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CN108189754B - 一种多点式主动探测的汽车防撞方法 - Google Patents

一种多点式主动探测的汽车防撞方法 Download PDF

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CN108189754B
CN108189754B CN201711410008.5A CN201711410008A CN108189754B CN 108189754 B CN108189754 B CN 108189754B CN 201711410008 A CN201711410008 A CN 201711410008A CN 108189754 B CN108189754 B CN 108189754B
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孙成
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Xian University of Science and Technology
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Abstract

本发明公开了一种多点式主动探测的汽车防撞方法，包括步骤：一、建立多点式主动探测的汽车防撞系统；二、构建基于车身的独立坐标系；三、获取运动障碍物实时位置；四、拟合并预测运动障碍物轨迹；五、运动障碍物轨迹显示及预警。本发明利用汽车四侧面板上均不少于三个的雷达探测器实时主动的探测运动障碍物，对运动障碍物进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，利用运动障碍物与汽车本体的距离以及位于汽车本体的方位角获取运动障碍物的坐标，通过多次计算取均值的方式提高运动障碍物的坐标精度，采用曲线拟合的方式获取运动障碍物轨迹，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险。

Description

一种多点式主动探测的汽车防撞方法
技术领域
本发明属于汽车防撞技术领域，具体涉及一种多点式主动探测的汽车防撞方法。
背景技术
就目前汽车技术发展而言，驾驶视线盲区还是无法避免的，车内后视镜和左右后视镜视角有限，即便装上倒车影像和倒车雷达，也只能起到辅助作用，特别是对于新手，驾驶经验不足，只能借助于后视镜、倒车影像和雷达，无法准确判断盲区的情况，存在极大的安全隐患，现有的交通路况越来越复杂，意外情况时有发生，单点式雷达探测方式无法满足汽车周围任何方向带来的安全隐患；因此，现如今缺少一种设计合理，步骤简单的多点式主动探测的汽车防撞方法，利用汽车四侧面板上均不少于三个的雷达探测器实时主动的探测运动障碍物，对运动障碍物进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多点式主动探测的汽车防撞方法，利用汽车四侧面板上均不少于三个的雷达探测器实时主动的探测运动障碍物，对运动障碍物进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，利用运动障碍物与汽车本体的距离以及位于汽车本体的方位角获取运动障碍物的坐标，通过多次计算取均值的方式提高运动障碍物的坐标精度，采用曲线拟合的方式获取运动障碍物轨迹，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多点式主动探测的汽车防撞方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、建立多点式主动探测的汽车防撞系统：在汽车车体的前侧面板、后侧面板、左侧面板和右侧面板上分别安装不少于三个用于主动探测运动障碍物位置的雷达探测器，同时建立用于对每个雷达探测器探测到的数据进行处理的汽车防撞子系统，所述汽车防撞子系统与雷达探测器组成多点式主动探测的汽车防撞系统；所述汽车防撞子系统包括车载控制器和安装在汽车车体的底盘上安装用于检测汽车车体竖直角的电子竖直角测量仪，以及均与车载控制器的输出端相接的显示屏和用于提示司机避开运动障碍物的报警器，电子竖直角测量仪和雷达探测器均与车载控制器的输入端相接；
汽车车体的前侧面板、后侧面板、左侧面板和右侧面板上安装的雷达探测器均位于同一平面上；
步骤二、构建基于车身的独立坐标系：以位于同一平面上的多个雷达探测器所在平面的几何中心位置为坐标原点O，以汽车车体直线前进行驶的正前方为Y轴正方向，以水平垂直于Y轴且由左侧面板指向右侧面板的方向为X轴正方向，以竖直垂直于Y轴且由汽车车体的底盘指向汽车车体顶板的方向为Z轴正方向建立基于车身的独立坐标系O-XYZ；
