本发明涉及车辆自动驾驶领域，特别涉及一种直线三体平衡式自动驾驶方法及其系统。
背景技术
车辆在车流量较大的车道上行驶时，需要随时注意前后左右各方位车辆的运行情况，并根据其他车辆的运行情况调整自己车辆的运动情况，但是，一般驾驶员仅能够判断自己车辆与前车的距离，无法准确判断自己车辆与后车的距离，在遇到紧急情况时，注意力都会集中在前车上，而忽略后车，一旦后车司机不注意就容易引发交通事故。
若是驾驶员同时关注前车与后车，则会应顾不暇，反而更具危险性。
技术实现要素：
发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种直线三体平衡式自动驾驶方法及其系统，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。
技术方案：一种直线三体平衡式自动驾驶方法，包括以下步骤：
101：获取第一目标车辆前方的第一影像并将所述第一影像进行存储；
102：获取所述第一目标车俩后方的第二影像并将所述第二影像进行存储；
103：根据所述第一影像判断第一目标车辆正前方是否存在第二目标车辆；
104：若是，根据所述第二影像判断所述第二目标车辆正后方是否存在第三目标车辆；
105：若是，分别计算所述第一目标车辆与所述第二目标车辆之间的第一距离以及所述第一目标车辆与所述第三目标车辆之间的第二距离；
106：分别获取所述第一目标车辆的第一速度、所述第二目标车辆的第二速度以及第三目标车辆的第三速度；
107：建立所述第一目标车辆、所述第二目标车辆以及所述第三目标车辆三者的运动模型；
108：判断所述第一距离是否大于所述第二距离；
109：若是，控制所述第一目标车辆以大于所述第一速度、所述第二速度以及所述第三速度中最大值的速度进行行驶；
110：若否，判断所述第一距离是否小于所述第二距离；
111：若是，控制所述第一目标车辆以小于所述第一速度、所述第二速度以及所述第三速度中最小值的速度进行行驶；
112：若否，判断所述第一距离是否等于所述第二距离；
113：若是，计算出维持所述第一距离与所述第二距离相等时的所述第一目标车辆的第四速度；
114：控制所述第一目标车辆以所述第四速度进行行驶。
作为本发明的一种优选方式，获取所述第一目标车辆的第一速度以及所述第二目标车辆的第二速度还包括：
判断所述第一距离是否小于或等于预设距离；
若是，判断所述第一速度是否大于或等于所述第二速度；
若是，控制所述第一目标车辆以小于所述第二速度的速度进行行驶。
作为本发明的一种优选方式，获取所述第一目标车辆的第一速度以及所述第三目标车辆的第三速度还包括：
判断所述第二距离是否小于或等于预设距离；
若是，判断所述第一速度是否小于或等于所述第三速度；
若是，控制所述第一目标车辆以大于所述第三速度的速度进行行驶。
作为本发明的一种优选方式，还包括：
判断所述第一距离以及所述第二距离是否均小于所述预设距离；
若是，判断所述第三目标车辆的第三速度是否大于或等于预设速度；
若是，控制所述第一目标车辆向后方输出警示信息。
作为本发明的一种优选方式，控制所述第一目标车辆向后方输出警示信息还包括：
实时获取所述第三目标车辆的第三速度；
判断预设时间内所述第三速度是否呈减小的趋势；
判断所述第三速度是否小于或等于第一速度；
若是，停止输出警示信息；
若否，控制第一目标车辆变道。
作为本发明的一种优选方式，控制第一目标车辆变道还包括：
获取所述第一目标车辆左侧的第三影像；
根据所述第三影像判断所述第一目标车辆左侧是否为同向车道；
若是，根据所述第三影像判断左侧车道内在所述第一目标车辆侧后方是否存在第四目标车辆；
若是，获取所述第四目标车辆与所述第一目标车辆之间的第三距离以及所述第四目标车辆的第四速度；
判断所述第一目标车辆在驶入所述左侧车道的过程中是否会与所述第四目标车辆碰撞；
若否，控制所述第一目标车辆向所述左侧车道变道。
作为本发明的一种优选方式，当所述第一目标车辆左侧无法变道时还包括：
获取所述第一目标车辆右侧的第四影像；
根据所述第四影像判断所述第一目标车辆右侧是否为同向车道；
若是，根据所述第四影像判断右侧车道内在所述第一目标车辆侧后方是否存在第五目标车辆；
若是，获取所述第五目标车辆与所述第一目标车辆之间的第四距离以及所述第五目标车辆的第五速度；
