CN102346970A - 车辆转向防侧翻信息获取与处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆转向防侧翻信息获取与处理方法，其特征在于：通过安装在路侧的射频设备播发道路信息，通过安装在车内的车载单元获取路侧射频设备播发的信息，同时通过车载单元获取车辆自身信息及车辆的实时速度信息，并经过计算获得转向速度限值，与实时车速进行比较，向驾驶员实时报警。本发明综合了车况信息和道路信息，将两者整合通过计算得到合理的限速上限，既考虑了车辆的差异，又考虑了道路条件，对驾驶员的速度指导更为精确。

Description

车辆转向防侧翻信息获取与处理方法

技术领域

本发明涉及车辆安全信息的获取及处理，尤指一种协助车辆在转弯道路实现安全转向的信息获取与处理方法，主要应用于车辆及道路旁。

背景技术

车辆转向时较容易发生侧翻事故，侧翻易造成人员的伤亡，尤其是营运客车及营运货车、半挂车的侧翻，往往造成重大安全事故。由于地理条件的差异，道路对车辆转向的速度有不同的限制，转向时若不注意对行车速度的控制，容易造成侧翻的危险。

通常，转向车速由驾驶员按照经验进行控制。进入陌生的道路时，由于驾驶员对道路信息不熟悉，若车速控制不得当，较易造成车辆侧翻事故。因此，车与路的信息交互对提升车辆的行车安全具有重要的意义。当前的车载终端仅能获取车辆的自身信息或卫星定位系统传来的信息，通过电子地图的应用，仅能够提示定性的如“减速慢行”等信息，而不能对速度控制进行定量地、较精确的指导。因此，研究能够较精确地指导车辆转弯速度控制的信息获取与处理方法具有重要的意义。

发明内容

为克服上述不足之处，本发明旨在提供一种能够精确获取道路信息并综合车辆自身信息的车辆转向防侧翻信息获取与处理方法。该方法是由安装在路侧的射频设备通过专用短程通信DSRC协议播发信息，由安装在车内的车载单元获取；同时车载单元获取车辆自身的信息及车辆的实时速度信息，经过计算获得转向速度限值，与实时车速进行比较，利于驾驶员操作过程中的实时告警。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种车辆转向防侧翻信息获取与处理方法，其特征在于：通过安装在路侧的射频设备播发道路信息，通过安装在车内的车载单元获取路侧射频设备播发的信息，同时通过车载单元获取车辆自身信息及车辆的实时速度信息，经过计算后获得转向速度限值，与实时车速进行比较，向驾驶员报警，具体包括以下步骤：

1)向车载单元中写入车辆自身信息：写入的信息包括车辆的重心高度、长、宽、高外形参数信息，轴距、前悬、后悬、轮胎型号几何信息；

2)路侧射频设备放置位置的确定：路侧射频设备放置在距离前方转向点50～100米处；

3)向路侧射频设备中写入道路信息并通过路侧射频设备向外播发：写入的信息包括弯道的半径、弯道的倾斜角、道路的摩擦系数、道路的宽度、欲转入道路的车道数、道路中间是否有隔离带、是十字路口还是T字路口、是左转还是右转弯道；

4)判断车载单元是否进入通信区域：若车载单元未进入通信区域，则车载单元保持静默，不进行任何信息获取与计算；若车载单元进入了通信区域，则车载单元被触发，准备获取前方道路信息；

5)车载单元获取前方道路信息：车载单元如步骤4)中所述被激活后，获取路侧射频设施播发的前方道路信息，并存储在车载单元中；

6)车载单元实时提取车辆的速度信息；

7)根据已经获取的信息计算车辆安全转向的速度限值：

①车载单元根据已经获取的车辆自身信息和道路信息，计算车辆安全转向的理论速度上限值，上限值表达式为

$V_{x\_\mathrm{critical}}=\sqrt{\frac{\mathrm{Rg}(\sin \mathrm{\θ}+\mathrm{\μ}\cos \mathrm{\θ})}{\cos \mathrm{\θ}-\mathrm{\μ}\sin \mathrm{\θ}}}---\left(1\right)$