步骤三、获取运动障碍物实时位置，过程如下：
步骤301、确定有效雷达探测器：利用多个雷达探测器同时探测运动障碍物分别距离多个雷达探测器的距离，并将多个距离数据实时传输至车载控制器，车载控制器对多个距离数据进行从小到大排序，设定排序后的前三个距离数据所对应的雷达探测器均为有效雷达探测器，三个有效雷达探测器为三个连续的雷达探测器，该三个连续的雷达探测器依次为第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C，设定运动障碍物的位置为点P；
步骤302、根据公式计算第二有效雷达探测器B与第一有效雷达探测器A的基准方位角其中，XA为第一有效雷达探测器A的X轴坐标，YA为第一有效雷达探测器A的Y轴坐标，XB为第二有效雷达探测器B的X轴坐标，YB为第二有效雷达探测器B的Y轴坐标，
根据公式计算第三有效雷达探测器C与第二有效雷达探测器B的基准方位角其中，XC为第三有效雷达探测器C的X轴坐标，YC为第三有效雷达探测器C的Y轴坐标，
步骤303、确定第二有效雷达探测器B与第一有效雷达探测器A的方位角αBA：
当XA-XB>0且YA-YB>0时，方位角
当XA-XB<0且YA-YB>0时，方位角
当XA-XB<0且YA-YB<0时，方位角
当XA-XB>0且YA-YB<0时，方位角
确定第三有效雷达探测器C与第二有效雷达探测器B的方位角αCB：
当XB-XC>0且YB-YC>0时，方位角
当XB-XC<0且YB-YC>0时，方位角
当XB-XC<0且YB-YC<0时，方位角
当XB-XC>0且YB-YC<0时，方位角
步骤304、根据公式计算第一有效雷达探测器A与点P的方位角αAP和第二有效雷达探测器B与点P的初始方位角α'BP，其中，∠BAP为LBA与LAP的夹角且∠ABP为LBA与LBP的夹角且LBA为第二有效雷达探测器B至第一有效雷达探测器A的线段，LAP为第一有效雷达探测器A至点P的线段，LBP为第二有效雷达探测器B至点P的线段，αAB为第一有效雷达探测器A至第二有效雷达探测器B的方位角；
根据公式计算第二有效雷达探测器B与点P的更新方位角α'B'P和第三有效雷达探测器C与点P的方位角αCP，其中，∠CBP为LCB与LBP的夹角且∠BCP为LCB与LCP的夹角且LCB为第三有效雷达探测器C至第二有效雷达探测器B的线段，LCP为第三有效雷达探测器C至点P的线段，αBC为第二有效雷达探测器B至第三有效雷达探测器C的方位角；
根据公式计算第二有效雷达探测器B与点P的方位角αBP；
步骤305、根据公式计算LAP的方向角βAP；
根据公式计算LBP的方向角βBP；
根据公式计算LCP的方向角βCP；
步骤306、根据公式计算第一有效雷达探测器A和点P在X轴向的方向余弦γAPx、第一有效雷达探测器A和点P在Y轴向的方向余弦γAPy、第一有效雷达探测器A和点P在Z轴向的方向余弦γAPz，其中，V为电子竖直角测量仪测量的汽车车体的竖直角；
根据公式计算第二有效雷达探测器B和点P在X轴向的方向余弦γBPx、第二有效雷达探测器B和点P在Y轴向的方向余弦γBPy、第二有效雷达探测器B和点P在Z轴向的方向余弦γBPz；
根据公式计算第三有效雷达探测器C和点P在X轴向的方向余弦γCPx、第三有效雷达探测器C和点P在Y轴向的方向余弦γCPy、第三有效雷达探测器C和点P在Z轴向的方向余弦γCPz；
步骤307、根据公式计算点P的初始第一坐标(XAP,YAP,ZAP)，其中，ΔXAP为LAP在X轴的分量且ΔXAP＝LAP*γAPx，ΔYAP为LAP在Y轴的分量且ΔYAP＝LAP*γAPy，ΔZAP为LAP在Z轴的分量且ΔZAP＝LAP*γAPz；
根据公式计算点P的初始第二坐标(XBP,YBP,ZBP)，其中，ΔXBP为LBP在X轴的分量且ΔXBP＝LBP*γBPx，ΔYBP为LBP在Y轴的分量且ΔYBP＝LBP*γBPy，ΔZBP为LBP在Z轴的分量且ΔZBP＝LBP*γBPz；
根据公式计算点P的初始第三坐标(XCP,YCP,ZCP)，其中，ΔXCP为LCP在X轴的分量且ΔXCP＝LCP*γCPx，ΔYCP为LCP在Y轴的分量且ΔYCP＝LCP*γCPy，ΔZCP为LCP在Z轴的分量且ΔZCP＝LCP*γCPz；
步骤308、根据公式计算点P的更新坐标(XP,YP,ZP)；
