一種基於高精度定位和車車協同的實時交通衝突預警方法與流程
2023-06-19 06:26:26
本發明涉及交通安全
技術領域：
，尤其是涉及一種基於高精度定位和車車協同的實時交通衝突算法。
背景技術：
：道路交通事故是當今世界最嚴重的「公害」之一。隨著車輛的大規模普及，車輛之間的衝突和碰撞問題日益嚴峻，並且多集中於交通信息環境複雜或環境突變的道路平面交叉口,特別是無信號T型交叉口。在此類交叉口附近，由於在途駕駛人無法在第一時間獲得前方交叉口的交通、環境及其他橫向車輛的信息，故而無法及時採取減速、避讓等安全措施，是引發事故的主要原因之一，而交通衝突多發是其主要表現形式。以往的衝突模型未考慮轉彎駕駛行為微觀過程的問題，無法實現實時車輛信息的傳遞和處理，不能適應真實道路交叉口的高頻動態交通環境變化的情況。技術實現要素：本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基於高精度定位和車車協同的實時交通衝突算法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種基於高精度定位和車車協同的實時交通衝突預警方法，用於在缺少信號燈的T型交叉路口主路車輛直行同時支路車輛轉彎時的實時衝突判斷，所述的方法包括以下步驟：S1、根據歷史數據獲得靜態衝突區域，利用車車協同方法獲得車輛實時信息，判斷在靜態衝突區域內是否存在衝突可能，若存在則進行步驟S2，否則表示行車安全；S2、根據轉彎車輛實時信息預測第一階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態衝突區域，判斷在動態衝突區域內是否存在衝突可能，若存在則進行衝突預警提示，並為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則進行步驟S3；S3、判斷轉彎車輛是否存在第二階段，若存在則進入步驟S4，若不存在則進入步驟S5；S4、根據轉彎車輛實時信息預測第二階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態衝突區域，判斷在動態衝突區域內是否存在衝突可能，若存在則進行衝突預警提示，並為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則進行步驟S5；S5、根據轉彎車輛實時信息預測第三階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態衝突區域，判斷在動態衝突區域內是否存在衝突可能，若存在則進行衝突預警提示，並為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則表示行車安全。所述的轉彎車輛轉彎過程分為三階段：第一階段為減速入彎階段，第二階段為穩態階段，第三階段為加速離開階段。判斷靜態衝突區域內是否存在衝突可能的方法為根據車輛實時信息判斷車輛是否同時進入靜態衝突區域的邊界內：支路右轉衝突判斷：主路直行車輛滿足且支路右轉車輛滿足則在靜態衝突區域內存在衝突可能；支路左轉衝突判斷：主路直行車輛滿足且支路左轉車輛滿足則在靜態衝突區域內存在衝突可能；其中，設T字路口為正T型，坐標原點為路口中心點，主路中心線向右為X軸正方向，支路中心線向上為Y軸正方向；a為靜態衝突區域的左側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最小x值；b為靜態衝突區域的右側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最大x值；c為靜態衝突區域的下側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最小y值；d為靜態衝突區域的上側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最大y值；XA為主路車輛X坐標；YB1為支路左轉車輛Y坐標；YB2為支路右轉車輛Y坐標；B為車輛平均寬度；l為車輛平均長度；θ為轉彎車輛瞬時轉角。