式中，θ是弯道的倾斜角，g是重力加速度，R是弯道的半径，μ是道路的摩擦系数；

②根据车辆差异，提出车辆影响系数K_v对其予以修正，K_v受到车辆的重心高度、车辆长宽高、道路宽度以及轮胎因素的影响，其值的大小随车辆的运行状况和技术状况变化而不断变化，0＜K_v≤1，影响越大，其值越小；修正后的速度上限值V_{x_strict}根据下式计算：

V_{x_strict}＝K_vV_{x_critical}              (2)；

8)将计算得到的安全速度上限值通知驾驶员；

9)将步骤6)中获取的车辆实时速度信息与步骤7)中计算得到的安全速度上限进行比较，获取车速比较结果；

10)根据车速比较结果确定是否报警：若车辆速度大于安全速度上限，则立即通过声音进行报警，车辆速度小于安全速度上限，则报警取消；若车辆速度一直没有超过安全速度上限，则保持静默，仅如步骤8)中所述提示安全速度上限；

11)车辆转向完毕，关闭提醒：车辆转向完毕后，可以选择由驾驶员关闭安全车速提醒，进入如步骤4)所述的模式；若驾驶员没有手动关闭提醒，默认在3分钟后关闭提醒，进入如步骤4)所述的模式。

上述，路侧射频设备通过短程通信DSRC协议播发道路信息。

若车辆类型为营运客车，则通过CAN网络提取车辆的即时速度信息；若车辆类型为营运货车或营运半挂车，则通过ABS控制器获取车辆的轮速信息，进而通过轮速信息与轮胎信息相结合，计算得到车辆的即时速度信息。

其中对K_v的取值采用如下赋权法进行处理：

①首先确定车辆参数影响因素：选取车辆重心高度、车辆长宽高、道路宽度及轮胎特性参数作为主要影响因素；

②对车辆各参数赋予初始权值：根据调研或查证有关资料，确定各因素的影响程度，影响大的相应的赋值大，各初始权值的总和为1；

③根据车型确定该车对各参数的影响权值：按半挂车、客车、货车、SUV车、小汽车等车型，确定对各车辆参数的影响权重，某一车型对某一参数因素影响越大，则其取值越小，且每一权值都不超过1；

④将车辆某一参数的初始权值与该车型对该参数的影响权值相乘，即得该车的这一参数的影响系数；

⑤将车辆的各参数影响系数相加，即得到最终的车辆影响系数K_v。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明综合了车况信息和道路信息，将两者融合解算得到合理的限速上限，既考虑了车辆的差异，又考虑了道路条件，对驾驶员的速度指导更为精确。2、本发明考虑的车况信息和道路信息全面，车况信息囊括了车辆的重心高度、长、宽、高等外形参数信息，还有轴距、前悬、后悬、轮胎型号等几何信息；道路信息囊括了弯道的半径、弯道的倾斜角、道路的摩擦系数、道路的宽度、欲转入道路的车道数、道路中间是否有隔离带、十字路口还是T字路口、左转还是右转弯道等信息。几乎考虑全面了可能影响行驶的所有信息，使得行车安全系数更高。

附图说明

图1为本发明的工作流程示意图；

图2为本发明路侧射频设备位置设置示意图。

具体实施方式

本发明欲获取的车辆转向防侧翻信息包括两方面，一方面是车辆自身的信息，另一方面是道路信息。因此其支撑的硬件设施包括信息获取与处理的车载单元和射频路侧设备，车辆自身的信息通过车载单元载入，道路信息通过路侧射频设备获取。车载单元预装在车体上，与整车CAN网路连接，不仅可以获取车辆信息，还具备信息和数据处理的功能。路侧射频设备，设置在转向道路旁边，距前方转向点大约50～100米处(如图2所示)，获取道路信息，通过DSRC协议向车载单元播发。

