一種基于前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為的前向避撞系統(tǒng)及避撞算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能汽車領(lǐng)域，具體為一種基于前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為的前向避撞 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)汽車保有量的快速增長(zhǎng)，非職業(yè)駕駛員的人數(shù)也在逐步增加，間接導(dǎo)致 了交通事故的頻繁發(fā)生。針對(duì)事故發(fā)生的原因，研究人員一直致力于如何通過(guò)有效的措施 降低事故的發(fā)生，其中車路協(xié)同、駕駛安全輔助等系統(tǒng)是提高車輛運(yùn)行安全的一種有效方 法。其中，汽車前向防碰撞系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的汽車安全駕駛輔助技術(shù)，一直受到國(guó)內(nèi)外學(xué) 者的關(guān)注。然而，目前汽車前向防撞系統(tǒng)主要是前向車輛的速度、加速度以及自車參數(shù)，進(jìn) 行前向避撞研究，也有學(xué)者通過(guò)結(jié)合自車駕駛員的駕駛行為進(jìn)行前向避撞研究。然而，在實(shí) 際行車過(guò)程中，前向車輛駕駛員的駕駛行為突然變化是造成碰撞的一個(gè)重要因素。因此，將 前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為引入到汽車前向防碰撞系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為 進(jìn)行預(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)有效的汽車前方防碰撞系統(tǒng)，具有重要的理論意義和重大的工程應(yīng)用 價(jià)值。通過(guò)查閱資料，目前在前向避撞系統(tǒng)中引入前向車輛駕駛員駕駛行為的應(yīng)用尚未見(jiàn) 到報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為此，本發(fā)明提出了一種基于前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為的前向避撞系統(tǒng)，以ADI公 司視頻處理器BF561作為硬件平臺(tái)，通過(guò)攝像頭采集前向車輛左轉(zhuǎn)向燈、前向車輛右轉(zhuǎn)向 燈、前向車輛剎車燈、前向車輛相鄰車道內(nèi)車輛，通過(guò)激光雷達(dá)采集自車與前向車輛車距、 前向車輛速度、前向車輛加速度。建立前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為預(yù)測(cè)模型，對(duì)前向車輛駕駛 人駕駛行為進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)前向車輛駕駛員駕駛行為和自車參數(shù)，設(shè)計(jì)了避撞方案集。同 時(shí)，考慮了自車駕駛員的縱向舒適性需求，建立了安全性和穩(wěn)定性2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。針對(duì)前車 駕駛員駕駛行為的每一種預(yù)測(cè)結(jié)果下對(duì)應(yīng)的避撞方案集，構(gòu)建了基于二維權(quán)重的避撞方案 優(yōu)化函數(shù)，采用粒子群優(yōu)化算法，對(duì)避撞方案進(jìn)行優(yōu)化，最終獲得最優(yōu)避撞方案。
[0004] 采用的具體技術(shù)方案如下：
[0005] -種基于前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為的前向避撞系統(tǒng)，包括激光雷達(dá)、前車行駛信 息采集攝像頭和一個(gè)視頻處理器硬件平臺(tái)；所述激光雷達(dá)負(fù)責(zé)采集前向車輛與本車的距 離、前向車輛速度、前向車輛加速度;所述前車行駛信息采集攝像頭負(fù)責(zé)采集前向車輛、前 向車輛尾燈、前向車輛相鄰車道內(nèi)車輛信息;所述視頻處理器硬件平臺(tái)通過(guò)對(duì)激光雷達(dá)采 集的信息、前車行駛信息采集攝像頭采集的信息進(jìn)行分析，建立前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為 預(yù)測(cè)模型，對(duì)前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果以及避撞算法進(jìn)行避撞。
[0006] 作為優(yōu)選方案，所述激光雷達(dá)采用16線激光雷達(dá)，安裝在車輛正前方。
[0007] 作為優(yōu)選方案，所述前車行駛信息采集攝像頭采用CCD車載影像夜視攝像頭，安裝 在車輛前擋風(fēng)玻璃上。
[0008] 作為優(yōu)選方案，所述視頻處理器硬件平臺(tái)包括LIN總線通信電路、CAN總線通信電 路、視頻解碼電路、視頻處理電路和電源電路;所述LIN總線通信電路、CAN總線通信電路、視 頻解碼電路均與所述視頻處理電路相連;所述電源電路為所述視頻處理器硬件平臺(tái)供電；
[0009] 所述LIN總線通信電路上設(shè)有LIN總線接口，通過(guò)LIN總線與激光雷達(dá)相連；
[0010] 所述CAN總線通信電路上設(shè)有CAN總線接口，通過(guò)CAN總線與汽車CAN總線相連，用 于讀取自車車速和加速度；
[0011] 所述視頻解碼電路上設(shè)有前車行駛信息采集攝像頭視頻線輸入接口，通過(guò)前車行 駛信息采集攝像頭視頻線與前車行駛信息采集攝像頭相連；
[0012] 所述視頻處理電路包括視頻處理器及其外圍電路，負(fù)責(zé)對(duì)前車行駛信息采集攝像 頭采集的視頻信息進(jìn)行處理，通過(guò)前車信息以及自車參數(shù)對(duì)前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為進(jìn)行 預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果設(shè)計(jì)最優(yōu)避撞方案；
