一种用于运行基于车辆信息的团雾气象信息感知发布系统的方法与流程

[0001]
本发明涉及汽车主动安全领域，尤其是指一种用于运行基于车辆信息的团雾气象信息感知发布系统的方法。


背景技术：

[0002]
在交通事故的致因分析中(根据北京及天津市交通事故数据分析得出)，由于环境因素导致的事故是最多的，严重性也最高，其中团雾是极其容易引发严重交通事故的不良天气之一。突发的团雾气象导致能见度的显著下降，空气湿度的增高使得路面的摩擦系数降低，在这种情况下驾驶员的情绪容易发生波动，尤其是没有经验的驾驶员。因此，在这种情况下驾驶员很容易由于情绪焦虑紧张而采取了不当的驾驶操作行为，从而引发交通事故。
[0003]
现有常用于识别团雾等不良天气的方法是采用路侧气象监测器，由于公路全线覆盖气象检测器难度大成本高，因此，设计一种用于运行基于车辆信息的团雾气象信息感知发布系统的方法，利用车辆自身的运行状态数据有效检测出团雾天气，并针对不同等级的团雾以及车辆距离团雾区域的不同距离分级生成预警策略，辅助驾驶员采取正确驾驶操作行为安全通过团雾区域或避开团雾路段，能够有效提高雾天驾驶的安全性并降低预警成本。


技术实现要素：

[0004]
本发明目的在于提出了一种用于运行基于车辆信息的团雾气象信息感知发布系统的方法，能够采用实时采集的车辆运行状态数据检测团雾天气的发生，当判断发生团雾气象时则继续判断团雾等级、确定团雾区域，最终分情况、分级生成车辆预警策略信息并发送至车载感知预警终端设备，有助于提高团雾天气情况下车辆运行的安全性。本发明提供了团雾预警系统的整体实现方案，以及运行该系统的具体方法。
[0005]
为解决现有技术的缺陷，本发明基于车辆信息的团雾气象感知发布系统包括通用型车载感知预警终端设备和路侧服务器，其中所述通用型车载感知预警终端设备包括：车辆运行数据采集模块、团雾预警模块、车载5g通信模块，所述路侧服务器包括数据存储模块、团雾天气判断模块、分级预警模块，所述团雾天气判断模块包括团雾发生判断子模块、团雾等级判断子模块、团雾区域判断子模块。
[0006]
一种用于运行基于车辆信息的团雾气象信息感知发布系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]
a.通用型车载感知预警终端设备实时获取车辆运行状态数据，并将最新获取的车辆运行状态数据通过车载5g通信终端设备发送至路侧服务器，其中通用型车载感知预警终端设备包括车辆运行数据采集模块、团雾预警模块、车载5g通信模块，路侧服务器包括数据存储模块、团雾天气判断模块、分级预警模块、路侧5g通信模块，团雾天气判断模块包括团
雾发生判断子模块、团雾等级判断子模块、团雾区域判断子模块。
[0008]
b.数据存储模块在每次数据更新后将最近1min内的车辆运行状态数据输入所述团雾发生判断子模块，判断是否存在团雾天气，当判断结果为团雾天气时，则同时调用团雾等级判断子模块和团雾区域判断子模块，以判断团雾等级和确定团雾区域范围。
[0009]
c.将车辆最新经纬度坐标、团雾区域、团雾等级输入分级预警模块，根据车辆距离团雾区域的位置和团雾等级生成三个等级的车辆预警策略。
[0010]
d.车辆预警策略通过所述路侧5g通信模块传递给所述团雾预警模块，团雾预警模块通过语音及车载显示屏幕进行预警策略信息的提示。
[0011]
e.路侧服务器通过路侧5g通信模块将团雾区域范围发送给周围其他路侧服务器。
[0012]
f.接收到团雾区域范围的所述路侧服务器，执行步骤c、d、e。
[0013]
车辆运行状态数据具体包括：车辆的速、加速度、本车与前车车距、行驶方向、车道偏离次数、是否开启喇叭、是否开启雨刷器、经纬度坐标。
[0014]
