基于车路协同的弯道速度预警方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于车路协同的弯道速度预警方法。通过弯道处放置一个路侧单元，其周期性地向外广播弯道信息，车载终端根据自身车辆信息和收到的弯道信息提前判断车辆是否驶向该弯道；如果是，则提前给出到弯道的距离和限速提示；如果检测到车辆驶入弯道，则给出弯道限速提示并实时检测车辆是否超速，若超速则发出超速预警，提醒驾驶员以安全的速度驾驶；当检测到车辆驶出弯道时，解除预警。该方法能够提前给出弯道处的限制速度且能够高效可靠地判断出车辆的进弯和出弯，当车辆超速时给出文字和声音的预警，为车联网的辅助行车安全应用提供了一个可选的简便方案。
【专利说明】基于车路协同的弯道速度预警方法【技术领域】
[0001]本发明属于物联网【技术领域】，具体涉及一种基于车路协同的弯道速度预警方法。【背景技术】
[0002]物联网(Internet of Things，1T)是一种物与物相互联系的网络，它的基础是互联网，是互联网应用方面的拓展。随着物联网技术的不断创新和产业化的快速推进，物联网在道路交通安全和智能交通领域有重要的应用。在道路交通安全和智能交通方面，物联网主要以车到车无线通 信、车到路侧单元以及车到网络之间的无线通信为基础，通过及时、可信的通信交换交通安全相关信息实现安全驾驶和舒适驾驶，在此领域物联网又被称作车联网或车载自组织网。利用车载自组网，结合自车的GPS、CAN总线，安全系统可以提前通知驾驶员可能发生的危险情况，降低事故发生率。
[0003]车路协同技术是道路行车安全方面的重要支撑技术，也是实现智能交通的基础研究问题。当前，主要发达国家和地区都在致力于智能交通系统ITS(IntelligentTransportation Systems)的发展,其中智能车路协同关键技术是ITs研究的热点和前沿技术。目前，世界各国正在积极进行车路协同系统方面的研究与实验，并将其作为改善道路交通安全和效率的重要手段。美国、日本和欧洲等主要发达国家在车路协同系统领域开展了多方面的研究，其典型项目包括:美国的V IKIntelliDriveSMXICAS,CVHAS等项目，日本的SmartWay、AHS等项目，以及欧洲的CVIS、PreVENT等项目〃这些项目虽然侧重点各有不同，但都是以车路协同技术为基础。
[0004]弯道比较容易发生交通事故，因此经常在弯道设置车速限制，经过车辆必须在车速限定范围之内行驶才能保证安全。但是，目前大部分车速限制提醒仅为交通警示牌的提醒，驾驶员往往因为各种原因而比较容易忽视，有时在驾车时还经常留意在某个路段是否有车速限制，分散了驾驶员的注意力，反而会影响行车安全，所以弯道速度预警技术是道路行车安全研究一个重要的课题。
[0005]大多数弯道速度预警策略实现复杂，往往会引入较大的通信开销，造成网络资源的不必要浪费，亦或是需要借助红外传感器、地感线圈等设备，不够经济，而且路侧单元和车载终端需要复杂的算法对传感器采集的信号进行处理，造成很大的系统开销，此外这些弯道速度预警策略不能高效的预判车辆前方是否有弯道而提前给出弯道限制速度。本发明因此而来。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于提供一种基于车路协同的弯道速度预警方法，在保证准确判断出车辆是否进入弯道的同时，降低了网络通信开销、路边设备的复杂度和系统的计算开销，有效提升了整个安全预警系统的性能，适合任何弯道下，方法简单安全高效。
[0007]为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案如下:
[0008]一种基于车路协同的弯道速度预警方法，用于车联网中在车辆驶入弯道处辅助车辆驾驶员进行安全驾驶，其特征在于所述方法包括以下步骤:
[0009]( I)获取弯道信息和车辆信息；
[0010](2)根据车辆的行驶方向和弯道的一条边的入弯方向是否相同，判断车辆是否驶向弯道；如果车辆没有驶向弯道，则继续获取弯道信息和车辆信息；如果车辆驶向弯道，则提示车辆距弯道距离和弯道限制速度，并进行步骤(3)；
[0011](3)根据车辆的位置是否处于弯道覆盖的区域内和车辆信息判断车辆是否驶入弯道；如果车辆驶入弯道，则提示车辆的入弯速度，并进行步骤(4);如果车辆尚未驶入弯道，则继续进行步骤(2);
[0012](4)根据车辆的当前速度与弯道的限制速度判断车辆是否超速；如果车辆的当前速度大于弯道的限制速度，则向车辆发送超速预警；否则进行步骤(5)；
[0013](5)根据车辆的位置是否处于弯道覆盖的区域和车辆信息判断车辆是否驶出弯道；如果车辆未驶出弯道，则继续进行步骤(4);否则结束。
[0014]优选的技术方案是:所述方法中弯道信息包括弯道覆盖的区域、弯道地理位置、弯道曲率半径、弯道度数、弯道路面状况、入/出弯方向、弯道限制速度；车辆信息包括车辆速度、车辆行驶方向、车辆地理位置信息。
[0015]优选的技术方案是:所述方法中弯道限制速度是根据弯道曲率半径、弯道度数和弯道路面状况计算出来。
[0016]优选的技术方案是:所述方法步骤(2)中根据车辆的行驶方向和弯道的一条边的入弯方向是否相同是通过计算车辆行驶方向和入弯方向之间的夹角Θ来确定；当车辆行驶方向和入弯方向之间的夹角Θ小于30度或大于330度，判定车辆行驶方向和弯道一条边的入弯方向相同；
[0017]其中Θ= ( α - β +360) %360 ；
[0018]Θ表示车辆行驶方向和弯道一条边的入弯方向的夹角，其单位为度，α表示车辆行驶方向与由南向北穿过本车的经线之间的夹角，β表示弯道一条边的入弯方向与由南向北穿过弯道这条边的经线之间的夹角。
[0019]优选的技术方案是:所述方法中弯道信息还包括预先通过弯道地理位置信息、弯道曲率半径、弯道度数、弯道路面状况、入/出弯方向构建弯道的入弯区和出弯区，确定入弯区四个顶点的坐标、出弯区四个顶点的坐标。
[0020]优选的技术方案是:所述方法中车辆是否驶入弯道和车辆是否驶出弯道是先获取当前车辆的经纬度坐标，然后判断车辆的当前经纬度坐标是否在入弯区或出弯区；如果车辆的当前经纬度坐标在入弯区表示车辆驶入弯道，车辆的当前经纬度坐标在出弯区表示车辆驶出弯道。
[0021]优选的技术方案是:所述方法步骤(3)中当车辆驶入弯道后，启动计时，计算车辆在弯道中行驶的时间；当车辆驶出弯道时，停止计时。
[0022]优选的技术方案是:所述方法中当计时器计时的时间大于预定阈值ΜΑΧ_Τ时，则判断车辆已驶出弯道，关闭预警提示；其中MAX_T=4* *R* Y/360, R为弯道的曲率半径，Y为弯道的弯曲角度。
[0023]所述方法中通过在弯道覆盖的区域或弯道附近设置路侧单元，通过路侧单元进行广播弯道信息；车辆的车载终端接收路侧单元广播的弯道信息，以及获取自身车辆信息，根据车辆信息和弯道信息进行基于车路协同的弯道速度预警提示。
[0024]本发明的另一目的在于提供一种基于车路协同的弯道速度预警系统，其特征在于所述系统包括路侧单元、车载终端，路侧单元根据弯道覆盖的区域、弯道地理位置、弯道曲率半径、弯道度数、弯道路面状况、入/出弯方向计算出弯道限制速度并周期性的(如Is)向外广播弯道信息；车载终端获取车辆信息，并接收路侧单元广播的路侧单元的弯道信息，并根据弯道信息和车辆信息向驾驶员进行弯道速度预警提示。
