基于本车自适应虚拟车道的前方有效目标选择系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利属于汽车技术领域，设及一种可用于先进驾驶员辅助系统的基于本车 自适应虚拟车道的前方有效目标选择系统及方法。
【背景技术】
[0002] 先进驾驶辅助系统ADAS已成为近年来新兴的主动安全系统。驾驶辅助系统能够感 知汽车的形式环境，并通过对汽车自身状态及周围环境的监视，为驾驶员提供必要信息、安 全预警W及对车辆进行主动控制。目前其主要包含自适应巡航控制、车道偏离预警系统、前 方防碰撞预警系统、自动紧急制动系统等。先进驾驶辅助系统W雷达和计算机视觉等先进 传感技术作为基础，有效提高了行车安全性和舒适性。
[0003] 驾驶辅助系统的系统构架主要包括感知、决策和控制Ξ个部分。感知部分主要由 雷达、摄像头、激光雷达等组成，为系统提供准确的环境道路交通信息，是决策与控制部分 的基础。感知部分中需要选择出前方有效目标。有效目标选择的正确及时与否，极大地影响 了系统的安全性与舒适性。
[0004] 为了进行有效目标选择，需要评估所有实际物体对本车安全性的威胁程度。基于 本车未来运动轨迹与前方运动物体轨迹的高相关性，通过对运动目标的跟踪，能提高目标 选择的准确性，但是难W满足复杂工况下高准确度目标选择的要求。纵向安全性评价指标 TTC(Time-to-collision)也可W用于有效目标选择。目标纵向安全性评价指标TTC与目标 的相对距离和相对速度有关，一般选择TTC最小的目标为有效目标。然而，使用TTC进行有效 目标选择依然无法满足在不同工况下的准确性与及时性。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是:如何在不同工况下对本车虚拟车道进行自适应调 整，W达到在不同工况下都能及时准确地捕获有效目标的目的。
[0006] 为了解决W上问题，本发明提出一种基于本车自适应虚拟车道的前方有效目标选 择系统及方法，通过本车自适应虚拟车道算法及建立本车自适应虚拟车道，能在不同工况 下对本车虚拟车道进行自适应调整，在多工况下及时准确地选择有效目标，为驾驶辅助系 统的决策和控制部分提供基础。
[0007] 本发明解决W上技术问题的技术方案是：
[000引基于本车自适应虚拟车道的前方有效目标选择系统，包括：
[0009] 车虚拟车道设定模块，用于对本车自适应虚拟车道进行初始化，形成本车虚拟车 道的车道区域与核屯、区域；
[0010] 虚拟车道自适应调整模块，用于根据本车运动状态信息和车载雷达信息，对本车 虚拟车道进行自适应调整；
[0011] 有效目标选择模块，用于根据雷达目标所处本车虚拟车道位置计算其处于本车车 道概率，进行有效目标选择。
[0012] 基于本车自适应虚拟车道的前方有效目标选择方法，包括W下步骤：
[0013] (-)对本车自适应虚拟车道进行初始化，形成本车虚拟车道的车道区域与核屯、区 域；
[0014] 仁)根据本车运动状态信息和车载雷达信息，对本车虚拟车道进行自适应调整；
[0015] (Ξ)根据雷达目标所处本车虚拟车道位置计算其处于本车车道概率，进行有效目标 选择。
[0016] 本发明进一步限定的技术方案是：
[0017] 前述的基于本车自适应虚拟车道的前方有效目标选择方法，其中步骤(-)中，所述 车道区域为倒锥形，所述核屯、区域为锥形，且所述车道区域与核屯、区域关于本车纵轴线左 右对称，所述车道区域与核屯、区域的几何轮廓与距本车的距离有关，初始化时需要确定的 参数有：
[0018] (1)前方目标距本车距离扣=0，车道区域宽度为1^，2111含1^含3.5111，核屯、区域宽度
[0019] (2)前方目标距本车距离dx = D，25m< D< 35m，车道区域宽度为L2,2.2m< L2 < 3.8m；
[0020] 间前方目标距本车距离dx>D，车道区域宽度为L2;
[0021] (4備方目标距本车距离0<dx<D，车道区域宽度为：
[0022]
[0023] 间距本车距离dx>0，核屯、区域宽度由系数P，0.002 < P < 0.0002，与下列公式确 定：
[0024] h = H-P*dx2。
[0025] 前述的基于本车自适应虚拟车道的前方有效目标选择方法，步骤仁)中，自适应调 整具体为：
[00%] (1)在本车驶入弯道时，本车虚拟车道的车道区域宽度在距本车距离DW上部分会 叠加增加宽度Icurve，随着本车轨迹曲率的增加，Icurve会逐渐增加直到最大值LcurveMax，具体 为：
[0027]当曲率为k = 0，lcurve = 0;
[002引当曲率k = PcurveMax，1 curve = LcurveMax，Pcurvemax为车道区域宽带随曲率增加时的最大 曲率阔值，当曲率大于PcurvemaJ寸，车道区域宽度不再增加0.002 < Pcurvemax < 0.005 ;
[0029] 当曲率
