一種車輛岔口路段檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及車輛安全輔助駕駛技術(shù)，公開了一種車輛岔口路段檢測裝置。該裝置包括車載工控機，車速傳感器，用于實時檢測車輛自身前方道路的左右兩道邊的高度以及車輛與左右兩道邊的距離的多線激光雷達傳感器，用于實時檢測車輛轉(zhuǎn)向角的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，車載工控機根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向角、車輛速度、左右兩道邊的高度以及車輛與左右兩道邊的距離計算繪制得到車輛行駛的預(yù)測軌跡曲線以及前方岔口路段的左右兩道邊估計曲線，用于實時顯示左右兩條道邊估計曲線與車輛行駛的預(yù)測軌跡曲線的顯示器。該裝置能夠得到岔口路段的兩側(cè)道邊估計曲線和車輛行駛的預(yù)測軌跡曲線，提示駕駛員采取合適的操作，減輕駕駛員判斷負擔，降低判斷錯誤的可能。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及車輛安全輔助駕駛技術(shù)，尤其涉及一種車輛岔口路段檢測裝置。 一種車輛岔口路段檢測裝置

【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)近幾年的公安部交通事故統(tǒng)計年報數(shù)據(jù)顯示，岔口路段的交通事故時常發(fā) 生。由于該路段車流量大、車速快，而且駕駛員視野盲區(qū)大，駕駛員極可能做出不當?shù)闹饔^ 判斷而采取轉(zhuǎn)向幅度過大或過小的轉(zhuǎn)向操作，使行駛的車輛處在潛在的碰撞或側(cè)翻危險 中。轉(zhuǎn)向角度過大時容易導(dǎo)致車輛沖出岔道，轉(zhuǎn)向角度過小時車輛無法順利通過岔道。如 果提前預(yù)知前方道路岔口的線形和曲率，同時結(jié)合當前自身車輛行駛的預(yù)期軌跡曲線，駕 駛員就可以預(yù)先根據(jù)提示采取合適角度的轉(zhuǎn)向操作，避免事故發(fā)生。理論上，利用GPS技術(shù) 可提前感知前方道路岔口線形和曲率，但是在實際推廣使用中需要提前測量存儲所有的道 路岔口信息，這個過程工作量過大，因此無法推廣使用。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型的目的在于提供一種車輛岔口路段檢測裝置，該裝置能夠得到岔口路 段的兩側(cè)道邊估計曲線和車輛行駛的預(yù)測軌跡曲線，并提示駕駛員采取合適的轉(zhuǎn)向操作， 為駕駛員減輕判斷負擔，降低判斷錯誤的可能性。
[0004] 為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0005] -種車輛岔口路段檢測裝置，其特征在于，包括車載工控機，車速傳感器，用于實 時檢測車輛自身前方道路的左右兩道邊的高度以及車輛與左右兩道邊的距離的多線激光 雷達傳感器，用于實時檢測車輛轉(zhuǎn)向角的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，所述車載工控機根據(jù)車輛轉(zhuǎn) 向角、車輛速度、左右兩道邊的高度以及車輛與左右兩道邊的距離計算繪制得到車輛行駛 的預(yù)測軌跡曲線以及前方岔口路段的左右兩道邊估計曲線，用于實時顯示左右兩條道邊估 計曲線與車輛行駛的預(yù)測軌跡曲線的顯示器；
[0006] 所述車速傳感器的輸出端、多線激光雷達傳感器的輸出端、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的 輸出端分別電連接所述車載工控機的對應(yīng)I/O輸入端，所述車載工控機的視頻輸出端電連 接所述顯示器的視頻輸入端；
[0007] 所述多線激光雷達傳感器為兩個，分別安裝在車輛前保險杠兩側(cè)左右對稱位置； 所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器安裝在車輛轉(zhuǎn)向軸上；所述車速傳感器固定安裝在車輛前車輪的轉(zhuǎn) 向節(jié)上；所述顯示器固定安裝在車輛儀表盤上。
[0008] 本技術(shù)方案的特點和進一步改進在于：
[0009] 所述多線激光雷達傳感器采用IBEO LUX4激光掃描雷達，掃描頻率為12. 5Hz，掃 描距離范圍為0. 3m - 200m。
[0010] 所述車速傳感器采用W221輪速傳感器。
[0011] 所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器采用KMT32B角度傳感器。
[0012] 所述顯示器采用2. 2寸IXD顯示器。