[0025]优选的技术方案中，车载终端获取车辆信息，并接收路侧单元广播的路侧单元的弯道信息，并构建出弯道覆盖的区域。
[0026]本发明提供了一种基于车路协同的弯道速度预警策略，首先路侧单元根据路面状况信息和弯道信息得出弯道限制速度并周期性(Is)的向外广播。经过的车辆收到路侧单元广播的信息后，判断车辆是否向弯道行驶，如果是向弯道行驶，车载单元向驾驶员提示距弯道距离并和弯道限制速度。通过车载GPS获得的车辆地理位置信息和路侧单元广播的入弯区的坐标来判断车辆是否进入弯道，当车辆进入弯道，时刻判断车辆的行驶速度和弯道限制速度的大小关系，当车辆速度大于弯道限制速度，车载单元向驾驶员发出超速预警，提醒驾驶员减速行驶。最后，采用判断车辆进入弯道相同的方法来判断车辆何时驶出弯道，当车辆驶出弯道后，撤销所有的预警信息。
[0027]本发明属于物联网产业化在道路交通安全和智能交通领域的应用，具体涉及一种基于车路协同和车辆地理位置信息定位的在弯道处对车辆进行限制速度预警的策略。本发明基于弯道的位置信息和相关数据以及车辆本身的运动状态信息来实现弯道速度预警，在保证高效、可靠的安全预警的同时，使用较小的通信代价和计算开销，降低了车载单元的能量消耗，且路侧单元简单易于铺设，为车联网的辅助行车安全机制提供了一种简单、有效的弯道速度预警策略。
[0028]基于车路协同的弯道速度预警方法，用于车联网中在车辆驶入弯道处辅助车辆驾驶员进行安全驾驶，所述方法包括以下步骤:
[0029](I)路侧单元根据路面状况信息和弯道信息得出弯道限制速度并周期性(Is)的向外广播。
[0030](2)获取车辆信息以及路侧单元的弯道信息，并构建出弯道覆盖的区域；
[0031](3)如果车辆的行驶方向和弯道一条边的入弯方向相同，跳转步骤(4);否则重复步骤(3)；
[0032](4)计算车辆距弯道的距离并获取弯道限制速度，并显示给驾驶员；
[0033](5)判断车辆是否进入弯道，如果进入弯道，则开始计时并跳转到(6)，否则跳转到(4)；
[0034](6)判断车辆是否驶出弯道，如果在弯道中且计时没超时，判断车辆的当前速度是否大于限制速度，若大于限制速度则发出超速预警，若不大于限制速度则重复步骤(6)
[0035](7)如果车辆驶出弯道，停止计时并撤销预警；
[0036](8)如果没有判断到车辆驶出弯道，且计时超过最大值则认为车辆驶出弯道，撤销所有预警
[0037](9)结束算法，退出执行。
[0038]步骤(I)中，路侧单元向经过的车辆广播弯道信息，车辆信息包括车速、车辆行驶方向、地理位置，弯道信息包括弯道地理位置、弯道曲率半径、弯道度数、弯道路面状况、入/出弯方向、弯道限制速度。路侧单元根据弯道曲率半径、弯道度数和弯道路面状况计算出弯道限制速度。
[0039]步骤(3)中要提前判断车辆的行驶方向和弯道一条边的入弯方向否是相同，如果相同则有可能进入弯道，提前计算距弯道距离和限速预警，如果不同则不会进入弯道，无需提前预警。
[0040]步骤(3)中，判断车辆的行驶方向和弯道一条边的入弯方向是否相同需要首先计算车辆行驶方向和入弯方向之间的夹角，当两个车的夹角小于30度或大于330度，判定车辆行驶方向和弯道一条边的入弯方向相同；令α表示车辆行驶方向与由南向北穿过本车的经线之间的夹角，令β表示弯道一条边的入弯方向与由南向北穿过弯道这条边的经线之间的夹角，用Θ表示车辆行驶方向和弯道一条边的入弯方向的夹角，则Θ的值为(单位为度):
[0041]θ = ( α-β+360)%360 ；
[0042]用isSameBearing表示车辆行驶方向是否和弯道一边的入弯方向相同:
[0043]
【权利要求】