信息的处理过程为车载单元获取道路信息，同时结合车辆自身信息与实时速度信息，计算能够实现转向的安全速度上限，并将实时车速与安全车速上限进行比较，若实时车速高于安全车速则对驾驶员进行预警。预警信息包括声音信息和图像信息。

其具体的信息获取与处理过程，参阅附图1，主要包括如下一些步骤：

步骤1)向车载单元中写入车辆自身信息

将车辆自身信息写入车载单元，写入的信息包括车辆的重心高度、长、宽、高等外形参数信息，轴距、前悬、后悬、轮胎型号等几何信息。

步骤2)路侧射频设备放置位置的确定

为预留充足的时间提醒驾驶员，路侧射频设备需放置在距离前方需要转向操作点50～100米处。

步骤3)向路侧射频设备写入道路信息并通过路侧射频设备向外播发

向路侧射频设备写入的信息包括弯道的半径、弯道的倾斜角、道路的摩擦系数、道路的宽度、欲转入道路的车道数、道路中间是否有隔离带、十字路口还是T字路口、左转还是右转弯道等信息；这些信息通过DSRC协议向外播发。

步骤4)判断车载单元是否进入DSRC通信区域

若车载单元未进入短程通信DSRC通信区域，则车载单元保持静默，不进行任何信息获取与计算。

若车载单元进入了短程通信DSRC通信区域，则车载单元被DSRC触发，准备获取前方道路信息；

步骤5)车载单元获取前方道路信息

车载单元如步骤4)中所述被激活后，获取路侧射频设施播发的前方道路信息，并存储在车载单元中。

步骤6)车载单元提取车辆的速度信息

若车辆类型为客车或乘用车，则通过CAN网络提取车辆的即时速度信息；

若车辆类型为货车与半挂车，则通过ABS控制器获取车辆的轮速信息，进而通过轮速信息与轮胎信息相结合，计算得到车辆的即时速度信息。

步骤7)根据已经获取的信息计算车辆安全转向的速度限值

根据已经获取的车辆自身信息和道路信息，计算车辆能够安全转向的速度上限并存储，速度的具体计算方法为：

根据已经获取的弯道信息，采用如下公式计算车辆安全转向的最大允许速度V_{x_critical}：

$V_{x\_\mathrm{critical}}=\sqrt{\frac{\mathrm{Rg}(\sin \mathrm{\θ}+\mathrm{\μ}\cos \mathrm{\θ})}{\cos \mathrm{\θ}-\mathrm{\μ}\sin \mathrm{\θ}}}---\left(1\right)$

式中，θ是弯道的倾斜角，g是重力加速度，R是弯道的半径，μ是道路的摩擦系数。θ、μ和R均由车载终端从路侧射频设备获取。

根据式(1)计算得到的速度只是一种通用状况，没有考虑车辆差异，因此需要提出车辆影响系数K_v对其予以修正。K_v受到车辆的重心高度、车辆长宽高、道路宽度以及轮胎等因素的影响，其值的大小随车辆的运行状况和技术状况变化而不断变化，本发明中采用车辆使用寿命中期时其技术状况及法规允许车道宽度下限值进行处理，处理后得到的值对车辆安全通行速度限制更高，利于安全。考虑车辆差异后的允许速度上限值V_{x_strict}根据下式计算：

V_{x_strict}＝K_vV_{x_critical}                 (2)

系统采用V_{x_strict}作为安全运行速度上限，采用该速度与运行速度进行比较。

对K_v的取值采用如下赋权法进行处理：

①首先确定车辆参数影响因素：一般车辆重心高度、车辆长宽高、道路宽度及轮胎特性等参数对速度的影响较为突出，所以一般选取这四种参数作为主要影响因素。

②对车辆各参数赋予初始权值：根据调研或查证有关资料，确定各因素的影响程度，影响大的相应的赋值就大，各初始权值的总和为1。比如，车辆重心高度影响最大，赋予它权值K₁＝0.7，车辆长宽高、道路宽度及轮胎特性影响小，则分别赋予权值为K₂＝0.1，K₃＝0.1，K₄＝0.1，K₁+K₂+K₃+K₄＝1。

