[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

说明书

本发明公开了一种基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，该方法通过检测行驶过程中障碍物的位置，建模障碍物散发物质、障碍物运动使物质流动、物质耗散的过程，通过计算并显示物质的分布密度场，以此为依据生成基于流体密度场的路况图。同时本发明考虑不同障碍物的特点及运动，计算各向异及自适应的物质扩散过程，使用计算的密度场对路况变化给出短时的预测，并将所计算的密度场应用于辅助驾驶系统中，给出路况图指示的驾驶建议以防碰撞事故。

技术领域

本发明属于信息技术在车辆技术领域的应用，具体涉及一种路况图的展示方法及其辅助驾驶应用方法。

背景技术

随着信息传感、计算及显示技术的发展，通过获取并展示所驾驶车辆的周边信息已成为一种辅助车辆安全驾驶的常见方案之一。

现有的辅助驾驶图技术一般通过展示所驾驶车辆视野内的空间占据信息或占据概率来预警所驾驶车辆是否驶入危险区域。受限于路况的复杂性及信息获取技术的局限性，无论是使用计算机视觉还是激光雷达等传感技术，均无法保证在完整无误差地获取并跟踪所驾驶车辆周围的车辆行人信息，会出现诸如跟踪目标丢失、错误匹配的情况，进而导致所展示的空间占据信息出现错误。另一方面，直接展示空间占据信息缺乏对环境变化的预测，根据当前空间占据信息进行驾驶决策在车辆行驶时仍然负担较大。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术存在的问题，使得辅助驾驶在传感数据有丢失的情况下依然可以更安全且进一步提供路况预测信息，本发明提供了一种基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法。

技术方案：一种基于流体密度场的路况图展示及辅助驾驶应用方法，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。

优选的，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；

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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