安全駕駛空間的表示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車駕駛、交通安全等技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及汽車輔助駕駛、汽車駕駛仿 真領(lǐng)域，尤其涉及一種安全駕駛空間的表示方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在汽車駕駛過程中，駕駛員需要通過自身對交通環(huán)境的判斷，使得所駕駛車輛行 駛在一個相對安全的空間中。駕駛員主要是通過觀察前窗、側(cè)窗及后視鏡中道路交通設(shè)施 的位置、其它交通參與者的運動狀態(tài)，并評估其運動路線與本車行駛路線的干涉關(guān)系，用于 指導(dǎo)自身駕駛行為。
[0003] 近些年來，汽車廠家設(shè)計、生產(chǎn)了各類輔助駕駛系統(tǒng)，采用不同的傳感器獲得行車 所需的數(shù)據(jù)，并向司機提供本車與前車的距離、與車道標線的距離等信息，輔助司機做出正 確的駕駛行為?，F(xiàn)有汽車駕駛仿真器中不具備安全駕駛空間檢測與顯示功能，無法向駕駛 者提供相關(guān)信息?，F(xiàn)有汽車也不具備安全駕駛空間的檢測與顯示功能。大部分汽車具有倒 車雷達或倒車影像系統(tǒng)，在倒車時，提供測距信息及圖示顯示。而在道路駕駛過程中，無法 提供安全駕駛空間的相關(guān)信息。部分汽車具備行車雷達或視頻檢測設(shè)備，能夠顯示與前車 的距離，并對偏離車道線進行圖示提示。但在以上情況中，均無安全駕駛空間的概念，也未 提出或?qū)崿F(xiàn)安全駕駛空間的檢測與顯示方法。
[0004] 這些信息往往是零散的單項數(shù)據(jù)，需要司機進行二次判斷后才能使用。經(jīng)過研究 發(fā)現(xiàn)，如果能將可能影響本車駕駛的與空間相關(guān)的數(shù)據(jù)進行整合，并以圖形的方式進行直 觀的表述，將有利于司機快速掌握本車安全駕駛空間的狀態(tài)，對道路上出現(xiàn)的各種情況做 出及時、恰當?shù)捻憫?yīng)。這種安全駕駛空間的判定與表示方法不但可用在汽車輔助駕駛領(lǐng)域， 還可在汽車駕駛仿真器上得到應(yīng)用，幫助司機建立安全駕駛空間感，提高行車安全意識。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種安全駕駛空間的表示方法，通過獲得本車與周圍靜態(tài)、 動態(tài)環(huán)境對象間的最小時距計算出安全駕駛空間的參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)構(gòu)造安全駕駛空間 表示體；并且本發(fā)明提供的安全駕駛空間表示方法可實現(xiàn)從幾何形態(tài)、顏色兩方面對司機 進行安全駕駛提示，具有信息表達直觀等特點；為汽車輔助駕駛、駕駛安全、駕駛培訓(xùn)提供 了有用的輔助信息表示，有利于交通安全。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：安全駕駛空間的表示方法，它包括 以下步驟：
[0007] S1 :預(yù)先根據(jù)本車形狀建立本車的緊致包圍體，用于檢測與周邊靜態(tài)、動態(tài)對象的 空間距離；
[0008] S2 :當車輛具有一定速度后，開始周期性地檢測緊致包圍體與周邊靜態(tài)/動態(tài)對 象之間的空間距離；
[0009] S3:根據(jù)檢測獲得的空間距離、本車運行速度與方向、本車加速度及方向角度，預(yù) 測出當本車沿當前行駛方向以當前速度、加速度運行時，與周邊障礙物可能發(fā)生碰撞的時 間間隔；其中，取這些所有可能發(fā)生碰撞的時間間隔中的最小值，定義為當前最小碰撞時 距；
[0010] S4:根據(jù)當前最小碰撞時距，計算獲得本車安全駕駛空間參數(shù)，并構(gòu)造安全駕駛空 間表示體；
[0011] S5 :利用圖形顯示技術(shù)以適當?shù)姆绞斤@示本車安全駕駛空間表示體。
[0012] 所述的安全駕駛空間表示體采用二維方式或者三維方式表示；若采用二維方式表 示，安全駕駛空間表示體的形狀為一個近似長方形，各邊連接處采用圓弧形倒角；若采用三 維方式表示，安全駕駛空間表示體的形狀為一個近似長方體，兩個面連接處采用圓柱面倒 角，三個面連接處采用球面倒角。
[0013] 所述的安全駕駛空間表示體的邊界為實線，內(nèi)部以半透明的顏色方式填充，尺寸 根據(jù)最小碰撞時距和本車速度動態(tài)變化；安全駕駛空間表示體的填充顏色根據(jù)最小碰撞時 距的動態(tài)變化而變化。
[0014] 當車輛不具備一定速度時，不顯示本車安全駕駛空間表示體。
[0015] 所述的本車安全駕駛空間表示體通過如下算法計算出本車安全駕駛空間表示體 的空間參數(shù)：
[0016] (1)本車安全駕駛空間表示體的長度L采用如下公式計算：
[0017]
[0018] 式中，L為安全駕駛空間表示體的長度，Lv為本車長度，T3為當前時刻下本車與本 車行駛方向90度立體張角范圍內(nèi)靜態(tài)/動態(tài)對象的最小時距，Vs為當前時刻下本車與Ts 對應(yīng)的對象之間速度差矢量的模；
[0019] (2)本車安全駕駛空間表示體的寬度W采用如下公式計算：
[0020]