[0013] 所述電源電路負(fù)責(zé)將車載12V電源轉(zhuǎn)換為視頻處理電路所需的5V、3.3V、1.8Vi 源，以及整個(gè)平臺(tái)所需的5V電源。
[0014] 作為優(yōu)選方案，所述LIN總線通信電路由TJA1020及其外圍電路組成，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)視 頻處理電路串行通信接口與LIN總線通信接口的物理轉(zhuǎn)換；
[0015] 所述CAN總線通信電路由SN65HVD230D及其外圍電路組成，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)視頻處理電路 串行通信接口與CAN總線通信接口的物理轉(zhuǎn)換；
[0016] 所述視頻解碼電路由視頻解碼芯片ADV7180及其外圍電路組成，負(fù)責(zé)將前車行駛 信息采集攝像頭采集的前向車輛行駛信息模擬視頻信號(hào)進(jìn)行解碼，轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號(hào)， 并輸出到視頻處理器；
[0017] 所述頻處理電路由視頻處理器BF561、DDR2存儲(chǔ)器MT48LC16M16A2TG、FLASH存儲(chǔ)器 M29W640D組成；所述DDR2存儲(chǔ)器MT48LC16M16A2TG用于存儲(chǔ)避撞算法中的數(shù)據(jù);所述FLASH 存儲(chǔ)器M29W640D用于存儲(chǔ)避撞算法中的程序;所述視頻處理器BF561負(fù)責(zé)對(duì)前車行駛信息 采集攝像頭采集的視頻信息進(jìn)行處理，通過(guò)前車信息以及自車參數(shù)對(duì)前向車輛駕駛?cè)笋{駛 行為進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果設(shè)計(jì)最優(yōu)避撞方案；
[0018] 所述電源電路由11122676、1^38501、1^386931^及其外圍元件組成；所述11122676負(fù) 責(zé)將車載12V電源轉(zhuǎn)換為5V電源，為系統(tǒng)5V元器件供電；所述LP38501負(fù)責(zé)將車載5V電源轉(zhuǎn) 換為3.3V電源，為系統(tǒng)3.3V元器件供電；所述LP38693MP負(fù)責(zé)將車載5V電源轉(zhuǎn)換為1.8V電 源，為系統(tǒng)1.8V元器件供電。
[0019] 作為優(yōu)選方案，所述LIN總線通信電路、CAN總線通信電路、視頻解碼電路、視頻處 理電路和電源電路均設(shè)置在一塊電路板上;所述電路板設(shè)置在一個(gè)長(zhǎng)方體外殼內(nèi)部;所述 長(zhǎng)方體外殼上方設(shè)有LIN總線通信凹槽、前車行駛信息采集攝像頭視頻線輸入凹槽和CAN總 線通信凹槽;所述LIN總線接口設(shè)置在所述LIN總線通信凹槽處，所述CAN總線接口設(shè)置在所 述CAN總線通信凹槽處，所述前車行駛信息采集攝像頭視頻線輸入接口設(shè)置在所述前車行 駛信息采集攝像頭視頻線輸入凹槽處。
[0020] 作為優(yōu)選方案，所述前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為預(yù)測(cè)模型采用基于HMM理論，模型表 達(dá)式為λ=(Ν，Μ，π，Α，Β)，其中：
[0021] S為前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為狀態(tài)，…sN)，t時(shí)刻所處狀態(tài)為qt，qtes， 本項(xiàng)目狀態(tài)數(shù)N = 5，其中，Si為制動(dòng)行為，S2為左轉(zhuǎn)向行為，S3為右轉(zhuǎn)向行為，S4為左換道行 為，S5為右轉(zhuǎn)換道行為；
[0022] V為觀測(cè)序列，V = (V1，V2，…vm)，t時(shí)刻觀測(cè)事件為0t，本項(xiàng)目觀測(cè)值數(shù)M = 9，其中， VI為自車與前向車輛車距，V2為前向車輛速度，V3前向車輛加速度，V4為前向車輛左轉(zhuǎn)向燈， V5為前向車輛右轉(zhuǎn)向燈，V6為前向車輛剎車燈;V7為前向車輛左側(cè)臨道內(nèi)車輛數(shù)量，V8為前 向車輛右側(cè)臨道內(nèi)車輛數(shù)量，V9自車車速；
[0023] 31為前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為初始狀態(tài)概率矢量，31=0^2，···πΝ)，其中π? = Ρ(αι = Si)；
[0024] A為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，即前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，Α={&1」}ΝΧΝ，其中， aij = P(qt+i = Sj | qt = Si), 1 < i , j < N；
[0025] B為觀測(cè)事件概率分布矩陣，即不同前向車輛駕駛?cè)笋{駛行為在S下各觀測(cè)狀態(tài)出 現(xiàn)的概率，B= {bjk}NXM，其中，bjk = P[0t = vk | qt = Sj]，1《j《N，1《k < Mo
[0026] 本發(fā)明還提出了一種汽車避撞算法，包括：
[0027] 首先，根據(jù)前向車輛駕駛行為的預(yù)測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)避撞方案矩陣
[0028] 其中，(?為第i種預(yù)測(cè)結(jié)果下對(duì)應(yīng)第j種避撞方案，i為對(duì)前向車輛駕駛員駕駛行為 的預(yù)測(cè)結(jié)果，分別為前向車輛駕駛員駕駛行為為制動(dòng)行為、左轉(zhuǎn)向行為、右轉(zhuǎn)向行為、左換 道行為、右轉(zhuǎn)換道行為;j為當(dāng)前車輛采取的避撞方案，分別為左轉(zhuǎn)向、減速制動(dòng)、右轉(zhuǎn)向；
[0029