[发明专利]一种基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法

权利要求书

1.一种基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用传感器采集路况鸟瞰图或点云信息，使用计算机视觉技术检测并跟踪路况鸟瞰图中的障碍物信息；使用逆透视投影变换估算路况鸟瞰图中所检测到的障碍物同所驾驶车辆间的相对位置和速度；

(2)以所获取的障碍物的相对位置和速度为边界条件，以路况鸟瞰图为计算区域，假设障碍物在计算区域中扩散出物质，并通过运动使扩散出的物质对流，使用计算流体力学工具仿真计算区域中物质密度场的变化，并绘制密度场作为路况图展示给用户；

(3)根据密度场的密度分布将密度场分为高密度场和低密度场，高密度场表示危险区域，低密度场表示安全区域；若所驾驶车辆所在位置处于高密度场，计算所驾驶车辆所在位置处的密度场的负梯度方向，以负梯度方向为推荐驾驶方向给出驾驶推荐。

2.根据权利要求1所述的基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，其特征在于，步骤(2)还包括对路况图进行各向异扩展的步骤：根据计算区域内物质速度场的变化，加强物质在沿着运动方向的扩散程度，使得物质在沿着障碍物运动方向扩散程度更高，从而根据密度场在路况图中各点处的密度值预测障碍物短时间内出现的位置，密度值越高，则认为短时间内障碍物出现可能性越大。

3.根据权利要求1所述的基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，其特征在于，步骤(2)还包括对路况图进行自适应扩展的步骤：针对不同障碍物的重要性设置权重，使得权重较高的障碍物作为扩散程度较高的扩散源，从而使得其周围物质密度场较强，更突出的警示所驾驶车辆规避重要性较高的障碍物。

4.根据权利要求1所述的基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，其特征在于，步骤(3)中，密度场中密度分布使用颜色映射或其它标量场可视化方法展示给用户。

5.根据权利要求1所述的基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，其特征在于，步骤(3)中，驾驶推荐包括多个强度级别，当给出驾驶推荐时，选择驾驶推荐强度级别，所述驾驶推荐强度级别与车辆所在处的密度值成正比。

6.根据权利要求5所述的基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，其特征在于，步骤(3)中，初步确定推荐驾驶方向及推荐强度后，通过计算机视觉技术获取车道线指示前行方向及车辆当前行驶速度方向，根据初步确定的推荐驾驶方向、车道线指示前行方向及车辆当前行驶速度方向，计算得到最终推荐驾驶方向：

d′＝r·d+d₁+d₂

式中，d′表示最终推荐驾驶方向；d表示初步确定的推荐驾驶方向；r为推荐强度；d₁为车道线指示前行方向；d₂为车辆当前行驶速度方向。

7.根据权利要求1所述的基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，其特征在于，步骤(1)中的传感器包括摄像头、激光雷达的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，其特征在于，计算物质密度场的变化包括对流计算和扩散计算，

对流计算过程中，设p_i处的速度为u(p_i)＝v_i，v_i为障碍物的相对速度，使用数值方法求解对流方程获得速度场u，其中t为时间，为速度场的梯度；根据速度场u求解方程获得对流后的物质密度场D，其中t为时间，为物质密度场梯度；

扩散计算过程中，对扩散方程进行求解，设障碍物处有物质源进行扩散f(p_i)＝s，其中s为扩散源边界强度，λ为扩散速度；

同时引入密度场的耗散，设密度场的耗散为D′，设定耗散系数w，D′＝w·D，以耗散后的密度场作为实际密度场，绘制路况图。

9.根据权利要求2或3所述的基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，其特征在于，所述扩散程度指扩散源边界强度s及扩散速度λ，加强物质在沿着运动方向的扩散程度的方法为：设置较高的扩散源边界强度s及扩散速度λ。