1.一种基于车路协同的弯道速度预警方法，用于车联网中在车辆驶入弯道处辅助车辆驾驶员进行安全驾驶，其特征在于所述方法包括以下步骤: (1)获取弯道信息和车辆信息； (2)根据车辆的行驶方向和弯道的一条边的入弯方向是否相同，判断车辆是否驶向弯道；如果车辆没有驶向弯道，则继续获取弯道信息和车辆信息；如果车辆驶向弯道，则预警提示车辆距弯道距离和弯道限制速度，并进行步骤(3)； (3)根据车辆的位置是否处于弯道覆盖的区域内和车辆信息判断车辆是否驶入弯道；如果车辆驶入弯道，则预警提示车辆的入弯速度，并进行步骤(4);如果车辆尚未驶入弯道，则继续进行步骤(2)； (4)根据车辆的当前速度与弯道的限制速度判断车辆是否超速；如果车辆的当前速度大于弯道的限制速度，则向车辆发送超速预警提示；否则进行步骤(5)； (5)根据车辆的位置是否处于弯道覆盖的区域和车辆信息判断车辆是否驶出弯道；如果车辆未驶出弯道，则继续进行步骤(4);否则结束。
2.根据权利要求1所述的弯道速度预警方法，其特征在于所述方法中弯道信息包括弯道覆盖的区域、弯道地理位置、弯道曲率半径、弯道度数、弯道路面状况、入/出弯方向、弯道限制速度；车辆信息包括车辆速度、车辆行驶方向、车辆地理位置信息。
3.根据权利要求2所述的弯道速度预警方法，其特征在于所述方法中弯道限制速度是根据弯道曲率半径、弯道度数和弯道路面状况计算出来。
4.根据权利要求2所述的弯道速度预警方法，其特征在于所述方法步骤(2)中根据车辆的行驶方向和弯道的一条边的入弯方向是否相同是通过计算车辆行驶方向和入弯方向之间的夹角Θ来确定；当车辆行驶方向和入弯方向之间的夹角Θ小于30度或大于330度，判定车辆行驶方向和弯道一条边的入`弯方向相同；
其中 θ = ( α - β +360) %360 ； Θ表示车辆行驶方向和弯道一条边的入弯方向的夹角，其单位为度，α表示车辆行驶方向与由南向北穿过本车的经线之间的夹角，β表示弯道一条边的入弯方向与由南向北穿过弯道这条边的经线之间的夹角。
5.根据权利要求2所述的弯道速度预警方法，其特征在于所述方法中弯道信息还包括预先通过弯道地理位置信息、弯道曲率半径、弯道度数、弯道路面状况、入/出弯方向构建弯道的入弯区和出弯区，确定入弯区四个顶点的坐标、出弯区四个顶点的坐标。
6.根据权利要求5所述的弯道速度预警方法，其特征在于所述方法中车辆是否驶入弯道和车辆是否驶出弯道是先获取当前车辆的经纬度坐标，然后判断车辆的当前经纬度坐标是否在入弯区或出弯区；如果车辆的当前经纬度坐标在入弯区表示车辆驶入弯道，车辆的当前经纬度坐标在出弯区表示车辆驶出弯道。
7.根据权利要求1所述的弯道速度预警方法，其特征在于所述方法步骤(3)中当车辆驶入弯道后，启动计时，计算车辆在弯道中行驶的时间；当车辆驶出弯道时，停止计时。
8.根据权利要求7所述的弯道速度预警方法，其特征在于所述方法中当计时器计时的时间大于预定阈值ΜΑΧ_Τ时，则判断车辆已驶出弯道，关闭预警提示；其中ΜΑΧ_T=4*ji*R*y/360，R为弯道的曲率半径，Y为弯道的弯曲角度。
9.一种采用权利要求1~8任意一项所述的方法的基于车路协同的弯道速度预警系统，其特征在于所述系统包括路侧单元、车载终端，路侧单元根据弯道覆盖的区域、弯道地理位置、弯道曲率半径、弯道度数、弯道路面状况、入/出弯方向计算出弯道限制速度并周期性的向外广播弯道信息；车载终端获取车辆信息，并接收路侧单元广播的路侧单元的弯道信息，并根据弯道信息和 车辆信息向驾驶员进行弯道速度预警提示。
【文档编号】G08G1/0968GK103745607SQ201410010087
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】黄刘生, 王鑫, 徐宏力, 金锷 申请人:中国科学技术大学苏州研究院