CN114852064B 预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法、装置及电子设备（多伦互联网技术有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号CN114852064B(65)同一申请的已公布的文献号审查员谢文静(73)专利权人多伦互联网技术有限公司地址211112江苏省南京市江宁区天印大道1555号1幢(72)发明人薛文骞张铁监叶剑吴松刘海青(74)专利代理机构江苏斐多律师事务所32332预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法、装置及电子设备本发明提供一种预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法，包括：根据自车的位置信息和航向方位角计算得到自车的运动状态；计算当前时刻自车与周围车辆的距离，得到所述距离在预设范围内的周围车辆；计算其相对于自车的四象限位置以及其与自车的航向方位角关系，得到相对于自车横向穿越的周围车辆；判断所述横向穿越的周围车辆与自车的运动关系，根据所述运动关系判断是否存在横向碰撞风险，若存在则触发执行预设避让动作。本发明通过车辆的位置信息、航向方位角、运动状态等的共享，实现自车对潜在横对于与自车距离范围在0~10米内的周围车辆，计算周围车辆相对于自车的四.即周围车辆是远离自车还是靠近自车，判断自车与周围车辆是否存在横向21.一种预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法，其特征步骤S1、根据自车的位置信息和航向方位角计算得到自车的运动状态；所述运动状态包括静止、前进、后退；所述位置信息和航向方位角通过车辆上安装的车载GPS双天线实时获取，所述位置信息是指车载GPS双天线中主天线的经纬度坐标；步骤S2、获取驾驶培训场地内周围车辆的位置信息、航向方位角和运动状态，根据所述位置信息、航向方位角和运动状态计算当前时刻自车与周围车辆的距离，得到所述距离在预设范围内的周围车辆；步骤S3、对于所述距离在预设范围内的周围车辆，计算其相对于自车的四象限位置以及其与自车的航向方位角关系，根据所述航向方位角关系得到相对于自车横向穿越的周围步骤S4、对于所述横向穿越的周围车辆，根据其相对于自车的四象限位置及其运动状态得到所述横向穿越的周围车辆与自车的运动关系，根据所述运动关系判断是否存在横向碰撞风险，若存在则触发执行预设避让动作；所述运动关系包括周围车辆相对自车的位置、运动方向和运动状态。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据自车的位置信息和航向方位角计算得到自车的运动状态，具体包括：通过公式(1)计算位置信息中GPS前后两帧变化距离：式中，d为前后两帧变化距离，(x₁,y₁)为当前帧车辆主天线坐标，(x₂,y₂)为下一帧车辆主天线坐标；当所述前后两帧变化距离值小于第一预设值时，则此车辆为静止状态；当所述前后两帧变化距离值大于或等于第一预设值时，则此车辆为非静止状态；若车辆为非静止状态，通过公式(2)计算非静止车辆GPS前后两帧的方位角：下一帧车辆主天线坐标；将所述非静止车辆GPS前后两帧的方位角与航向方位角做差值，所述差值的绝对值在0-60度范围内即认为是同向且为前进状态，否则车辆为后退状态。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：若所述前后两帧变化距离值大于第4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一预设值为0.03米，第二预设值为0.85.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据所述位置信息、航向方位角和运动状态计算当前时刻自车与周围车辆的距离，具体包括：根据所述位置信息以及预先存储的车辆的长度和宽度值，计算得到各车辆车身四个角点的坐标；分别计算自车四个角点到周围各车辆四个角点的距离，取其中最小距离作为自车与周3围车辆的距离，得到自车与周围各车辆的距离；dmin=min{dmin₁,din2,dmi式中，d分别表示自车第i角点与周围车辆第j角点的距离值，其中，i=1,2,3,4;j=1,2,3,4;dmin,dmin₂,din₃,dmin₄表示自车第一角点、第二角点、第三角点、第四角点与周围车辆的距离最小值；dmin表示自车与周围车辆的距离最小值。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中的预设范围为10米。