判斷在動態衝突區域內是否存在衝突可能的方法為根據車輛是否在各階段持續時間內同時進入動態衝突區域的邊界內，具體為：動態衝突區域衝突判別規則：假設：A車為主路左側直行車輛，B1車為支路左轉車輛；B2車為支路右轉車輛；其中，設T字路口為正T型，坐標原點為路口中心點，主路中心線向右為X軸正方向，支路中心線向上為Y軸正方向；支路右轉車輛與主路直行車輛衝突發生條件：支路左轉車輛與主路直行車輛衝突發生條件：XA為主路直行車輛X坐標；XB1為支路左轉車輛X坐標；XB2為支路右轉車輛X坐標；YA為主路直行車輛Y坐標；YB1為支路左轉車輛Y坐標；YB2為支路右轉車輛Y坐標；L為動態區域邊界長度；θ為轉彎車輛瞬時轉角；B為車輛平均寬度。所述靜態衝突區域的邊界根據視頻監控獲得的歷史數據估計獲得，靜態衝突區域包含90％以上的歷史衝突點位置。所述動態衝突區域的邊界計算方法為：動態衝突區域中心點坐標為：(Xcp,Ycp)＝(XB,YB)XCP＝XB＝XB0±∫(VBx0+axt)dtYCP＝YA＝YB＝YB0±∫(VBy0+ayt)dt其中，設T字路口為正T型，坐標原點為路口中心點，主路中心線向右為X軸正方向，支路中心線向上為Y軸正方向；Xcp、Ycp分別為動態衝突區域中心點X、Y坐標；XB、YB分別為轉彎車輛X、Y坐標；XB0、YB0、VBx0、VBy0為每次數據更新後的支路車B的X坐標、支路車B的Y坐標、支路車輛X方向速度分量和支路車輛Y方向速度分量初始參數；t為每次數據更新後重新計算得到的車輛在各個階段的預期持續時間；ax為支路車沿X軸的加速度；ay為支路車沿Y軸的加速度；XA為主路車A的X坐標；XB為支路車B的X坐標；YA為主路車A的Y坐標；YB為支路車B的Y坐標。XCP、YCP衝突區域中心點坐標；動態衝突區域邊界長度為：Δ＝V*(t反應+t程序+t通信)+S式中：t反應為駕駛員反應時間；t程序為DSRC程序計算耗時t通信為DSRC通信時間；L為動態衝突區域邊界長度；BA為直行車輛寬度；BB為支路車輛寬度；θA為主路直行車輛瞬時轉角；θB為支路車輛瞬時轉角；Δ為延伸距離；S—安全淨距，該值根據駕駛員偏好設置，或車長；V為轉彎車量車速km/h；LA為動態衝突邊界的寬；LB為動態衝突邊界的長。判斷是否存在第二階段的方法為：採用二元logit模型進行建模，支路車輛右轉第二階段判斷模型表達式：V11：轉彎階段一末車速；當P1大於0.5時，判斷為存在轉彎第二階段，否則判斷為不存在；支路車輛左轉第二階段判斷模型表達式：T11：轉彎階段一持續時間；當P2大於0.5時，判斷為存在轉彎第二階段，否則判斷為不存在。各階段持續時間計算方法為：支路右轉第一階段持續時間：N主左：轉彎前主路左側直行車輛數，即轉彎車開始轉彎前一秒時主路左側直行車輛數；轉彎前主路左側直行車速，即轉彎車開始轉彎前一秒時主路左側直行車輛的平均車速km/h；轉彎第一階段橫向加速度變化率，即當前時刻轉彎車的橫向加速度變化率m/s3；V10：轉彎第一階段初始車速，即轉彎第一階段開始時刻轉彎車的車速km/h；t剎1：剎車一階段縱向加速度持續變化時間，即轉彎第一階段中轉彎車第一次踩剎車時的縱向加速度連續變化的持續時間s；支路左轉第一階段持續時間：N主右t：轉彎時主路右側直行來車數，即當前時刻主路右側直行來車數；轉彎前主路右側直行車速，即轉彎前主路右側直行車的平均車速km/h；轉彎第一階段橫向加速度變化率，即當前時刻轉彎車的橫向加速度變化率m/s3；