一种车速引导方法与流程

本发明属于车联网领域，涉及一种车速引导方法。
背景技术：
车联网是以车内网、车际网和广域网为基础，以各种传感器为辅助，实现车辆内部、车辆之间以及车辆和互联网之间的信息的交互和共享，以提高道路交通控制和道路交通安全的能力。近年来，高速公路行车安全与拥堵问题频频出现在大众视野，相当一部分事故原因由于速度过快造成，如何能够从技术手段上减少事故的发生成为研究热点问题。目前高速公路的路况信息同步方式主要依靠路况led屏，导航或者广播，传统的方式存在一定的局限性，无法有效的将当前环境及周围车辆信息同步给目标车辆，特别在极端天气(雨天、大雾、夜晚等)下路况及周围车辆的信息显得尤为重要。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于，提供一种车速引导方法，该方法通过获取周围车辆的信息，对车辆的行驶速度进行引导，在保证安全的前提下提高道路的通行率。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种车速引导方法，该方法用于获取目标车辆在时刻t下的速度，包括以下步骤：步骤1：数据采集频率为f时，将时刻t下目标车辆的有效通信区域s划分为碰撞检测区域s1、排斥区域s2和吸引区域s3，s1+s2+s3＝s；同时，将目标车辆的有效通信区域s划分为前方探测区域s4、后方探测区域s5、左探测区域s6和右探测区域s7，s4+s5+s6+s7＝s；其中，有效通信区域s是以目标车辆的几何中心为圆心，以r为半径的圆形区域,r为目标车辆中车载设备的通信半径；碰撞检测区域s1是以目标车辆的几何中心为圆心，以r1为半径的圆形区域，且r1＝l/2,l为目标车辆的长度；排斥区域s2是以目标车辆的几何中心为圆心，以r2为半径的圆形区域除去碰撞检测区域s1后形成的环形区域；吸引区域s3为有效通信区域scom除去碰撞检测区域s1和排斥区域s2后形成的环形区域；前方探测区域s4是以目标车辆的几何中心为圆心，以r为半径，在目标车辆正前方左右两边各45°范围内形成的扇形区域；后方探测区域s5是以目标车辆的几何中心为圆心，以r为半径，在目标车辆正后方左右两边各45°范围内形成的扇形区域；左探测区域s6是有效通信区域内，前方探测区域s4的左边界和后方探测区域s5的左边界之间的扇形区域；右探测区域s7是有效通信区域内，前方探测区域s4的右边界和后方探测区域s5的右边界之间的扇形区域；步骤2，计算时刻t下目标车辆的速度式中，为目标车辆的加速度，f为数据采集频率，为目标车辆在时刻下的速度；目标车辆的加速度采用公式(2)计算：式中，m为目标车辆的质量；为目标车辆的有效通信区域内的所有邻居车辆对目标车辆产生的影响力；目标车辆的有效通信区域内的所有车辆对目标车辆产生的影响力采用公式(3)计算：式中，为在时刻下目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆的速度，kj为在时刻下目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆对目标车辆产生的系数因子，n为在时刻下目标车辆的有效通信区域内的邻居车辆的总数，目标车辆在时刻下的速度，dj为在时刻下目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆与目标车辆的距离；c1j为所产生数量级的倒数，c2是所产生的数量级的倒数。可选地，所述步骤2中的在时刻下目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆对目标车辆产生的系数因子kj，计算公式为：kj＝k1×ω(4)式中，k1为排斥区域和吸引区域影响因子，当时刻下目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于排斥区域时，k1＝-1，当目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于吸引区域时，k1＝1；ω为不同方位区域影响因子，当时刻下目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于前方探测区域时，ω∈[0.8750,1.0434)，当时刻下目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于后方探测区域时，ω∈[0.4375,0.5217)，当时刻下目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于左探测区域时，ω∈[0.1823,0.1980)，当时刻下目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于右探测区域时，ω∈[0.1823,0.1980)。