判断所述第一目标车辆在驶入所述右侧车道的过程中是否会与所述第五目标车辆碰撞；
若否，控制所述第一目标车辆向所述右侧车道变道。
作为本发明的一种优选方式，控制所述第一目标车辆以大于所述第一速度、所述第二速度以及所述第三速度中最大值的速度进行行驶还包括：
提取出所述第一影像以及所述第二影像；
判断所述第一影像以及所述第二影像中是否存在限速标志；
若是，提取出所述限速标志；
判断所述第一速度、所述第二速度以及所述第三速度中的最大值是否大于或等于所述限速标志；
若是，控制所述第一目标车辆以所述限速标志上的速度进行行驶。
作为本发明的一种优选方式，包括设置于所述第一目标车辆左侧的第一摄像装置、设置于所述第一目标车辆右侧的第二摄像装置、设置于所述第一目标车辆前方的第一测速雷达装置以及设置于所述第一目标车辆后方的第二测速雷达装置，所述第一摄像装置用于获取所述第一目标车辆左前方以及左后方的影像，并对拍摄到的影像进行存储，所述第二摄像装置用于获取所述第一目标车辆右前方以及右后方的影像，并对拍摄到的影像进行存储，所述第一测速雷达装置用于检测所述第二目标车辆的第二速度以及所述第四目标车辆的第四速度，所述第一测速雷达装置还能够检测所述第一目标车辆与所述第二目标车辆之间的第一距离，所述第二测速雷达装置用于检测所述第三目标车辆的第三速度以及所述第五目标车辆的第五速度，所述第二测速雷达装置还能够检测所述第一目标车辆与所述第三目标车辆之间的第二距离。
本发明实现以下有益效果：
本发明提供的一种直线三体平衡式自动驾驶方法将位于同一直线上的三车辆之间的两间距保持相等状态，本发明作用于三车辆的中间车辆上，能够帮助驾驶员同时应对前车与后车；与前车以及后车保持相等间距能够留给中间车辆以及后车同等充足的反应时间，且三车能够达到一个平稳运动的状态；通过建立三车的运动模型，实时计算两间距相等状态下中间车辆的行驶速度，保证在三车运动状态下不影响模型的平稳；分别获取三车的行驶速度以及两个间距，在计算中间车辆的速度之前，加速缩短两个间距之间的差距；当与后车的距离小于或等于最小安全距离时，向后车输出警示信息，若在预设时间内后车的速度未能够小于或等于中间车辆的速度，则自动控制中间车辆向左侧或右侧变道；在调整中间车辆的行驶速度时，不得超过其所处路段的限速值。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种直线三体平衡式自动驾驶方法流程图；
图2为本发明提供的第一距离控制方法流程图；
图3为本发明提供的第二距离控制方法流程图；
图4为本发明提供的第一目标车辆限速方法流程图；
图5为本发明提供的警示信息输出方法流程图；
图6为本发明提供的变道判定方法流程图；
图7为本发明提供的第一目标车辆向左侧变道方法流程图；
图8为本发明提供的第一目标车辆向右侧变道方法流程图；
图9为本发明提供的一种直线三体平衡式自动驾驶系统结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
如图1所示，一种直线三体平衡式自动驾驶方法，包括以下步骤：
101：获取第一目标车辆前方的第一影像并将第一影像进行存储；
102：获取第一目标车俩后方的第二影像并将第二影像进行存储；
103：根据第一影像判断第一目标车辆正前方是否存在第二目标车辆；
104：若是，根据第二影像判断第二目标车辆正后方是否存在第三目标车辆；
105：若是，分别计算第一目标车辆与第二目标车辆之间的第一距离以及第一目标车辆与第三目标车辆之间的第二距离；
106：分别获取第一目标车辆的第一速度、第二目标车辆的第二速度以及第三目标车辆的第三速度；
107：建立第一目标车辆、第二目标车辆以及第三目标车辆三者的运动模型；
108：判断第一距离是否大于第二距离；
109：若是，控制第一目标车辆以大于第一速度、第二速度以及第三速度中最大值的速度进行行驶；
110：若否，判断第一距离是否小于第二距离；
111：若是，控制第一目标车辆以小于第一速度、第二速度以及第三速度中最小值的速度进行行驶；
112：若否，判断第一距离是否等于第二距离；
113：若是，计算出维持第一距离与第二距离相等时的第一目标车辆的第四速度；
114：控制第一目标车辆以第四速度进行行驶。
如图2所示，获取第一目标车辆的第一速度以及第二目标车辆的第二速度还包括：