步骤309、n次利用第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C主动探测运动障碍物距离，并n次循环步骤304至步骤308，得到n次不同时刻的点P的更新坐标，获取运动障碍物的实时位置，n次不同时刻的点P的更新坐标构成观测数据集合Q＝{(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),...,(xi,yi,zi),...,(xn,yn,zn)}，其中，n为不小于4的正整数，i为有效雷达探测器探测次数编号且1≤i≤n，(xi,yi,zi)为车载控制器第i次计算的点P的更新坐标；
步骤四、拟合并预测运动障碍物轨迹，过程如下：
步骤401、获取有效观测数据集合Q'：利用车载控制器对观测数据集合Q＝{(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),...,(xi,yi,zi),...,(xn,yn,zn)}做降维处理，选取点P的更新坐标的X轴坐标值和Y轴坐标值构成有效观测数据集合Q'，有效观测数据集合Q'＝{(x1,y1),(x2,y2),...,(xi,yi),...,(xn,yn)}；
步骤402、确定基函数族并构建二次多项式：车载控制器设定基函数族，所述基函数族包括δ0(x)＝1、δ1(x)＝x和δ2(x)＝x2，车载控制器构建二次多项式s(x)＝a0δ0(x)+a1δ1(x)+a2δ2(x)，其中，a0为二次多项式s(x)中δ0(x)的系数，a1为二次多项式s(x)中δ1(x)的系数，a2为二次多项式s(x)中δ2(x)的系数；
步骤403、根据公式计算二次多项式s(x)的系数矩阵并带入二次多项式s(x)＝a0+a1x+a2x2，车载控制器获得拟合曲线，实现运动障碍物轨迹的预测，其中，δ0为由δ0(x)＝1组成的n维向量且δ0＝[1,1,L,1,L,1]T，δ1为由δ1(x)＝x组成的n维向量且δ1＝[x1,x2,L,xi,L,xn]T，δ2为由δ2(x)＝x2组成的n维向量且
步骤五、运动障碍物轨迹显示及预警：利用显示屏实时显示运动障碍物的运动轨迹，通过车载控制器设定运动障碍物距离汽车车体的安全距离阈值，当运动障碍物与汽车车体的距离不大于安全距离阈值时，车载控制器控制报警器预警。
上述的一种多点式主动探测的汽车防撞方法，其特征在于：步骤304中根据公式计算第一有效雷达探测器A与第二有效雷达探测器B的基准方位角确定第一有效雷达探测器A与第二有效雷达探测器B的方位角αAB：
当XB-XA>0且YB-YA>0时，方位角
当XB-XA<0且YB-YA>0时，方位角
当XB-XA<0且YB-YA<0时，方位角
当XB-XA>0且YB-YA<0时，方位角
步骤304中根据公式计算第二有效雷达探测器B与第三有效雷达探测器C的基准方位角确定第二有效雷达探测器B与第三有效雷达探测器C的方位角αBC：
当XC-XB>0且YC-YB>0时，方位角
当XC-XB<0且YC-YB>0时，方位角
当XC-XB<0且YC-YB<0时，方位角
当XC-XB>0且YC-YB<0时，方位角
上述的一种多点式主动探测的汽车防撞方法，其特征在于：所述报警器包括语音提示器和LED爆闪灯，所述语音提示器和所述LED爆闪灯均与车载控制器的输出端相接。
上述的一种多点式主动探测的汽车防撞方法，其特征在于：所述安全距离阈值为0.5m～1m。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过在汽车车体的前侧面板、后侧面板、左侧面板和右侧面板上分别安装不少于三个雷达探测器，主动探测运动障碍物位置，满足汽车周围任何方向上运动障碍物带来的安全隐患，减少汽车盲区无法准确识别运动障碍物的情况，便于推广使用。
2、本发明利用车载控制器对多个距离数据进行从小到大排序，设定排序后的前三个距离数据所对应的雷达探测器均为有效雷达探测器，利用三个雷达探测器中相邻的两个雷达探测器与运动障碍物组成三角形关系，获取运动障碍物的坐标，利用计算坐标取平均的方式获取运动障碍物的更新坐标，进而得到运动障碍物的实时位置，可靠稳定，使用效果好。
3、本发明方法步骤简单，利用多点拟合曲线的方式对运动障碍物的更新坐标进行曲线拟合，得到运动障碍物的轨迹以及预测运动障碍物的轨迹，实现运动障碍物的侦测与追踪，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，便于推广使用。
综上所述，本发明利用汽车四侧面板上均不少于三个的雷达探测器实时主动的探测运动障碍物，对运动障碍物进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，利用运动障碍物与汽车本体的距离以及位于汽车本体的方位角获取运动障碍物的坐标，通过多次计算取均值的方式提高运动障碍物的坐标精度，采用曲线拟合的方式获取运动障碍物轨迹，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明汽车车体、雷达探测器和运动障碍物在基于车身的独立坐标系O-XYZ中的俯视位置关系示意图。