可选地，在时刻下目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆加速度发生反向时，ω的取值增加δω，且δω＝0.1×ω。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明根据目标车辆在不同探测区域行驶状态的变化，实时计算邻居车辆对目标车辆所产生的影响力，保证车辆在周围车辆的影响下能更加合理且安全的行驶。该方法综合运用周围车辆的行驶状况，使得计算结果更加准确合理，具有较高的实时性，同时也能更加高效的调节驾驶环境，提高道路的通行率。附图说明图1为本发明的一种有效通信区域划分图；图2为本发明的另一种有效通信区域划分图；图3为本发明的实施例中车辆数目为4时车辆的轨迹图；图4为本发明的实施例中车辆数目为8时车辆的轨迹图。具体实施方式本发明提供一种车速引导方法，该方法用于获取目标车辆在时刻t下的速度，实现对目标车辆进行车速引导的目的，该方法具体包括以下步骤：步骤1，将时刻t下目标车辆的有效通信区域s划分为碰撞检测区域s1、排斥区域s2和吸引区域s3，s1+s2+s3＝s,参见图1；将目标车辆的有效通信区域s划分为前方探测区域s4、后方探测区域s5、左探测区域s6和右探测区域s7，参见图2，s4+s5+s6+s7＝s；其中，有效通信区域s是以目标车辆的几何中心为圆心，以r为半径的圆形区域,r为目标车辆中车载设备的通信半径；碰撞检测区域s1是以目标车辆的几何中心为圆心，以r1为半径的圆形区域，且r1＝l/2,l为目标车辆的长度；排斥区域s2是以目标车辆的几何中心为圆心，以r2为半径的圆形区域除去碰撞检测区域s1后形成的环形区域；吸引区域s3为有效通信区域scom除去碰撞检测区域s1和排斥区域s2后形成的环形区域；前方探测区域s4是以目标车辆的几何中心为圆心，以r为半径，在目标车辆正前方左右两边各45°范围内形成的扇形区域；后方探测区域s5是以目标车辆的几何中心为圆心，以r为半径，在目标车辆正后方左右两边各45°范围内形成的扇形区域；左探测区域s6是有效通信区域内，前方探测区域s4的左边界和后方探测区域s5的左边界之间的扇形区域；右探测区域s7是有效通信区域内，前方探测区域s4的右边界和后方探测区域s5的右边界之间的扇形区域。步骤2，计算时刻t下目标车辆的速度采用的公式如下：其中，为目标车辆的加速度，f为数据采集频率，为目标车辆在时刻下的速度，其为已知值。在本实施例中，其中，τ为冗余时间，该时间包括人的反应时间和车辆的机械传动时间。其中，目标车辆的加速度采用如下公式计算：上式中，m为目标车辆的质量；为目标车辆的有效通信区域内的所有邻居车辆对目标车辆产生的影响力；目标车辆的有效通信区域内的所有车辆对目标车辆产生的影响力采用如下公式计算：其中，为在时刻下，目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆的速度，kj为在时刻下，目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆对目标车辆产生的系数因子，n为在时刻下，目标车辆的有效通信区域内的邻居车辆的总数，目标车辆在时刻下的速度，dj为在时刻下，目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆与目标车辆的距离；c1j为所产生数量级的倒数；c2是所产生的数量级的倒数。本实施例中，采用目标车辆的有效通信区域内的所有车辆对目标车辆产生的影响力计算加速度。在现实场景中，两物体之间的作用力一定是符合万有引力定理的，即两物体之间的作用力与两者之间的距离平方成反比。