③再根据车型确定该车对各参数的影响权值：按半挂车、客车、货车、SUV车、小汽车等车型，确定对各车辆参数的影响权重，某一车型对某一参数因素影响越大，则其取值越小，每一权值都不超过1。比如：

液态物品运输的半挂车，其重心高度对安全性的影响至关重要，则对重心高度权值影响较大，分值较低，赋予权值为0.8；乘用车的重心高度对安全性的影响较小，SUV车可取0.95，小汽车取1。

半挂车、客车的长度与高度都对安全性影响较大，则对半挂车赋予权值为0.8，客车为0.9，乘用车影响较小，取为1。

道路宽度条件对半挂车、客车、货车的影响均较大，对乘用车影响较小，因此半挂车、客车、货车分别赋予权值为0.85、0.9、0.9，乘用车为1。

轮胎特性的权值根据轮胎的形式进行确定，对配备子午线轮胎的客车、货车与半挂车，其权值取为0.9，安装斜交胎的上述车辆权值取为0.8，乘用车的子午线轮胎影响较小，取为1。

④将车辆某一参数的初始权值与该车型对该参数的影响权值相乘，即得该车的这一参数的影响系数K_V1(比如上述的液态罐车的重心高度影响系数K_V1值为0.8×0.7＝0.56)，依此方法依次计算得到K_V2、K_V3、K_V4、…。

⑤将车辆的各参数影响系数相加，即得到最终的车辆影响系数K_v，K_v＝K_V1+K_V2+K_V3+K_V4+…。

步骤8)将计算得到的安全速度上限值通知驾驶员

将步骤7)中计算得到的速度上限通过显示功能向驾驶员做出提醒。

步骤9)比较当前车速与安全车速

将步骤6)中获取的车辆实时速度信息与步骤7)中计算得到的安全速度上限进行比较，获取车速比较结果。

步骤10)根据车速比较结果确定是否报警

若车辆速度大于安全速度上限，则立即通过声音进行报警，车辆速度小于安全速度上限，则报警取消；若车辆速度一直没有超过安全速度上限，则保持静默，仅如步骤8)中所述提示安全速度上限。

步骤11)车辆转向完毕，关闭提醒

车辆转向完毕后，可以选择由驾驶员关闭安全车速提醒，进入如步骤4)所述的模式；若驾驶员没有手动关闭提醒，默认在3分钟后关闭提醒，进入如步骤4)所述的模式。

上述过程仅作为一个实施例用以说明本发明，其中具体的过程是可以有所变化的，但是，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种车辆转向防侧翻信息获取与处理方法，其特征在于：通过安装在路侧的射频设备播发道路信息，通过安装在车内的车载单元获取路侧射频设备播发的信息，同时通过车载单元获取车辆自身信息及车辆的实时速度信息，并经过计算获得转向速度限值，与实时车速进行比较，向驾驶员实时告警，包括以下步骤：

1)向车载单元中写入车辆自身信息：写入的信息包括车辆的重心高度、长、宽、高外形参数信息，轴距、前悬、后悬、轮胎型号几何信息；

2)路侧射频设备放置位置的确定：路侧射频设备放置在距离前方转向点50～100米处；

3)向路侧射频设备中写入道路信息并通过路侧射频设备向外播发：写入的信息包括弯道的半径、弯道的倾斜角、道路的摩擦系数、道路的宽度、欲转入道路的车道数、道路中间是否有隔离带、十字路口还是T字路口、左转还是右转弯道；

4)判断车载单元是否进入通信区域：若车载单元未进入通信区域，则车载单元保持静默，不进行任何信息获取与计算；若车载单元进入了通信区域，则车载单元被触发，准备获取前方道路信息；