数据存储模块为新进入该服务器所覆盖路段的车辆分配该车辆的数据存储空间，若某辆车持续10s没有进行数据更新则认为该车辆驶离该服务器所覆盖路段，服务器将该车辆数据存储空间释放。
[0015]
团雾发生判断子模块的输入值包括：车辆的速度、加速度、本车与前车车距，若输入的车辆最近1min内的数据中满足以下条件的其中一项则判定团雾发生概率pf＝30％、满足以下条件的其中两项则判定团雾发生概率pf＝50％、满足以下三项条件则判定团雾发生概率pf＝70％，条件如下：
[0016][0017]
其中，tc为车辆持续减速时长单位为秒、td为本车与前车车距持续变大时长单位为秒、as为加速度单位为米/秒
2
。
[0018]
将最近1min内输入的所有车辆数据判定的团雾发生概率值作为y轴，将车辆编号作为x轴绘制团雾发生可能性直方图。直方图中若从第i辆车开始，有连续2辆车的团雾发生概率pf≥30％,且从第i+n,(n＝3，4，5，
…
，n)辆车开始有连续3辆车的团雾发生概率pf<30％,则计算车辆i到车辆i+n间的直方图面积sz和以直方图中车辆i到车辆i+n间距离为宽并以pf＝70％的距离为高的矩形面积sr,最后计算出团雾发生总概率pa＝sz/sr≥70％时判定路段中有团雾气象发生。
[0019]
创建团雾发生列表，用于存储团雾区域的起始车辆i到终止车辆i+n之间的车辆最近1min内的运行状态数据，包括车辆速度字段、车道偏离次数字段、是否触发喇叭字段、是否开启雨刷器字段、车辆经纬度坐标。
[0020]
团雾等级判断子模块的输入数据为团雾发生列表。
[0021]
团雾等级判断子模块将团雾的严重程度划分为三个等级，分为一级、二级、三级。
[0022]
一级团雾需要满足如下条件，输入的团雾发生列表中的车辆速度字段中有70％的车辆满足，车辆减速后车速v满足40<v≤60(km/h)。
[0023]
二级团雾需要满足如下条件，输入的团雾发生列表中的车辆速度字段中有有70％的车辆满足，车辆减速后车速v满足20<v≤40(km/h)，且雨刷开启比例和车辆鸣笛次数大于
同时段没有团雾条件下的历史数据。
[0024]
三级团雾需要满足如下条件，输入的团雾发生列表中的车辆速度字段中有70％的车辆满足，车辆减速后车速v满足v≤20(km/h)，且雨刷开启比例、车辆鸣笛次数、车道偏离次数大于同时段没有团雾条件下的历史数据。
[0025]
团雾区域判断子模块的输入数据为团雾发生列表，通过分别获取车辆i和车辆i+n开始减速时刻的车辆经纬度坐标字段，根据这两辆车所处的经纬度坐标值确定出团雾发生区域。
[0026]
分级预警模块的输入值包括：车辆最新经纬度坐标、团雾区域、团雾等级、预警距离x，该模块总共包括三个预警层级。
[0027]
第一预警层级，该层级的预警策略包括三个车辆应急预案，车辆应急预案一适用于团雾等级为一级且车辆与团雾发生区域距离不限的情况，车辆应急预案二适用于团雾等级为二级且车辆处于团雾区域路段或与团雾区域起始位置的距离小于等于预警距离x的情况，车辆应急预案三适用于团雾等级为三级且车辆处于团雾区域路段或与团雾区域起始位置的距离小于等于预警距离x的情况。
[0028]
第二预警层级，该层级的车辆预警策略适用于团雾等级为二级或三级且车辆处于与团雾区域起始位置的距离大于预警距离x，但无法对车辆进行路径重新规划即在车辆所处位置和团雾区域起始位置之间无可驶离该道路的匝道或没有可以避开该团雾区域的路径的情况。
[0029]
第三预警层级，该层级的车辆预警策略适用于团雾的等级为二级或三级且车辆处于与团雾区域路段的距离大于预警距离x，尚可对车辆进行路径重新规划即在车辆所处位置和团雾区域起始位置之间有可驶离该道路的匝道或有可以避开该团雾区域的路径的情况。
[0030]
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述团雾预警距离x的确定与车辆平均速度、团雾等级相关，预警距离x的确定公式如下：