V10：轉彎第一階段初始車速，即轉彎第一階段開始時轉彎車的車速km/h；s10：轉彎第一階段初始距交叉口入口距離，即轉彎第一階段初始時刻轉彎車距離交叉口入口的距離m；支路右轉第二階段持續時間：Ln(T12)＝1.090+0.299*N+0.195*N主左-0.043*s剎1N：轉彎時各方向來車總數，即轉彎時主路左側和右側來車總數；N主左：轉彎前主路左側來車數量，即轉彎開始前一時刻主路左側來車數量；s剎1：剎車一階段縱向加速度變化距離，即轉彎過程中轉彎車第一次剎車產生的持續變化的縱向加速度所對應的距離m支路左轉第二階段持續時間：T21：支路左轉彎第一階段持續時間轉彎第一階段橫向加速度變化率，即轉彎階段一末時刻即T21轉彎車的橫向加速度變化率m/s3支路右轉第三階段持續時間：N：轉彎時各方向來車總數，即轉彎時主路左側和右側來車總數；N主左：轉彎前主路左側來車數量，即轉彎前一時刻主路左側來車數量；轉彎前主路左側來車車速，即轉彎前一時刻主路左側來車平均車速km/h；T11：轉彎第一階段持續時間：即T11；W：是否有轉彎第二階段，即是為1，否為0；轉彎第三階段橫向加速度變化率，即轉彎第三階段當前時刻轉彎車的橫向加速度變化率m/s3；t剎1：剎車一階段縱向加速度變化持續時間，即轉彎過程中轉彎車第一次剎車縱向加速度持續變化的時長s；t松：松剎車階段縱向加速度變化持續時間，即轉彎過程中轉彎車第一次松剎車縱向加速度持續變化的時長s；t剎2：剎車二階段縱向加速度變化持續時間，即轉彎過程中轉彎車第二次剎車縱向加速度持續變化的時長s；剎車二階段縱向加速度變化率，即轉彎過程中轉彎車第二次剎車縱向加速度的變化率m/s3支路左轉第三階段持續時間：N主左t：轉彎時主路左側來車數，即當前時刻主路左側來車數；N主左：轉彎前主路左側來車數量，即轉彎前一時刻主路左側來車數；N主右：轉彎前主路右側來車數量，即轉彎前一時刻主路右側來車數；轉彎前主路左側來車車速，即轉彎前一時刻主路左側來車的平均車速km/h；轉彎前主路右側來車車速，即轉彎前一時刻主路右側來車的平均車速km/h；V21：轉彎第一階段末車速，即轉彎第一階段末即T21轉彎車的車速km/h；s10：轉彎第一階段初始距交叉口入口距離，即轉彎第一階段初始時刻轉彎車距離交叉口入口的距離mT22：轉彎第二階段持續時間；V22：轉彎第二階段末車速，即轉彎第二階段末轉彎車的車速km/h；轉彎第三階段橫向加速度變化率，即轉彎第三階段當前時刻轉彎車的橫向加速度變化率m/s3；剎車一階段縱向加速度變化率，即轉彎過程中轉彎車第一次剎車縱向加速度的變化率m/s3；t松：松剎車階段縱向加速度變化持續時間，即轉彎過程中轉彎車松剎縱向加速度持續變化的時長s；松剎車階段縱向加速度變化率，即轉彎過程中轉彎車松剎縱向加速度的變化率m/s3；t剎2：剎車二階段縱向加速度變化持續時間，即轉彎過程中轉彎車第二次剎車縱向加速度持續變化的時長s；剎車二階段縱向加速度變化率，即轉彎過程中轉彎車第二次剎車縱向加速度的變化率m/s3；t停：停留時間，即轉彎過程中車速為0的持續時間s。車輛實時信息獲得方法為：將主路車輛的實時狀態信息通過安裝於該車上DSRC設備發送至轉彎車輛上的DSRC設備，轉彎車輛實時獲取轉彎車輛本身和主路車輛的信息，所述信息包括車速、加速度、方向角、車輛坐標和主路交通環境信息。與現有技術相比，本發明具有以下優點：1)考慮轉彎駕駛行為的微觀過程：本發明根據交叉口車輛轉彎過程的實際情況，量化轉彎過程中各階段狀態的變化情況，結合高精度定位和車車協同技術獲得車輛在交叉口附近的實時位置和運動狀態數據預測轉彎車輛三階段持續時間；進而結合車車協同技術界定不同等級的衝突區域；之後根據路權分配原則、轉彎三階段持續時間和衝突區域預測結果建立實時準確的交通衝突算法。