图2为本发明多点式主动探测的汽车防撞系统的电路原理框图。
图3为本发明的方法流程框图。
附图标记说明:
1—雷达探测器； 2—车载控制器； 3—显示屏；
4—报警器； 5—汽车车体； 6—运动障碍物；
7—电子竖直角测量仪。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示的一种多点式主动探测的汽车防撞方法，包括以下步骤：
步骤一、建立多点式主动探测的汽车防撞系统：在汽车车体5的前侧面板、后侧面板、左侧面板和右侧面板上分别安装不少于三个用于主动探测运动障碍物6位置的雷达探测器1，同时建立用于对每个雷达探测器1探测到的数据进行处理的汽车防撞子系统，所述汽车防撞子系统与雷达探测器1组成多点式主动探测的汽车防撞系统；所述汽车防撞子系统包括车载控制器2和安装在汽车车体5的底盘上安装用于检测汽车车体5竖直角的电子竖直角测量仪7，以及均与车载控制器2的输出端相接的显示屏3和用于提示司机避开运动障碍物6的报警器4，电子竖直角测量仪7和雷达探测器1均与车载控制器2的输入端相接；
汽车车体5的前侧面板、后侧面板、左侧面板和右侧面板上安装的雷达探测器1均位于同一平面上；
需要说明的是，在汽车车体5的前侧面板、后侧面板、左侧面板和右侧面板上分别安装不少于三个雷达探测器1，主动探测运动障碍物6位置的目的是实现汽车周围任何方向上运动障碍物带来的安全隐患，减少汽车盲区无法准确识别运动障碍物的情况，实现多点式主动探测的模式，利用车载控制器2对雷达探测器1探测的数据进行处理，采用显示屏3可实时显示汽车车体5与运动障碍物6的位置关系，便于驾驶员查看，直观可靠，利用报警器4可有效提示驾驶员或运动障碍物6上的人，尽量的保持安全距离，使用效果好；汽车车体5的前侧面板、后侧面板、左侧面板和右侧面板上安装的雷达探测器1均位于同一平面上的便于建立基于车身的独立坐标系，提高雷达探测器1的探测精度，简化计算过程。
步骤二、构建基于车身的独立坐标系：以位于同一平面上的多个雷达探测器1所在平面的几何中心位置为坐标原点O，以汽车车体5直线前进行驶的正前方为Y轴正方向，以水平垂直于Y轴且由左侧面板指向右侧面板的方向为X轴正方向，以竖直垂直于Y轴且由汽车车体5的底盘指向汽车车体5顶板的方向为Z轴正方向建立基于车身的独立坐标系O-XYZ；
步骤三、获取运动障碍物实时位置，过程如下：
步骤301、确定有效雷达探测器：利用多个雷达探测器1同时探测运动障碍物6分别距离多个雷达探测器1的距离，并将多个距离数据实时传输至车载控制器2，车载控制器2对多个距离数据进行从小到大排序，设定排序后的前三个距离数据所对应的雷达探测器1均为有效雷达探测器，三个有效雷达探测器为三个连续的雷达探测器1，该三个连续的雷达探测器1依次为第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C，设定运动障碍物6的位置为点P；
需要说明的是，车载控制器2对多个距离数据进行从小到大排序，设定排序后的前三个距离数据所对应的雷达探测器1均为有效雷达探测器的目的是简化计算过程，位于同一侧汽车面板上的雷达探测器1探测的运动障碍物6数据接近，选择前三个距离最小的数据一是为了提高抗干扰性，避免一次计算获取的运动障碍物6坐标存在误差，二是为了简化计算，避免大量的数据给车载控制器2造成计算负荷大，造成数据运算速度慢，满足数据获取精度，实际使用中，三个有效雷达探测器为三个连续的雷达探测器1，将三个连续的雷达探测器1分别依次命名为第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C，对任何选出的三个有效雷达探测器按照在汽车车体5安装的位置连续性依次命名为第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C。
步骤302、根据公式计算第二有效雷达探测器B与第一有效雷达探测器A的基准方位角其中，XA为第一有效雷达探测器A的X轴坐标，YA为第一有效雷达探测器A的Y轴坐标，XB为第二有效雷达探测器B的X轴坐标，YB为第二有效雷达探测器B的Y轴坐标，
根据公式计算第三有效雷达探测器C与第二有效雷达探测器B的基准方位角其中，XC为第三有效雷达探测器C的X轴坐标，YC为第三有效雷达探测器C的Y轴坐标，
步骤303、确定第二有效雷达探测器B与第一有效雷达探测器A的方位角αBA：
当XA-XB>0且YA-YB>0时，方位角
当XA-XB<0且YA-YB>0时，方位角
当XA-XB<0且YA-YB<0时，方位角
当XA-XB>0且YA-YB<0时，方位角
确定第三有效雷达探测器C与第二有效雷达探测器B的方位角αCB：
当XB-XC>0且YB-YC>0时，方位角
当XB-XC<0且YB-YC>0时，方位角