[0031]
x＝300+200*(θ
v
+θ
f
)
[0032]
θ
v
为车辆平均速度影响系数，若车辆平均速度vs满足0≤vs＜40则θ
v
＝0.2，若车辆平均速度vs满足40≤vs＜60则θ
v
＝0.4，若车辆平均速度vs满足60≤vs＜100则θ
v
＝0.6，若车辆平均速度vs满足vs≥100则θ
v
＝1。
[0033]
θ
f
为团雾等级影响系数，若团雾等级为1级则θ
f
＝0.4，若团雾等级为2级则θ
f
＝0.6，若团雾等级为3级则θ
f
＝1。
[0034]
第一预警层级中的车辆安全实施预案一具体内容包括：指导车辆降速至60公里以下、开启雾灯、开启近光灯、开启示廓灯及前后位灯。
[0035]
第一预警层级中的车辆安全实预案二具体内容包括，指导车辆降速至40公里以下、开启雾灯、开启近光灯、开启示廓灯、前后位灯及危险警报闪光灯、保持车道并鸣笛。
[0036]
第一预警层级中的车辆安全实预案三具体内容包括，指导车辆降速至20公里以下、开启雾灯、开启近光灯、开启示廓灯、前后位灯及危险警报闪光灯、鸣笛并建议找暂时安全地带停车。
[0037]
第二个预警层级的具体内容包括：发布最佳跟车距离与最优驾驶行为给该路段内车辆，内容如下：车辆与团雾区域起始位置的距离df和预警距离x满足关系df>x+100(m)时，
提示车辆前方df米处有团雾并指导驾驶员将车辆降速至60公里以下，最佳跟车距离dc≥60(m)；车辆与团雾区域路段的距离df和预警距离x满足关系df＝x+100(m)时，若团雾等级为一级则指导驾驶员执行第一预警层级中的车辆应急预案一，最佳跟车距离dc≥60(m)；若团雾等级为二级则指导驾驶员执行第一预警层级中的车辆应急预案二，最佳跟车距离dc≥100(m)；若团雾等级为三级则指导驾驶员执行第一预警层级中的车辆应急预案三，最佳跟车距离dc≥150(m)。。
[0038]
第三个预警层级的具体内容包括：获取车辆可出入的匝道口，并实施车辆驾驶路径的重新规划，避让团雾区域。
附图说明
[0039]
图1是基于车辆数据的团雾气象信息感知发布系统结构图；
[0040]
图2是运行基于车辆数据的团雾气象信息感知发布系统的方法场景示意图1；
[0041]
图3是运行基于车辆数据的团雾气象信息感知发布系统的方法场景示意图2；
[0042]
图4是根据车辆数据判断团雾发生概率的概率直方图。
具体实施方式
[0043]
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0044]
作为本发明一实施例，如图1所示基于车辆数据的团雾气象信息感知发布系统包括：通用型车载感知预警终端设备1和路侧服务器5。
[0045]
通用型车载感知预警终端设备1是一种后装型车载设备，能够适配多种品牌车辆，该设备采集的数据来源为车辆can总线，并能够对采集回来的数据进行加工处理，如计算出车辆偏离车道次数和车辆行驶方向等信息。
[0046]
通用型车载感知预警终端设备：数据采集模块2、车载5g通信模块3、团雾预警模块4。
[0047]
路侧服务器5包括：路侧5g通信模块6、数据存储模块7、团雾天气判断模块8、分级预警模块12。
[0048]
团雾天气判断模块8包括：团雾发生判断子模块9、团雾等级判断子模块10、团雾区域判断子模块11。
[0049]
分级预警模块12可生成三个层级的预警策略包括：第一预警层级13、第二预警层级14、第三预警层级15。
[0050]
数据采集模块以1s为时间间隔从车辆can总线中读取车辆运行状态数据，包括：车辆的速度、加速度、本车与前车车距、是否开启喇叭、是否开启雨刷器、经纬度坐标。并根据设备内算法，实时识别出车辆是否偏离车道并计算出在一定时间段内车辆的车道偏离次数以及车辆的行驶方向。