[0021] 式中，W為安全駕駛空間表示體的寬度，Wv為本車寬度，Tu為當前時刻下本車與本 車行駛方向90度立體張角范圍外靜態(tài)/動態(tài)對象的最小時距，Vu為當前時刻下本車與Ts 對應(yīng)的對象之間速度差矢量的模；
[0022] (3)本車安全駕駛空間表示體的高度Η采用如下公式計算：
[0023] Η = HVX120%;
[0024] 式中，Η為安全駕駛空間的長度，Ην為本車高度。
[0025] 所述的本車安全駕駛空間表示體采用紅綠藍三基色顏色模型，或者轉(zhuǎn)換到其它顏 色模型空間；若采用采用紅綠藍三基色顏色模型，紅、綠、藍的顏色分量取值范圍被歸一化 至IJ[0·0，1·0]〇
[0026] 所述的紅綠藍三基色顏色模型的具體取值通過如下公式計算：
[0029] Β= 0. 0 ；
[0030] 式中，R為紅色，G為綠色，Β為藍色；L為安全駕駛空間表示體的長度，1^為本車長 度，W為安全駕駛空間表示體的寬度，Wv為本車寬度。
[0031 ] 所述的時間間隔通過本車的速度矢量、加速度矢量、緊致包圍體的形狀及頂點參 數(shù)、周圍物體與本車的相對距離完成計算；其中，緊致包圍體的形狀及頂點參數(shù)根據(jù)車型確 定，本車的速度矢量、加速度矢量、周圍物體與本車的相對距離在本車運行或者仿真程序中 獲得。
[0032] 本發(fā)明的有益效果是：在本發(fā)明中提出了安全駕駛空間的概念，并給出了安全駕 駛空間的判定及表示方法。根據(jù)該檢測方法，可以對司機所駕駛汽車或汽車仿真器所處與 空間位置相關(guān)的安全狀態(tài)進行評測與判定，并將結(jié)果以安全駕駛空間參數(shù)的形式表達。
[0033] 核心是通過獲得本車與周圍靜態(tài)、動態(tài)環(huán)境對象間的最小時距計算出安全駕駛空 間的參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)構(gòu)造安全駕駛空間表示體。本發(fā)明提供的安全駕駛空間表示方法 實現(xiàn)從幾何形態(tài)、顏色兩方面對司機進行安全駕駛提示，具有信息表達直觀等特點；為汽車 輔助駕駛、駕駛安全、駕駛培訓(xùn)提供了有用的輔助信息表示，有利于交通安全。
[0034] 根據(jù)安全駕駛空間表示方法，可在汽車儀表屏幕、車載多媒體屏幕、抬頭顯示屏幕 或汽車仿真器視景畫面中將安全駕駛空間以有形的方式表現(xiàn)出來，以便對司機進行安全提 示，起到輔助駕駛或安全教育的作用。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于汽車駕駛仿真器、汽車儀表、輔 助駕駛、交通安全培訓(xùn)教育等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0035] 圖1為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術(shù)方案：如圖1所示，安全駕駛空間的 表示方法，它包括以下步驟：
[0037] S1 :預(yù)先根據(jù)本車形狀建立本車的緊致包圍體，用于檢測與周邊靜態(tài)、動態(tài)對象的 空間距離；
[0038] S2:當車輛具有一定速度后，開始周期性地檢測緊致包圍體與周邊靜態(tài)/動態(tài)對 象之間的空間距離；
[0039] S3:根據(jù)檢測獲得的空間距離、本車運行速度與方向、本車加速度及方向角度，預(yù) 測出當本車沿當前行駛方向以當前速度、加速度運行時，與周邊障礙物可能發(fā)生碰撞的時 間間隔；其中，取這些所有可能發(fā)生碰撞的時間間隔中的最小值，定義為當前最小碰撞時 距；
[0040] 所述的時間間隔通過本車的速度矢量、加速度矢量、緊致包圍體的形狀及頂點參 數(shù)、周圍物體與本車的相對距離完成計算；其中，緊致包圍體的形狀及頂點參數(shù)根據(jù)車型確 定，本車的速度矢量、加速度矢量、周圍物體與本車的相對距尚在本車運行中獲得；
[0041] S4:根據(jù)當前最小碰撞時距，計算獲得本車安全駕駛空間參數(shù)，并構(gòu)造安全駕駛空 間表示體；
[0042] S5 :利用圖形顯示技術(shù)以適當?shù)姆绞斤@示本車安全駕駛空間表示體。
[0043] 實施例1為將本方法應(yīng)用于真車駕駛環(huán)境中。
[0044] 安全駕駛空間的表示方法，它包括以下步驟：
[0045] S1 :汽車啟動運行后，預(yù)先根據(jù)本車形狀建立本車的緊致包圍體，用于檢測與周邊 靜態(tài)、動態(tài)對象的空間距離；
[0046] S2 :當本車運行速率超過lkm/h時，通過對周邊靜態(tài)、動態(tài)對象與本車緊致包圍體 的最小距離進行實時檢測；可采用超聲波等方式進行測距；
[0047] S3:根據(jù)檢測獲得的空間距離、本車運行速度與方向、本車加速度及方向角度，預(yù) 測出當本車沿當前行駛方向以當前速度、加速度運行時，與周邊障礙物可能發(fā)生碰撞的時 間間隔；其中，取這些所有可能發(fā)生碰撞的時間間隔中的最小值，定義為當前最小碰撞時 距；
[0048] 所述的時間間隔通過本車的速度矢量、加速度矢量、緊致包圍體的形狀及頂點參 數(shù)、周圍物體與本車的相對距離完成計算；其中，緊致包圍體的形狀及頂點參數(shù)根據(jù)車型確 定，速度矢量、加速度矢量、相對距離數(shù)據(jù)可從汽車動力學(xué)仿真程序中獲得；
[0049] S4:根據(jù)當前最小碰撞時距，計算獲得本車安全駕駛空間參