CN109693669A - 一种确定最近在径前车的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定最近在径前车的方法及系统，在确定获取到的车道线信息无效时，将本车的前车的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，从而基于本车的行驶速度以及前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，确定本车的最近在径前车，以便对本车的纵向速度进行控制。本发明通过将本车的前车的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，实现在车道线信息无效的情况下，确定本车的最近在径前车，并同时适用于本车处于直线和弯道轨迹的情况，因此本发明大大提高了确定最近在径前车的可靠性，从而为提高对本车的控制精度，降低车辆之间的碰撞风险提供了依据。

Description

一种确定最近在径前车的方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车自动驾驶技术领域，更具体的说，涉及一种确定最近在径前车的方法及系统。

背景技术

自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)系统是一个在传统巡航控制基础上发展起来的新一代辅助驾驶系统，它不但具有自动巡航的全部功能，还可以通过车载雷达等传感器监测汽车前方的道路交通环境。一旦发现当前行驶车道的前方有距离本车距离较近的其他前行车辆，将根据本车与前车之间的相对距离及相对速度等信息，通过控制汽车的油门和刹车对车辆进行纵向速度控制，使本车与前车保持合适的安全间距。

目前，当本车为直线行驶路径时，在有车道线信息的情况下，可以单纯依据本车与同一路径中的前车的纵向距离，较准确的确定本车的最近在径前车。但是，当本车的行驶路径无车道线信息且为直线的情况下，或是本车的行驶路径为弯道轨迹时，单纯依据本车与前车的纵向距离来确定本车的最近在径前车将会存在较大的偏差。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种确定最近在径前车的方法及系统，以实现在车道线信息无效的情况下，仍可以确定本车的最近在径前车，且该方案同时适用于本车处于直线和弯道轨迹的情况。

一种确定最近在径前车的方法，包括：

获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，所述第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度，获取本车的前车的运动信息，并记为第二运动信息，所述第二运动信息包括：所述前车与本车的纵向距离、横向距离和纵向相对速度，以及获取车道线信息；

判断所述车道线信息是否有效；

如果否，则基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，所述相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离和纵向速度；

基于本车的所述行驶速度以及所述相对运动信息，确定本车的最近在径前车。

可选的，所述基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径R的过程为：

R＝VehSpd/Yawrate；

其中，VehSpd为所述行驶速度，Yawrate为所述偏航角速度。

可选的，基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，具体包括:

计算得到本车定曲率行驶路径中本车与所述前车的横向位置偏差y_offset，过程为：

y_。ffset＝abs(R-y)；

其中，abs(R-y)为对(R-y)的差值取绝对值的函数，y为所述前车与本车的横向距离；

计算得到所述前车的中心与所述本车定曲率行驶路径的圆心的连线与水平方向的夹角θ，过程为：

θ＝arctan(x/y_offset)；

其中，x为所述前车与本车的纵向距离；

计算得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离x_align，过程为：

x_align＝abs(R)×θ；

其中，abs(R)为对R取绝对值的函数；

计算得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的横向直线距离y_align，过程为：

其中，sign(R)为曲率半径R的符号函数；

计算得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向速度v_{x_align}，过程为：

v_{x_align}＝v_x·cosθ+v_y·sinθ·sign(R)；

其中，v_x为所述前车与本车的纵向相对速度，v_y为所述前车与本车的横向相对速度。

可选的，所述基于本车的所述行驶速度以及所述相对运动信息，确定本车的最近在径前车，具体包括：

当本车的所述行驶速度位于预设速度区间时，将所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离进行大小比较，将纵向曲线距离最短的前车确定为本车的最近在径前车，其中，所述预设速度区间中的速度最大值为速度阈值。

可选的，所述基于本车的所述行驶速度以及所述相对运动信息，确定本车的最近在径前车，具体包括：

当本车的所述行驶速度大于所述速度阈值时，计算本车的所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间，过程为：

ttc_x＝x_align/v_{x_align}；

其中，ttc_x为所述纵向碰撞时间，x_align为所述前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离，v_{x_align}为所述前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向速度；