[0051]
数据采集模块将最新采集到的数据通过车载5g通信模块,将车辆运行状态数据发送至路侧5g通信模块，路侧5g通信模块将接收到的车辆运行状态数据输入至数据存储模块。
[0052]
数据存储模块在每次数据更新后，将最近1min内的车辆运行状态数据输入团雾发
生判断子模块，判断是否存在团雾天气，当判断结果为团雾天气时，则同时调用团雾等级判断子模块和团雾区域判断子模块，以判断团雾等级和确定团雾区域范围。
[0053]
将团雾等级判断子模块输出的团雾等级、团雾区域判断子模块输出的团雾区域范围、车辆最新经纬度坐标输入分级预警模块。
[0054]
分级预警模块根据车辆距离团雾区域的位置和团雾等级生成三个等级的车辆预警策略包括：第一预警层级、第二预警层级、第三预警层级。
[0055]
将分级预警模块输出的预警策略通过路侧5g通信模块传递给团雾预警模块。
[0056]
团雾预警模块通过语音及车载显示屏幕对驾驶员进行预警策略信息的提示。
[0057]
路侧服务器每隔一段距离布设一套，任意路侧服务器检测到团雾气象发生时则通过路侧5g通信模块传递给周围一定范围内的其他路侧服务器，实现信息共享。
[0058]
数据存储模块为新进入该服务器所覆盖路段的车辆如图2所示a车分配该车辆的数据存储空间；若某辆车如图2所示b车持续10s没有进行数据更新，则认为该车辆驶离该服务器所覆盖路段，服务器将该车辆数据存储空间释放。
[0059]
团雾发生判断子模块的输入值包括：车辆的速度、加速度、本车与前车车距，若输入的车辆最近1min内的数据中满足以下条件的其中一项则判定团雾发生概率pf＝30％、满足以下条件的其中两项则判定团雾发生概率pf＝50％、满足以下三项条件则判定团雾发生概率pf＝70％，条件如下：
[0060][0061]
其中，tc为车辆持续减速时长单位为秒、td为本车与前车车距持续变大时长单位为秒、as为加速度单位为米/秒
2
。
[0062]
将最近1min内输入的所有车辆数据判定的团雾发生概率值作为y轴，将车辆编号作为x轴绘制团雾发生可能性直方图(如图4)。直方图中若从第i辆车开始，有连续2辆车的团雾发生概率pf≥30％,且从第i+n,(n＝3，4，5，
…
，n)辆车开始有连续3辆车的团雾发生概率pf<30％,则计算车辆i到车辆i+n间的直方图面积sz(如图2中17所示)和以直方图中车辆i到车辆i+n间距离为宽并以pf＝70％的距离为高的矩形面积sr(如图2中18所示),最后计算出团雾发生总概率pa＝sz/sr>＝70％时判定路段中有团雾气象发生。
[0063]
创建团雾发生列表，用于存储团雾区域的起始车辆i到终止车辆i+n之间的车辆(如图2所示车辆c、d、e、i)最近1min内的运行状态数据，包括车辆速度字段、车道偏离次数字段、是否触发喇叭字段、是否开启雨刷器字段、车辆经纬度坐标字段。
[0064]
团雾等级判断子模块的输入数据为团雾发生列表。
[0065]
团雾等级判断子模块将团雾的严重程度划分为三个等级，分为一级、二级、三级。
[0066]
一级团雾需要满足如下条件，输入的团雾发生列表中的车辆速度字段中有70％的车辆(如图2所示车辆c、d、e、i)满足，车辆减速后车速v满足40<v≤60(km/h)。
[0067]
二级团雾需要满足如下条件，输入的团雾发生列表中的车辆速度字段中有70％的车辆(如图2所示车辆c、d、e、i)满足，车辆减速后车速v满足20<v≤40(km/h)，且雨刷开启比例和车辆鸣笛次数大于同时段没有团雾条件下的历史数据。
[0068]
三级团雾需要满足如下条件，输入的团雾发生列表中的车辆速度字段中有70％的车辆(如图2所示车辆c、d、e、i)满足，车辆减速后车速v满足v≤20(km/h)，且雨刷开启比例、车辆鸣笛次数、车道偏离次数大于同时段没有团雾条件下的历史数据。
