基于交通场面雷达的快速路交织区潜在交通冲突类型判析方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于城市快速路交通管理技术领域，具体涉及一种基于交通场面雷达的快 速路交织区潜在交通冲突类型判析方法。
【背景技术】
[0002] 潜在交通冲突是在可观测条件下，两个或两个以上交通元素运动轨迹在同一时 间、空间上相互接近或者交叉，如果至少其中一方采取避让措施，如转换方向、突然停车等， 则危险解除；否则的话，就会发生碰撞，从而引发交通事故。在现实的交通环境中，潜在交通 冲突的研究是道路交通安全管理的重要环节。线性因果关系表明，交通事故和交通冲突间 存在着良好的线性关系。通过两运动目标运动轨迹的冲突角，可以很好的判断出当前所监 测的两行驶车辆间的冲突类型，从而能够实现其在线甄选性和警示优先性。然而，由于目前 观测方式大都依靠人工观测或视频拍摄观测，手段落后而无法进行适时计算，进行在线警 示以实现事故风险规避就更不可能实现了。退一步说，姑且不论目前是否存在一套可靠的 冲突角计算方式，即使存在该类计算方式及设备，仅依靠路边摄像头的全目标的海量数据 获取，以进行庞大的适时流量的无目的海量计算，并马上提供出判断结果显然更不现实。如 何能够实现对于车辆的在线甄选功能，以挑选和过滤出具备潜在交通冲突的车辆单位，并 同步实现其冲突类型的准确判断目的，最终一方面为提前预警和采取主动避让措施等人为 操作提供保证，以提升快速路的交通安全性；另一方面更能为来不及警告而已发生交通事 故的责任认定提供精准的判断依据，为本领域近年来所亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种高效快捷的基于交通场面雷达的快速路交织区潜在交 通冲突类型判析方法，其能够在实现快速路交织区潜在交通冲突对象的在线甄别的同时， 亦可实现对于交通冲突类型的在线计算及判断目的，从而不仅可实现未发生交通事故的预 防效果，也能为已发生交通事故的责任认定提供精准的判断依据。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0005] -种基于交通场面雷达的快速路交织区潜在交通冲突类型判析方法，其特征在于 包括以下步骤：
[0006] 1)、在快速路交织区布设交通场面雷达，设置好设备安装的高度、角度并校准；
[0007] 2)、获取交通场面雷达的实时数据；实时数据包括时间戳参数以及运动目标数据 信息参数；于路面所处平面处建立坐标系，设立坐标原点，以平行车道方向为X轴，以垂直 车道方向为Y轴，该运动目标数据信息参数至少包括：目标ID、目标与X轴间距y、目标与Y 轴间距X;
[0008] 3)、计算检测区域内不同目标ID的两两运动目标之间X轴的坐标相对差\和y轴 的坐标相对差Sy;设定两运动目标之间的危险距离阈值Sx_和Sy_，判断\和S,任一个低 于上述最低距离阈值，则进入步骤4);如无，则继续该步骤；
[0009]4)、根据该两运动目标间在当前时间戳所处坐标位置和下一时间戳所处坐标位 置，通过正切函数计算获得该两运动目标运动轨迹的方向角0JP0 2，计算步骤如下：
[0010]a)、计算ID为A目标和ID为B目标的运动轨迹的斜率ki,k2;
[0011] 令两个运动目标的坐标分别为：A(X1,Y1),B(x2,y2)，则
[0012] A'（x' 1>yi'），B'（x' 2，y' 2)是A目标和B目标于相对当前时间戳的下一个时间 戳的位置坐标，则：
[0014] b)、计算A目标和B目标的运动轨迹的方向角0^ 02:
[0015] 9 !=arctank:
[0016] 9 2=arctank2
[0017] 由0^ 02，判断两个运动目标是否存在潜在交通冲突：若0 2，即存在潜在 交通冲突，进入步骤5);如Q1= 0 2，则继续返回步骤3);
[0018] 5)、以如下计算公式计算该两运动目标运动轨迹的冲突角0 :
[0019] 9 =arctanI(kfkj/ (1+1^1?)
