一種基于車聯網技術的碰撞檢測預警方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及汽車安全技術領域，特別是設及一種基于車聯網技術的碰撞檢測預警 方法。
【背景技術】
[0002] 近些年來，隨著汽車的普及，車輛碰撞等交通問題越來越嚴重，頻繁發生的交通事 故更是嚴重威脅人們的生命財產安全。如果能夠在交通事故發生之前向駕駛員發出警報， 提醒駕駛員采取一定的防撞措施，就可W有效地預防和減少交通事故的發生，并能提高車 輛通行效率。因此，國內外很多機構都在研究汽車碰撞預警系統，W期提高汽車行駛的主動 安全性。
[0003] 傳統的都是依據雷達和各類傳感器發出的信息來預測碰撞，并交給網絡發送預 警。傳統方式基于紅外、激光雷達、攝像機等傳感器的車輛防撞預警系統一般通過比較本車 與鄰近車輛的相對距離與安全距離闊值的大小來判斷是否給駕駛員預警信號。但是該種方 法所獲取的信息量少，且易受天氣、障礙物、光線等因素的影響，只針對本車預警，降低了裝 置的適用性和實用效。
[0004] 現有的基于車聯網的碰撞預警方式在車輛間相互交換經紳度信息W及速度等其 他信息，且把車輛看成地圖上的一個點，計算車輛前方或者后方的車輛到本車輛的距離或 者相對行駛時間，用W判斷是否有碰撞危險。該些方法雖然可W預測車輛碰撞的可能性，但 是由于車輛的形狀一般是矩形，僅僅把車輛看成圓點的形式，來判斷安全距離誤差很大。在 實時性方面，由于車輛的位置信息不斷更新，如果通信的實時性不好，碰撞預警系統的可用 性將大打折扣。該種預警方式通常表現為魯椿性不高，對網絡要求很嚴格。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種基于車聯網技術的碰撞檢測預警方法，能 夠及時提醒駕駛員規避危險，在保證安全的前提下提高車輛的通行效率。
[0006] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是；提供一種基于車聯網技術的碰撞檢 測預警方法，包括W下步驟：
[0007] (1)采集車輛信息和行駛信息；
[0008] (2)根據車輛的歷史行駛數據和電子地圖的輔助W及車輛現有行駛信息建立軌跡 模型預測未來n秒內車輛的軌跡；
[0009] (3)車輛間通過無線收發模塊接收和發送車聯網廣播協議數據包獲知周圍汽車的 軌跡信息
[0010] (4)本車根據未來n秒內所有時刻點車輛的安全邊界判斷是否存在與周圍車輛發 生碰撞的危險，當存在發生碰撞的危險時進行預警；其中，車輛抽象成矩形。
[0011] 所述軌跡模型為直道軌跡模型：^' = ^^ + ^^/*/3，其中，S為從當前時刻到未來t 時刻內車輛所走過的的距離，V為當前的車輛行駛速度，a為當前車輛的加速度，V為當前的 車輛行駛速度，a為當前車輛的加速度。
[0012] 所述軌跡模型為彎道模型：A=Ri. ?，其中，A是tk到tw時間內車輛所走過 的的距離，《是車輛的橫向角速度，Ri是車輛的后輪的轉彎半徑。
[0013] 所述軌跡模型為數字地圖及歷史數據輔助的軌跡模型，其分為兩種場景：
[0014] (A)直道上的變道預測；當駕駛員在直道上變道時，檢測到前輪轉向角超過一定 角度，即認為即將變道；從歷史數據中捜索同一路段或相似路段上駕駛員的行駛習慣和車 輛發出的轉向燈信號預測未來某一時刻的前輪轉向角信息；
[0015] 炬）交叉路口預測：借助電子地圖判斷車輛行駛的車道，W此輔助判斷行駛方向； 如果電子地圖不支持此種判斷，則首先判斷車輛在路口的前輪轉向角，然后預測駕駛員的 行駛路線；從歷史數據中捜索同一路口或相似路口駕駛員的行駛習慣預測未來某一時刻的 前輪轉向角信息。
[0016] 所述車輛通過無線收發模塊廣播自身未來n秒內車輛的軌跡；當車輛收到周圍車 輛的信息后，使用插值算法預測其它車輛未來n秒內任何時刻的位置，再與本車輛同一時 刻的位置比較，判斷安全邊界是否重疊，從而判斷是否碰撞。
[0017] 所述步驟（4)中將所述矩形向外擴充得到車輛的安全邊界，判斷兩車的安全邊界 是否重疊，從而判斷是否存在碰撞危險。
[0018] 所述車輛的歷史行駛數據是根據步驟（1)中采集的車輛信息和行駛信息結合場 景信息存儲在歷史數據庫中的。