[0030] 间当本车进行超车时，本车虚拟车道会进行自适应调整，W满足前方有效目标会 被及时捕获或释放的要求，具体为：
[0031] 当本车开始超车并驶入快车道时，车道区域面向快车道一侧的区域部分的宽度增 jjPLovertakePlus ? 面向慢车道一侧的区域部分的宽度减少UvertakeMinus，核屯、区域向快车道方向 ^^LovertakeCore ；
[0032] 当本车完成超车并驶回慢车道时，车道区域面向慢车道一侧的区域部分的宽度会 增加 Lmer gePlus，面向快车道一侧的区域部分的宽度会减少Lmer geMinus，核心、区域向t受车道方 向平移Lmer geCore。
[0033] 前述的基于本车自适应虚拟车道的前方有效目标选择方法，步骤(Ξ)具体为：
[0034] (1)前方目标与本车的侧向距离为dy，纵向距离为dx，本车行驶轨迹的曲率k，因此 前方目标与本车虚拟车道中屯、线的侧向距离为：
[0035] dy0bj = dy-k*dx^2
[0036] 根据所述侧向距离计算前方目标在本车车道内的概率，具体为：
[0037] 当前方目标位于本车虚拟车道核屯、区域时，其在本车车道内的概率p = l;
[0038] 当前方目标位于本车虚拟车道的车道区域外时，其在本车车道内的概率p = 0;
[0039] 当前方目标位于本车虚拟车道的核屯、区域外且在车道区内时，其在本车车道内的 概璋
痒中10b j为距本车纵向距离dx时所对应的车道区域宽度；
[0040] 间对有效目标进行选择:若在本车前方目标中，存在一个或多个前方目标其位于 本车车道内的概率P〉〇 . 5，则选择其中距离本车距离dx值最小的前方目标为本车前方有效 目标;若本车前方目标中不存在前方目标其位于本车车道内的概率P〉〇. 5，则本车无前方有 效目标。
[0041 ]本发明的有益效果是:在环境感知中对前方目标的位置探测存在误差，对本车未 来运动轨迹的预测同样存在误差，运些对判断前方目标是否会对本车行驶存在影响并选择 有效目标带来了难度，尤其本车在弯道行驶工况W及超车过程中，有效目标选择的难度更 高。因此，本发明通过建立本车自适应虚拟车道W及计算前方目标处于本车车道内的概率 来进行有效目标选择，能在不同工况下对本车虚拟车道进行自适应调整，W达到在不同工 况下都能及时准确地捕获有效目标的目的;本发明提高了有效目标选择的准确性和在多工 况复杂条件下有效目标选择的稳定性，是进一步提升驾驶辅助系统安全性和舒适性的必要 基础。
【附图说明】
[0042] 图1为本发明本车自适应虚拟车道示意图。
[0043] 图2-1为本发明本车自适应虚拟车道随本车轨迹曲率自适应调整示意图。
[0044] 图2-2为本发明本车虚拟车道的车道区域宽度与本车轨迹曲率关系图。
[0045] 图3-1为本发明本车自适应虚拟车道随本车开始超车行为自适应调整示意图。
[0046] 图3-2为本发明本车自适应虚拟车道随本车完成超车行为自适应调整示意图。
[0047] 图4为本发明计算前方目标位于本车车道概率示意图。
【具体实施方式】 [004引实施例1
[0049] 本实施例提供的一种基于本车自适应虚拟车道的前方有效目标选择系统，包括：
[0050] 车虚拟车道设定模块，用于对本车自适应虚拟车道进行初始化，形成本车虚拟车 道的车道区域与核屯、区域；
[0051 ]虚拟车道自适应调整模块，用于根据本车运动状态信息和车载雷达信息，对本车 虚拟车道进行自适应调整；
[0052] 有效目标选择模块，用于根据雷达目标所处本车虚拟车道位置计算其处于本车车 道概率，进行有效目标选择。
[0053] 本实施例的基于本车自适应虚拟车道的前方有效目标选择方法，包括W下步骤：
[0054] (-)对本车自适应虚拟车道进行初始化，形成本车虚拟车道的车道区域与核屯、区 域，确定车道区域与核屯、区域的几何轮廓：
[0055] 如图1所示，本发明中本车虚拟车道主要包括车道区域和核屯、区域两部分，其中位 于核屯、区域内的目标即确定位于本车所处车道内。当前方目标距离本车距离较近时，此时 对前方目标的探测的角度分辨率通常会更高，并且需要更准确地选择有效目标W保障系统 安全性，所W，本车车道区域随着距本车距离的较小会逐渐缩窄。而同时，随着距本车距离 的增加，对前方目标探测的角度分辨率会降低，因此核屯、区域会随着距离的增加而缩窄。因 此，整体上本车虚拟车道的车道区域呈倒锥形，核屯、区域呈锥形。
[0056] 对本车虚拟车道初始化，需要确定车道区域与核屯、区域的基础几何轮廓。本车虚 拟车道的初始化与本车运动状态无关，车道区域、核屯、区域的几何轮廓与距本车的距离有 关且关于本车纵轴线左右对称，在对本车自适应虚拟车道进行初始化时需要确定的参数 有：
[0057] 距本车距离dx = 0,车道区域宽度为L1，核屯、区域宽度为H;
[0化引距本车距离dx = D，车道区域宽度为L2;
[0化9] 距本车距离dx>0,车道区域宽度为L2;
[0060] 距本车距离0<dx<D，车道区域宽度为：
[0061]
[0062]距本车距离dx >