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：S31、计算所述距离在预设范围内的周围车辆相对于自车的四象限位置；将自车车身中心点为原点建立直角坐标系，将周围车辆的绝对坐标转换至所述直角坐标系中，转换坐标系的算法为：式中，(x₃,y₃)为周围车辆的主天线坐标，(x₄,y₄)为周围车辆在自车坐标系中的主天线坐标，θ为自车与周围车辆的航向方位角差值；在自车坐标系中，周围车辆的四象限位置判断方式如下：若x₄>0且y₄>0,则周围车辆位于自车右前方；若x₄<0且y₄>0,则周围车辆位于自车左前方；若x₄<0且y₄<0,则周围车辆位于自车左后方；若x₄>0且y₄<0,则周围车辆位于自车右后方；S32、计算所述距离在预设范围内的周围车辆与自车的航向方位角关系，对于与自车车身垂直方向在正负45度范围内的周围车辆，判定是横向穿越的车辆，具体如下：周围车辆相对于自车向右行驶：angle₁+45°<angle₂<angle₁+135°;周围车辆相对于自车向左行驶：angle₁+225°<angle₂<angle₁+315°;式中，angle₁为自车的航向方位角，angle₂为周围车辆的航向方位角。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据所述运动关系判断是否存在横向碰撞风险，具体包括：自车前进场景下，判定存在横向碰撞风险的情况包括：周围车辆位于自车左前方，相对于自车方向向右且为前进状态；周围车辆位于自车左前方，相对于自车方向向左且为后退状态；周围车辆位于自车右前方，相对于自车方向向右且为后退状态；周围车辆位于自车右前方，相对于自车方向向左且为前进状态；自车后退场景下，判定存在横向碰撞风险的情况包括：周围车辆位于自车右后方，相对于自车方向向右且为后退状态；周围车辆位于自车右后方，相对于自车方向向左且为前进状态；周围车辆位于自车左后方，相对于自车方向向右且为前进状态；4周围车辆位于自车左后方，相对于自车方向向左且为后退状态。9.一种预防驾驶培训车辆横向碰撞的装置，其特征在于，包括：车辆信息获取模块，用于通过车辆上安装的车载GPS双天线实时获取车辆的位置信息和航向方位角，以及通过云服务器获取驾驶培训场地内周围车辆的位置信息、航向方位角和运动状态；车辆运动状态判定模块，用于根据所述位置信息和航向方位角计算得到车辆的运动状态；预设范围内车辆判定模块，用于根据所述位置信息、航向方位角和运动状态计算当前时刻自车与周围车辆的距离，得到所述距离在预设范围内的周围车辆；横向穿越车辆判定模块，用于计算所述距离在预设范围内的周围车辆相对于自车的四象限位置以及与自车的航向方位角关系，根据所述航向方位角关系得到相对于自车横向穿越的周围车辆；碰撞风险判断模块，用于根据所述横向穿越的周围车辆相对于自车的四象限位置及运动状态信息得到所述横向穿越的周围车辆与自车的运动关系，根据所述运动关系判断是否存在横向碰撞风险，并在存在横向碰撞风险时控制执行机构执行预设避让动作；所述运动关系包括周围车辆相对自车的位置、运动方向和运动状态；存储模块，用于存储车辆的长度和宽度值，以及10.一种电子设备，包括处理器、存储器，以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至8任意一项所述的预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法。5预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法、装置及电子设备技术领域[0001]本发明涉及一种预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法，属于车辆碰撞安全技术领域。背景技术[0002]随着人们生活水平的不断提高，便捷的交通出行已成为人们的一大需求，而出行的安全更是重中之重。机动车驾驶技能越来越受到人们的关注，每年都会有数以万计的学员参加驾驶专业技能的培训，通过机动车驾驶技能考试后考取驾驶证；通过驾驶技能考试能够尽量避免驾驶人在驾驶车辆行驶过程中发生交通事故，事故的发生不仅仅会对车辆本身造成一定影响，对人们的安全和经济都产生非常严重的威胁。[0003]在驾驶培训领域中，机器人教练训练模式逐渐代替了传统的教练带练的模式，从而大大降低培训的成本。目前市场上机器人教练都是基于毫米波雷达解决训练中前方障碍物防碰撞的问题，但一方面，毫米波雷达对于车前速度较快的横穿穿越车辆不能达到及时反馈的效果，另一方面，该方法成本较高，对车辆改装要求更高，大大增加了现场实施的难度和成本。