[0019] 有益效果
[0020] 由于采用了上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有W下的優點和積極效 果：
[0021] 本發明根據車輛的實時的行駛信息（經紳度坐標、速度數據、前輪轉角的數據）和 數字地圖的道路信息W及車輛行駛的歷史數據信息預測車輛未來n秒的軌跡，并使用長方 形的安全邊界，該樣使得車輛間的安全距離判斷更精確，并大大減小了判斷過程的計算工 作量，更加實用。
[0022] 本發明根據車聯網的特性，在惡劣天氣，隧道環境、高速環境W及車輛轉彎環境下 的車輛碰撞預警能達到避免碰撞的危險。由于適應于不同的場景，能讓駕駛員有全視角的 方式感知本車與其他車輛的位置信息，大大降低交通事故避免發生的可能。如果駕駛員沒 有對即將到來的車輛有反應，將會造成連環碰撞的可能。對駕駛員個人和社會有積極意義。
【附圖說明】
[002引圖1是本發明的模型圖；
[0024]圖2是汽車之間的距離示意圖；
[00巧]圖3是汽車之間安全距離示意圖；
[0026] 圖4是汽車安全邊界模型圖；
[0027] 圖5是直道軌跡模型圖；
[0028] 圖6是后軸中點運動模型圖；
[0029] 圖7是整車轉向模型圖；
[0030] 圖8是車輛運動模型圖；
[0031] 圖9是車輛安全邊界計算圖；
[0032] 圖10是實施例中第一種重疊方式示意圖；
[0033] 圖11是實施例中第二種重疊方式示意圖；
[0034] 圖12是實施例中第S種重疊方式示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，該些實施例僅用于說明本發明 而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人 員可W對本發明作各種改動或修改，該些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。
[0036]本發明的實施方式設及一種基于VANETS的車輛碰撞預警方法（如圖1所示），其充分利用車輛的歷史行駛數據、數字地圖信息W及車輛實時的位置信息與地面信息來建 立車輛軌跡預測模型用W預測車輛碰撞的可能性，最后通過通知預警模塊提醒駕駛員有關 道路和車輛信息。所述車輛傳感器模塊是車輛安裝的傳感器，收集本車的信息和行駛信息 (如；經紳度坐標、速度W及加速度數據、前輪轉角等數據）。經過所述車輛傳感器模塊把該 些信息轉換成數字格式，結合場景信息（如；在數字地圖的位置、時間等數據信息）存儲到 歷史數據庫。所述軌跡預測模塊根據車輛的歷史行駛數據和電子地圖的輔助W及車輛現有 行駛數據預測未來n秒內的軌跡，根據未來某時刻點車輛的安全邊界判斷是否存在發生碰 撞的危險。其中，無線發送模塊和無線接收模塊使得車輛間能通過接收和發送車聯網廣播 協議數據包獲知周圍汽車的軌跡等信息。碰撞預警算法是通過歷史數據庫和軌跡預測信息 判斷車輛是否有碰撞的危險性，軌跡預測信息包括兩部分；1)來自軌跡預測模塊預測的本 車軌跡信息；2)無線接收模塊接收并通過插值算法處理后的周圍車輛的軌跡信息。通知預 警模塊給駕駛員W全視角的方式感知周圍車輛即將造成的危險，通過聲音和圖像提示，使 得駕駛員可W及時采取措施規避危險，在保證安全的前提下提高車輛的通行效率。
[0037]本發明將車輛看成一個長方形，利用車輛的歷史行駛信息和現有位置信息與電子 地圖信息預測在車輛運動過程中，該長方形未來n秒（比如3秒內）在地面上的位置，即長 方形四個頂點的位置。車輛之間通過VANETs廣播協議廣播本車輛預測的軌跡信息。汽車 收到他車的廣播消息后，通過碰撞預警算法判斷是否會有碰撞的可能性。如果未來某時刻 兩車的任意兩點之間的最小距離小于安全闊值，則認為可能發生碰撞，如圖2所示。
[0038]本發明中將車輛看成一個長方形，而不是一個坐標點。現有方式都是把車輛看成 地圖上的一個坐標點，計算周圍車輛到本車輛的距離或者相對行駛時間，用W判斷是否有 碰撞危險。該些發明方法，雖然可W預測車輛碰撞的可能性。但是由于車輛的形狀一般是矩 形，僅僅把車輛看成圓點的形式，來判斷安全距離誤差很大。如圖3所