当XB-XC<0且YB-YC<0时，方位角
当XB-XC>0且YB-YC<0时，方位角
需要说明的是，由于第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C在汽车车体5安装的位置固定，第二有效雷达探测器B与第一有效雷达探测器A的方位角即为确定值，第三有效雷达探测器C与第二有效雷达探测器B的方位角即为确定值。
步骤304、根据公式计算第一有效雷达探测器A与点P的方位角αAP和第二有效雷达探测器B与点P的初始方位角α'BP，其中，∠BAP为LBA与LAP的夹角且∠ABP为LBA与LBP的夹角且LBA为第二有效雷达探测器B至第一有效雷达探测器A的线段，LAP为第一有效雷达探测器A至点P的线段，LBP为第二有效雷达探测器B至点P的线段，αAB为第一有效雷达探测器A至第二有效雷达探测器B的方位角；
步骤304中根据公式计算第一有效雷达探测器A与第二有效雷达探测器B的基准方位角确定第一有效雷达探测器A与第二有效雷达探测器B的方位角αAB：
当XB-XA>0且YB-YA>0时，方位角
当XB-XA<0且YB-YA>0时，方位角
当XB-XA<0且YB-YA<0时，方位角
当XB-XA>0且YB-YA<0时，方位角
根据公式计算第二有效雷达探测器B与点P的更新方位角α'B'P和第三有效雷达探测器C与点P的方位角αCP，其中，∠CBP为LCB与LBP的夹角且∠BCP为LCB与LCP的夹角且LCB为第三有效雷达探测器C至第二有效雷达探测器B的线段，LCP为第三有效雷达探测器C至点P的线段，αBC为第二有效雷达探测器B至第三有效雷达探测器C的方位角；
步骤304中根据公式计算第二有效雷达探测器B与第三有效雷达探测器C的基准方位角确定第二有效雷达探测器B与第三有效雷达探测器C的方位角αBC：
当XC-XB>0且YC-YB>0时，方位角
当XC-XB<0且YC-YB>0时，方位角
当XC-XB<0且YC-YB<0时，方位角
当XC-XB>0且YC-YB<0时，方位角
根据公式计算第二有效雷达探测器B与点P的方位角αBP；
需要说明的是，由于第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C在汽车车体5安装的位置固定，第一有效雷达探测器A和第二有效雷达探测器B相邻，第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C相邻，因此选取第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和点P构成一个三角形结构，选取第二有效雷达探测器B、第三有效雷达探测器C和点P构成另一个三角形结构，而第一有效雷达探测器A和第三有效雷达探测器C距离相对较远，因此，为了提高计算精度，减少数据干扰，舍弃第一有效雷达探测器A、第三有效雷达探测器C和点P构成的三角形结构。
步骤305、根据公式计算LAP的方向角βAP；
根据公式计算LBP的方向角βBP；
根据公式计算LCP的方向角βCP；
步骤306、根据公式计算第一有效雷达探测器A和点P在X轴向的方向余弦γAPx、第一有效雷达探测器A和点P在Y轴向的方向余弦γAPy、第一有效雷达探测器A和点P在Z轴向的方向余弦γAPz，其中，V为电子竖直角测量仪7测量的汽车车体的竖直角；
根据公式计算第二有效雷达探测器B和点P在X轴向的方向余弦γBPx、第二有效雷达探测器B和点P在Y轴向的方向余弦γBPy、第二有效雷达探测器B和点P在Z轴向的方向余弦γBPz；
根据公式计算第三有效雷达探测器C和点P在X轴向的方向余弦γCPx、第三有效雷达探测器C和点P在Y轴向的方向余弦γCPy、第三有效雷达探测器C和点P在Z轴向的方向余弦γCPz；
需要说明的是，由于电子竖直角测量仪7安装在汽车车体5的底盘上，与汽车车体5同步移动，雷达探测器1安装在汽车车体5上，电子竖直角测量仪7测量的汽车车体5的竖直角与雷达探测器1的竖直角为同一个竖直角，利用电子竖直角测量仪7测量汽车车体5的竖直角，计算点P当前坐标，汽车车体5移动时，雷达探测器1与运动障碍物6的位置发生变化，汽车车体5随着位置的变化而竖直角变化，采用电子竖直角测量仪7测量的当前竖直角与雷达探测器1探测数据同步。
步骤307、根据公式计算点P的初始第一坐标(XAP,YAP,ZAP)，其中，ΔXAP为LAP在X轴的分量且ΔXAP＝LAP*γAPx，ΔYAP为LAP在Y轴的分量且ΔYAP＝LAP*γAPy，ΔZAP为LAP在Z轴的分量且ΔZAP＝LAP*γAPz；
根据公式计算点P的初始第二坐标(XBP,YBP,ZBP)，其中，ΔXBP为LBP在X轴的分量且ΔXBP＝LBP*γBPx，ΔYBP为LBP在Y轴的分量且ΔYBP＝LBP*γBPy，ΔZBP为LBP在Z轴的分量且ΔZBP＝LBP*γBPz；