[0069]
团雾区域判断子模块的输入数据为团雾发生列表，通过分别获取车辆i和车辆i+n开始减速时刻的车辆经纬度坐标字段，根据这两辆车(如图2所示车辆c、i)所处的经纬度坐标值确定出团雾发生区域。
[0070]
分级预警模块的输入值包括：车辆最新经纬度坐标、团雾区域、团雾等级、预警距离x(如图2中16所示)，该模块总共包括三个预警层级。
[0071]
第一预警层级，该层级的预警策略包括三个车辆应急预案，车辆应急预案一适用于团雾等级为一级且车辆与团雾发生区域距离不限的情况(如图2所示车辆a、c、d、e、f、g、h、i)，车辆应急预案二适用于团雾等级为二级且车辆处于团雾区域路段(如图2所示车辆c、d、e、i)或与团雾区域起始位置的距离小于等于预警距离x的情况(如图2所示车辆g、h)，车辆应急预案三适用于团雾等级为三级且车辆处于团雾区域路段(如图2所示车辆c、d、e、i)或与团雾区域起始位置的距离小于等于预警距离x的情况(如图2所示车辆g、h)。
[0072]
第二预警层级，该层级的车辆预警策略适用于团雾等级为二级或三级且车辆处于与团雾区域起始位置的距离大于预警距离x，但无法对车辆进行路径重新规划即在车辆所处位置和团雾区域起始位置之间无可驶离该道路的匝道或没有可以避开该团雾区域的路径的情况(如图2所示车辆a、f)。
[0073]
第三预警层级，该层级的车辆预警策略适用于团雾的等级为二级或三级且车辆处于与团雾区域路段的距离大于预警距离x，尚可对车辆进行路径重新规划即在车辆所处位置和团雾区域起始位置之间有可驶离该道路的匝道或有可以避开该团雾区域的路径的情况(如图3所示车辆j、k)。
[0074]
团雾预警距离x的确定与车辆平均速度、团雾等级相关，预警距离x的确定公式如下：
[0075]
x＝300+200*(θ
v
+θ
f
)
[0076]
θ
v
为车辆平均速度影响系数，若车辆平均速度vs满足0≤vs＜40则θ
v
＝0.2，若车辆平均速度vs满足40≤vs＜60则θ
v
＝0.4，若车辆平均速度vs满足60≤vs＜100则θ
v
＝0.6，若车辆平均速度vs满足vs≥100则θ
v
＝1。
[0077]
θ
f
为团雾等级影响系数，若团雾等级为1级则θ
f
＝0.4，若团雾等级为2级则θ
f
＝0.6，若团雾等级为3级则θ
f
＝1。
[0078]
第一预警层级中的车辆应急预案一具体内容包括：指导车辆降速至60公里以下、开启雾灯、开启近光灯、开启示廓灯及前后位灯；所述车辆应急预案二具体内容包括，指导车辆降速至40公里以下、开启雾灯、开启近光灯、开启示廓灯、前后位灯及危险警报闪光灯、保持车道并鸣笛；所述车辆应急预案三具体内容包括，指导车辆降速至20公里以下、开启雾灯、开启近光灯、开启示廓灯、前后位灯及危险警报闪光灯、鸣笛并建议找暂时安全地带停车。
[0079]
第二个预警层级的具体内容包括：发布最佳跟车距离与最优驾驶行为给该路段内车辆，内容如下：车辆与团雾区域起始位置的距离df和预警距离x满足关系df＞x+100(m)时，提示车辆前方df米处有团雾并指导驾驶员将车辆降速至60公里以下，最佳跟车距离dc
≥60(m)；车辆与团雾区域路段的距离df和预警距离x满足关系df＝x+100(m)时，若团雾等级为一级则指导驾驶员执行第一预警层级中的车辆应急预案一，最佳跟车距离dc≥60(m)；若团雾等级为二级则指导驾驶员执行第一预警层级中的车辆应急预案二，最佳跟车距离dc≥100(m)；若团雾等级为三级则指导驾驶员执行第一预警层级中的车辆应急预案三，最佳跟车距离dc≥150(m)。
[0080]
第三个预警层级的内容如下：获取车辆可出入的匝道口，并实施车辆驾驶路径的重新规划，避让团雾区域。