安全驾驶空间的表示方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车驾驶、交通安全等技术领域，尤其涉及汽车辅助驾驶、汽车驾驶仿 真领域，尤其涉及一种安全驾驶空间的表示方法。
【背景技术】
[0002] 在汽车驾驶过程中，驾驶员需要通过自身对交通环境的判断，使得所驾驶车辆行 驶在一个相对安全的空间中。驾驶员主要是通过观察前窗、侧窗及后视镜中道路交通设施 的位置、其它交通参与者的运动状态，并评估其运动路线与本车行驶路线的干涉关系，用于 指导自身驾驶行为。
[0003] 近些年来，汽车厂家设计、生产了各类辅助驾驶系统，采用不同的传感器获得行车 所需的数据，并向司机提供本车与前车的距离、与车道标线的距离等信息，辅助司机做出正 确的驾驶行为。现有汽车驾驶仿真器中不具备安全驾驶空间检测与显示功能，无法向驾驶 者提供相关信息。现有汽车也不具备安全驾驶空间的检测与显示功能。大部分汽车具有倒 车雷达或倒车影像系统，在倒车时，提供测距信息及图示显示。而在道路驾驶过程中，无法 提供安全驾驶空间的相关信息。部分汽车具备行车雷达或视频检测设备，能够显示与前车 的距离，并对偏离车道线进行图示提示。但在以上情况中，均无安全驾驶空间的概念，也未 提出或实现安全驾驶空间的检测与显示方法。
[0004] 这些信息往往是零散的单项数据，需要司机进行二次判断后才能使用。经过研究 发现，如果能将可能影响本车驾驶的与空间相关的数据进行整合，并以图形的方式进行直 观的表述，将有利于司机快速掌握本车安全驾驶空间的状态，对道路上出现的各种情况做 出及时、恰当的响应。这种安全驾驶空间的判定与表示方法不但可用在汽车辅助驾驶领域， 还可在汽车驾驶仿真器上得到应用，帮助司机建立安全驾驶空间感，提高行车安全意识。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种安全驾驶空间的表示方法，通过获得本车与周围静态、 动态环境对象间的最小时距计算出安全驾驶空间的参数，根据这些参数构造安全驾驶空间 表示体；并且本发明提供的安全驾驶空间表示方法可实现从几何形态、颜色两方面对司机 进行安全驾驶提示，具有信息表达直观等特点；为汽车辅助驾驶、驾驶安全、驾驶培训提供 了有用的辅助信息表示，有利于交通安全。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：安全驾驶空间的表示方法，它包括 以下步骤：
[0007] S1 :预先根据本车形状建立本车的紧致包围体，用于检测与周边静态、动态对象的 空间距离；
[0008] S2 :当车辆具有一定速度后，开始周期性地检测紧致包围体与周边静态/动态对 象之间的空间距离；
[0009] S3:根据检测获得的空间距离、本车运行速度与方向、本车加速度及方向角度，预 测出当本车沿当前行驶方向以当前速度、加速度运行时，与周边障碍物可能发生碰撞的时 间间隔；其中，取这些所有可能发生碰撞的时间间隔中的最小值，定义为当前最小碰撞时 距；
[0010] S4:根据当前最小碰撞时距，计算获得本车安全驾驶空间参数，并构造安全驾驶空 间表示体；
[0011] S5 :利用图形显示技术以适当的方式显示本车安全驾驶空间表示体。
[0012] 所述的安全驾驶空间表示体采用二维方式或者三维方式表示；若采用二维方式表 示，安全驾驶空间表示体的形状为一个近似长方形，各边连接处采用圆弧形倒角；若采用三 维方式表示，安全驾驶空间表示体的形状为一个近似长方体，两个面连接处采用圆柱面倒 角，三个面连接处采用球面倒角。
[0013] 所述的安全驾驶空间表示体的边界为实线，内部以半透明的颜色方式填充，尺寸 根据最小碰撞时距和本车速度动态变化；安全驾驶空间表示体的填充颜色根据最小碰撞时 距的动态变化而变化。
[0014] 当车辆不具备一定速度时，不显示本车安全驾驶空间表示体。
[0015] 所述的本车安全驾驶空间表示体通过如下算法计算出本车安全驾驶空间表示体 的空间参数：
[0016] (1)本车安全驾驶空间表示体的长度L采用如下公式计算：
[0017]
[0018] 式中，L为安全驾驶空间表示体的长度，Lv为本车长度，T3为当前时刻下本车与本 车行驶方向90度立体张角范围内静态/动态对象的最小时距，Vs为当前时刻下本车与Ts 对应的对象之间速度差矢量的模；
[0019] (2)本车安全驾驶空间表示体的宽度W采用如下公式计算：
[0020]