根据公式计算点P的初始第三坐标(XCP,YCP,ZCP)，其中，ΔXCP为LCP在X轴的分量且ΔXCP＝LCP*γCPx，ΔYCP为LCP在Y轴的分量且ΔYCP＝LCP*γCPy，ΔZCP为LCP在Z轴的分量且ΔZCP＝LCP*γCPz；
需要说明的是，利用第一有效雷达探测器A和点P的位置关系计算一次点P的坐标，利用第二有效雷达探测器B和点P的位置关系再计算一次点P的坐标，利用第三有效雷达探测器C和点P的位置关系第三次计算点P的坐标，避免单次计算存在的干扰误差。
步骤308、根据公式计算点P的更新坐标(XP,YP,ZP)；
需要说明的是，利用三次计算的P的初始坐标的均值作为点P的更新坐标，数据精度高，计算可靠性好。
步骤309、n次利用第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C主动探测运动障碍物6距离，并n次循环步骤304至步骤308，得到n次不同时刻的点P的更新坐标，获取运动障碍物6的实时位置，n次不同时刻的点P的更新坐标构成观测数据集合Q＝{(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),...,(xi,yi,zi),...,(xn,yn,zn)}，其中，n为不小于4的正整数，i为有效雷达探测器探测次数编号且1≤i≤n，(xi,yi,zi)为车载控制器2第i次计算的点P的更新坐标；
需要说明的是，n次利用第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C主动探测运动障碍物6距离，并不断的计算不同时刻的点P的更新坐标可获取n个点P的离散点，得到运动障碍物6的实时位置。
步骤四、拟合并预测运动障碍物轨迹，过程如下：
步骤401、获取有效观测数据集合Q'：利用车载控制器2对观测数据集合Q＝{(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),...,(xi,yi,zi),...,(xn,yn,zn)}做降维处理，选取点P的更新坐标的X轴坐标值和Y轴坐标值构成有效观测数据集合Q'，有效观测数据集合Q'＝{(x1,y1),(x2,y2),...,(xi,yi),...,(xn,yn)}；
实际使用中，由于汽车车体5和运动障碍物6均为位于地面移动的立体物体，运动障碍物6与雷达探测器1等高的Z轴值不影响运动障碍物6前进后退的轨迹变化，因此，仅采用点P的更新坐标的X轴坐标值和Y轴坐标值拟合轨迹。
步骤402、确定基函数族并构建二次多项式：车载控制器2设定基函数族，所述基函数族包括δ0(x)＝1、δ1(x)＝x和δ2(x)＝x2，车载控制器2构建二次多项式s(x)＝a0δ0(x)+a1δ1(x)+a2δ2(x)，其中，a0为二次多项式s(x)中δ0(x)的系数，a1为二次多项式s(x)中δ1(x)的系数，a2为二次多项式s(x)中δ2(x)的系数；
步骤403、根据公式计算二次多项式s(x)的系数矩阵并带入二次多项式s(x)＝a0+a1x+a2x2，车载控制器2获得拟合曲线，实现运动障碍物6轨迹的预测，其中，δ0为由δ0(x)＝1组成的n维向量且δ0＝[1,1,L,1,L,1]T，δ1为由δ1(x)＝x组成的n维向量且δ1＝[x1,x2,L,xi,L,xn]T，δ2为由δ2(x)＝x2组成的n维向量且
需要说明的是，利用步骤三中不同时刻的点P的更新坐标只能获取运动障碍物6的当前位置，无法预知运动障碍物6下一时刻的位置，因此，本步骤的目的是利用已知点采用二次多项式拟合曲线的方式获取运动障碍物6的运动轨迹，实现运动障碍物6下一时刻的位置的预知，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，且根据点P的更新坐标的不断获取及时矫正运动障碍物6轨迹，实际计算中，运动障碍物6轨迹均是相对于基于车身的独立坐标系，实时性与相对性好。
步骤五、运动障碍物轨迹显示及预警：利用显示屏3实时显示运动障碍物6的运动轨迹，通过车载控制器2设定运动障碍物6距离汽车车体5的安全距离阈值，当运动障碍物6与汽车车体5的距离不大于安全距离阈值时，车载控制器2控制报警器4预警。
本实施例中，所述报警器4包括语音提示器和LED爆闪灯，所述语音提示器和所述LED爆闪灯均与车载控制器2的输出端相接。
本实施例中，所述安全距离阈值为0.5m～1m。