[0013] 該車輛岔口路段檢測裝置的主要部件采用多線激光雷達傳感器和車載工控機，操 作簡單、檢測方便、測量精度高，而且不易受外界天氣影響也不存在安全隱患的問題；該車 輛岔口路段檢測裝置投資費用少，適合大規(guī)模推廣使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0015] 圖1為本實用新型的一種車輛岔口路段檢測裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖2為本實用新型的一種車輛岔口路段檢測裝置的電氣連接示意圖；
[0017] 圖3為本實用新型的坐標轉(zhuǎn)換示意圖；
[0018] 圖中：1、車輛；2、左側(cè)多線激光雷達傳感器；3、右側(cè)多線激光雷達傳感器；4、 車載工控機；5、顯示器；6、岔口道邊。

【具體實施方式】
[0019] 本實用新型的目的在于提供一種車輛岔口路段檢測裝置，該裝置能夠得到岔口路 段的左右兩道邊估計曲線和車輛行駛的預(yù)測軌跡曲線，并提示駕駛員采取合適的轉(zhuǎn)向操 作，為駕駛員減輕判斷負擔，降低判斷錯誤的可能性。
[0020] 參照圖1，為本實用新型的一種車輛岔口路段檢測裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 為了達到上述目的，首先需要進行器件的安裝，安裝的過程如下：將左側(cè)多線激光 雷達傳感器2和右側(cè)多線激光雷達傳感器3分別采用螺栓固定安裝在車輛1前保險杠兩側(cè) 左右對稱位置，左側(cè)多線激光雷達2和右側(cè)多線激光雷達3分別采用IBEO LUX4激光掃描 雷達，掃描頻率為12. 5Hz，掃描距離范圍為0. 3m -200m ;方向盤轉(zhuǎn)角傳感器安裝在車輛1轉(zhuǎn) 向軸上，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器采用KMT32B角度傳感器；車速傳感器固定安裝在車輛1前車輪 的轉(zhuǎn)向節(jié)上，車速傳感器采用W221輪速傳感器，車速傳感器可以利用車輛自身攜帶的車速 傳感器，有利于降低成本；顯示器5固定安裝在車輛儀表盤左側(cè)駕駛員容易注意到的區(qū)域， 顯示器5采用2. 2寸IXD顯示器；車載工控機4安裝在車內(nèi)儀表盤下方。
[0022] 左側(cè)多線激光雷達傳感器2和右側(cè)多線激光雷達傳感器3用于實時檢測車輛自身 前方道路的左右兩道邊的高度以及車輛與左右兩道邊的距離，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器用于實時 檢測車輛轉(zhuǎn)向角，車載工控機4根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向角、車輛速度、左右兩道邊的高度以及車輛與 左右兩道邊的距離計算繪制得到車輛行駛的預(yù)測軌跡曲線以及前方岔口路段的左右兩道 邊估計曲線，顯示器5用于實時顯示左右兩條道邊估計曲線與車輛行駛的預(yù)測軌跡曲線。
[0023] 參照圖2,為本實用新型的一種車輛岔口路段檢測裝置的電氣連接示意圖；車速 傳感器的輸出端、左側(cè)多線激光雷達傳感器2和右側(cè)多線激光雷達傳感器3的輸出端、方向 盤轉(zhuǎn)角傳感器的輸出端分別電連接所述車載工控機4的對應(yīng)I/O輸入端，車載工控機4的 視頻輸出端電連接顯示器5的視頻輸入端。
[0024] 為了實現(xiàn)本實用新型的車輛岔口路段檢測，以上述車輛岔口路段檢測裝置為基 礎(chǔ)，具體步驟如下：
[0025] (1)數(shù)據(jù)采集：車速傳感器采集車輛的實時速度，并將車輛的實時速度發(fā)送至車 載工控機4 ;左右兩個多線激光雷達傳感器分別對應(yīng)實時采集車輛正在行駛的道路的左右 兩道邊的離散的四層激光掃描點數(shù)據(jù)，每層激光掃描點數(shù)據(jù)為多個，并將實時采集到的離 散的四層激光掃描點數(shù)據(jù)發(fā)送至車載工控機4 ;方向盤轉(zhuǎn)角傳感器實時采集車輛的轉(zhuǎn)角的 方向值與角度值，其中方向值表征車輛是向左還是向右轉(zhuǎn)彎，角度值表征車輛轉(zhuǎn)彎的程度 大小，并將實時采集的車輛轉(zhuǎn)角發(fā)送至車載工控機。
[0026] (2)數(shù)據(jù)處理：車載工控機4根據(jù)上述四層激光掃描點數(shù)據(jù)得到車輛正在行駛的 道路的左右兩道邊的高度，以及車輛與左右兩道邊的距離，計算繪制得到前方岔口路段的 左右兩道邊估計曲線。
[0027] 在前方岔口路段的左右兩道邊估計曲線的計算繪制過程中，選取固定直角坐標系 (\，0，1)為計算繪制過程的固定參照系；對于一個多線激光雷達傳感器的一層激光掃描 點，車載工控機將該層多個激光掃描點從第一激光掃描點開始按照固定長度選取為該層第 一掃描段，再以該層第一掃描段的尾激光掃描點為該層第二掃描段的首激光掃描點，按照 固定長度選取為該層第二掃描段，按照上述該層第二掃描段的選取方法將該層剩余的激光 掃描點選取形成該層對應(yīng)掃描段，將該層所有掃描段內(nèi)的首尾激光掃描點各自對應(yīng)連接形 成該層預(yù)估線，該層激光掃描點到該層預(yù)估線的垂直距離小于設(shè)定閾值時判斷為該層道邊 點，擬合該層道邊點為該層道邊擬合曲線；一個多線激光雷達傳感器的四層激光掃描點分 別擬合得到四條同側(cè)的道邊擬合曲線；接著對四條同側(cè)的道邊擬合曲線進行融合，融合后 的橫坐標值以該固定直角坐標系（Χ^Ο,Υ)的橫坐標軸的刻度值取值，每個橫坐標值對應(yīng) 四個道邊擬合曲線的縱坐標值，融合后的縱坐標值為四個道邊擬合曲線的縱坐標值的平均 值，將四條同側(cè)的道邊擬合曲線融合得到一條完整的道邊估計曲線；左右兩個多線激光雷 達傳感器的兩個四層激光掃描點得到對應(yīng)的兩條道邊估計曲線，即得到前方岔口路段的左 右兩道邊估計曲線。