比较计算得到的各个所述纵向碰撞时间的大小，将纵向碰撞时间最短的前车确定为本车的最近在径前车。

可选的，所述基于本车的所述行驶速度以及所述相对运动信息，确定本车的最近在径前车包括：

依据本车的所述行驶速度和所述相对运动信息，将所述纵向碰撞时间最短的前车的特征值增大预设幅值，同时将非纵向碰撞时间最短的前车的特征值减小所述预设幅值；

选取特征值最大的所述前车作为本车的最近在径前车。

可选的，所述选取特征值最大的所述前车作为本车的最近在径前车包括：

在预设数量的相邻周期结束后，统计各个所述相邻周期内各个所述前车成为本车的最近在径前车的次数，剔除出现次数低于预设次数且在所述预设数量的所述相邻周期结束后的特征值不是各个所述前车的特征值中最大值的前车；

选取在所述预设数量的所述相邻周期结束后，所述特征值最大的前车作为本车的最近在径前车。

一种确定最近在径前车的系统，包括：

获取单元，用于获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，所述第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度，获取本车的前车的运动信息，并记为第二运动信息，所述第二运动信息包括：所述前车与本车的纵向距离、横向距离和纵向相对速度，以及获取车道线信息；

第一判断单元，用于判断所述车道线信息是否有效；

曲率半径获取单元，用于在所述第一判断单元判断为否的情况下，基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

相对运动信息获取单元，用于基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，所述相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离和纵向速度；

第一最近在径前车确定单元，用于基于本车的所述行驶速度以及所述相对运动信息，确定本车的最近在径前车。

可选的，所述最近在径前车确定单元具体用于：

当本车的所述行驶速度位于预设速度区间时，将所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离进行大小比较，并将纵向曲线距离最短的前车确定为本车的最近在径前车，其中，所述预设速度区间中的速度最大值为速度阈值。

可选的，所述第一最近在径前车确定单元包括：

数值调整子单元，用于依据本车的所述行驶速度和所述相对运动信息，将所述纵向碰撞时间最短的前车的特征值增大预设幅值，同时将非纵向碰撞时间最短的前车的特征值减小所述预设幅值；

选取子单元，用于选取特征值最大的所述前车作为本车的最近在径前车。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种确定最近在径前车的方法及系统，在确定获取到的车道线信息无效时，将本车的前车的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，从而基于本车的行驶速度以及前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，确定本车的最近在径前车，以便对本车的纵向速度进行控制。由此可以看出，本发明通过将本车的前车的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，实现在车道线信息无效的情况下，确定本车的最近在径前车，且该方案同时适用于本车处于直线和弯道轨迹的情况，相对于传统方案单纯依据本车与前车的纵向距离来确定本车的最近在径前车而言，本发明大大提高了确定最近在径前车的可靠性，从而为提高对本车的控制精度，降低车辆之间的碰撞风险提供了依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种确定最近在径前车的方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种在本车处于弯道轨迹的情况下，前车的距离转换示意图；

图3为本发明实施例公开的一种确定最近在径前车的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种确定最近在径前车的方法及系统，在确定获取到的车道线信息无效时，将本车的前车的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，从而基于本车的行驶速度以及前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，确定本车的最近在径前车，以便对本车的纵向速度进行控制。由此可以看出，本发明通过将本车的前车的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，实现在车道线信息无效的情况下，确定本车的最近在径前车，且该方案同时适用于本车处于直线和弯道轨迹的情况，相对于传统方案单纯依据本车与前车的纵向距离来确定本车的最近在径前车而言，本发明大大提高了确定最近在径前车的可靠性，从而为提高对本车的控制精度，降低车辆之间的碰撞风险提供了依据。

参见图1，本发明一实施例公开了一种确定最近在径前车的方法流程图，该方法包括步骤：

步骤S101、获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，本车的前车的运动信息，并记为第二运动信息，以及车道线信息；

需要说明的是，本步骤中“第一运动信息”中的“第一”和“第二运动信息”中的“第二”仅仅用来将本车的运动信息和前车的运动信息进行区分，并不是要求或者暗示本车的运动信息和前车的运动信息之间存在任何这种实际的关系或顺序。

具体的，本车的第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度。在实际应用中，可以利用本车上安装的速度传感器获取本车的行驶速度，利用本车上安装的角速度传感器获取本车的偏航角速度。

