一种前方目标车辆进入弯道和进行换道的辨别装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车主动安全技术领域，特别涉及一种前方目标车辆进入弯道和进行 换道的辨别装置及方法。
【背景技术】
[0002] 车辆主动安全系统能够大大降低驾驶员的劳动强度，并提高车辆行驶的安全性。 雷达传感器（毫米波雷达）在车辆主动安全领域内被大量采用，通过分析车辆间的相对运 动状态，可以对车辆运行安全性进行判断，当存在事故风险时可以对驾驶员进行报警。
[0003] 通常而言，雷达所输出的数据是两车间的相对距离、相对角度和相对速度。在正常 情况下，对上述3个参数进行分析判断即可准确了解前方其他车辆的运动状态。
[0004] 从雷达返回的数据而言，前方车辆的运动状态存在两类相似的情况：第一种为前 方车辆发生车道变换（简称换道），第二种情况为前方车辆由直道进入弯道而自车还处于 直道的情况。从雷达数据而言，这两种情况下雷达的数据特性较为相似，都是前方车辆相对 于自车发生一定的横向运动。从目前主动安全系统的工作算法而言，暂时还没有考虑这两 种情况，这也造成了一定的安全隐患，例如自适应巡航控制系统在遇到这种情况时系统可 能会发生跟车错误。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种前方目标车辆进入弯道和进行换道的辨别装置及方 法。
[0006] 为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0007] 技术方案一：
[0008] 一种前方目标车辆进入弯道和进行换道的辨别装置包括：设置在本车前端中央的 毫米波雷达、用于采集本车车速的车速传感器，所述毫米波雷达用于采集前方目标车辆与 本车的相位角、以及前方目标车辆与本车的相对距离，所述前方目标车辆与本车的相位角 指：两车连线方向与本车前进方向的夹角，所述两车连线方向指前方车里后端中央与本车 前端中央连线的方向；
[0009] 所述前方目标车辆进入弯道和进行换道的辨别装置还包括：用于根据本车车速、 前方目标车辆与本车的相位角、以及前方目标车辆与本车的相对距离判断前方车辆是进入 弯道还是进行换道的数据处理单元。
[0010] 本技术方案的特点和进一步改进在于：
[0011] 所述前方目标车辆进入弯道和进行换道的辨别装置还包括设置在本车内的CAN 总线，所述数据处理单元通过CAN总线分别电连接毫米波雷达和车速传感器。
[0012] 所述毫米波雷达为ESR毫米波雷达，所述车速传感器为OEM车速传感器。
[0013] 所述毫米波雷达的采样频率为10Hz，所述车速传感器的采样频率为10Hz。
[0014] 所述数据处理单元为单片机或ARM处理器。
[0015] 技术方案二：
[0016] -种前方目标车辆进入弯道和进行换道的辨别方法，基于上述一种前方目标车辆 进入弯道和进行换道的辨别装置，包括以下步骤：
[0017] 步骤1，车速传感器实时采集本车车速，同时毫米波雷达实时采集前方目标车辆与 本车的相位角、以及前方目标车辆与本车的相对距离；车速传感器实时将采集的本车车速 发送至数据处理单元，毫米波雷达将采集的前方目标车辆与本车的相位角、以及前方目标 车辆与本车的相对距离发送至数据处理单元；
[0018] 步骤2,所述数据处理单元根据从设定时刻开始获取N个连续的采样时刻的车辆 运行数据，得出所述从设定时刻开始N个连续的采样时刻前方目标车辆在预设二维直角坐 标系的位置坐标；所述车辆运行数据包括本车车速、前方目标车辆与本车的相位角、以及前 方目标车辆与本车的相对距离，所述预设二维直角坐标系的原点为设定时刻本车毫米波雷 达所在位置，所述预设二维直角坐标系的y轴正向为本车前进方向；
[0019] 步骤3,针对从设定时刻开始N个连续的采样时刻前方目标车辆在预设二维直角 坐标系的位置坐标，分别进行圆弧曲线拟合、缓和曲线拟合和多项式曲线拟合；得出所述三 种曲线拟合的确定系数；
[0020] 步骤4,当所述多项式曲线拟合的确定系数大于所述圆弧曲线拟合的确定系数且 大于所述缓和曲线拟合的确定系数时，判断前方目标车辆正在进行换道；否则，判断前方车 辆正在进入弯道。
[0021] 本技术方案的特点和进一步改进在于：
[0022] 在步骤2中，所述设定时刻根据以下过程进行确定：数据处理单元判断本车运行 起始时刻前方目标车辆与本车的相位角是否超过设定角度阈值，如果是，则本车运行起始 时刻为设定时刻，如果否，则数据处理单元在每个采样时刻判断前方目标车辆与本车的相 位角是否超过设定角度阈值，将前方目标车辆与本车的相位角超过设定角度阈值的任一采 样时刻作为设定时刻。
[0023] 在步骤2中，得出所述从设定时刻开始N个连续的采样时刻前方目标车辆在预设 二维直角坐标系的位置坐标的过程为：
[0024] 得出从设定时刻开始第1个采样时刻前方目标车辆在预设二维直角坐标系的位 置坐标（x pl, ypl) ;xpl= r 1>Hsin Θ ypl= r 1H<C0S Θ i，其中，:^表示从设定时刻开始第1个采样 时刻前方目标车辆与本车的相对距离，Θ 1表示从设定时刻开始第1个采样时刻前方目标车 辆与本车的相位角；
[0025] 得出从设定时刻开始第1个采样时刻本车在预设二维直角坐标系的位置坐标 (Xhl，Yhi)，Xhl - 〇, Υ hi - 〇 ;
[0026] 令η = 2, 3,…，N，得出从设定时刻开始第η个采样时刻前方目标车辆在预设二维 直角坐标系的位置坐标（xpn, ypn) ;xpn= r nH<sin Θ n，ypn= y to+rnH<cos θ η，其中，rn表示从设定 时刻开始第η个采样时刻前方目标车辆与本车的相对距离，Θ "表示从设定时刻开始第n个 采样时刻前方目标车辆与本车的相位角，yhn= y hfcO+Vn* △ t，YhfcO表示从设定时刻开始第 n-1个采样时刻前方目标车辆在预设二维直角坐标系的纵坐标，^表示从设定时刻开始第 η个采样时刻本车的速度，△ t表示每两个相邻的采样时刻之间的时间间隔。
[0027] 在步骤1中，当前方目标车辆位于本车右前方时，前方目标车辆与本车的相位角 为正值，当前方目标车辆位于本车左前方时，前方目标车辆与本车的相位角为负值。
[0028] 在步骤3中，圆弧曲线拟合的表达式为：
[0029] (Xl-a)2+(yi-b) 2= R2
[0030] 其中，X1表示圆弧曲线的横坐标，y i表示圆弧曲线的纵坐标，a表示圆弧曲线的圆 心横坐标，b表示圆弧曲线的圆心纵坐标；R表示圆弧曲线的半径；
[0031] 缓和曲线拟合的表达式为：
【主权项】
1. 一种前方目标车