一种高速公路事故预警及自主求救方法与流程

本发明涉及智能交通技术领域，具体涉及一种高速公路事故预警及自主求救方法。

背景技术：

在高速公路事故预防及应急管理方面，已有较多专家和学者进行理论和应用研究。在事故预防方面，付静静(2012)从行驶车辆、运行状况和一次事故因素3个方面，划分预警界限区间，建立完整的指标体系；杨莹(2017)研发了一套基于gps授时的低能见度气象条件下高速公路主动发光诱导与自动防撞预警系统，可实现车辆智能引导、路形显示、车距警示、动态尾迹跟踪等功能。在应急管理方面，李智超(2009)采用蚁群信息素通信机制，设计了高速公路行驶的车辆间交换速度和位置信息的策略和网络，为高速公路车辆追尾碰撞事故预警提供了解决方案；付芳艳(2015)设计的车载防连环撞车预警装置，采用msp430单片机作为cpu控制模块，将剧烈变化的加速度作为事故发生的重要依据。结合gps接收模块，计算车辆位置，一次事故发生后，利用无线通信模块实现事故车辆方位信息的传输；冯海防(2016)设计了一种可监测预警的定位三脚架，支撑脚的内侧设有报警器、报警按钮和gps定位器，可有效保障人身安全。

综上所述，虽然已有大量的文献和应用在高速公路事故预警和应急求救方面进行研究，但事故预警方面仍有较大的设计局限，警告信息传输距离依旧不能满足预警需求；应急求救方面研究已较为成熟，主要缺少多维度的信息传输，信息的可达性和准确性难以保证。在实践应用中，高速公路事故预警系统功能较为单一，无法向出行者提供准确可靠的决策信息等诸多不足，难以给管理者提供及时的调度方案，无法有效地起到事故预警作用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明公开了一种高速公路事故预警及自主求救方法，解决高速公路事故预警和应急求救方面进行研究，但事故预警方面仍有较大的设计局限，警告信息传输距离依旧不能满足预警需求；应急求救方面研究已较为成熟，主要缺少多维度的信息传输，信息的可达性和准确性难以保证的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高速公路事故预警及自主求救方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

s1对运动的车辆进行车辆运动信息采集；

s2对s1中采集信息的加速度进行分析；

s3对s2中分析的结果确定事故类别，并将事故类别通过短信的方式，发送至救援平台；

s4救援单位根据事故类别初步判定事故等级，合理调度救援单位。

优选的，所述s1中，对运动的车辆进行车辆运动信息采集时，信息采集仪从三轴方向获得达到峰值的加速度。

优选的，所述s2中，对采集信息的加速度进行分析，需要对确定加速度阈值，高速公路限低速为60km/h，为临界状态，若事故车辆以60km/h的速度发生碰撞，碰撞后行进6m后停止,考虑车辆为匀减速直线运动，则有：

其中:s(t)代表车辆发生碰撞后至停止运动移动距离；v0代表车辆发生碰撞前运动速度；a代表车辆碰撞时产生的加速度；t代表车辆发生碰撞到停止运动所用时间。

优选的，车辆在剧烈撞击过程中，瞬时产生巨大的峰值加速度，随后进入能量吸收阶段，其中峰值加速度值是稳态阶段的2-3倍，若车辆以60km/h的速度碰撞停止运动，加速度峰值大于4g，若车辆以90km/h的速度碰撞停止运动，实际加速度峰值大于6g，设定一级警报阈值范围为4-6g，二级警报阈值大于6g。

优选的，所述s2中，对采集信息的加速度进行分析时，需要对加速度方向判定，高速公路事故中，利用采集仪，根据三方向加速度矢量合成算法计算碰撞瞬间的加速度值与方向。

优选的，采集仪在空间内虚拟设定三维直角坐标系，根据srs理论，汽车撞击范围分布沿x轴角度范围为60°，沿y轴角度范围为120°，沿z轴范围大于45°，根据三方向加速度矢量合成算法，确定最终加速度的大小与方向。