2)高精度定位：本發明中所獲取的車輛位置數據源於高精度定位技術，可達到亞米級車道定位；3)車車協同技術的運用：通過車車協同技術實時交換交叉口處轉彎車輛和直行車輛的動態車速、加速度、方向角等狀態信息；4)靜態與動態相結合：以靜態和動態相結合的方式，融合人、車、路、通訊建立了車輛在城市道路無信號交叉口處的實時交通衝突算法，更符合真實道路環境中的衝突預測方式，因此本發明更具有普遍性和實際應用價值。附圖說明圖1為本發明實施例中實時交通衝突算法的具體實例流程圖；圖2為本發明實施例中實時交通衝突算法各模塊的邏輯關係圖；圖3為支路車輛右轉衝突區域分級示意圖；圖4為支路車輛左轉衝突區域分級示意圖；圖5為動態衝突區域邊界示意圖一；圖6為轉彎車輛衝突危險點示意圖；圖7為動態衝突區域邊界示意圖二。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應屬於本發明保護的範圍。實施例如圖1所示實時交通衝突算法的具體實例流程圖：S11根據交叉口車輛轉彎過程特徵量化轉彎各階段狀態變化過程。在階段一過程中，駕駛人不斷改變方向盤角度，車輛的角速度不斷增加，在向心力的作用下其橫向速度逐漸增加，而縱向速度隨著制動力的增加而減小，全程減速入彎為車輛從直行狀態進入轉彎狀態的初始過程。階段二為轉彎的中間過程，駕駛人不再改變方向盤角度和剎車力度，可以將該階段的行車狀態看作為角速度不變、橫向速度增加、縱向速度保持不變的圓周運動。階段三為轉彎的末態階段，駕駛人回打方向盤，車輛的角速度不斷減小，橫向速度減小，縱向速度增大，加速離開，完成轉彎過程。S12.結合高精度定位和車車協同技術獲得車輛在交叉口附近的實時位置和運動狀態數據預測轉彎車輛三階段持續時間。以轉彎三階段為基礎，利用高精度定位和車車協同技術獲取可能影響車輛轉彎過程的參數，如自車和他車的車速、加速度、主路交通環境信息等，建立轉彎三個階段的持續時間預測模型，實現預測轉彎過程的目的。S13.結合車車協同技術界定交叉口處三種等級的衝突區域，包括低頻動態的低衝突風險區域(A級)，高頻動態的中等衝突風險區域(B級)，高頻動態的高衝突風險區域(C級)。S14.根據路權分配原則，在保證主路車輛不受影響、正常行駛的條件下，對轉彎車輛的各階段持續時間進行預測。結合預測得到的持續時間和衝突範圍，可以判斷在轉彎的各個階段內兩車是否有碰撞可能，即同時進入衝突區域內，若有碰撞可能則向支路車輛推送預警信息，使之減速避讓。所述的步驟S11中，將車輛的轉彎過程分為三階段：減速入彎、穩態、加速離開。車輛轉彎過程中各項參數變化規律如表1所示。表1車輛轉彎三階段各參數變化規律所述的步驟S21中具體包括以下內容：21)將主路車輛的實時狀態信息通過安裝於該車上DSRC設備發送至轉彎車輛上的DSRC設備，實時獲取自車和主路車輛的車速、加速度、方向角、主路交通環境信息；22)採用高斯對數線性模型預測轉彎第一階段持續時間，即轉彎行為開始(即橫向加速度開始持續增加或減小的初始時刻)至轉彎狀態穩定(即橫向加速度保持穩定)所持續的時間，並以AIC最小化原則(赤池信息量準則)和擬合度最大原則為主要判斷依據，通過逐步回歸的方法獲得對轉彎第一階段持續時間有較大影響的參數及其對應的模型表達式。a)支路右轉：N主左：轉彎前主路左側直行車輛數，即轉彎車開始轉彎前一秒時主路左側直行車輛數；轉彎前主路左側直行車速，即轉彎車開始轉彎前一秒時主路左側直行車輛的平均車速km/h；轉彎階段一橫向加速度變化率，即當前時刻轉彎車的橫向加速度變化率m/s3；V10：轉彎階段一初始車速，即轉彎階段一開始時刻轉彎車的車速km/h；t剎1：剎車一階段縱向加速度持續變化時間，即轉彎階段一中轉彎車第一次踩剎車時的縱向加速度連續變化的持續時間sb)支路左轉：N主右t：轉彎時主路右側直行來車數，即當前時刻主路右側直行來車數；轉彎前主路右側直行車速，即轉彎前主路右側直行車的平均車速km/h；轉彎階段一橫向加速度變化率，即當前時刻轉彎車的橫向加速度變化率m/s3；V10：轉彎階段一初始車速，即轉彎階段一開始時轉彎車的車速km/h；s10：轉彎階段一初始距交叉口入口距離，即轉彎階段一初始時刻轉彎車距離交叉口入口的距離m；23)對轉彎穩態階段是否存在的判斷採用二元logit模型進行建模，並以AIC最小化原則(赤池信息量準則)和擬合度最大原則為主要判斷依據，通過逐步回歸的方法獲得對轉彎第二階段存在與否有較大影響的參數及其對應的模型表達式。