判断第一距离是否小于或等于预设距离；
若是，判断第一速度是否大于或等于第二速度；
若是，控制第一目标车辆以小于第二速度的速度进行行驶。
如图3所示，获取第一目标车辆的第一速度以及第三目标车辆的第三速度还包括：
判断第二距离是否小于或等于预设距离；
若是，判断第一速度是否小于或等于第三速度；
若是，控制第一目标车辆以大于第三速度的速度进行行驶。
如图4所示，控制第一目标车辆以大于第一速度、第二速度以及第三速度中最大值的速度进行行驶还包括：
提取出第一影像以及第二影像；
判断第一影像以及第二影像中是否存在限速标志；
若是，提取出限速标志；
判断第一速度、第二速度以及第三速度中的最大值是否大于或等于限速标志；
若是，控制第一目标车辆以限速标志上的速度进行行驶。
具体地，在步骤101中，通过设置于第一目标车辆左侧的第一摄像装置401拍摄第一目标车辆前方的第一影像，并将第一影像存储至系统数据库，第一目标车辆即为本发明控制的车辆。在步骤102中，通过设置于第一目标车辆右侧的第二摄像装置402拍摄第二目标车辆后方的第二影像，并将第二影像存储至系统数据库。在步骤103中，对第一影像进行分析，判断第一目标车辆正前方是否存在直线行驶的车辆，若是，则将该车辆作为第二目标车辆进行提取。在步骤104中，对第二影像进行分析，判断第一目标车辆正后方是否存在直线行驶的车辆，若是，则将该车辆作为第三目标车辆进行提取。在步骤105中，计算第一目标车辆与第二目标车辆之间的第一距离以及第一目标车辆与第三目标车辆之间的第二距离，并实时更新第一距离以及第二距离。在步骤106中，通过第一目标车辆的控制系统获取第一目标车辆的第一速度，通过设置于第一目标车辆前方的第一雷达测速装置403检测第二目标车辆的第二速度，通过设置于第一目标车辆后方的第二雷达测速装置404检测第三目标车辆的第三速度。在步骤107中，综合上述第一距离、第二距离、第一速度、第二速度以及第三速度建立第一目标车辆、第二目标车辆以及第三目标车辆的动态运动模型。在步骤108中，在调整第一距离与第二距离的过程中，先加速缩短第一距离与第二距离的差距，判断第一距离是否大于第二距离。在步骤109中，若第一距离大于第二距离，无论第二目标车辆与第三目标车辆的行驶速度如何，第一目标车辆都需以三车之中的最大速度行驶，才可在最短时间内使第一距离与第二距离达到相等状态，控制第一目标车辆以大于其他两车的速度进行行驶。在步骤110中，若第一距离不大于第二距离，则判断第一距离是否小于第二距离；在步骤111中，若第一距离小于第二距离，无论第二目标车辆与第三目标车辆的行驶速度如何，第一目标车辆都需以三车之中的最小速度行驶，才可在最短时间内使第一距离与第二距离达到相等状态，控制第一目标车辆以小于其他两车的速度进行行驶。在步骤112中，若第一距离不小于第二距离，判断第一距离是否等于第二距离。在步骤113中，若是，保持第一距离与第二距离相等的状态，并通过动态运动模型运算维持上述状态第一目标车辆的第四速度，当第一速度与第二速度发生变化时，同步更新第四速度。在步骤114中，控制第一目标车辆以第四速度进行行驶，第一距离与第二距离保持动态相等。
第一目标车辆的运动状态随第二目标车辆的运动状态或第三目标车辆的运动状态的改变而变化，系统内置预设距离，预设距离为两车之间的最小安全距离，在自动行车过程中，两车之间需保持最小安全距离。在上述三车行驶的过程中，判断第一目标车辆与其前方的第二目标车辆之间的第一距离是否小于或等于预设距离，若是，需拉开第一目标车辆与第二目标车辆之间的距离，再判断第一速度是否大于或等于第二速度，若是，降低第一速度，使第一目标车辆以小于第二速度的速度进行行驶，待第一距离大于或等于预设距离时，重新根据第一距离与第二距离相等的准则调整第一目标车辆的行驶速度。同时还需防止被后车追尾，判断第一目标车辆与其后方的第三目标车辆之间的第二距离是否小于或等于预设距离，若是，需拉开第一目标车辆与第三目标车辆之间的距离，再判断第一速度是否小于或等于第三速度，若是，提高第一速度，使第一目标车辆以大于第三速度的速度进行行驶，待第一距离大于或等于预设距离时，重新根据第一距离与第二距离相等的准则调整第一目标车辆的行驶速度。
在控制第一目标车辆行驶的过程中，需保证第一速度不超过所处车道的限速值，根据第一影像或第二影像提取出所处车道的限速标志以及限速标志上的限速值，第一目标车辆的最大行驶速度不得大于限速值，当计算得出的行驶速度大于限速值时，以限速值的速度进行行驶。