前车的第二运行信息包括：前车与本车的纵向距离、横向距离和纵向相对速度。

车道线信息包括：车道线识别度、车道线位置、方向角、曲率和曲率变化率。

在实际应用中，可以利用本车上安装的摄像头和雷达获取前车的运动信息以及车道线信息，具体可参见现有技术中的成熟方案，此处不再赘述。

步骤S102、判断车道线信息是否有效，如果否，则执行步骤S103；

需要说明的是，车道线信息是否有效指的是：车道线信息是否存在、完整以及准确，当车道线信息存在、完整和准确时，则判定车道线信息有效；反之，当车道线信息满足：不存在、不完整和不准确三个条件中的任意一个或是多个时，则判定车道线信息无效。

步骤S103、基于第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

需要说明的是，在实际应用中，本车行驶路径可以看成是一个定曲率行驶路径，因此，可以基于本车的运动信息估算得到的本车定曲率行驶路径的曲率半径。

根据如下公式(1)计算得到本车定曲率行驶路径的曲率半径R，公式(1)如下：

R＝VehSpd/Yawrate(1)；

式中，VehSpd为本车的行驶速度，Yawrate为本车的偏航角速度。

步骤S104、基于曲率半径，将第二运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息；

需要说明的是，前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离和纵向速度。

具体的，参见图2，本发明一实施例公开的一种在本车处于弯道轨迹的情况下，前车的距离转换示意图，图2中1为本车，2为前车，黑色加粗曲线为根据本车的行驶速度VehSpd与本车的偏航角速度Yawrate估算得到的车辆定曲率行驶路径，车辆定曲率行驶路径的曲率半径R的计算公式参见公式(1)。

假设，前车2与本车1的纵向距离为x，横向距离为y，纵向相对速度为v_x，横向相对速度为v_y；

前车相对于本车定曲率行驶路径的运动信息包括：纵向曲线距离为x_align、横向直线距离为y_align和纵向速度为v_{x_align}。

根据公式(2)计算得到本车定曲率行驶路径中本车与前车的横向位置偏差y_offset，公式(2)如下：

y_offser＝abs(R-y) (2)；

式中，abs(R-y)为对(R-y)的差值取绝对值的函数。

根据公式(3)计算得到前车的中心与本车定曲率行驶路径的圆心的连线与水平方向的夹角θ，公式(3)如下：

θ＝arctan(x/y_offset)(3)；

根据公式(4)计算得到前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离x_align，公式(4)如下：

x_align＝abs(R)×θ (4)；

式中，abs(R)为对R取绝对值的函数。

根据公式(5)计算得到前车相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离y_align，公式(5)如下：

式中，sign(R)为曲率半径R的符号函数。

根据公式(6)计算得到前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向速度v_{x_align}，公式(6)如下：

v_{x_align}＝v_x·cosθ+v_y·sinθ·sign(R) (6)。

需要特别说明的是，虽然图2示出的是，在本车处于弯道轨迹的情况下，前车的距离转换示意图，但是图2中所示出的图不仅仅适用于本车处于弯道轨迹的情况下，同样适用于本车处于直道轨迹的情况，当本车处于直道轨迹时，本车的偏航角速度是一个极小的值，那么根据公式(1)计算得到的曲率半径R是一个极大的值，从而使得图2中的黑色加粗曲线近似为一条直线。

步骤S105、基于本车的行驶速度以及前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，确定本车的最近在径前车。

需要说明的是，在实际应用中，可以利用本车的前车与本车的纵向曲线距离确定本车的最近在径前车；也可以利用本车的前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间来确定本车的最近在径前车。

综上可知，本发明公开的确定最近在径前车的方法，在确定获取到的车道线信息无效时，将本车的前车的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，从而基于本车的行驶速度以及前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，确定本车的最近在径前车，以便对本车的纵向速度进行控制。由此可以看出，本发明通过将本车的前车的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，实现在车道线信息无效的情况下，确定本车的最近在径前车，且该方案同时适用于本车处于直线和弯道轨迹的情况，相对于传统方案单纯依据本车与前车的纵向距离来确定本车的最近在径前车而言，本发明大大提高了确定最近在径前车的可靠性，从而为提高对本车的控制精度，降低车辆之间的碰撞风险提供了依据。