需要说明的是，利用显示屏3实时显示运动障碍物6的运动轨迹，当有运动障碍物6接近安全距离阈值时，报警器4可通过语音提示器提示驾驶员危险，同时可通过LED爆闪灯发出强烈的提示信号，提示运动障碍物6的人注意行驶方向和行驶速度，多方面的起到安全防护作用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种多点式主动探测的汽车防撞方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、建立多点式主动探测的汽车防撞系统：在汽车车体(5)的前侧面板、后侧面板、左侧面板和右侧面板上分别安装不少于三个用于主动探测运动障碍物(6)位置的雷达探测器(1)，同时建立用于对每个雷达探测器(1)探测到的数据进行处理的汽车防撞子系统，所述汽车防撞子系统与雷达探测器(1)组成多点式主动探测的汽车防撞系统；所述汽车防撞子系统包括车载控制器(2)和安装在汽车车体(5)的底盘上安装用于检测汽车车体(5)竖直角的电子竖直角测量仪(7)，以及均与车载控制器(2)的输出端相接的显示屏(3)和用于提示司机避开运动障碍物(6)的报警器(4)，电子竖直角测量仪(7)和雷达探测器(1)均与车载控制器(2)的输入端相接；
汽车车体(5)的前侧面板、后侧面板、左侧面板和右侧面板上安装的雷达探测器(1)均位于同一平面上；
步骤二、构建基于车身的独立坐标系：以位于同一平面上的多个雷达探测器(1)所在平面的几何中心位置为坐标原点O，以汽车车体(5)直线前进行驶的正前方为Y轴正方向，以水平垂直于Y轴且由左侧面板指向右侧面板的方向为X轴正方向，以竖直垂直于Y轴且由汽车车体(5)的底盘指向汽车车体(5)顶板的方向为Z轴正方向建立基于车身的独立坐标系O-XYZ；
步骤三、获取运动障碍物实时位置，过程如下：
步骤301、确定有效雷达探测器：利用多个雷达探测器(1)同时探测运动障碍物(6)分别距离多个雷达探测器(1)的距离，并将多个距离数据实时传输至车载控制器(2)，车载控制器(2)对多个距离数据进行从小到大排序，设定排序后的前三个距离数据所对应的雷达探测器(1)均为有效雷达探测器，三个有效雷达探测器为三个连续的雷达探测器(1)，该三个连续的雷达探测器(1)依次为第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C，设定运动障碍物(6)的位置为点P；
步骤302、根据公式计算第二有效雷达探测器B与第一有效雷达探测器A的基准方位角其中，XA为第一有效雷达探测器A的X轴坐标，YA为第一有效雷达探测器A的Y轴坐标，XB为第二有效雷达探测器B的X轴坐标，YB为第二有效雷达探测器B的Y轴坐标，
根据公式计算第三有效雷达探测器C与第二有效雷达探测器B的基准方位角其中，XC为第三有效雷达探测器C的X轴坐标，YC为第三有效雷达探测器C的Y轴坐标，
步骤303、确定第二有效雷达探测器B与第一有效雷达探测器A的方位角αBA：
当XA-XB>0且YA-YB>0时，方位角
当XA-XB<0且YA-YB>0时，方位角
当XA-XB<0且YA-YB<0时，方位角
当XA-XB>0且YA-YB<0时，方位角
确定第三有效雷达探测器C与第二有效雷达探测器B的方位角αCB：
当XB-XC>0且YB-YC>0时，方位角
当XB-XC<0且YB-YC>0时，方位角
当XB-XC<0且YB-YC<0时，方位角
当XB-XC>0且YB-YC<0时，方位角
步骤304、根据公式计算第一有效雷达探测器A与点P的方位角αAP和第二有效雷达探测器B与点P的初始方位角α'BP，其中，∠BAP为LBA与LAP的夹角且∠ABP为LBA与LBP的夹角且LBA为第二有效雷达探测器B至第一有效雷达探测器A的线段，LAP为第一有效雷达探测器A至点P的线段，LBP为第二有效雷达探测器B至点P的线段，αAB为第一有效雷达探测器A至第二有效雷达探测器B的方位角；
根据公式计算第二有效雷达探测器B与点P的更新方位角α″BP和第三有效雷达探测器C与点P的方位角αCP，其中，∠CBP为LCB与LBP的夹角且∠BCP为LCB与LCP的夹角且LCB为第三有效雷达探测器C至第二有效雷达探测器B的线段，LCP为第三有效雷达探测器C至点P的线段，αBC为第二有效雷达探测器B至第三有效雷达探测器C的方位角；
根据公式计算第二有效雷达探测器B与点P的方位角αBP；
步骤305、根据公式计算LAP的方向角βAP；
根据公式计算LBP的方向角βBP；
根据公式计算LCP的方向角βCP；
步骤306、根据公式计算第一有效雷达探测器A和点P在X轴向的方向余弦γAPx、第一有效雷达探测器A和点P在Y轴向的方向余弦γAPy、第一有效雷达探测器A和点P在Z轴向的方向余弦γAPz，其中，V为电子竖直角测量仪(7)测量的汽车车体(5)的竖直角；
根据公式计算第二有效雷达探测器B和点P在X轴向的方向余弦γBPx、第二有效雷达探测器B和点P在Y轴向的方向余弦γBPy、第二有效雷达探测器B和点P在Z轴向的方向余弦γBPz；