[0021] 式中，W为安全驾驶空间表示体的宽度，Wv为本车宽度，Tu为当前时刻下本车与本 车行驶方向90度立体张角范围外静态/动态对象的最小时距，Vu为当前时刻下本车与Ts 对应的对象之间速度差矢量的模；
[0022] (3)本车安全驾驶空间表示体的高度Η采用如下公式计算：
[0023] Η = HVX120%;
[0024] 式中，Η为安全驾驶空间的长度，Ην为本车高度。
[0025] 所述的本车安全驾驶空间表示体采用红绿蓝三基色颜色模型，或者转换到其它颜 色模型空间；若采用采用红绿蓝三基色颜色模型，红、绿、蓝的颜色分量取值范围被归一化 至IJ[0·0，1·0]〇
[0026] 所述的红绿蓝三基色颜色模型的具体取值通过如下公式计算：
[0029] Β= 0. 0 ；
[0030] 式中，R为红色，G为绿色，Β为蓝色；L为安全驾驶空间表示体的长度，1^为本车长 度，W为安全驾驶空间表示体的宽度，Wv为本车宽度。
[0031 ] 所述的时间间隔通过本车的速度矢量、加速度矢量、紧致包围体的形状及顶点参 数、周围物体与本车的相对距离完成计算；其中，紧致包围体的形状及顶点参数根据车型确 定，本车的速度矢量、加速度矢量、周围物体与本车的相对距离在本车运行或者仿真程序中 获得。
[0032] 本发明的有益效果是：在本发明中提出了安全驾驶空间的概念，并给出了安全驾 驶空间的判定及表示方法。根据该检测方法，可以对司机所驾驶汽车或汽车仿真器所处与 空间位置相关的安全状态进行评测与判定，并将结果以安全驾驶空间参数的形式表达。
[0033] 核心是通过获得本车与周围静态、动态环境对象间的最小时距计算出安全驾驶空 间的参数，根据这些参数构造安全驾驶空间表示体。本发明提供的安全驾驶空间表示方法 实现从几何形态、颜色两方面对司机进行安全驾驶提示，具有信息表达直观等特点；为汽车 辅助驾驶、驾驶安全、驾驶培训提供了有用的辅助信息表示，有利于交通安全。
[0034] 根据安全驾驶空间表示方法，可在汽车仪表屏幕、车载多媒体屏幕、抬头显示屏幕 或汽车仿真器视景画面中将安全驾驶空间以有形的方式表现出来，以便对司机进行安全提 示，起到辅助驾驶或安全教育的作用。本发明可广泛应用于汽车驾驶仿真器、汽车仪表、辅 助驾驶、交通安全培训教育等领域。
【附图说明】
[0035] 图1为本发明方法流程图。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：如图1所示，安全驾驶空间的 表示方法，它包括以下步骤：
[0037] S1 :预先根据本车形状建立本车的紧致包围体，用于检测与周边静态、动态对象的 空间距离；
[0038] S2:当车辆具有一定速度后，开始周期性地检测紧致包围体与周边静态/动态对 象之间的空间距离；
[0039] S3:根据检测获得的空间距离、本车运行速度与方向、本车加速度及方向角度，预 测出当本车沿当前行驶方向以当前速度、加速度运行时，与周边障碍物可能发生碰撞的时 间间隔；其中，取这些所有可能发生碰撞的时间间隔中的最小值，定义为当前最小碰撞时 距；
[0040] 所述的时间间隔通过本车的速度矢量、加速度矢量、紧致包围体的形状及顶点参 数、周围物体与本车的相对距离完成计算；其中，紧致包围体的形状及顶点参数根据车型确 定，本车的速度矢量、加速度矢量、周围物体与本车的相对距尚在本车运行中获得；
[0041] S4:根据当前最小碰撞时距，计算获得本车安全驾驶空间参数，并构造安全驾驶空 间表示体；
[0042] S5 :利用图形显示技术以适当的方式显示本车安全驾驶空间表示体。
[0043] 实施例1为将本方法应用于真车驾驶环境中。
[0044] 安全驾驶空间的表示方法，它包括以下步骤：
[0045] S1 :汽车启动运行后，预先根据本车形状建立本车的紧致包围体，用于检测与周边 静态、动态对象的空间距离；
[0046] S2 :当本车运行速率超过lkm/h时，通过对周边静态、动态对象与本车紧致包围体 的最小距离进行实时检测；可采用超声波等方式进行测距；
[0047] S3:根据检测获得的空间距离、本车运行速度与方向、本车加速度及方向角度，预 测出当本车沿当前行驶方向以当前速度、加速度运行时，与周边障碍物可能发生碰撞的时 间间隔；其中，取这些所有可能发生碰撞的时间间隔中的最小值，定义为当前最小碰撞时 距；
[0048] 所述的时间间隔通过本车的速度矢量、加速度矢量、紧致包围体的形状及顶点参 数、周围物体与本车的相对距离完成计算；其中，紧致包围体的形状及顶点参数根据车型确 定，速度矢量、加速度矢量、相对距离数据可从汽车动力学仿真程序中获得；
[0049] S4:根据当前最小碰撞时距，计算获得本车安全驾驶空间参