基于上述论述可知，在实际应用中，可以利用本车的前车与本车的纵向曲线距离确定本车的最近在径前车；也可以利用本车的前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间来确定本车的最近在径前车，因此，步骤S105具体可以包括：

(1)当本车的行驶速度位于预设速度区间时，预设速度区间中的速度最大值为速度阈值，将本车的前车的纵向曲线距离进行大小比较，并将纵向曲线距离最短的前车确定为本车的最近在径前车。

本实施例中，预设速度区间依据实际需求而定，比如[0，10]m/s。

根据步骤S104可知，本发明将本车所有的前车的第二运行信息都转换到了本车定曲率行驶路径的坐标系下，从而得到所有的前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运行信息，因此，通过将本车的前车的纵向曲线距离进行比较，即可确定各个前车对本车的纵向威胁程度，当某个前车与本车的纵向曲线距离最短时，表明该前车对本车构成的威胁最大，在这种情况下，将纵向曲线距离最短的前车确定为本车的最近在径前车。在实际应用中，可通过对本车的纵向速度进行控制，使本车与最近在径前车保持预设安全距离。

其中，当本车的行驶速度位于预设速度区间且本车的前车仅有一辆时，则将该前车确定为本车的最近在径前车。

(2)当本车的行驶速度大于速度阈值时，根据公式(7)计算本车的前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间ttc_x，公式(7)如下：

ttc_x＝x_align/v_{x_align} (7)；

式中，x_align为前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离，v_{x_align}为前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向速度。

将计算得到的纵向碰撞时间进行大小比较，并纵向碰撞时间最短的前车确定为本车的最近在径前车。

其中，当本车的行驶速度大于速度阈值且本车的前车仅有一辆时，则将该前车确定为本车的最近在径前车。

需要说明的是，当本车的行驶速度较快时，为提高行车安全性，将不会单纯依据本车的前车与本车的纵向曲线距离来确定本车的最近在径前车，而是利用本车的前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间来确定本车的最近在径前车。

其中，速度阈值的取值依据实际需要而定，比如10m/s，本发明在此不做限定。

综上可知，本发明针对处于不同速度区间的本车采用了不同的确定本车的最近在径前车的方案，当本车的速度较慢时，可以单纯的利用本车的前车与本车的纵向曲线距离确定本车的最近在径前车；反之，当本车的速度较快时，为提高行车安全性，本发明利用本车的前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间来确定本车的最近在径前车，这两种方案均适用于本车处于直线和弯道轨迹的情况，相对于传统方案单纯依据本车与前车的纵向距离来确定本车的最近在径前车而言，本发明大大提高了确定最近在径前车的可靠性，从而为提高对本车的控制精度，降低车辆之间的碰撞风险提供了依据。

上述实施例中，当车道线信息有效，也即当车道线信息存在、完整和准确时，可以基于车道线信息确定本车的最近在径前车。

因此，为进一步优化上述实施例，当步骤S102判为否，也即车道线信息无效时，车辆选取方法还可以包括步骤：

步骤S106、基于车道线信息确定本车的最近在径前车。

具体的，当本车为直线行驶路径时，在有车道线信息的情况下，可以单纯依据本车与前车的纵向距离，确定本车的最近在径前车，具体可参见现有成熟方案，此处不再赘述。

当本车为弯道轨迹行驶路径时，可以利用车道线信息中的位置、方向角、曲率、曲率变化率和车道线识别度，以及前车相对于本车的横向直线距离是否位于车道线两条边界的横向距离中间，来确定候选前车，然后根据候选前车的第二运动信息和本车的第一运动信息，采用步骤S103～步骤S105中的方案，来从候选前车中确定本车的最近在径前车。

可以理解，本车在行驶过程中，在行驶路径上避免不了会存在一些扰动车辆，该扰动车辆也即会反复切入本车的传感器的探测范围，使本车误将该反复车辆切入车辆最为最近在径前车，从而导致最近在径前车频繁切换，使本车频繁刹车或是频繁减速，进而降低了行车舒适度。