[0028] 為避免障礙物等影響，對激光掃描點采用隨機抽樣一致性算法，迭代隨機抽取三 個點擬合平面，最后大多數(shù)激光掃描點滿足的平面即為道邊高度，獲取道邊高度的目的在 于明確掃描得到的是道路邊緣的凸臺，而非其他障礙物。
[0029] 典型道路區(qū)域包括路段區(qū)域、路口過渡區(qū)域和路口區(qū)域三類。本實用新型的車輛 行駛在路段區(qū)域，還未進入路口過渡區(qū)域之前利用激光雷達傳感器實時采集前方岔口的道 邊信息。常見岔口類型分為Υ形，Τ形和十字形。若岔口左右兩個部分距離不小于道寬，即 岔口的堅直朝向可通行，即為十字形岔口。否則即為Υ形岔口或Τ形岔口。由于本實施例 中使用的LUX4四線激光雷達為四層，上下方向由四條角度間隔為0.8度的線激光組成，最 下面的一條激光掃描線俯角最大，因而其下端點受車體俯仰角變化影響最小。
[0030] 車載工控機4根據(jù)車輛的實時速度、車輛的實時轉(zhuǎn)角，計算繪制得到車輛行駛的 預(yù)測軌跡曲線。
[0031] 在車輛行駛的預(yù)測軌跡曲線的計算繪制過程中，選取固定直角坐標系（1〇，1) 為計算繪制過程的固定參照系；建立以車輛行駛速度方向為橫坐標軸，與橫坐標軸在同一 水平面內(nèi)且與橫坐標軸垂直的軸為縱坐標軸的動態(tài)坐標系（Xj，j，Yj)，設(shè)定預(yù)測時間段τ Ρ 內(nèi)車輛的橫向速度、縱向速度和橫向加速度、縱向加速度保持不變，根據(jù)無窮小原則，將Τρ 細分為J等分，每等分為Λ tp，設(shè)每一等分時刻點為j，j = 1，2,…J，由于持續(xù)時間很短，可 以忽略車輛縱向和橫向之間的相互影響，為時刻點j車輛行駛速度方向與X〇的夾角，利 用簡化公式
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種車輛岔口路段檢測裝置，其特征在于，包括車載工控機，車速傳感器，用于實時 檢測車輛自身前方道路的左右兩道邊的高度以及車輛與左右兩道邊的距離的多線激光雷 達傳感器，用于實時檢測車輛轉(zhuǎn)向角的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，所述車載工控機根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向 角、車輛速度、左右兩道邊的高度以及車輛與左右兩道邊的距離計算繪制得到車輛行駛的 預(yù)測軌跡曲線以及前方岔口路段的左右兩道邊估計曲線，用于實時顯示左右兩條道邊估計 曲線與車輛行駛的預(yù)測軌跡曲線的顯示器； 所述車速傳感器的輸出端、多線激光雷達傳感器的輸出端、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的輸出 端分別電連接所述車載工控機的對應(yīng)I/O輸入端，所述車載工控機的視頻輸出端電連接所 述顯示器的視頻輸入端； 所述多線激光雷達傳感器為兩個，分別安裝在車輛前保險杠兩側(cè)左右對稱位置；所述 方向盤轉(zhuǎn)角傳感器安裝在車輛轉(zhuǎn)向軸上；所述車速傳感器固定安裝在車輛前車輪的轉(zhuǎn)向節(jié) 上；所述顯示器固定安裝在車輛儀表盤上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛岔口路段檢測裝置，其特征在于，所述多線激光雷 達傳感器采用IBEO LUX4激光掃描雷達，掃描頻率為12. 5Hz，掃描距離范圍為0. 3m -200m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛岔口路段檢測裝置，其特征在于，所述車速傳感器 采用W221輪速傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛岔口路段檢測裝置，其特征在于，所述方向盤轉(zhuǎn)角 傳感器采用KMT32B角度傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛岔口路段檢測裝置，其特征在于，所述顯示器采用 2. 2寸LCD顯示器。
【文檔編號】B60W40/105GK203844749SQ201420278980
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】付銳, 張名芳, 王暢, 吳付威, 吳晨 申請人:長安大學(xué)