a)支路車輛右轉階段二判斷模型表達式：V11：轉彎階段一末車速當P1大於0.5，判斷為存在轉彎第二階段，否則判斷為不存在。轉彎階段一末車速：轉彎階段一結束時刻(即T11時刻)轉彎車的車速(km/h)b)支路車輛左轉階段二判斷模型表達式：T11：轉彎階段一持續時間當P2大於0.5，判斷為存在轉彎第二階段，否則判斷為不存在。轉彎階段一持續時間：即T21。24)採用泊松對數線性模型預測轉彎第二階段持續時間，並以AIC最小化原則(赤池信息量準則)和擬合度最大原則為主要判斷依據，通過逐步回歸的方法獲得對轉彎第二階段持續時間有較大影響的參數及其對應的模型表達式。a)支路右轉：Ln(T12)＝1.090+0.299*N+0.195*N主左-0.043*s剎1N：轉彎時各方向來車總數，即轉彎時主路左側和右側來車總數；N主左：轉彎前主路左側來車數量，即轉彎開始前一時刻主路左側來車數量；s剎1：剎車一階段縱向加速度變化距離，即轉彎過程中轉彎車第一次剎車產生的持續變化的縱向加速度所對應的距離mb)支路左轉：T21：支路左轉彎階段一持續時間轉彎階段一橫向加速度變化率，即轉彎階段一末時刻即T21轉彎車的橫向加速度變化率m/s325)採用高斯對數線性模型預測轉彎第三階段持續時間，即轉彎行為開始(即橫向加速度開始持續增加或減小的初始時刻)至轉彎狀態穩定(即橫向加速度保持穩定)所持續的時間，並以AIC最小化原則(赤池信息量準則)和擬合度最大原則為主要判斷依據，通過逐步回歸的方法獲得對轉彎第三階段持續時間有較大影響的參數及其對應的模型表達式。a)支路右轉：N：轉彎時各方向來車總數，即轉彎時主路左側和右側來車總數；N主左：轉彎前主路左側來車數量，即轉彎前一時刻主路左側來車數量；轉彎前主路左側來車車速，即轉彎前一時刻主路左側來車平均車速km/h；T11：轉彎階段一持續時間：即T11；W：是否有轉彎階段二，即是為1，否為0；轉彎階段三橫向加速度變化率，即轉彎階段三當前時刻轉彎車的橫向加速度變化率m/s3；t剎1：剎車一階段縱向加速度變化持續時間，即轉彎過程中轉彎車第一次剎車縱向加速度持續變化的時長s；t松：松剎車階段縱向加速度變化持續時間，即轉彎過程中轉彎車第一次松剎車縱向加速度持續變化的時長s；t剎2：剎車二階段縱向加速度變化持續時間，即轉彎過程中轉彎車第二次剎車縱向加速度持續變化的時長s；剎車二階段縱向加速度變化率，即轉彎過程中轉彎車第二次剎車縱向加速度的變化率m/s3b)支路左轉：N主左t：轉彎時主路左側來車數，即當前時刻主路左側來車數；N主左：轉彎前主路左側來車數量，即轉彎前一時刻主路左側來車數；N主右：轉彎前主路右側來車數量，即轉彎前一時刻主路右側來車數；轉彎前主路左側來車車速，即轉彎前一時刻主路左側來車的平均車速km/h；轉彎前主路右側來車車速，即轉彎前一時刻主路右側來車的平均車速km/h；V21：轉彎階段一末車速，即轉彎階段一末即T21轉彎車的車速km/h；s10：轉彎階段一初始距交叉口入口距離，即轉彎階段一初始時刻轉彎車距離交叉口入口的距離mT22：轉彎階段二持續時間；V22：轉彎階段二末車速，即轉彎階段二末轉彎車的車速km/h；轉彎階段三橫向加速度變化率，即轉彎階段三當前時刻轉彎車的橫向加速度變化率m/s3；剎車一階段縱向加速度變化率，即轉彎過程中轉彎車第一次剎車縱向加速度的變化率m/s3；t松：松剎車階段縱向加速度變化持續時間，即轉彎過程中轉彎車松剎縱向加速度持續變化的時長s；松剎車階段縱向加速度變化率，即轉彎過程中轉彎車松剎縱向加速度的變化率m/s3；t剎2：剎車二階段縱向加速度變化持續時間，即轉彎過程中轉彎車第二次剎車縱向加速度持續變化的時長s；剎車二階段縱向加速度變化率，即轉彎過程中轉彎車第二次剎車縱向加速度的變化率m/s3；t停：停留時間，即轉彎過程中車速為0的持續時間s。