发明内容[0004]为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法，以解决现有的驾驶培训过程中前方车辆横向近距离穿越所造成的安全问题。进一步，本发明还提供一种预防驾驶培训车辆横向碰撞的装置及电子设备。[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案[0006]方案一：一种预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法[0007]步骤S1、根据自车的位置信息和航向方位角计算得到自车的运动状态；所述运动状态包括静止、前进、后退；所述位置信息和航向方位角通过车辆上安装的车载GPS双天线实时获取，所述位置信息是指车载GPS双天线中主天线的经纬度坐标；[0008]步骤S2、获取驾驶培训场地内周围车辆的位置信息、航向方位角和运动状态，根据所述位置信息、航向方位角和运动状态计算当前时刻自车与周围车辆的距离，得到所述距离在预设范围内的周围车辆；[0009]步骤S3、对于所述距离在预设范围内的周围车辆，计算其相对于自车的四象限位置以及其与自车的航向方位角关系，根据所述航向角关系得到相对于自车横向穿越的周围车辆；[0010]步骤S4、对于所述横向穿越的周围车辆，根据其相对于自车的四象限位置及其运动状态信息得到所述横向穿越的周围车辆与自车的运动关系，根据所述运动关系判断是否存在横向碰撞风险，若存在则触发执行预设避让动作。[0011]作为优选方案，所述步骤S1中，根据自车的位置信息和航向方位角计算得到自车6[0012]通过公式(1)计算位置信息中GPS前后两帧变化距离：[0014]式中，d为前后两帧变化距离，(x₁,y₁)为当前帧车辆主天线坐标，(x₂,y₂)为下一帧车辆主天线坐标；[0015]当所述前后两帧变化距离值小于第一预设值时，则此车辆为静止状态；当所述前后两帧变化距离值大于或等于第一预设值时，则此车辆为非静止状态；[0016]若车辆为非静止状态，通过公式(2)计算非静止车辆GPS前后两帧的方位角：y₂)为下一帧车辆主天线坐标；[0019]将所述非静止车辆GPS前后两帧的方位角与航向方位角做差值，所述差值的绝对值在0-60度范围内即认为是同向且为前进状态，否则车辆为后退状态。[0020]作为优选方案，步骤1还包括：若所述前后两帧变化距离值大于第二预设值，则进行过滤删除。[0022]作为优选方案，所述步骤S2中，根据所述位置信息、航向方位角和运动状态计算当前时刻自车与周围车辆的距离，具体包括：[0023]根据所述位置信息以及预先存储的车辆的长度和宽度值，计算得到各车辆车身四个角点的坐标；[0024]分别计算自车四个角点到周围各车辆四个角点的距离，取其中最小距离作为自车与周围车辆的距离，得到自车与周围各车辆的距离；[0030]式中，d分别表示自车第i角点与周围车辆第j角点的距离值，其中，i=1,2,3,4;j=1,2,3,4;dmin,dmin₂,din₃,dmin₄表示自车第一角点、第二角点、第三角点、第四角点与周围车辆的距离最小值；d.n表示自车与周围车辆的距离最小值。[0033]S31、计算所述距离在预设范围内的周围车辆相对于自车的四象限位置；[0034]将自车车身中心点为原点建立直角坐标系，将周围车辆的绝对坐标转换至所述直[0037]式中，(x₃,y₃)为周围车辆的主天线坐标，(x₄,y₄)为周围车辆在自车坐标系中的主7[0038]在自车坐标系中，周围车辆的四象限位置判断方式如下：[0039]若x₄>0且y₄>0,则周围车辆位于自车右前方；[0040]若x₄<0且y₄>0,则周围车辆位于自车左前方；[0041]若x₄<0且y₄<0,则周围车辆位于自车左后方；[0042]若x₄>0且y₄<0,则周围车辆位于自车右后方；[0043]S32、计算所述距离在预设范围内的周围车辆与自车的航向角关系，对于与自车车身垂直方向在正负45度范围内的周围车辆，判定是横向穿越的车辆，具体如下：[0044]周围车辆相对于自车向右行驶：angle₁+45°<angle₂<angle₁+135°;[0045]周围车辆相对于自车向左行驶：angle₁+225°<angle₂<angle₁+315°;[0046]式中，angle₁为自车的航向方位角，angle₂为周围车辆的航向方位角。