一种基于车联网技术的碰撞检测预警方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及汽车安全技术领域，特别是设及一种基于车联网技术的碰撞检测预警 方法。
【背景技术】
[0002] 近些年来，随着汽车的普及，车辆碰撞等交通问题越来越严重，频繁发生的交通事 故更是严重威胁人们的生命财产安全。如果能够在交通事故发生之前向驾驶员发出警报， 提醒驾驶员采取一定的防撞措施，就可W有效地预防和减少交通事故的发生，并能提高车 辆通行效率。因此，国内外很多机构都在研究汽车碰撞预警系统，W期提高汽车行驶的主动 安全性。
[0003] 传统的都是依据雷达和各类传感器发出的信息来预测碰撞，并交给网络发送预 警。传统方式基于红外、激光雷达、摄像机等传感器的车辆防撞预警系统一般通过比较本车 与邻近车辆的相对距离与安全距离阔值的大小来判断是否给驾驶员预警信号。但是该种方 法所获取的信息量少，且易受天气、障碍物、光线等因素的影响，只针对本车预警，降低了装 置的适用性和实用效。
[0004] 现有的基于车联网的碰撞预警方式在车辆间相互交换经绅度信息W及速度等其 他信息，且把车辆看成地图上的一个点，计算车辆前方或者后方的车辆到本车辆的距离或 者相对行驶时间，用W判断是否有碰撞危险。该些方法虽然可W预测车辆碰撞的可能性，但 是由于车辆的形状一般是矩形，仅仅把车辆看成圆点的形式，来判断安全距离误差很大。在 实时性方面，由于车辆的位置信息不断更新，如果通信的实时性不好，碰撞预警系统的可用 性将大打折扣。该种预警方式通常表现为鲁椿性不高，对网络要求很严格。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于车联网技术的碰撞检测预警方法，能 够及时提醒驾驶员规避危险，在保证安全的前提下提高车辆的通行效率。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是；提供一种基于车联网技术的碰撞检 测预警方法，包括W下步骤：
[0007] (1)采集车辆信息和行驶信息；
[0008] (2)根据车辆的历史行驶数据和电子地图的辅助W及车辆现有行驶信息建立轨迹 模型预测未来n秒内车辆的轨迹；
[0009] (3)车辆间通过无线收发模块接收和发送车联网广播协议数据包获知周围汽车的 轨迹信息
[0010] (4)本车根据未来n秒内所有时刻点车辆的安全边界判断是否存在与周围车辆发 生碰撞的危险，当存在发生碰撞的危险时进行预警；其中，车辆抽象成矩形。
[0011] 所述轨迹模型为直道轨迹模型：^' = ^^ + ^^/*/3，其中，S为从当前时刻到未来t 时刻内车辆所走过的的距离，V为当前的车辆行驶速度，a为当前车辆的加速度，V为当前的 车辆行驶速度，a为当前车辆的加速度。
[0012] 所述轨迹模型为弯道模型：A=Ri. ?，其中，A是tk到tw时间内车辆所走过 的的距离，《是车辆的横向角速度，Ri是车辆的后轮的转弯半径。
[0013] 所述轨迹模型为数字地图及历史数据辅助的轨迹模型，其分为两种场景：
[0014] (A)直道上的变道预测；当驾驶员在直道上变道时，检测到前轮转向角超过一定 角度，即认为即将变道；从历史数据中捜索同一路段或相似路段上驾驶员的行驶习惯和车 辆发出的转向灯信号预测未来某一时刻的前轮转向角信息；
[0015] 炬）交叉路口预测：借助电子地图判断车辆行驶的车道，W此辅助判断行驶方向； 如果电子地图不支持此种判断，则首先判断车辆在路口的前轮转向角，然后预测驾驶员的 行驶路线；从历史数据中捜索同一路口或相似路口驾驶员的行驶习惯预测未来某一时刻的 前轮转向角信息。
[0016] 所述车辆通过无线收发模块广播自身未来n秒内车辆的轨迹；当车辆收到周围车 辆的信息后，使用插值算法预测其它车辆未来n秒内任何时刻的位置，再与本车辆同一时 刻的位置比较，判断安全边界是否重叠，从而判断是否碰撞。
[0017] 所述步骤（4)中将所述矩形向外扩充得到车辆的安全边界，判断两车的安全边界 是否重叠，从而判断是否存在碰撞危险。
[0018] 所述车辆的历史行驶数据是根据步骤（1)中采集的车辆信息和行驶信息结合场 景信息存储在历史数据库中的。