基于此，本发明在基于图1所示的实施例确定本车的最近在径前车之后，还会进一步对该最近在径前车的行驶稳定性进行判定。

因此，步骤S105之后具体还可以包括：

依据本车的行驶速度和相对运动信息，将纵向碰撞时间最短的前车的特征值增大预设幅值，同时将非纵向碰撞时间最短的前车的特征值减小预设幅值；

选取特征值最大的前车作为本车的最近在径前车。

其中，选取特征值最大的前车作为本车的最近在径前车的过程可以包括：

在预设数量的相邻周期结束后，统计各个相邻周期内各个前车成为本车的最近在径前车的次数，剔除出现次数低于预设次数且在预设数量的相邻周期结束后的特征值不是各个前车的特征值中最大值的前车；

选取在预设数量的相邻周期结束后，特征值最大的前车作为本车的最近在径前车。

其中，相邻周期指的是相邻的两个采样周期。

举例说明，假设每一个最近在径前车的特征值的初始值均为0，预设幅度为2，相邻周期的预设数量为5。

当本车的某一辆前车在第一个采样周期中被确定为本车的最近在径前车时，则将该最近在径前车的特征值加2。

在第二个采样周期中，采用图1所示的实施例，再次确定了本车的最近在径前车时，则判断在第二个采样周期确定的最近在径前车和在第一个采样周期确定的最近在径前车是否为同一前车，如果是，则将第一个采样周期确定的最近在径前车的特征值再次加2；如果否，则将第二个采样周期确定的最近在径前车的特征值加2，并将第一个采样周期确定的最近在径前车的特征值减2。

由于相邻周期指的是相邻的两个采样周期，因此，本实施例中的第一采样周期和第二采样周期可以称为一个相邻周期。

如此反复，直到相邻周期的数量达到5，并将特征值最大的前车作为本车的最近在径前车，从而本车将基于该目标最近在径前车进行纵向车速控制。

综上可知，因此本发明有效避免了在本车行驶过程中，因扰动车辆的存在导致最近在径前车频繁切换，使本车频繁刹车或是频繁减速的情况，从而提高了行车舒适度。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种确定最近在径前车的系统。

参见图3，本发明一实施例公开的一种确定最近在径前车的系统的结构示意图，该系统包括：

获取单元201，用于获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，本车的前车的运动信息，并将记为第二运动信息，以及车道线信息；

需要说明的是，本实施例中“第一运动信息”中的“第一”和“第二运动信息”中的“第二”仅仅用来将本车的运动信息和前车的运动信息进行区分，并不是要求或者暗示本车的运动信息和前车的运动信息之间存在任何这种实际的关系或顺序。

具体的，本车的第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度。在实际应用中，可以利用本车上安装的速度传感器获取本车的行驶速度，利用本车上安装的角速度传感器获取本车的偏航角速度。

前车的第二运行信息包括：前车与本车的纵向距离、横向距离和纵向相对速度。

车道线信息包括：车道线识别度、车道线位置、方向角、曲率和曲率变化率。

在实际应用中，可以利用本车上安装的摄像头和雷达获取前车的运动信息以及车道线信息，具体可参见现有技术中的成熟方案，此处不再赘述。

第一判断单元202，用于判断车道线信息是否有效；

需要说明的是，车道线信息是否有效指的是：车道线信息是否存在、完整以及准确，当车道线信息存在、完整和准确时，则判定车道线信息有效；反之，当车道线信息满足：不存在、不完整和不准确三个条件中的任意一个或是多个时，则判定车道线信息无效。

曲率半径获取单元203，用于在第一判断单元202判断为否的情况下，基于第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

需要说明的是，在实际应用中，本车行驶路径可以看成是一个定曲率行驶路径，因此，可以基于本车的运动信息估算得到的本车定曲率行驶路径的曲率半径。

根据如下公式(1)计算得到本车定曲率行驶路径的曲率半径R，公式(1)如下：

R＝VehSpd/_Yawrate (1)；

式中，VehSpd为本车的行驶速度，Yawrate为本车的偏航角速度。

相对运动信息获取单元204，用于基于曲率半径，将第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息；

相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离和纵向速度。

需要说明的是，前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离和纵向速度。

具体的，参见图2，本发明一实施例公开的一种在本车处于弯道轨迹的情况下，前车的距离转换示意图，图2中1为本车，2为前车，黑色加粗曲线为根据本车的行驶速度VehSpd与本车的偏航角速度Yawrate估算得到的车辆定曲率行驶路径，车辆定曲率行驶路径的曲率半径R的计算公式参见公式(1)。