5)车载单元获取前方道路信息：车载单元如步骤4)中所述被激活后，获取路侧射频设施播发的前方道路信息，并存储在车载单元中；

6)车载单元提取车辆的实时速度信息；

7)根据已经获取的信息计算车辆安全转向的速度限值：

①车载单元根据已经获取的车辆自身信息和道路信息，计算车辆安全转向的理论速度上限值，上限值表达式为

$V_{x\_\mathrm{critical}}=\sqrt{\frac{\mathrm{Rg}(\sin \mathrm{\θ}+\mathrm{\μ}\cos \mathrm{\θ})}{\cos \mathrm{\θ}-\mathrm{\μ}\sin \mathrm{\θ}}}---\left(1\right)$

式中，θ是弯道的倾斜角，g是重力加速度，R是弯道的半径，μ是道路的摩擦系数；

②根据车辆差异，提出车辆影响系数K_v对其予以修正，K_v受到车辆的重心高度、车辆长宽高、道路宽度以及轮胎因素的影响，其值的大小随车辆的运行状况和技术状况变化而不断变化，0＜K_v≤1，影响越大，其值越小；修正后的速度上限值V_{x_strict}根据下式计算：

V_{x_strict}＝K_vV_{x_critical}           (2)；

8)将计算得到的安全速度上限值通知驾驶员；

9)将步骤6)中获取的车辆实时速度信息与步骤7)中计算得到的安全速度上限进行比较，获取车速比较结果；

10)根据车速比较结果确定是否报警：若车辆速度大于安全速度上限，则立即通过声音进行报警，车辆速度小于安全速度上限，则报警取消；若车辆速度一直没有超过安全速度上限，则保持静默，仅如步骤8)中所述提示安全速度上限；

11)车辆转向完毕，关闭提醒：车辆转向完毕后，可以选择由驾驶员关闭安全车速提醒，进入如步骤4)所述的模式；若驾驶员没有手动关闭提醒，默认在3分钟后关闭提醒，进入如步骤4)所述的模式。

2.如权利要求1所述的车辆转向防侧翻信息获取与处理方法，其特征在于：路侧射频设备通过短程通信DSRC协议播发道路信息。

3.如权利要求1或2所述的车辆转向防侧翻信息获取与处理方法，其特征在于：若车辆类型为营运客车，则通过CAN网络提取车辆的即时速度信息；若车辆类型为营运货车或营运半挂车，则通过ABS控制器获取车辆的轮速信息，进而通过轮速信息与轮胎信息相结合，计算得到车辆的即时速度信息。

4.如权利要求1或2所述的车辆转向防侧翻信息获取与处理方法，其特征在于：对K_v的取值采用如下赋权法进行处理：

①首先确定车辆参数影响因素：选取车辆重心高度、车辆长宽高、道路宽度及轮胎特性参数作为主要影响因素；

②对车辆各参数赋予初始权值：根据调研或查证有关资料，确定各因素的影响程度，影响大的相应的赋值大，各初始权值的总和为1；

③根据车型确定该车对各参数的影响权值：按半挂车、客车、货车、SUV车、小汽车等车型，确定对各车辆参数的影响权重，某一车型对某一参数因素影响越大，则其取值越小，且每一权值都不超过1；

④将车辆某一参数的初始权值与该车型对该参数的影响权值相乘，即得该车的这一参数的影响系数；

⑤将④中得到的车辆的各参数影响系数相加，即得到最终的车辆影响系数K_v。

5.如权利要求3所述的车辆转向防侧翻信息获取与处理方法，其特征在于：对K_v的获取采用如下赋权法进行处理：

①首先确定车辆参数影响因素：选取车辆重心高度、车辆长宽高、道路宽度及轮胎特性参数作为主要影响因素；

②对车辆各参数赋予初始权值：根据调研或查证有关资料，确定各因素的影响程度，影响大的相应的赋值大，各初始权值的总和为1；

③根据车型确定该车对各参数的影响权值：按半挂车、客车、货车、SUV车、小汽车等车型，确定对各车辆参数的影响权重，某一车型对某一参数因素影响越大，则其取值越小，每一权值都不超过1；

④将车辆某一参数的初始权值与该车型对该参数的影响权值相乘，即得该车的这一参数的影响系数；

⑤将④中得到的车辆的各参数影响系数相加，即得到最终的车辆影响系数K_v。

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