实施例二
如图5所示，判断第一距离以及第二距离是否均小于预设距离；
若是，判断第三目标车辆的第三速度是否大于或等于预设速度；
若是，控制第一目标车辆向后方输出警示信息。
如图6所示，控制第一目标车辆向后方输出警示信息还包括：
实时获取第三目标车辆的第三速度；
判断预设时间内第三速度是否呈减小的趋势；
判断第三速度是否小于或等于第一速度；
若是，停止输出警示信息；
若否，控制第一目标车辆变道。
具体地，当第一距离以及第二距离均在逐渐减小时，实时判断第一距离以及第二距离是否均小于预设距离，若是，先控制第一目标车辆减速行驶，此时，第一目标车辆与其后方的第三目标车辆之间的第二距离在逐渐减小，为防止被第三目标车辆追尾，系统内置预设速度，预设速度为两车距离小于预设距离的情况下后车的最大安全行驶速度，判断第三目标车辆的第三速度是否大于或等于预设速度，若是，控制第一目标车辆向第三目标车辆持续输出警示信息，警示信息包括预设语音信息以及预设灯光信息，通过警示信息提醒第三目标车辆及时减速行驶。
在向第三目标车辆输出警示信息后，根据第一速度、第三速度以及第二距离预算第一目标车辆与第三目标车辆相遇的时间，设定预设时间，预设时间短于相遇时间，判断在随后的预设时间内第三速度是否呈减小的趋势，若否，继续输出警示信息，若是，则判断第三速度是否小于或等于第一速度，若是，则表明第一目标车辆不会与第三目标车辆相遇，停止输出警示信息，若否，继续输出警示信息，并为防止被第三目标车辆追尾控制第一目标车辆变道行驶。
实施例三
如图7所示，控制第一目标车辆变道还包括：
获取第一目标车辆左侧的第三影像；
根据第三影像判断第一目标车辆左侧是否为同向车道；
若是，根据第三影像判断左侧车道内在第一目标车辆侧后方是否存在第四目标车辆；
若是，获取第四目标车辆与第一目标车辆之间的第三距离以及第四目标车辆的第四速度；
判断第一目标车辆在驶入左侧车道的过程中是否会与第四目标车辆碰撞；
若否，控制第一目标车辆向左侧车道变道。
如图8所示，当第一目标车辆左侧无法变道时还包括：
获取第一目标车辆右侧的第四影像；
根据第四影像判断第一目标车辆右侧是否为同向车道；
若是，根据第四影像判断右侧车道内在第一目标车辆侧后方是否存在第五目标车辆；
若是，获取第五目标车辆与第一目标车辆之间的第四距离以及第五目标车辆的第五速度；
判断第一目标车辆在驶入右侧车道的过程中是否会与第五目标车辆碰撞；
若否，控制第一目标车辆向右侧车道变道。
具体地，在控制第一目标车辆变道时，优先控制第一目标车辆向左侧变道，通过第一摄像装置401获取第一目标车辆左侧的第三影像，当左侧为同向车道时，则满足初步变道条件，继而判断第一目标车辆行驶方向的后方是否存在第四目标车辆，在保证变道的过程中，第一目标车辆与第二目标车辆不会发生碰撞时，控制第一目标车辆向左侧车道变道。当左侧不为同向车道或会与其他车辆发生碰撞时，选择向右侧变道，向右侧变道的方法与向左侧变道的方法一致，若右侧也不满足变道条件，则在左右之间来回判断，当其中一侧满足变道条件时在进行变道。
实施例四
如图9所示，一种直线三体平衡式自动驾驶系统，包括设置于第一目标车辆左侧的第一摄像装置401、设置于第一目标车辆右侧的第二摄像装置402、设置于第一目标车辆前方的第一雷达测速装置403以及设置于第一目标车辆后方的第二雷达测速装置404，第一摄像装置401用于获取第一目标车辆左前方以及左后方的影像，并对拍摄到的影像进行存储，第二摄像装置402用于获取第一目标车辆右前方以及右后方的影像，并对拍摄到的影像进行存储，第一雷达测速装置403用于检测第二目标车辆的第二速度以及第四目标车辆的第四速度，第一雷达测速装置403还能够检测第一目标车辆与第二目标车辆之间的第一距离，第二雷达测速装置404用于检测第三目标车辆的第三速度以及第五目标车辆的第五速度，第二雷达测速装置404还能够检测第一目标车辆与第三目标车辆之间的第二距离。
应理解，在实施例四中，上述各个模块的具体实现过程可与上述方法实施例(实施例一至实施例三)的描述相对应，此处不再详细描述。
上述实施例四所提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。