所述的步驟3)中具體包括以下步驟：31)交叉口衝突區域分級在計算傳統衝突點/範圍的基礎上，確定可能衝突的初始範圍，結合車車協同技術預測兩車是否會在各轉彎階段持續時間內進入可能衝突區域，或進入極限碰撞範圍內，將衝突區域的判斷分為三個等級，如圖3為支路車輛右轉衝突區域分級示意圖，圖4為支路車輛左轉衝突區域分級示意圖。對於衝突區域分級說明見表2，其中右轉：長＝支路寬度+主路車身長度，寬＝主路寬度；左轉：長＝支路寬度+主路車身長度+支路轉彎車身長度，寬＝主路寬度；表2衝突區域分級說明表圖示等級說明邊界計算方式衝突判斷淺灰色A有衝突風險，衝突可能性小交叉口最大範圍低頻動態深灰色B有衝突可能，需要避讓靜態高頻動態黑色C產生衝突，必須避讓動態高頻動態32)靜態衝突範圍通過視頻監控獲得，該衝突範圍包含90％以上的衝突點位置，其最外側邊界連接成的閉合區域為靜態衝突範圍。33)動態衝突範圍包括動態軌跡衝突點和動態衝突區域邊界，計算方式如下：a)動態軌跡衝突點為兩車軌跡的空間、時間重合點，轉彎車輛和直行車輛狀態均考慮為實時變化，可實時獲取並更新。轉彎車輛的軌跡分為三個部分：變加速曲線運動、勻速圓周運動、變加速曲線運動，計算公式為：XCP＝XB＝XB0±∫(VBx0+axt)dtYCP＝YA＝YB＝YB0±∫(VBy0+ayt)dt其中，XB0、YB0、VBx0、VBy0分別為每次數據更新後的支路車B的X坐標、支路車B的Y坐標、支路車輛X方向速度分量和支路車輛Y方向速度分量的初始參數；t為每次數據更新後重新計算得到的車輛在各個階段的預期持續時間；如圖3所示路口，坐標原點為路口中心點，主路中心線向右為X軸正方向，支路中心線向上為Y軸正方向。ax為車輛沿X軸的加速度、ay為車輛沿Y軸的加速度、XA為主路車(A)的X坐標、XB為支路車(B)的X坐標、YA為主路車(A)的Y坐標、YB為支路車(B)的Y坐標；Xcp、Ycp為動態衝突區域中心點的X坐標和Y坐標。b)動態衝突區域邊界的計算考慮兩車通信時間、程序運算時間、信號延遲、駕駛員反應時間和車輛寬度。圖5中，B為車輛寬度，BA為直行車輛寬度，BB為支路車輛寬度；Δ為延伸距離，L為動態衝突區域邊界長度，θA為主路直行車輛瞬時轉角，θB為支路車輛瞬時轉角。Δ＝V*(駕駛員反應時間+DSRC程序計算耗時+DSRC通信時間)+S式中：S—安全淨距，該值可根據駕駛員偏好設置，或車長。V為轉彎車車速(km/h)、LA為動態衝突邊界的寬、LB為動態衝突邊界的長所述的步驟S14是基於主路和支路的路權分配原則，在保證主路車輛不受影響、正常行駛的條件下，對轉彎車輛的各階段持續時間進行預測。結合預測得到的持續時間和衝突範圍，可以判斷在轉彎的各個階段內兩車是否有碰撞可能，即同時進入衝突區域內，若有碰撞可能則向支路車輛推送預警信息，使之減速避讓。實時交通衝突算法包括：轉彎車輛在各階段坐標計算模塊、轉彎車輛衝突危險點計算模塊、靜態衝突區域內的衝突判別模塊、動態衝突區域內的衝突判別模塊。41)轉彎車輛在各階段坐標計算模塊：a)轉彎階段一的速度V，加速度a，轉角θ，角速度ω為：Vt1＝V0+∫atdtVn1＝∫andtat為車輛沿車縱軸方向的實時加速度(m/s2)、an為車輛沿車橫軸方向的實時加速度(m/s2)、Vt1為階段一轉彎車輛沿車縱軸方向的實時速度(km/h)、Vn1為階段一轉彎車輛沿車橫軸方向的實時速度(km/h)；V0為轉彎車輛在轉彎開始前一時刻的切向車速(km/h)。