[0047]作为优选方案，所述步骤S4中，根据所述运动关系判断是否存在横向碰撞风险，具体包括：[0048]自车前进场景下，判定存在横向碰撞风险的情况包括：[0049]周围车辆位于自车左前方，相对于自车方向向右且为前进状态；[0050]周围车辆位于自车左前方，相对于自车方向向左且为后退状态；[0051]周围车辆位于自车右前方，相对于自车方向向右且为后退状态；[0052]周围车辆位于自车右前方，相对于自车方向向左且为前进状态；[0053]自车后退场景下，判定存在横向碰撞风险的情况包括：[0054]周围车辆位于自车右后方，相对于自车方向向右且为后退状态；[0055]周围车辆位于自车右后方，相对于自车方向向左且为前进状态；[0056]周围车辆位于自车左后方，相对于自车方向向右且为前进状态；[0057]周围车辆位于自车左后方，相对于自车方向向左且为后退状态。[0058]方案二：公开了一种预防驾驶培训车辆横向碰撞的装置，主要包括：[0059]车辆信息获取模块，用于通过车辆上安装的车载GPS双天线实时获取车辆的位置信息和航向方位角，以及通过云服务器获取驾驶培训场地内周围车辆的位置信息、航向方位角和运动状态；[0060]车辆运动状态判定模块，用于根据所述位置信息和航向方位角计算得到车辆的运动状态；[0061]预设范围内车辆判定模块，用于根据所述位置信息、航向方位角和运动状态计算当前时刻自车与周围车辆的距离，得到所述距离在预设范围内的周围车辆；[0062]横向穿越车辆判定模块，用于计算所述距离在预设范围内的周围车辆相对于自车的四象限位置以及与自车的航向方位角关系，根据所述航向角关系得到相对于自车横向穿越的周围车辆；[0063]碰撞风险判断模块，用于根据所述横向穿越的周围车辆相对于自车的四象限位置及运动状态信息得到所述横向穿越的周围车辆与自车的运动关系，根据所述运动关系判断是否存在横向碰撞风险，并在存在横向碰撞风险时控制执行机构执行预设避让动作；[0064]存储模块，用于存储车辆的长度和宽度值，以及位置信息、航向方位角和运动状[0065]方案三：公开了一种电子设备，主要包括处理器、存储器，以及存储在存储器上并8可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时，实现方案一或其任意一项优选方案所述的预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法。[0066]本发明的方法能够通过车辆的位置信息、航向方位角、运动状态等的共享，实现自车对潜在横向穿越的周围车辆做出预判，从而解决因车辆横向穿越存在的安全问题。并且通过该方法的使用，无需再添加雷达数量或其它电子器件，也无需驾驶培训场地现场人员的多余测绘和部署工作，大大节省了经济成本，提高了运行效率。附图说明[0067]图1为实施例1所述预防驾驶培训车辆碰撞的方法的流程示意图；[0068]图2为将周围车辆的绝对坐标换算到自车的直角坐标系中示意图。具体实施方式[0069]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。[0070]结合图1所示，实施例1公开一种预防驾驶培训车辆碰撞的方法，主要包括如下步[0071]步骤1、根据获取到的自车的位置信息(具体指经纬度信息)及航向方位角(简称倒车状态)。[0072]驾驶培训场地内各车辆上均安装有车载GPS双天线，以及可与车载GPS双天线和云服务器通信的车载终端。通过车载GPS双天线能实现差分定位技术，获得航向方位角，车载GPS双天线通常包括一个主天线和一个副天线，在位置信息获取时通常选用主天线的经纬度信息。车载GPS双天线实时采集车辆的位置信息和航向方位角信息并传送至车载终端。车载终端主要用于数据获取、数据处理，以及数据上传和下载。自车车载终端基于获取到的车辆位置信息和航向方位角计算车辆的运动状态，并将自车的车辆位置信息、航向方位角和运动状态等信息上传至云服务器，供其它车载终端下载和使用。这里的云服务器主要起到数据中转的作用，收集各车载终端上传的数据以及供各车载终端下载相关数据。[0073]步骤1的具体计算方式主要包括：[0074]11)计算车辆GPS前后两帧数据的距离值，具体可通过勾股定理计算前后两帧变化[0076]式中，d为前后两帧变化距离，(x₁,y₁)为当前帧车辆主天线坐标，(x₂,y₂)为下一帧车辆主天线坐标。[0077]12)当所述前后两帧变化距离值大于0.8米的数据，则进行删除处理。通常，前后两帧距离超过0.8米被认为是GPS跳帧造成的粗差，对粗差进行过滤删除，避免其影响车辆状态的判断；当所述前后两帧变化距离值小于0.03米时，则此辆车为静止状态；当所述前后两帧变化距离值大于/等于0.03米时，则此车辆为非静止状态，则进入步骤13),进一步判断车辆为前进状态或后退状态；这里的0.8米和0.03米为经验值，在其它实施例中也可根据实际9情况进行调整。[0078]13)计算车辆GPS前后两帧的方位角，即前后两帧变化后产生的角度，方位角计算公式如下：y₂)为下一帧车辆主天线坐标。