[发明专利]一种前方道路曲率估计装置及其估计方法

权利要求书

1.一种前方道路曲率估计装置，其特征在于，包括：

一个激光雷达，安装于车辆的前保险杠中央，激光发射面朝向车辆的前方安装，对自身车辆前方的其他车辆进行实时监控；

一个方向盘转角传感器，安装于车辆转向轴上，实时测量自身车辆行驶过程中的方向盘转动角度；

一个车速传感器，安装于车轮上随车轮一起转动，实时测量自身车辆的行驶速度；

一个LED微型显示器，用于实时显示前方道路的估计曲率值，固定于车辆仪表盘上；

一个微处理器，分别通过I/O接口分别连接激光雷达、方向盘转角传感器、车速传感器以及LED微型显示器。

2.如权利要求1所述前方道路曲率估计装置，其特征在于：所述激光雷达采用IBEO LUX激光扫描雷达，测量距离200m。

3.如权利要求1所述前方道路曲率估计装置，其特征在于：所述方向盘转角传感器采用KMT32B角度传感器。

4.如权利要求1所述前方道路曲率估计装置，其特征在于：所述车速传感器采用W221轮速传感器。

5.如权利要求1所述前方道路曲率估计装置，其特征在于：所述微处理器为DSP处理器，具体型号为TMS320F28335。

6.如权利要求1所述前方道路曲率估计装置，其特征在于：所述微型LED显示器采用P10单元板。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述曲率估计装置的道路曲率估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）自身车辆当前行驶路段形状判断；微处理器实时采集方向盘转角传感器的数据，对方向盘转角数据进行判断；如果方向盘转角数据小于3度，则表明自身车辆当前行驶路段形状为直道；如果方向盘转角数据大于3度，则表明自身车辆当前行驶路段形状为弯道；如果判断得到自身车辆当前行驶路段形状为弯道，则表明当前时刻自身车辆正行驶于弯道上，在这种情况下将不对前方道路的曲率进行估计；只有在自身车辆当前行驶路段形状为弯道的情况下，微处理器才对自身车辆前方道路的曲率进行估计；

（2）自身车辆行驶速度采集；微处理器接收来自车速传感器的信号，对信号进行计算分析得到车速值；

（3）自身车辆与前方车辆的相对位置关系数据采集；车辆行驶过程中，前方通常存在多个其他车辆目标，分别以第一目标、第二目标表示；对于每一个目标，激光雷达测量返回自身车辆与该目标车辆的相对距离以及相对角度；

（4）前方道路曲率计算估计；当自身车辆当前行驶路段形状判断结果为弯道时，维处理器根据步骤（2）、步骤（3）所得到的数据，对前方的所有目标进行前方道路曲率计算估计，每一个目标计算得到一个相对应的道路曲率值，计算所有目标的曲率平均值，将此平均值作为前方道路曲率估计的结果；以某一个目标为例，前方道路曲率计算过程如下：

对同一目标，以第一目标为例，经过连续两次的测量，将得到两组自身车辆与该目标之间的相对距离和相对角度，分别以d₁、α₁和d₂、α₂表示；以v表示这两次测量过程中的车速，t表示两次测量过程中的时间间隔，则在这两次测量过程中自身车辆朝前行驶的距离L为：

L＝v×t

对于这两次测量过程所得到的相对距离和相对角度值，以向右转弯为例，这些参数满足以下关系式：

γ22=d22+d12-2×d2×d1×cos(α2-α1)]]>

其中，γ是第一目标在连续两次测量时刻所在位置的连线长度；由此式计算得到γ₂；

对于连续两次的测量过程，沿自车行驶的直线方向上目标车辆所发生的位移长度k计算公式如下：

k＝d₂×cosα₂-d₁×cosα₁

由此可计算得到前方车辆沿道路弧线行驶过程中绕圆心所转过的角度β：

β=arcsin(kγ2)×0.017453]]>

此外，上述参数之间还满足以下关系：

γ₂＝R×β

式中，R为前方车辆行驶路径的半径值；

由以上公式，结合激光雷达传感器和车速传感器的测量数据，即可实现对前方道路曲率的估计；

（5）前方道路曲率估计结果显示；微处理器估计得到前方道路曲率结果后，利用I/0接口，将前方道路曲率估计值发送到微型LED显示器进行显示。