基於車路協同的彎道速度預警方法
2023-10-08 05:39:34
基於車路協同的彎道速度預警方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於車路協同的彎道速度預警方法。通過彎道處放置一個路側單元，其周期性地向外廣播彎道信息，車載終端根據自身車輛信息和收到的彎道信息提前判斷車輛是否駛向該彎道；如果是，則提前給出到彎道的距離和限速提示；如果檢測到車輛駛入彎道，則給出彎道限速提示並實時檢測車輛是否超速，若超速則發出超速預警，提醒駕駛員以安全的速度駕駛；當檢測到車輛駛出彎道時，解除預警。該方法能夠提前給出彎道處的限制速度且能夠高效可靠地判斷出車輛的進彎和出彎，當車輛超速時給出文字和聲音的預警，為車聯網的輔助行車安全應用提供了一個可選的簡便方案。
【專利說明】基於車路協同的彎道速度預警方法【技術領域】
[0001]本發明屬於物聯網【技術領域】，具體涉及一種基於車路協同的彎道速度預警方法。【背景技術】
[0002]物聯網(Internet of Things，1T)是一種物與物相互聯繫的網絡，它的基礎是網際網路，是網際網路應用方面的拓展。隨著物聯網技術的不斷創新和產業化的快速推進，物聯網在道路交通安全和智能交通領域有重要的應用。在道路交通安全和智能交通方面，物聯網主要以車到車無線通 信、車到路側單元以及車到網絡之間的無線通信為基礎，通過及時、可信的通信交換交通安全相關信息實現安全駕駛和舒適駕駛，在此領域物聯網又被稱作車聯網或車載自組織網。利用車載自組網，結合自車的GPS、CAN總線，安全系統可以提前通知駕駛員可能發生的危險情況，降低事故發生率。
[0003]車路協同技術是道路行車安全方面的重要支撐技術，也是實現智能交通的基礎研究問題。當前，主要發達國家和地區都在致力於智能交通系統ITS(IntelligentTransportation Systems)的發展,其中智能車路協同關鍵技術是ITs研究的熱點和前沿技術。目前，世界各國正在積極進行車路協同系統方面的研究與實驗，並將其作為改善道路交通安全和效率的重要手段。美國、日本和歐洲等主要發達國家在車路協同系統領域開展了多方面的研究，其典型項目包括:美國的V IKIntelliDriveSMXICAS,CVHAS等項目，日本的SmartWay、AHS等項目，以及歐洲的CVIS、PreVENT等項目〃這些項目雖然側重點各有不同，但都是以車路協同技術為基礎。
[0004]彎道比較容易發生交通事故，因此經常在彎道設置車速限制，經過車輛必須在車速限定範圍之內行駛才能保證安全。但是，目前大部分車速限制提醒僅為交通警示牌的提醒，駕駛員往往因為各種原因而比較容易忽視，有時在駕車時還經常留意在某個路段是否有車速限制，分散了駕駛員的注意力，反而會影響行車安全，所以彎道速度預警技術是道路行車安全研究一個重要的課題。
[0005]大多數彎道速度預警策略實現複雜，往往會引入較大的通信開銷，造成網絡資源的不必要浪費，亦或是需要藉助紅外傳感器、地感線圈等設備，不夠經濟，而且路側單元和車載終端需要複雜的算法對傳感器採集的信號進行處理，造成很大的系統開銷，此外這些彎道速度預警策略不能高效的預判車輛前方是否有彎道而提前給出彎道限制速度。本發明因此而來。
【發明內容】
[0006]本發明目的在於提供一種基於車路協同的彎道速度預警方法，在保證準確判斷出車輛是否進入彎道的同時，降低了網絡通信開銷、路邊設備的複雜度和系統的計算開銷，有效提升了整個安全預警系統的性能，適合任何彎道下，方法簡單安全高效。
[0007]為了解決現有技術中的這些問題，本發明提供的技術方案如下:
[0008]一種基於車路協同的彎道速度預警方法，用於車聯網中在車輛駛入彎道處輔助車輛駕駛員進行安全駕駛，其特徵在於所述方法包括以下步驟:
[0009]( I)獲取彎道信息和車輛信息；
[0010](2)根據車輛的行駛方向和彎道的一條邊的入彎方向是否相同，判斷車輛是否駛向彎道；如果車輛沒有駛向彎道，則繼續獲取彎道信息和車輛信息；如果車輛駛向彎道，則提示車輛距彎道距離和彎道限制速度，並進行步驟(3)；
[0011](3)根據車輛的位置是否處於彎道覆蓋的區域內和車輛信息判斷車輛是否駛入彎道；如果車輛駛入彎道，則提示車輛的入彎速度，並進行步驟(4);如果車輛尚未駛入彎道，則繼續進行步驟(2);
[0012](4)根據車輛的當前速度與彎道的限制速度判斷車輛是否超速；如果車輛的當前速度大於彎道的限制速度，則向車輛發送超速預警；否則進行步驟(5)；
[0013](5)根據車輛的位置是否處於彎道覆蓋的區域和車輛信息判斷車輛是否駛出彎道；如果車輛未駛出彎道，則繼續進行步驟(4);否則結束。
[0014]優選的技術方案是:所述方法中彎道信息包括彎道覆蓋的區域、彎道地理位置、彎道曲率半徑、彎道度數、彎道路面狀況、入/出彎方向、彎道限制速度；車輛信息包括車輛速度、車輛行駛方向、車輛地理位置信息。
[0015]優選的技術方案是:所述方法中彎道限制速度是根據彎道曲率半徑、彎道度數和彎道路面狀況計算出來。
[0016]優選的技術方案是:所述方法步驟(2)中根據車輛的行駛方向和彎道的一條邊的入彎方向是否相同是通過計算車輛行駛方向和入彎方向之間的夾角Θ來確定；當車輛行駛方向和入彎方向之間的夾角Θ小於30度或大於330度，判定車輛行駛方向和彎道一條邊的入彎方向相同；
[0017]其中Θ= ( α - β +360) %360 ；
[0018]Θ表示車輛行駛方向和彎道一條邊的入彎方向的夾角，其單位為度，α表示車輛行駛方向與由南向北穿過本車的經線之間的夾角，β表示彎道一條邊的入彎方向與由南向北穿過彎道這條邊的經線之間的夾角。
[0019]優選的技術方案是:所述方法中彎道信息還包括預先通過彎道地理位置信息、彎道曲率半徑、彎道度數、彎道路面狀況、入/出彎方向構建彎道的入彎區和出彎區，確定入彎區四個頂點的坐標、出彎區四個頂點的坐標。
[0020]優選的技術方案是:所述方法中車輛是否駛入彎道和車輛是否駛出彎道是先獲取當前車輛的經緯度坐標，然後判斷車輛的當前經緯度坐標是否在入彎區或出彎區；如果車輛的當前經緯度坐標在入彎區表示車輛駛入彎道，車輛的當前經緯度坐標在出彎區表示車輛駛出彎道。
[0021]優選的技術方案是:所述方法步驟(3)中當車輛駛入彎道後，啟動計時，計算車輛在彎道中行駛的時間；當車輛駛出彎道時，停止計時。
[0022]優選的技術方案是:所述方法中當計時器計時的時間大於預定閾值ΜΑΧ_Τ時，則判斷車輛已駛出彎道，關閉預警提示；其中MAX_T=4* *R* Y/360, R為彎道的曲率半徑，Y為彎道的彎曲角度。
[0023]所述方法中通過在彎道覆蓋的區域或彎道附近設置路側單元，通過路側單元進行廣播彎道信息；車輛的車載終端接收路側單元廣播的彎道信息，以及獲取自身車輛信息，根據車輛信息和彎道信息進行基於車路協同的彎道速度預警提示。
[0024]本發明的另一目的在於提供一種基於車路協同的彎道速度預警系統，其特徵在於所述系統包括路側單元、車載終端，路側單元根據彎道覆蓋的區域、彎道地理位置、彎道曲率半徑、彎道度數、彎道路面狀況、入/出彎方向計算出彎道限制速度並周期性的(如Is)向外廣播彎道信息；車載終端獲取車輛信息，並接收路側單元廣播的路側單元的彎道信息，並根據彎道信息和車輛信息向駕駛員進行彎道速度預警提示。
[0025]優選的技術方案中，車載終端獲取車輛信息，並接收路側單元廣播的路側單元的彎道信息，並構建出彎道覆蓋的區域。
