基于道路纵向曲率的车辆行驶航向预测方法

1、·（1）发明名称基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法 （2）摘要本发明公开了一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法，其包括传感器单元、控制单元以及显示报警单元。所述传感器单元包括车速传感器（1）与方向盘转角传感器（2），其负责将车辆数据通过输入总线实时传输到GPS处理器（4）；所述控制单元采用GPS处理器（4），无线电接收模块（3）接受卫星信号与GPS处理器（4）的输入端相连；所述显示报警单元中语音提示系统（6）发出声音警示信号，LCD显示器（7）显示建议转角。（另一种方案是LCD显示器显示路牙线与车辆行驶路线对比图）1. 基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法，其包括传感器单

2、元、控制单元以及显示报警单元。所述传感器单元包括车速传感器（1）与方向盘转角传感器（2），其负责将车辆数据通过输入总线实时传输到GPS处理器（4）；所述控制单元采用GPS处理器（4），无线电接收模块（3）接受卫星信号与GPS处理器（4）的输入端相连；所述显示报警单元中语音提示系统（6）发出声音警示信号，LCD显示器（7）显示建议转角。2.根据权利要求1所述的基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法其特征在于：车辆自带的车速传感器（1）获取车速，方向盘转角传感器（2）装于转向轴上，GPS 处理器（4）控制方向盘转角传感器（2）与车速传感器（1），车速传感器（1）和方向盘转角传感器（2）将车速信号和

3、方向盘转角信号输入给 GPS 处 理器（4）。 3.根据权利要求2所述的基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法其特征在于： GPS 处理器（4）由卫星导航中调入前方弯道曲率及路面宽度生成路牙线。4.根据权利要求3所述的基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法其特征在于：由当前车辆位置计算出驶离弯道的最佳安全转角，并由LCD显示器显示出来。5.根据权利要求4所述的基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法其特征在于：由当前的方向盘转角与车辆在弯道中的位置模拟和比较车辆行驶路线分析此时车辆方向盘转角是否正确，并由语音提示系统提示驾驶员调整反向。6.根据权利要求5所述的基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方

4、法其特征在于：由卫星定位比较车辆与路牙线相对位置分析是否发生事故，并启动报警装置。7. 根据权利要求 1 至 5 所述的任一项基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法其特征在于 ：GPS 处理器（4）调用程序生成路牙线、计算最佳安全转角、模拟和比较车辆行驶路线，若车辆纵向中心线与路牙距离小于给定的参数则驱动语音提示系统（6）对驾驶员进行语音提示。8. 根据权利要求 1 至 5 所述的任一项基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法其特征在于 ：比较车辆与路牙线相对位置，若车辆与路牙线有接触则驱动语音提示系统（8）对驾驶员进行语音提示。6基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法技术领域0001本发明涉及

5、一种基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法，实现汽车行驶至弯道前进行警示、提供汽车转弯时合适的方向转角、对汽车在弯道行驶时即将会发生事故的警告以及发生事故后的报警功能。背景技术0002汽车已经成为当今生活中的主要交通工具，其安全性能也成为人们越来越关注的焦点。一辆汽车在公路上行驶至弯道前时由于视线受阻、经验不足、过度疲劳以及酒驾，很容易发生驶离该车所在车道的情况。这往往会导致汽车驶向来车道或撞上路牙，若在车速快的情况下还有可能发生侧翻。 0003 当前国内外对于车辆在弯道中行驶的研究主要分为两大类 ：第一类是通过对车辆技术升级辅助驾驶员控制车辆转弯时的状态，比如福特的弯道控制技术、沃尔沃的Co

6、rner Traction Control系统、欧姆龙红外线控制弯道车速等，但出于对成本的控制，并不是所有的车型都装有此类装置。且在由于视线受阻、经验不足、过度疲劳以及酒驾情况下，即使装有这类装置的汽车也无法保障汽车的安全性。另一类是利用无人驾驶技术通过计算机系统控制汽车在弯道上的行驶，这类技术在红旗HQ3上已得到实验，但由于成本巨大以及无法应对各种复杂路况，这项技术近阶段还无法得到普及。发明内容 0004 本发明的目的是为了克服上述现有技术中由于成本过高、技术上的局限性、以及雾霭天气等能见度不高的情况下作用不明显而提供一种低成本、实用性较强、可应对复杂路况的解决方案。本方案通过无线接收模块获