根据公式计算第三有效雷达探测器C和点P在X轴向的方向余弦γCPx、第三有效雷达探测器C和点P在Y轴向的方向余弦γCPy、第三有效雷达探测器C和点P在Z轴向的方向余弦γCPz；
步骤307、根据公式计算点P的初始第一坐标(XAP,YAP,ZAP)，其中，ΔXAP为LAP在X轴的分量且ΔXAP＝LAP*γAPx，ΔYAP为LAP在Y轴的分量且ΔYAP＝LAP*γAPy，ΔZAP为LAP在Z轴的分量且ΔZAP＝LAP*γAPz；
根据公式计算点P的初始第二坐标(XBP,YBP,ZBP)，其中，ΔXBP为LBP在X轴的分量且ΔXBP＝LBP*γBPx，ΔYBP为LBP在Y轴的分量且ΔYBP＝LBP*γBPy，ΔZBP为LBP在Z轴的分量且ΔZBP＝LBP*γBPz；
根据公式计算点P的初始第三坐标(XCP,YCP,ZCP)，其中，ΔXCP为LCP在X轴的分量且ΔXCP＝LCP*γCPx，ΔYCP为LCP在Y轴的分量且ΔYCP＝LCP*γCPy，ΔZCP为LCP在Z轴的分量且ΔZCP＝LCP*γCPz；
步骤308、根据公式计算点P的更新坐标(XP,YP,ZP)；
步骤309、n次利用第一有效雷达探测器A、第二有效雷达探测器B和第三有效雷达探测器C主动探测运动障碍物(6)距离，并n次循环步骤304至步骤308，得到n次不同时刻的点P的更新坐标，获取运动障碍物(6)的实时位置，n次不同时刻的点P的更新坐标构成观测数据集合Q＝{(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),...,(xi,yi,zi),...,(xn,yn,zn)}，其中，n为不小于4的正整数，i为有效雷达探测器探测次数编号且1≤i≤n，(xi,yi,zi)为车载控制器(2)第i次计算的点P的更新坐标；
步骤四、拟合并预测运动障碍物轨迹，过程如下：
步骤401、获取有效观测数据集合Q'：利用车载控制器(2)对观测数据集合Q＝{(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),...,(xi,yi,zi),...,(xn,yn,zn)}做降维处理，选取点P的更新坐标的X轴坐标值和Y轴坐标值构成有效观测数据集合Q'，有效观测数据集合Q'＝{(x1,y1),(x2,y2),...,(xi,yi),...,(xn,yn)}；
步骤402、确定基函数族并构建二次多项式：车载控制器(2)设定基函数族，所述基函数族包括δ0(x)＝1、δ1(x)＝x和δ2(x)＝x2，车载控制器(2)构建二次多项式s(x)＝a0δ0(x)+a1δ1(x)+a2δ2(x)，其中，a0为二次多项式s(x)中δ0(x)的系数，a1为二次多项式s(x)中δ1(x)的系数，a2为二次多项式s(x)中δ2(x)的系数；
步骤403、根据公式计算二次多项式s(x)的系数矩阵并带入二次多项式s(x)＝a0+a1x+a2x2，车载控制器(2)获得拟合曲线，实现运动障碍物(6)轨迹的预测，其中，δ0为由δ0(x)＝1组成的n维向量且δ0＝[1,1,L,1,L,1]T，δ1为由δ1(x)＝x组成的n维向量且δ1＝[x1,x2,L,xi,L,xn]T，δ2为由δ2(x)＝x2组成的n维向量且
步骤五、运动障碍物轨迹显示及预警：利用显示屏(3)实时显示运动障碍物(6)的运动轨迹，通过车载控制器(2)设定运动障碍物(6)距离汽车车体(5)的安全距离阈值，当运动障碍物(6)与汽车车体(5)的距离不大于安全距离阈值时，车载控制器(2)控制报警器(4)预警。
2.按照权利要求1所述的一种多点式主动探测的汽车防撞方法，其特征在于：步骤304中根据公式计算第一有效雷达探测器A与第二有效雷达探测器B的基准方位角确定第一有效雷达探测器A与第二有效雷达探测器B的方位角αAB：
当XB-XA>0且YB-YA>0时，方位角
当XB-XA<0且YB-YA>0时，方位角
当XB-XA<0且YB-YA<0时，方位角
当XB-XA>0且YB-YA<0时，方位角
步骤304中根据公式计算第二有效雷达探测器B与第三有效雷达探测器C的基准方位角确定第二有效雷达探测器B与第三有效雷达探测器C的方位角αBC：
当XC-XB>0且YC-YB>0时，方位角
当XC-XB<0且YC-YB>0时，方位角
当XC-XB<0且YC-YB<0时，方位角
当XC-XB>0且YC-YB<0时，方位角
3.按照权利要求1所述的一种多点式主动探测的汽车防撞方法，其特征在于：所述报警器(4)包括语音提示器和LED爆闪灯，所述语音提示器和所述LED爆闪灯均与车载控制器(2)的输出端相接。
4.按照权利要求1所述的一种多点式主动探测的汽车防撞方法，其特征在于：所述安全距离阈值为0.5m～1m。
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