刻下本車與本 車行駛方向90度立體張角范圍內(nèi)靜態(tài)/動(dòng)態(tài)對(duì)象的最小時(shí)距，Vs為當(dāng)前時(shí)刻下本車與Ts 對(duì)應(yīng)的對(duì)象之間速度差矢量的模；
[0019] (2)本車安全駕駛空間表示體的寬度W采用如下公式計(jì)算：
[0020]
[0021] 式中，W為安全駕駛空間表示體的寬度，Wv為本車寬度，Tu為當(dāng)前時(shí)刻下本車與本 車行駛方向90度立體張角范圍外靜態(tài)/動(dòng)態(tài)對(duì)象的最小時(shí)距，Vu為當(dāng)前時(shí)刻下本車與Ts 對(duì)應(yīng)的對(duì)象之間速度差矢量的模；
[0022] (3)本車安全駕駛空間表示體的高度Η采用如下公式計(jì)算：
[0023] Η = HVX120%;
[0024] 式中，Η為安全駕駛空間的長度，Ην為本車高度。
[0025] 所述的本車安全駕駛空間表示體采用紅綠藍(lán)三基色顏色模型，或者轉(zhuǎn)換到其它顏 色模型空間；若采用采用紅綠藍(lán)三基色顏色模型，紅、綠、藍(lán)的顏色分量取值范圍被歸一化 至IJ[0·0，1·0]〇
[0026] 所述的紅綠藍(lán)三基色顏色模型的具體取值通過如下公式計(jì)算：
[0029] Β= 0. 0 ；
[0030] 式中，R為紅色，G為綠色，Β為藍(lán)色；L為安全駕駛空間表示體的長度，1^為本車長 度，W為安全駕駛空間表示體的寬度，Wv為本車寬度。
[0031 ] 所述的時(shí)間間隔通過本車的速度矢量、加速度矢量、緊致包圍體的形狀及頂點(diǎn)參 數(shù)、周圍物體與本車的相對(duì)距離完成計(jì)算；其中，緊致包圍體的形狀及頂點(diǎn)參數(shù)根據(jù)車型確 定，本車的速度矢量、加速度矢量、周圍物體與本車的相對(duì)距離在本車運(yùn)行或者仿真程序中 獲得。
[0032] 本發(fā)明的有益效果是：在本發(fā)明中提出了安全駕駛空間的概念，并給出了安全駕 駛空間的判定及表示方法。根據(jù)該檢測(cè)方法，可以對(duì)司機(jī)所駕駛汽車或汽車仿真器所處與 空間位置相關(guān)的安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)測(cè)與判定，并將結(jié)果以安全駕駛空間參數(shù)的形式表達(dá)。
[0033] 核心是通過獲得本車與周圍靜態(tài)、動(dòng)態(tài)環(huán)境對(duì)象間的最小時(shí)距計(jì)算出安全駕駛空 間的參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)構(gòu)造安全駕駛空間表示體。本發(fā)明提供的安全駕駛空間表示方法 實(shí)現(xiàn)從幾何形態(tài)、顏色兩方面對(duì)司機(jī)進(jìn)行安全駕駛提示，具有信息表達(dá)直觀等特點(diǎn)；為汽車 輔助駕駛、駕駛安全、駕駛培訓(xùn)提供了有用的輔助信息表示，有利于交通安全。
[0034] 根據(jù)安全駕駛空間表示方法，可在汽車儀表屏幕、車載多媒體屏幕、抬頭顯示屏幕 或汽車仿真器視景畫面中將安全駕駛空間以有形的方式表現(xiàn)出來，以便對(duì)司機(jī)進(jìn)行安全提 示，起到輔助駕駛或安全教育的作用。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于汽車駕駛仿真器、汽車儀表、輔 助駕駛、交通安全培訓(xùn)教育等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案：如圖1所示，安全駕駛空間的 表示方法，它包括以下步驟：
[0037] S1 :預(yù)先根據(jù)本車形狀建立本車的緊致包圍體，用于檢測(cè)與周邊靜態(tài)、動(dòng)態(tài)對(duì)象的 空間距離；
[0038] S2:當(dāng)車輛具有一定速度后，開始周期性地檢測(cè)緊致包圍體與周邊靜態(tài)/動(dòng)態(tài)對(duì) 象之間的空間距離；
[0039] S3:根據(jù)檢測(cè)獲得的空間距離、本車運(yùn)行速度與方向、本車加速度及方向角度，預(yù) 測(cè)出當(dāng)本車沿當(dāng)前行駛方向以當(dāng)前速度、加速度運(yùn)行時(shí)，與周邊障礙物可能發(fā)生碰撞的時(shí) 間間隔；其中，取這些所有可能發(fā)生碰撞的時(shí)間間隔中的最小值，定義為當(dāng)前最小碰撞時(shí) 距；
[0040] 所述的時(shí)間間隔通過本車的速度矢量、加速度矢量、緊致包圍體的形狀及頂點(diǎn)參 數(shù)、周圍物體與本車的相對(duì)距離完成計(jì)算；其中，緊致包圍體的形狀及頂點(diǎn)參數(shù)根據(jù)車型確 定，本車的速度矢量、加速度矢量、周圍物體與本車的相對(duì)距尚在本車運(yùn)行中獲得；
[0041] S4:根據(jù)當(dāng)前最小碰撞時(shí)距，計(jì)算獲得本車安全駕駛空間參數(shù)，并構(gòu)造安全駕駛空 間表示體；
[0042] S5 :利用圖形顯示技術(shù)以適當(dāng)?shù)姆绞斤@示本車安全駕駛空間表示體。
[0043] 實(shí)施例1為將本方法應(yīng)用于真車駕駛環(huán)境中。
[0044] 安全駕駛空間的表示方法，它包括以下步驟：
[0045] S1 :汽車啟動(dòng)運(yùn)行后，預(yù)先根據(jù)本車形狀建立本車的緊致包圍體，用于檢測(cè)與周邊 靜態(tài)、動(dòng)態(tài)對(duì)象的空間距離；
[0046] S2 :當(dāng)本車運(yùn)行速率超過lkm/h時(shí)，通過對(duì)周邊靜態(tài)、動(dòng)態(tài)對(duì)象與本車緊致包圍體 的最小距離進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；可采用超聲波等方式進(jìn)行測(cè)距；
[0047] S3:根據(jù)檢測(cè)獲得的空間距離、本車運(yùn)行速度與方向、本車加速度及方向角度，預(yù) 測(cè)出當(dāng)本車沿當(dāng)前行駛方向以當(dāng)前速度、加速度運(yùn)行時(shí)，與周邊障礙物可能發(fā)生碰撞的時(shí) 間間隔；其中，取這些所有可能發(fā)生碰撞的時(shí)間間隔中的最小值，定義為當(dāng)前最小碰撞時(shí) 距；
[0048] 所述的時(shí)間間隔通過本車的速度矢量、加速度矢量、緊致包圍體的形狀及頂點(diǎn)參 數(shù)、周圍物體與本車的相對(duì)距離完成計(jì)算；其中，緊致包圍體的形狀及頂點(diǎn)參數(shù)根據(jù)車型確 定，速度矢量、加速度矢量、相對(duì)距離數(shù)據(jù)可從汽車動(dòng)力學(xué)仿真程序中獲得；
[0049] S4:根據(jù)當(dāng)前最小碰撞時(shí)距，計(jì)算獲得本車安全駕駛空間參