[0081]14)将得到的车辆GPS前后两帧的方位角与航向方位角做差值，差值的绝对值在0-[0082]步骤2、获取驾驶培训场地内周围车辆的位置信息、航向方位角和运动状态，根据车辆的位置信息、航向方位角、车辆运动状态，计算当前时刻自车与周围车辆的距离，得到与自车距离在0-10米范围内的车辆。[0083]步骤2的具体实施方案主要包括：[0084]21)获取驾驶培训场地内周围车辆的位置信息、航向方位角和运动状态。[0085]22)根据车辆GPS主天线的经纬度坐标，以及车载终端预先存储的各车辆的长度和宽度值，计算得到车辆车身四个角点的坐标。这里的角点指的是车身左前方、右前方、左后[0086]23)分别计算自车四个角点到周围各车辆四个角点的距离，取最小距离作为自车与周围车辆的距离值，由此可得到自车与周围各车辆的距离；点与周围车辆的距离最小值；dmin表示自车与周围车辆的距离最小值。[0093]24)获取与自车距离范围在0-10米内的周围车辆信息，所述车辆信息包括：车辆的位置(经纬度信息)、航向方位角、车辆运动状态。[0094]步骤3、对于与自车距离范围在0-10米内的周围车辆，计算周围车辆相对于自车的四象限位置信息以及与自车的航向角关系，并根据航向角关系判断这些周围车辆中哪些属于横向穿越的车辆。[0095]其中，计算与自车距离在预设范围内的周围车辆相对于自车的四象限位置的方法[0096]结合图2所示.将自车车身中心点为原点建立直角坐标系.将周围车辆的绝对坐标换算到所述直角坐标系中；转换坐标系算法为：[0099]式中，(x₃,y₃)为周围车辆的主天线坐标，(x₄,y₄)为周围车辆在自车坐标系中的主天线坐标，θ为自车与周围车辆的航向角差值；[0100]在自车坐标系中，周围车辆位置判断方式如下：[0101]若x₄>0且y₄>0,则周围车辆位于自车右前方；[0102]若x₄<0且y₄>0,则周围车辆位于自车左前方；[0103]若x₄<0且y₄<0,则周围车辆位于自车左后方；[0104]若x₄>0且y₄<0,则周围车辆位于自车右后方；[0105]其中，计算与自车距离在预设范围内的周围车辆与自车的航向方位角关系，对于与自车垂直方向在正负45度范围内的周围车辆，认为是横向穿越的车辆，具体如下：[0106]周围车辆相对于自车向右行驶：angle₁+45°<angle₂<angle₁+135°;[0107]周围车辆相对于自车向左行驶：angle₁+225°<angle₂<angle₁+315°;[0109]步骤4、对于横向穿越的周围车辆，分四象限对周围车辆与自车的运动关系进行判断，即周围车辆是远离自车还是靠近自车，判断自车与周围车辆是否存在横向碰撞风险，若存在则进行刹车动作。[0110]其中，自车前进场景下，判定存在横向碰撞风险的情况包括：[0111]周围车辆位于自车左前方，相对于自车方向向右且为前进状态；[0112]周围车辆位于自车左前方，相对于自车方向向左且为后退状态；[0113]周围车辆位于自车右前方，相对于自车方向向右且为后退状态；[0114]周围车辆位于自车右前方，相对于自车方向向左且为前进状态；[0115]自车后退场景下，判定存在横向碰撞风险的情况包括：[0116]周围车辆位于自车右后方，相对于自车方向向右且为后退状态；[0117]周围车辆位于自车右后方，相对于自车方向向左且为前进状态；[0118]周围车辆位于自车左后方，相对于自车方向向右且为前进状态；[0119]周围车辆位于自车左后方，相对于自车方向向左且为后退状态。[0120]进一步，实施例2公开一种车载终端，可用于实现上述预防驾驶培训车辆横向碰撞的方法，主要包括车辆信息获取模块、车辆运动状态判定模块、预设范围内车辆判定模块、横向穿越车辆判定模块、碰撞风险判断模块、存储模块。[0121]其中，车辆信息获取模块：通过车辆上安装的车载GPS双天线实时获取车辆的位置信息和航向方位角，以及通过云服务器获取驾驶培训场地内周围车辆的位置信息、航向方位角和运动状态。[0122]车辆运动状态判定模块：根据所述位置信息和航向方位角计算得到车辆的运动状[0123]预设范围内车辆判定模块：根据所述位置信息、航向方位角和运动状态计算当前时刻自车与周围车辆的距离，得到所述距离在预设范围内的周围车辆。[0124]横向穿越车辆判定模块：计算所述距离在预设范围内的周围车辆相对于自车的四象限位置以及与自车的航向方位角关系，根据所述航向角关系得到相对于自车横向穿越的周围车辆。[0125]碰撞风险判断模块：根据所述横向穿越的周围车辆相对于自车的四象限位置及运11动状态信息得到所述横向穿越的周围车辆与自车的运动关系，根据所述运动关系判断是否存在横向碰撞风险，并在存在横向碰撞风险时控制执行机构执行预设避让动作，例如，刹[0126]存储模块：存储有存储车辆的长度和宽度值，以及位置信息、航向方位角和运动状态