优选的，所述s3中，车辆在正常行驶过程中，运动信息采集模块根据内置算法计算车辆加速度，以加速度的值判定车辆运行状态。正常行驶过程中，该模块处于水平状态，其重力在水平方向的分量为0，垂直方向加速度分量因道路起伏变化在小范围内波动。根据三向加速度合成算法，可得加速度a

得到加速度值经调整后，与公式(1)所得加速度阈值比较，进行事故类型判定。

优选的，当a值小于阈值且加速度方向沿行驶方向左右波动不超过30°，判定为车辆正常行驶，不触发警报装置；当a值在水平方向任意维度不超过60°且超过设定阈值，判定为车辆发生剧烈撞击事故；当a值在空间三维度不断无规则变化，判定车辆发生翻车事故；当a值在z轴方向加速度达到自由落体g值超过2s，则判定机动车发生了坠车事故。

本发明的有益效果为：

本发明解决我国高速公路事故救援体系还不完善。事故发生后，救援部门并不能在第一时间准确判断事故等级、严重程度等，需要在接到救援信息后，详细了解现场情况，再确定需要出动的救援单位，造成了救援时间的延误的问题。本发明简化事故判定流程，通过车辆运动信息采集仪采集车辆发生事故时三维加速度的变化状况，进而判断事故类型。将判定的事故类型编辑成为短信，传输至救援平台，协助交警部门尽快判定事故等级，及时救援，具有很强的创造性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的方法步骤原理图；

图2是本发明实施例碰撞瞬间加速度变化曲线图；

图3是本发明实施例车辆三维度撞击角度示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例公开了如图1所示的一种高速公路事故预警及自主求救方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

s1对运动的车辆进行车辆运动信息采集；

s2对s1中采集信息的加速度进行分析；

s3对s2中分析的结果确定事故类别，并将事故类别通过短信的方式，发送至救援平台；

s4救援单位根据事故类别初步判定事故等级，合理调度救援单位。

优选的，所述s1中，对运动的车辆进行车辆运动信息采集时，信息采集仪从三轴方向获得达到峰值的加速度。

所述s2中，对采集信息的加速度进行分析，需要对确定加速度阈值，高速公路限低速为60km/h，为临界状态，若事故车辆以60km/h的速度发生碰撞，碰撞后行进6m后停止,考虑车辆为匀减速直线运动，则有：

其中:s(t)代表车辆发生碰撞后至停止运动移动距离；v0代表车辆发生碰撞前运动速度；a代表车辆碰撞时产生的加速度；t代表车辆发生碰撞到停止运动所用时间。

车辆在剧烈撞击过程中，瞬时产生巨大的峰值加速度，随后进入能量吸收阶段，其中峰值加速度值是稳态阶段的2-3倍，若车辆以60km/h的速度碰撞停止运动，加速度峰值大于4g，若车辆以90km/h的速度碰撞停止运动，实际加速度峰值大于6g，设定一级警报阈值范围为4-6g，二级警报阈值大于6g。

所述s2中，对采集信息的加速度进行分析时，需要对加速度方向判定，高速公路事故中，利用采集仪，根据三方向加速度矢量合成算法计算碰撞瞬间的加速度值与方向。

采集仪在空间内虚拟设定三维直角坐标系，根据srs理论，汽车撞击范围分布沿x轴角度范围为60°，沿y轴角度范围为120°，沿z轴范围大于45°，根据三方向加速度矢量合成算法，确定最终加速度的大小与方向。

所述s3中，车辆在正常行驶过程中，运动信息采集模块根据内置算法计算车辆加速度，以加速度的值判定车辆运行状态。正常行驶过程中，该模块处于水平状态，其重力在水平方向的分量为0，垂直方向加速度分量因道路起伏变化在小范围内波动。根据三向加速度合成算法，可得加速度a