假设，前车2与本车1的纵向距离为x，横向距离为y，纵向相对速度为v_x，横向相对速度为v_y；

前车相对于本车定曲率行驶路径的运动信息包括：纵向曲线距离为x_align、横向直线距离为y_align和纵向速度为v_{x_align}。

根据公式(2)计算得到本车定曲率行驶路径中本车与前车的横向位置偏差y_offset，公式(2)如下：

y_offset＝abs(R-y) (2)；

式中，abs(R-y)为对(R-y)的差值取绝对值的函数。

根据公式(3)计算得到前车的中心与本车定曲率行驶路径的圆心的连线与水平方向的夹角θ，公式(3)如下：

θ＝arctan(x/y_offset) (3)；

根据公式(4)计算得到前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离x_align，公式(4)如下：

x_align＝abs(R)×θ (4)；

式中，abs(R)为对R取绝对值的函数。

根据公式(5)计算得到前车相对于本车定曲率行驶路径的横向直线距离y_align，公式(5)如下：

式中，sign(R)为曲率半径R的符号函数。

根据公式(6)计算得到前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向速度v_{x_align}，公式(6)如下：

v_{x_align}＝v_x·cosθ+v_y·sinθ·sign(R) (6)。

需要特别说明的是，虽然图2示出的是，在本车处于弯道轨迹的情况下，前车的距离转换示意图，但是图2中所示出的图不仅仅适用于本车处于弯道轨迹的情况下，同样适用于本车处于直道轨迹的情况，当本车处于直道轨迹时，本车的偏航角速度是一个极小的值，那么根据公式(1)计算得到的曲率半径R是一个极大的值，从而使得图2中的黑色加粗曲线为一条直线。

第一最近在径前车确定单元205，用于基于本车的行驶速度以及相对运动信息，确定本车的最近在径前车。

需要说明的是，在实际应用中，可以利用本车的前车与本车的纵向曲线距离确定本车的最近在径前车；也可以利用本车的前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间来确定本车的最近在径前车。

综上可知，本发明公开的确定最近在径前车的系统，在确定获取到的车道线信息无效时，将本车的前车的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，从而基于本车的行驶速度以及前车相对于本车定曲率行驶路径的相对运动信息，确定本车的最近在径前车，以便对本车的纵向速度进行控制。由此可以看出，本发明通过将本车的前车的运动信息转换到本车定曲率行驶路径的坐标系下，实现在车道线信息无效的情况下，确定本车的最近在径前车，且该方案同时适用于本车处于直线和弯道轨迹的情况，相对于传统方案单纯依据本车与前车的纵向距离来确定本车的最近在径前车而言，本发明大大提高了确定最近在径前车的可靠性，从而为提高对本车的控制精度，降低车辆之间的碰撞风险提供了依据。

基于上述论述可知，在实际应用中，可以利用本车的前车与本车的纵向曲线距离确定本车的最近在径前车；也可以利用本车的前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间来确定本车的最近在径前车，第一最近在径前车确定单元205具体可以用于：当本车的行驶速度位于预设速度区间时，将前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离进行大小比较，并将纵向曲线距离最短的前车确定为本车的最近在径前车；

其中，预设速度区间中的速度最大值为速度阈值。预设速度区间依据实际需求而定，比如[0，10]m/s。

其中，当本车的行驶速度位于预设速度区间且本车的前车仅有一辆时，则将该前车确定为本车的最近在径前车。

第一最近在径前车确定单元205具体还可以用于：

当本车的行驶速度大于速度阈值时，根据公式(7)计算本车的前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间，公式(7)如下：

ttc_x＝x_align/v_{x_align} (7)；

式中，ttc_x为纵向碰撞时间，x_align为前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离，v_{x_align}为前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向速度；