支路右轉情況下t秒後車輛在路口坐標系中的坐標位置，t＝(0,T11]：T11為轉彎階段一的持續時間、X0為轉彎開始時刻轉彎車輛在路口坐標系中的X坐標、X1為轉彎車輛在階段一中t時刻的X坐標、θ0為轉彎開始時刻轉彎車輛的方向角(rad)、Y1為轉彎車輛在階段一中t時刻的Y坐標參數解釋；Y0為轉彎車輛在轉彎開始前一時刻的Y軸坐標。支路左轉情況下t秒後車輛在路口坐標系中的坐標位置，t＝(0,T21]：T21為支路左轉車輛的轉彎一階段持續時間。b)轉彎階段二的角速度ω，切向加速度at，法向加速度an為：at＝R*αα為轉彎車輛當前時刻的角加速度(rad/s2)，R為轉彎車輛當前時刻的轉彎半徑(m)、Vt2為轉彎車輛轉彎階段二當前時刻的切向速度；支路右轉情況下t秒後車輛在路口坐標系中的坐標位置，t＝(0,T12]：T12為轉彎階段二的持續時間、X2為轉彎車輛在階段二中t時刻的X坐標、Y2為轉彎車輛在階段二中t時刻的Y坐標、為轉彎車輛在階段一末時刻(T11)的X坐標、轉彎車輛在階段一末時刻(T11)的Y坐標、θB1轉彎車輛在階段一末時刻(T11)的方向角(rad)支路左轉情況下t秒後車輛在路口坐標系中的坐標位置，t＝(0,T22]：T22為支路左轉車輛的轉彎二階段持續時間。c)轉彎階段三的速度V，加速度a，轉角θ，角速度ω為，：Vt3＝Vt2+∫atdtVn3＝Vn2+∫andtVt3為階段三轉彎車輛沿車縱軸方向的實時速度(km/h)、Vn3為階段三轉彎車輛沿車橫軸方向的實時速度(km/h)；Vn2為支路轉彎車輛的轉彎二階段末沿車縱軸方向的車速(km/h)、Vt2為支路轉彎車輛的轉彎二階段末的切向車速(km/h)。支路右轉情況下t秒後車輛在路口坐標系中的坐標位置，t＝(0,T13]：T13為轉彎階段三的持續時間、X3為轉彎車輛在階段三中t時刻的X坐標、Y3轉彎車輛在階段三中t時刻的Y坐標、為轉彎車輛在階段二末時刻(T12)的X坐標、轉彎車輛在階段二末時刻(T12)的Y坐標、θB2轉彎車輛在階段二末時刻(T12)的方向角(rad)。支路左轉情況下t秒後車輛在路口坐標系中的坐標位置，t＝(0,T23]：T23為支路左轉車輛的轉彎三階段持續時間。42)轉彎車輛衝突危險點計算模塊：將車輛視為l×B的長方體，四個頂點分別為A1、A2、A3、A4。以路口中心點為原點，此四點的坐標不固定，隨車輛類型、轉彎類型和所在道路類型而變：圖6中，圓點為三種轉彎模式下車輛最可能發生碰撞的位置，(XA,YA)(XB1,YB1)(XB2,YB2)為車輛的中心在路口坐標系中的坐標。a)直行車輛危險點：A1，A2，A3，A4b)支路左轉車輛危險點：A2，A4c)支路右轉車輛危險點：A1，A343)靜態衝突區域內的衝突判別模塊：表3靜態衝突區域衝突判別方法靜態衝突區域衝突判別方法如上表3。a,b,c,d值均由實地觀測得到；a為靜態衝突區域的左側邊界即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最小x值；b為靜態衝突區域的右側邊界即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最大x值；c為靜態衝突區域的下側邊界即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最小y值；d為靜態衝突區域的上側邊界即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最大y值。