[0020] 其中，冲突角0G[0°，180° ];以所获得的上述冲突角，获知该快速路交织区两 运动目标潜在交通冲突类型。
[0021] 所述步骤3)中，SJPS』勺计算步骤如下：
[0022] Sx=|x!-X2I,Sy=|y!-y2| 〇
[0023] 所述步骤3)中，两运动目标之间的危险距离阈值Sx_和Sy_计算公式为：
[0024] Sxnin=Synin=Vtnin
[0025] 其中：
[0026] V为车辆在快速路交织区的正常行驶速度；
[0027] 七_为成年驾驶人的正常最小反应时间。
[0028] 本发明的主要优点在于：本发明利用交通场面雷达响应时间快、检测运动目标精 度高、能够准确多目标跟踪的特点，依靠运算规则，通过对两个运动目标的位置以及行驶轨 迹来快速判别潜在交通冲突，从而起到提前预警和视情况采取主动避让措施的功能，最终 避免交通事故的发生，并为快速路交通安全管理提供支撑。通过上述潜在交通冲突对象甄 别过程，其潜在交通冲突对象得到极大减少，并随之纳入冲突类型判断步骤。通过其对于上 述对象的冲突角计算，即可获得该两对象的具体交通冲突类型。一方面，对于未发生交通事 故，可通过该具体交通冲突类型来进行优先性选择，从而优先警示更危险的横穿冲突和正 向冲突，以达到优先保护潜在高危冲突的目的。另一方面，对于来不及警示而已经发生的交 通冲突，通过数据溯源，也能为该事故的后期责任判断提供精准依据，一举多得。
[0029] 综上，本发明能够在实现快速路交织区潜在交通冲突对象的在线甄别的同时，亦 可实现对于交通冲突类型的在线计算及判断目的，从而不仅可实现未发生交通事故的预防 效果，也能为已发生交通事故的责任认定提供精准的判断依据。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明的方法流程简图。
【具体实施方式】
[0031] 为便于理解，此处结合图1对本发明的具体实施过程作以下进一步描述：
[0032] 基于交通场面雷达的快速路交织区潜在交通冲突类型分析方法，该方法大体包括 下列步骤：
[0033] 1)、在快速路交织区布设交通场面雷达，并设置好设备安装的高度和角度，并校 准；
[0034] 2)、获取交通场面雷达的实时数据；
[0035] 3)、计算检测区域内运动目标两两之间的坐标系相对距离以及运动轨迹的方向 角；
[0036]4)、依据上述参数，判别运动目标是否存在潜在交通冲突；
[0037] 5)、存在潜在交通冲突，则获取其冲突角，以便于判断该两运动目标间所存在的潜 在交通冲突类型。
[0038] 在上述中，在快速路交织区布设交通场面雷达，需要设置好设备安装的高度和角 度，并校准，以保证交通场面雷达检测的精度。
[0039] 在获取交通场面雷达的实时数据时，数据采集数量级是毫秒级。实时数据包括时 间戳参数和运动目标数据信息参数，其中，运动目标数据信息参数至少应当包括：目标ID、 X方向上的距离、Y方向上的距离。
[0040] 计算检测区域内运动目标两两之间的坐标系相对距离是指两个运动目标的X方 向的坐标相对差和y方向的坐标相对差，分别记作\和Sy，其包括以下步骤：
[0041 ] 令两个运动目标的坐标分别为：A(X1,Y1)，B(x2,y2)，则A和B两个点的坐标系相对 距离为：SX= |x「x2|，Sy= |y「y2|。
[0042] 此外的，还需要设定车辆的危险间距阈值，也即一个潜在交通冲突的在空间上的 规则，也就是给\和Sy设定一个最低阈值，从而方便通过阈值法进行现场甄别。由于是快 速路交织区，在此仅考虑车车冲突。根据车辆在快速路交织区的正常行驶速度、通常成年驾 驶人的反应时间，在此设定其阈值计算公式为：
[0043] Sxnin=Synin=vtnin=llm/s*2. 5s= 27.