得到加速度值经调整后，与公式(1)所得加速度阈值比较，进行事故类型判定。

当a值小于阈值且加速度方向沿行驶方向左右波动不超过30°，判定为车辆正常行驶，不触发警报装置；当a值在水平方向任意维度不超过60°且超过设定阈值，判定为车辆发生剧烈撞击事故；当a值在空间三维度不断无规则变化，判定车辆发生翻车事故；当a值在z轴方向加速度达到自由落体g值超过2s，则判定机动车发生了坠车事故。

实施例2

本实施例中车辆运动信息采集具体为：运动信息采集的准确性，对是否发生事故以及事故的严重程度判断有巨大的影响。可通过分析车辆加速度对其运动信息进行分析。因此我们对运动信息采集模块采集到的加速度值，进行如下分析：

(1)加速度阈值确定

由于高速公路限低速为60km/h，故以此为临界状态，若事故车辆以60km/h的速度发生碰撞，碰撞后行进6m后停止。简化分析，考虑车辆为匀减速直线运动，则有：

其中：

s(t)——车辆发生碰撞后至停止运动移动距离；

v0——车辆发生碰撞前运动速度；

a——车辆碰撞时产生的加速度；

t——车辆发生碰撞到停止运动所用时间。

取v0＝60km/h，v(t)=0，s(t)＝6m，计算出a＝-23.15m/s²；取g＝9.8m/s，则|a|＝2.36g。

车辆在剧烈撞击过程中，会瞬时产生巨大的峰值加速度，随后进入能量吸收阶段。其中峰值加速度值是稳态阶段的2-3倍。若车辆以60km/h的速度碰撞停止运动，加速度峰值一定大于4g。若车辆以90km/h的速度碰撞停止运动，实际加速度峰值一定大于6g。该设备设定一级警报阈值范围为4-6g，二级警报阈值大于6g。车辆碰撞瞬间加速度变化曲线如图2所示。

(2)加速度方向判定

高速公路事故中，正面碰撞率约为41％，追尾约为12％，侧面约为47％。可根据三方向加速度矢量合成算法计算碰撞瞬间的加速度值与方向。采集仪在空间内虚拟设定三维直角坐标系，根据srs理论，汽车撞击范围分布沿x轴角度范围为60°，见图3(a)；沿y轴角度范围为120°，见图3(b)；沿z轴范围大于45°，见图3(c)。根据三方向加速度矢量合成算法，确定最终加速度的大小与方向。

(3)车辆事故判断

车辆在正常行驶过程中，运动信息采集模块根据内置算法计算车辆加速度，以加速度的值判定车辆运行状态。正常行驶过程中，该模块处于水平状态，其重力在水平方向的分量为0，垂直方向加速度分量因道路起伏变化在小范围内波动。根据三向加速度合成算法，可得加速度a。

得到加速度值经调整后，与公式(1)所得加速度阈值比较，进行事故类型判定。

当a值小于阈值且加速度方向沿行驶方向左右波动不超过30°，判定为车辆正常行驶，不触发警报装置；当a值在水平方向任意维度不超过60°且超过设定阈值，判定为车辆发生剧烈撞击事故；当a值在空间三维度不断无规则变化，判定车辆发生翻车事故；当a值在z轴方向加速度达到自由落体g值超过2s，则判定机动车发生了坠车事故。

确定a值后，通过单片机数据集成解析确定事故类别。并将事故类别通过短信的方式，发送至救援平台。救援单位可根据事故类别初步判定事故等级，合理调度救援单位。

本发明解决我国高速公路事故救援体系还不完善。事故发生后，救援部门并不能在第一时间准确判断事故等级、严重程度等，需要在接到救援信息后，详细了解现场情况，再确定需要出动的救援单位，造成了救援时间的延误的问题。本发明简化事故判定流程，通过车辆运动信息采集仪采集车辆发生事故时三维加速度的变化状况，进而判断事故类型。将判定的事故类型编辑成为短信，传输至救援平台，协助交警部门尽快判定事故等级，及时救援，具有很强的创造性。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。