44)動態衝突區域內的衝突判別模塊：如圖7所示，為動態衝突區域邊界示意圖二，衝突區域中心點坐標為：(Xcp,Ycp)＝(XB,YB)動態衝突區域左邊界：lleft，右邊界：lright，上邊界：lup，下邊界：ldown。動態衝突區域衝突判別規則如表4和表5所示：表4支路右轉-主路直行衝突判別表5支路左轉-主路直行衝突判別動態衝突區域中心點坐標為：(Xcp,Ycp)＝(XB,YB)(Xcp,Ycp)為動態衝突區域中心點坐標；(XB,YB)為轉彎車輛中心坐標；動態衝突區域左邊界：右邊界：上邊界：下邊界：動態衝突區域衝突判別規則：假設：A車為主路左側直行車輛，B1車為支路左轉車輛；B2車為支路右轉車輛。支路右轉-主路直行衝突發生條件：支路左轉-主路直行衝突發生條件：Xcp、Ycp分別為動態衝突區域中心點X、Y坐標；XA為主路直行車輛X坐標；XB1為支路左轉車輛X坐標；XB2為支路右轉車輛X坐標；L為動態區域邊界長度；θ為轉彎車輛瞬時轉角；B為車輛平均寬度。如圖2所示，為實時交通衝突算法各模塊的邏輯關係圖，實際計算時，步驟為：i)利用車車協同方法獲得車輛實時信息，計算靜態衝突區域，如果在靜態衝突區域內存在衝突可能則進行步驟ii，否則表示行車安全；ii)根據轉彎車輛實時信息預測第一階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態衝突區域，若在動態衝突區域內存在衝突可能，則進行衝突預警提示，並為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則進行步驟iii；iii)判斷轉彎車輛是否存在第二階段，若存在則進入步驟iv，若不存在則進入步驟v；iv)根據轉彎車輛實時信息預測第二階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態衝突區域，若在動態衝突區域內存在衝突可能，則進行衝突預警提示，並為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則進行步驟v；v)根據轉彎車輛實時信息預測第三階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態衝突區域，若在動態衝突區域內存在衝突可能，則進行衝突預警提示，並為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則表示行車安全。下面以監測無信號T型交叉口，包括一個雙車道公路，一個雙車道支路車道的實時交通衝突為例，對本發明所述的方案進行詳細說明，應當理解的是，上述舉例並非意在限定本發明。1)進行10次支路右轉和10次支路左轉，記錄每次實施例中主路直行車輛和支路轉彎車輛的每個時刻的車輛狀態和道路交通狀態，代入轉彎三階段持續時間預測公式中得到結果如表6和表7所示：表6支路右轉三階段持續時間預測結果(單位：秒)其中，是否有階段二中「0」代表無階段二，「1」代表有階段二。表7支路左轉三階段持續時間預測結果(單位：秒)其中，是否有階段二中「0」代表無階段二，「1」代表有階段二。2)靜態衝突區域內的衝突預測結果如表8和表9所示，準確率達85％。表8支路轉彎實施例靜態衝突預測結果3)動態衝突區域的衝突預測結果如下，準確率達95％。表9支路轉彎實施例動態衝突預測結果本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本發明可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本發明可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。本發明是參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。當前第1頁1 2 3