[0026]本發明提供了一種基於車路協同的彎道速度預警策略，首先路側單元根據路面狀況信息和彎道信息得出彎道限制速度並周期性(Is)的向外廣播。經過的車輛收到路側單元廣播的信息後，判斷車輛是否向彎道行駛，如果是向彎道行駛，車載單元向駕駛員提示距彎道距離並和彎道限制速度。通過車載GPS獲得的車輛地理位置信息和路側單元廣播的入彎區的坐標來判斷車輛是否進入彎道，當車輛進入彎道，時刻判斷車輛的行駛速度和彎道限制速度的大小關係，當車輛速度大於彎道限制速度，車載單元向駕駛員發出超速預警，提醒駕駛員減速行駛。最後，採用判斷車輛進入彎道相同的方法來判斷車輛何時駛出彎道，當車輛駛出彎道後，撤銷所有的預警信息。
[0027]本發明屬於物聯網產業化在道路交通安全和智能交通領域的應用，具體涉及一種基於車路協同和車輛地理位置信息定位的在彎道處對車輛進行限制速度預警的策略。本發明基於彎道的位置信息和相關數據以及車輛本身的運動狀態信息來實現彎道速度預警，在保證高效、可靠的安全預警的同時，使用較小的通信代價和計算開銷，降低了車載單元的能量消耗，且路側單元簡單易於鋪設，為車聯網的輔助行車安全機制提供了一種簡單、有效的彎道速度預警策略。
[0028]基於車路協同的彎道速度預警方法，用於車聯網中在車輛駛入彎道處輔助車輛駕駛員進行安全駕駛，所述方法包括以下步驟:
[0029](I)路側單元根據路面狀況信息和彎道信息得出彎道限制速度並周期性(Is)的向外廣播。
[0030](2)獲取車輛信息以及路側單元的彎道信息，並構建出彎道覆蓋的區域；
[0031](3)如果車輛的行駛方向和彎道一條邊的入彎方向相同，跳轉步驟(4);否則重複步驟(3)；
[0032](4)計算車輛距彎道的距離並獲取彎道限制速度，並顯示給駕駛員；
[0033](5)判斷車輛是否進入彎道，如果進入彎道，則開始計時並跳轉到(6)，否則跳轉到(4)；
[0034](6)判斷車輛是否駛出彎道，如果在彎道中且計時沒超時，判斷車輛的當前速度是否大於限制速度，若大於限制速度則發出超速預警，若不大於限制速度則重複步驟(6)
[0035](7)如果車輛駛出彎道，停止計時並撤銷預警；
[0036](8)如果沒有判斷到車輛駛出彎道，且計時超過最大值則認為車輛駛出彎道，撤銷所有預警
[0037](9)結束算法，退出執行。
[0038]步驟(I)中，路側單元向經過的車輛廣播彎道信息，車輛信息包括車速、車輛行駛方向、地理位置，彎道信息包括彎道地理位置、彎道曲率半徑、彎道度數、彎道路面狀況、入/出彎方向、彎道限制速度。路側單元根據彎道曲率半徑、彎道度數和彎道路面狀況計算出彎道限制速度。
[0039]步驟(3)中要提前判斷車輛的行駛方向和彎道一條邊的入彎方向否是相同，如果相同則有可能進入彎道，提前計算距彎道距離和限速預警，如果不同則不會進入彎道，無需提前預警。
[0040]步驟(3)中，判斷車輛的行駛方向和彎道一條邊的入彎方向是否相同需要首先計算車輛行駛方向和入彎方向之間的夾角，當兩個車的夾角小於30度或大於330度，判定車輛行駛方向和彎道一條邊的入彎方向相同；令α表示車輛行駛方向與由南向北穿過本車的經線之間的夾角，令β表示彎道一條邊的入彎方向與由南向北穿過彎道這條邊的經線之間的夾角，用Θ表示車輛行駛方向和彎道一條邊的入彎方向的夾角，則Θ的值為(單位為度):
[0041]θ = ( α-β+360)%360 ；
[0042]用isSameBearing表示車輛行駛方向是否和彎道一邊的入彎方向相同:
[0043]
【權利要求】