车辆作为真实存在的物理实体，同时目标车辆与周围车辆之间的位置关系直接关系到目标车辆是受到来自周围车辆怎样的作用力，包括作用力的大小以及作用力是排斥力还是吸引力，为保证公式(2)在实际场景中能够符合牛顿第三定理，故在公式(2)中引入了万有引力力学模型。引入万有引力力学模型之后，保证了车辆在车联网环境中的移动更加符合实际，保证了车辆在群体中移动的安全性和合理性。具体地，在又一实施例中，在时刻下，目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆对目标车辆产生的系数因子kj，计算公式如下：kj＝k1×ω(4)式中，k1为排斥区域和吸引区域影响因子，当时刻下，目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于排斥区域时，k1＝-1，当目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于吸引区域时，k1＝1；ω为不同方位区域影响因子，当时刻下，目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于前方探测区域时，ω＝ω1∈[0.8750,1.0434)，当时刻下，目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于后方探测区域时，ω＝ω2∈[0.4375,0.5217)，当时刻下，目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于左探测区域时，ω＝ω3∈[0.1823,0.1980)，当时刻下，目标车辆的有效通信区域内的第j个邻居车辆位于右探测区域时，ω＝ω4∈[0.1823,0.1980)。进一步地，在又一实施例中，在时刻下目标车辆的排斥区域内的第j个邻居车辆加速度发生反向时，ω的取值增加δω，且δω＝0.1×ω。在道路交通中，车辆的加速度方向发生突变是车辆异常驾驶的征兆，为保证目标车辆在行驶过程中不受到来自周围邻居车辆的安全威胁，在对目标车辆进行车速引导时，充分考虑周围可能存在的安全隐患，当目标车辆检测到在排斥区域内有邻居车辆发生加速度方向的变化时，ω会产生一个增量变化δω，即异常驾驶的邻居对目标车辆的影响就会变大，表现出更大的排斥力，目标车辆将远离发生异常驾驶行为的邻居车辆，提高了目标车辆在行驶中的安全性。本发明的方法考虑到在不同区域，不同邻居车辆对目标车辆的影响力也有所不同，当邻居车辆发生异常驾驶行为时，会导致对目标车辆的影响力发生变化，通过对其影响因子的更新，实时为目标车辆推荐合理速度，以保证了车辆的高效、安全驾驶，同时提升道路通行率，降低驾驶事故的发生。实施例表1为本实施例中所用到的参数设定。表1ω1ω2ω3ω4c1jc2r2f0.95920.47960.19010.1901100010005(m)1(hz)表2为针对指定道路在相同时间下，道路的通行率统计。实验数据除测试车辆外其它车辆每次实验都具有相同初始速度和初始位置，未使用速度推荐模型的车辆速度为合理范围值的随机速度。表2依据本发明的方法，依次随机选取4和8辆车做仿真验证，在道路所在平面建立直角坐标系，以道路横向位移为x坐标，以道路纵向位移为y坐标，得到在车辆数目为4时车辆的行驶轨迹图以及车辆数目为8时车辆轨迹图，参见图3和图4。根据车辆的行驶轨迹图可以发现，车辆在行驶初期，车辆轨迹之间相互交错，波动性比较大，主要受车辆之间的影响较大。经过一段时间的迭代，车辆轨迹之间趋于一致。当改变车辆数目时，车辆轨迹趋于一致所经过的迭代次数会有所不同，研究发现当车辆数目增加时行驶初期轨迹波动较大，所需要的迭代次数增加，这是由于车辆的初始状态的不同会导致车辆的相互影响变大。由于初始化时车辆的位置、速度和方向都是随机设定的，车辆轨迹在从不稳定到稳定的过程中，会出现不同的轨迹情况，但根据算法中公式的设定，各个车辆之间一定会在最终趋于稳定。在具体实施例中，车辆在道路上行驶时，从自身以及周围车辆获取实时的行驶数据，根据方法中的数学公式对车辆受到的影响力进行计算，从而求解车辆在前一时刻受到的影响力作用下，车辆在当前时刻的最佳行驶车速。该方法在车联网环境下的分析更加准确，具有全局性，全局性速度的推荐更加科学合理，同时相对于其他技术成本更低，对于采用该方法的系统维护成本较低。当前第1页12