[0019] 有益效果
[0020] 由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有W下的优点和积极效 果：
[0021] 本发明根据车辆的实时的行驶信息（经绅度坐标、速度数据、前轮转角的数据）和 数字地图的道路信息W及车辆行驶的历史数据信息预测车辆未来n秒的轨迹，并使用长方 形的安全边界，该样使得车辆间的安全距离判断更精确，并大大减小了判断过程的计算工 作量，更加实用。
[0022] 本发明根据车联网的特性，在恶劣天气，隧道环境、高速环境W及车辆转弯环境下 的车辆碰撞预警能达到避免碰撞的危险。由于适应于不同的场景，能让驾驶员有全视角的 方式感知本车与其他车辆的位置信息，大大降低交通事故避免发生的可能。如果驾驶员没 有对即将到来的车辆有反应，将会造成连环碰撞的可能。对驾驶员个人和社会有积极意义。
【附图说明】
[002引图1是本发明的模型图；
[0024]图2是汽车之间的距离示意图；
[00巧]图3是汽车之间安全距离示意图；
[0026] 图4是汽车安全边界模型图；
[0027] 图5是直道轨迹模型图；
[0028] 图6是后轴中点运动模型图；
[0029] 图7是整车转向模型图；
[0030] 图8是车辆运动模型图；
[0031] 图9是车辆安全边界计算图；
[0032] 图10是实施例中第一种重叠方式示意图；
[0033] 图11是实施例中第二种重叠方式示意图；
[0034] 图12是实施例中第S种重叠方式示意图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，该些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可W对本发明作各种改动或修改，该些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0036]本发明的实施方式设及一种基于VANETS的车辆碰撞预警方法（如图1所示），其充分利用车辆的历史行驶数据、数字地图信息W及车辆实时的位置信息与地面信息来建 立车辆轨迹预测模型用W预测车辆碰撞的可能性，最后通过通知预警模块提醒驾驶员有关 道路和车辆信息。所述车辆传感器模块是车辆安装的传感器，收集本车的信息和行驶信息 (如；经绅度坐标、速度W及加速度数据、前轮转角等数据）。经过所述车辆传感器模块把该 些信息转换成数字格式，结合场景信息（如；在数字地图的位置、时间等数据信息）存储到 历史数据库。所述轨迹预测模块根据车辆的历史行驶数据和电子地图的辅助W及车辆现有 行驶数据预测未来n秒内的轨迹，根据未来某时刻点车辆的安全边界判断是否存在发生碰 撞的危险。其中，无线发送模块和无线接收模块使得车辆间能通过接收和发送车联网广播 协议数据包获知周围汽车的轨迹等信息。碰撞预警算法是通过历史数据库和轨迹预测信息 判断车辆是否有碰撞的危险性，轨迹预测信息包括两部分；1)来自轨迹预测模块预测的本 车轨迹信息；2)无线接收模块接收并通过插值算法处理后的周围车辆的轨迹信息。通知预 警模块给驾驶员W全视角的方式感知周围车辆即将造成的危险，通过声音和图像提示，使 得驾驶员可W及时采取措施规避危险，在保证安全的前提下提高车辆的通行效率。
[0037]本发明将车辆看成一个长方形，利用车辆的历史行驶信息和现有位置信息与电子 地图信息预测在车辆运动过程中，该长方形未来n秒（比如3秒内）在地面上的位置，即长 方形四个顶点的位置。车辆之间通过VANETs广播协议广播本车辆预测的轨迹信息。汽车 收到他车的广播消息后，通过碰撞预警算法判断是否会有碰撞的可能性。如果未来某时刻 两车的任意两点之间的最小距离小于安全阔值，则认为可能发生碰撞，如图2所示。
[0038]本发明中将车辆看成一个长方形，而不是一个坐标点。现有方式都是把车辆看成 地图上的一个坐标点，计算周围车辆到本车辆的距离或者相对行驶时间，用W判断是否有 碰撞危险。该些发明方法，虽然可W预测车辆碰撞的可能性。但是由于车辆的形状一般是矩 形，仅仅把车辆看成圆点的形式，来判断安全距离误差很大。如图3所