7、取道路曲率信息以及车辆定位，通过将模拟出的路牙线与车辆行驶线相比较，来判断车辆在弯道中行驶的安全性，并提供安全的驶离弯道转角来辅助驾驶员驶离弯道从而解决上诉两种方案的不足之处。0005 基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法，其包括传感器单元、控制单元以及显示报警单元。所述传感器单元包括车速传感器（1）与方向盘转角传感器（2），其负责将车辆数据通过输入总线实时传输到GPS处理器（4）；所述控制单元采用GPS处理器（4），无线电接收模块（3）接受卫星信号与GPS处理器（4）的输入端相连；所述显示报警单元中语音提示系统（6）发出声音警示信号，LCD显示器（7）显示建议转角。0006 GPS 处理器

8、负责生成路牙线、计算最佳安全转角、模拟和比较车辆行驶路线、比较车辆与路牙线相对位置、通过发出信号控制方向盘转角传感器、语音报警装置、LCD显示器的工作，语音报警装置接到信号后可对驾驶员语音提示，LCD显示器显示建议转角，方向盘转角传感器获取当前车辆的转角，车速传感器获取当前车速，计算最佳安全转角以及模拟和比较车辆行驶路线所需参数存入存储模块内可由处理器调出，无线电 接收模块接收卫星信号进行导航和定位。0007 本发明的技术方案利用 GPS 现有的定位与获取前方道路信息的功能，避免了使用各种距离传感器，使结构上得到了简化同时提高了测量精度且节约了成本。本发明的技术方案是在 GPS 功能的基础上加

9、以延伸，利用 GPS现有的定位与获取前方道路信息的功能，并集成加以辅助的以道路曲率与宽度模拟路牙线程序以方向盘转角模拟行车路线程序路牙线与行车路线比较的程序和语音提示系统，从而达到预测和报警的功能。利用 GPS 处理器完成对各个部分的控制以及数据的处理，使得整个装置具有更高的集成度，丰富了GPS 的功能。附图说明 0008 图 1 是本发明基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法的结构示意图。0009 图 2 是本发明基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法的工作流程图。0010 图 3 是本发明基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法模拟出的路牙线图。0011 图 4 是本发明基于弯道纵向曲率的车

10、辆行驶航向预测方法的最佳转角路线及最大转角计算说明图。0012 图 5 是本发明基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法模拟出的车辆行驶路线。0013 图 1 中 ： 1. 车速传感器 ； 2.方向盘转角传感器； 3. 无线接收模块 ； 4. GPS处理器； 5. 存储单元；6.语音提示系统； 7. LCD 显示器。具体实施方式0014 下面结合附图对于本发明的具体实施例做进一步的说明。0015 基于弯道纵向曲率的车辆行驶航向预测方法，是利用了现有GPS现有的定位与获取前方道路信息的功能。利用 GPS 现有的定位及导航功能，并集成生成路牙线程序、计算最佳安全转角程序、模拟和比较车辆行驶路线的程序

11、、比较车辆与路牙线相对位置程序安全转角显示系统语音提示系统。 0016 如图 1 所示，本发明的结构包括 ： 1.车速传感器； 2. 方向盘转角感器 ； 3. 无线电接收模块 ；4.GPS 处理器 ； 5. 存储单元 ； 6. 语音提示系统 ；7.LCD 显示器。 0017 无线电接收模块 3 与 GPS 处理器 4 的输入端相连，用于接收卫星信号 ；GPS 处理器 4 控制车速传感器1获取车速并将车速信息反馈给 GPS 处理器 4 ；方向盘转角传感器将获取到的方向盘转角大小实时的传递给GPS 处理器 4 ；LCD 显示器 7 通过输出总线与 GPS 处理器 4 相连，显示建议安全转角；语音提

12、示系统 6 发出警示声音。 0018 系统的工作原理如图 2 所示。当汽车启动时，驾驶员按下启动按钮对系统进行初始化；无线电接收模块3接收到卫星信号定位功能启动 ；GPS处理器4通过接收到的卫星信号可以分析出当前的车辆位置以及前方弯道曲率(k)以及宽度(s)；GPS 处理器 4 控制语音提示系统发出转弯减速提示；GPS 处理器 4通过道路曲率半径（r=1K）以及宽度（S）模拟出路牙线（如图3）；GPS 处理器 4通过车辆位置与模拟出的路牙线计算出最佳转角大小，由LCD显示器显示出最佳转角大小（如图4）【最佳转角大小计算过程如下：处理器4通过车辆定位与模拟出的路牙图模拟出L1和L2，L1分别与Z、W1的出弯道直线部分相切，L2分别与Z、W2的出弯道直线部分相切；所得到的L1、L2的曲率半径分别为R1、R2；通过R1利用阿克曼转角定理可以直接推算出前轮转角最小值MAX=arctanYR1；通过R2利用阿克曼转角定理可以直接推算出前轮转角最大值MIN=arctanYR2；W1、W2与路牙线间隔安全距a=Y2+R22-R2+X2+0.8。】；GP