将计算得到的纵向碰撞时间进行大小比较，并将纵向碰撞时间最短的前车确定为本车的最近在径前车。

其中，当本车的行驶速度大于速度阈值且本车的前车仅有一辆时，则将该前车确定为本车的最近在径前车。

需要说明的是，当本车的行驶速度较快时，为提高行车安全性，将不会单纯依据本车的前车与本车的纵向曲线距离来确定本车的最近在径前车，而是利用本车的前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间来确定本车的最近在径前车。

其中，速度阈值的取值依据实际需要而定，比如10m/s，本发明在此不做限定。

综上可知，本发明针对处于不同速度区间的本车采用了不同的确定本车的最近在径前车的方案，当本车的速度较慢时，可以单纯的利用本车的前车与本车的纵向曲线距离确定本车的最近在径前车；反之，当本车的速度较快时，为提高行车安全性，本发明利用本车的前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间来确定本车的最近在径前车，这两种方案均适用于本车处于直线和弯道轨迹的情况，相对于传统方案单纯依据本车与前车的纵向距离来确定本车的最近在径前车而言，本发明大大提高了确定最近在径前车的可靠性，从而为提高对本车的控制精度，降低车辆之间的碰撞风险提供了依据。

上述实施例中，当车道线信息有效，也即当车道线信息存在、完整和准确时，可以基于车道线信息确定本车的最近在径前车。

因此，为进一步优化上述实施例，确定最近在径前车的系统还可以包括：

第二最近在径前车确定单元206，用于在第一判断单元202判断为否的情况下，基于车道线信息确定本车的最近在径前车。

具体的，当本车为直线行驶路径时，在有车道线信息的情况下，可以单纯依据本车与前车的纵向距离，确定本车的最近在径前车，具体可参见现有成熟方案，此处不再赘述。

当本车为弯道轨迹行驶路径时，可以利用车道线信息中的位置、方向角、曲率、曲率变化率和车道线识别度，以及前车相对于本车的横向直线距离是否位于车道线两条边界的横向距离中间，来确定候选前车，然后根据候选前车的第二运动信息和本车的第一运动信息，采用曲率半径获取单元203、相对运动信息获取单元204和第一最近在径前车确定单元205中的方案，来从候选前车中确定本车的最近在径前车。

可以理解，本车在行驶过程中，在行驶路径上避免不了会存在一些扰动车辆，该扰动车辆也即会反复切入本车的传感器的探测范围，使本车误将该反复切入车辆作为最近在径前车，从而导致最近在径前车频繁切换，使本车频繁刹车或是频繁减速，进而降低了行车舒适度。

基于此，本发明在基于图3所示的实施例确定本车的最近在径前车之后，还会进一步对该最近在径前车的行驶稳定性进行判定。

因此，第一最近在径前车确定单元205可以包括：

数值调整子单元，用于依据本车的行驶速度和相对运动信息，将纵向碰撞时间最短的前车的特征值增大预设幅值，同时将非纵向碰撞时间最短的前车的特征值减小预设幅值；

选取子单元，用于选取特征值最大的前车作为本车的最近在径前车。

其中，选取子单元具体用于：

在预设数量的相邻周期结束后，统计各个相邻周期内各个前车成为本车的最近在径前车的次数，剔除出现次数低于预设次数且在预设数量的相邻周期结束后的特征值不是各个前车的特征值中最大值的前车；

选取在预设数量的相邻周期结束后，特征值最大的前车作为本车的最近在径前车。

其中，相邻周期指的是相邻的两个采样周期。

因此本发明有效避免了在本车行驶过程中，因扰动车辆的存在导致最近在径前车频繁切换，使本车频繁刹车或是频繁减速的情况，从而提高了行车舒适度。

需要特别说明的是，系统实施例中各组成部分的具体工作原理请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种确定最近在径前车的方法，其特征在于，包括：

获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，所述第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度，获取本车的前车的运动信息，并记为第二运动信息，所述第二运动信息包括：所述前车与本车的纵向距离、横向距离和纵向相对速度，以及获取车道线信息；

判断所述车道线信息是否有效；

如果否，则基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，所述相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离和纵向速度；

基于本车的所述行驶速度以及所述相对运动信息，确定本车的最近在径前车。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径R的过程为：

R＝VehSpd/Yawrate；

其中，VehSpd为所述行驶速度，Yawrate为所述偏航角速度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，具体包括:

计算得到本车定曲率行驶路径中本车与所述前车的横向位置偏差y_offset，过程为：

y_offset＝abs(R-y)；

其中，abs(R-y)为对(R-y)的差值取绝对值的函数，y为所述前车与本车的横向距离；

计算得到所述前车的中心与所述本车定曲率行驶路径的圆心的连线与水平方向的夹角θ，过程为：

θ＝arctan(x/y_offset)；

其中，x为所述前车与本车的纵向距离；

计算得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离x_align，过程为：

x_align＝abs(R)×θ；

其中，abs(R)为对R取绝对值的函数；

计算得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的横向直线距离y_align，过程为：

其中，sign(R)为曲率半径R的符号函数；

计算得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向速度v_{x_align}，过程为：

v_{x_align}＝v_x·cosθ+v_y·sinθ·sign(R)；

其中，v_x为所述前车与本车的纵向相对速度，v_y为所述前车与本车的横向相对速度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于本车的所述行驶速度以及所述相对运动信息，确定本车的最近在径前车，具体包括：

当本车的所述行驶速度位于预设速度区间时，将所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离进行大小比较，将纵向曲线距离最短的前车确定为本车的最近在径前车，其中，所述预设速度区间中的速度最大值为速度阈值。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述基于本车的所述行驶速度以及所述相对运动信息，确定本车的最近在径前车，具体包括：

当本车的所述行驶速度大于所述速度阈值时，计算本车的所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向碰撞时间，过程为：

ttc_x＝x_align/v_{x_align}；

其中，ttc_x为所述纵向碰撞时间，x_align为所述前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离，v_{x_align}为所述前车相对于本车定曲率行驶路径的纵向速度；

比较计算得到的各个所述纵向碰撞时间的大小，将纵向碰撞时间最短的前车确定为本车的最近在径前车。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于本车的所述行驶速度以及所述相对运动信息，确定本车的最近在径前车包括：

依据本车的所述行驶速度和所述相对运动信息，将所述纵向碰撞时间最短的前车的特征值增大预设幅值，同时将非纵向碰撞时间最短的前车的特征值减小所述预设幅值；

选取特征值最大的所述前车作为本车的最近在径前车。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述选取特征值最大的所述前车作为本车的最近在径前车包括：

在预设数量的相邻周期结束后，统计各个所述相邻周期内各个所述前车成为本车的最近在径前车的次数，剔除出现次数低于预设次数且在所述预设数量的所述相邻周期结束后的特征值不是各个所述前车的特征值中最大值的前车；

选取在所述预设数量的所述相邻周期结束后，所述特征值最大的前车作为本车的最近在径前车。

8.一种确定最近在径前车的系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取本车的运动信息，并记为第一运动信息，所述第一运动信息包括：行驶速度和偏航角速度，获取本车的前车的运动信息，并记为第二运动信息，所述第二运动信息包括：所述前车与本车的纵向距离、横向距离和纵向相对速度，以及获取车道线信息；

第一判断单元，用于判断所述车道线信息是否有效；

曲率半径获取单元，用于在所述第一判断单元判断为否的情况下，基于所述第一运动信息得到本车定曲率行驶路径的曲率半径；

相对运动信息获取单元，用于基于所述曲率半径，将所述第二运动信息转换到所述本车定曲率行驶路径的坐标系下，得到所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的相对运动信息，所述相对运动信息包括：纵向曲线距离、横向直线距离和纵向速度；

第一最近在径前车确定单元，用于基于本车的所述行驶速度以及所述相对运动信息，确定本车的最近在径前车。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述最近在径前车确定单元具体用于：

当本车的所述行驶速度位于预设速度区间时，将所述前车相对于所述本车定曲率行驶路径的纵向曲线距离进行大小比较，并将纵向曲线距离最短的前车确定为本车的最近在径前车，其中，所述预设速度区间中的速度最大值为速度阈值。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一最近在径前车确定单元包括：

数值调整子单元，用于依据本车的所述行驶速度和所述相对运动信息，将所述纵向碰撞时间最短的前车的特征值增大预设幅值，同时将非纵向碰撞时间最短的前车的特征值减小所述预设幅值；

选取子单元，用于选取特征值最大的所述前车作为本车的最近在径前车。