1.一種基於車路協同的彎道速度預警方法，用於車聯網中在車輛駛入彎道處輔助車輛駕駛員進行安全駕駛，其特徵在於所述方法包括以下步驟: (1)獲取彎道信息和車輛信息； (2)根據車輛的行駛方向和彎道的一條邊的入彎方向是否相同，判斷車輛是否駛向彎道；如果車輛沒有駛向彎道，則繼續獲取彎道信息和車輛信息；如果車輛駛向彎道，則預警提示車輛距彎道距離和彎道限制速度，並進行步驟(3)； (3)根據車輛的位置是否處於彎道覆蓋的區域內和車輛信息判斷車輛是否駛入彎道；如果車輛駛入彎道，則預警提示車輛的入彎速度，並進行步驟(4);如果車輛尚未駛入彎道，則繼續進行步驟(2)； (4)根據車輛的當前速度與彎道的限制速度判斷車輛是否超速；如果車輛的當前速度大於彎道的限制速度，則向車輛發送超速預警提示；否則進行步驟(5)； (5)根據車輛的位置是否處於彎道覆蓋的區域和車輛信息判斷車輛是否駛出彎道；如果車輛未駛出彎道，則繼續進行步驟(4);否則結束。
2.根據權利要求1所述的彎道速度預警方法，其特徵在於所述方法中彎道信息包括彎道覆蓋的區域、彎道地理位置、彎道曲率半徑、彎道度數、彎道路面狀況、入/出彎方向、彎道限制速度；車輛信息包括車輛速度、車輛行駛方向、車輛地理位置信息。
3.根據權利要求2所述的彎道速度預警方法，其特徵在於所述方法中彎道限制速度是根據彎道曲率半徑、彎道度數和彎道路面狀況計算出來。
4.根據權利要求2所述的彎道速度預警方法，其特徵在於所述方法步驟(2)中根據車輛的行駛方向和彎道的一條邊的入彎方向是否相同是通過計算車輛行駛方向和入彎方向之間的夾角Θ來確定；當車輛行駛方向和入彎方向之間的夾角Θ小於30度或大於330度，判定車輛行駛方向和彎道一條邊的入`彎方向相同；
其中 θ = ( α - β +360) %360 ； Θ表示車輛行駛方向和彎道一條邊的入彎方向的夾角，其單位為度，α表示車輛行駛方向與由南向北穿過本車的經線之間的夾角，β表示彎道一條邊的入彎方向與由南向北穿過彎道這條邊的經線之間的夾角。
5.根據權利要求2所述的彎道速度預警方法，其特徵在於所述方法中彎道信息還包括預先通過彎道地理位置信息、彎道曲率半徑、彎道度數、彎道路面狀況、入/出彎方向構建彎道的入彎區和出彎區，確定入彎區四個頂點的坐標、出彎區四個頂點的坐標。
6.根據權利要求5所述的彎道速度預警方法，其特徵在於所述方法中車輛是否駛入彎道和車輛是否駛出彎道是先獲取當前車輛的經緯度坐標，然後判斷車輛的當前經緯度坐標是否在入彎區或出彎區；如果車輛的當前經緯度坐標在入彎區表示車輛駛入彎道，車輛的當前經緯度坐標在出彎區表示車輛駛出彎道。
7.根據權利要求1所述的彎道速度預警方法，其特徵在於所述方法步驟(3)中當車輛駛入彎道後，啟動計時，計算車輛在彎道中行駛的時間；當車輛駛出彎道時，停止計時。
8.根據權利要求7所述的彎道速度預警方法，其特徵在於所述方法中當計時器計時的時間大於預定閾值ΜΑΧ_Τ時，則判斷車輛已駛出彎道，關閉預警提示；其中ΜΑΧ_T=4*ji*R*y/360，R為彎道的曲率半徑，Y為彎道的彎曲角度。
9.一種採用權利要求1~8任意一項所述的方法的基於車路協同的彎道速度預警系統，其特徵在於所述系統包括路側單元、車載終端，路側單元根據彎道覆蓋的區域、彎道地理位置、彎道曲率半徑、彎道度數、彎道路面狀況、入/出彎方向計算出彎道限制速度並周期性的向外廣播彎道信息；車載終端獲取車輛信息，並接收路側單元廣播的路側單元的彎道信息，並根據彎道信息和 車輛信息向駕駛員進行彎道速度預警提示。
【文檔編號】G08G1/0968GK103745607SQ201410010087
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】黃劉生, 王鑫, 徐宏力, 金鍔 申請人:中國科學技術大學蘇州研究院