CN103350670A - 一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法 - Google Patents

一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法 Download PDF

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本发明公开一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,包括:①车载终端设备采集实时数据;②调整动态阀值:根据车辆配置信息、驾驶员信息、传感器信息以及车辆的实时位置和道路类型来调整车辆的动态调节因子的取值;③计算两车间的理论安全距离Ssafe
Figure 2013102974992100004DEST_PATH_IMAGE002
,其中:为通过CAN总线获取的自车车速,
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为动态调节因子,

Description

一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法
技术领域
本发明涉及交通安全领域,更具体的说涉及一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法。
背景技术
根据美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)的调查资料显示,世界范围内因车辆追尾引发的交通事故约占全部交通事故的28%以上。同时,德国大众公司对欧洲历年来追尾事故原因的统计结果表明,其中45%左右的事故是由于驾驶员对车间距离或相对速度的误判引起。
前向防撞报警系统(Forward Collision Warning System,简称FCWS)作为一种先进的车载电子安全系统,其主要功能是在自车与前车之间存在潜在的碰撞危险时,向驾驶员发出提醒信息,避免因车辆追尾引发交通事故。该系统能够实时监测前方车辆的运行状态,通过结合自车运行参数及时做出判断,极大程度减少驾驶员对车间距离和相对速度的误判,可有效预防追尾事故的发生。安全车距控制模型作为前向防撞报警系统的核心技术之一,如何有效利用各类传感器信息,保证不同工况条件下系统报警动作的及时性与准确性是当前研究的重点所在。
中国发明专利申请201210203507.8中提出了一种基于安全时间逻辑算法的防追尾自适应报警方法,该算法通过初始模式选择和车载传感器采集车辆行驶相关信息,首先通过判别驾驶员意图设置报警抑制策略以减少虚警率,进而计算出自车与前车当前状态下的距碰撞时间TTC,并根据驾驶员特性和当前行驶环境实时计算出当前报警安全门限值Tw,最后依据所计算出的自车与前车的距碰撞时间 TTC 和报警安全门限值 Tw,判别当前是否存在潜在的追尾前车的危险,当判别存在潜在危险时,发出报警指令。
上述方法存在以下不足之处:
首先,在车辆运行过程中,道路路面类型将随着各地天气条件的变化而发生改变,基于初始模式选择路面类型的方式不适用于实时的动态系统;
其次,在车载传感器信息采集环节,算法提出利用单独传感器采集油门踏板、制动踏板及能见度信号,一方面传感器的引入增加了系统成本,另一方面也增加了潜在的系统故障点,影响了系统工作的可靠性;
最后,算法利用BP神经网络进行驾驶员反应时间的训练,综合考虑了自车车速、能见度、路面类型及驾驶员驾龄等条件,但并未加入关于车辆位置属性,在连续下坡、连续急转弯等事故多发路段无法做到提前预警,同时神经网络的训练算法需要大量的样本作为数据支撑,数据采集也是不容忽视的困难之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,最大程度上保证了计算模型的客观性与准确性,从而能够有效地辅助驾驶员及时发现潜在的追尾碰撞危险,避免安全事故的发生。
为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,其中,包括:
①车载终端设备采集实时数据:该车载终端设备直接获取车辆配置信息,通过CAN总线实时采集车辆当前状态信息以及传感器信息,通过卫星定位手段获取车辆的经纬度坐标信息后再通过与后台管理中心通信以确定车辆的实时位置和当前道路环境信息,通过身份认证技术并通过与后台管理中心通信获得驾驶员信息;
②调整动态阀值:根据车辆配置信息、驾驶员信息、传感器信息以及车辆的实时位置和道路类型来调整车辆的动态调节因子的取值;
③计算两车间的理论安全距离Ssafe:                                               ,其中:
Figure 2013102974992100002DEST_PATH_IMAGE004
为通过CAN总线获取的自车车速,Tr为动态调节因子,
Figure 2013102974992100002DEST_PATH_IMAGE006
为两车相对速度绝对值,TTC为可通过车载终端设备进行配置以反应系统报警灵敏度等级的距碰撞时间;
④判断并报警:将理论安全距离与测距传感器获得的实际车间距离进行比较,若实际车间距离小于理论安全距离则发出报警信息。
进一步,步骤④中报警信息的触发条件包括:自车车速高于系统设定的启动车速、自车车速高于前车车速以及驾驶员没有主动操控意图,该主动操控意图包括开启转向灯和制动刹车。
进一步,步骤①中还包括对驾驶员的违规违章驾驶行为进行分析和统计以形成驾驶行为报表,该车载终端设备与后台管理中心通信时候还获得当前驾驶员的驾驶行为报表。
进一步,该车辆配置信息包括生产日期、制动器类型和缓速器类型;该车辆当前状态信息包括车速信号、仪表灯光信号、刹车信号和雨刮档位信号;该传感器信息包括光敏传感器采集的光通量信息,测距传感器采集的车间距离及相对车速信息;该驾驶员信息包括年龄和驾龄信息。
采用上述结构后,本发明涉及的一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,与现有技术相比,本发明依靠车载终端设备通过CAN总线实现车辆当前状态信息的采集及传感器工作状态的实时监控,在保证数据传输可靠性的同时也有效降低了系统成本;另外,本发明基于车联网技术,通过车载终端设备同后台管理中心进行远程实时数据传输,可准确获取车辆的实时位置及当前道路环境信息,充分考虑了影响防撞报警算法的各类因素,最大程度上保证了计算模型的客观性与准确性。
本发明当系统判断出自车与前车之间存在潜在的碰撞危险时,向驾驶员发出报警信息,避免追尾事故的发生。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案,下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
本发明涉及的一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,包括:
①车载终端设备采集实时数据:该车载终端设备直接获取车辆配置信息,通过CAN总线实时采集车辆当前状态信息以及传感器信息,通过卫星定位手段获取车辆的经纬度坐标信息后再通过与后台管理中心通信以确定车辆的实时位置和当前道路环境信息,通过身份认证技术并通过与后台管理中心通信获得驾驶员信息;具体地,该车载终端设备可以为各类基于2G/3G/4G等通讯技术同后台管理中心进行数据传输的车载电脑,再者,该身份认证技术可以为指纹识别或IC卡识别。
具体地,该车辆配置信息包括生产日期、制动器类型和缓速器类型;该车辆当前状态信息包括车速信号、仪表灯光信号、刹车信号和雨刮档位信号;该传感器信息包括光敏传感器采集的光通量信息,测距传感器采集的车间距离及相对车速信息;该驾驶员信息包括年龄和驾龄信息。
②调整动态阀值:根据车辆配置信息、驾驶员信息、传感器信息以及车辆的实时位置和道路类型来调整车辆的动态调节因子的取值。
③计算两车间的理论安全距离Ssafe,其中:
Figure 481895DEST_PATH_IMAGE004
为通过CAN总线获取的自车车速,
Figure 2013102974992100002DEST_PATH_IMAGE008
为动态调节因子,为两车相对速度绝对值,TTC为可通过车载终端设备进行配置以反应系统报警灵敏度等级的距碰撞时间;具体地,
Figure 532208DEST_PATH_IMAGE004
的单位为m/s,
Figure 346580DEST_PATH_IMAGE008
的单位为s,
Figure 106726DEST_PATH_IMAGE006
的单位为m/s,TTC的单位为s。
④判断并报警:将理论安全距离与测距传感器获得的实际车间距离进行比较,若实际车间距离小于理论安全距离则发出报警信息。更进一步地,步骤④中报警信息的触发条件包括:自车车速高于系统设定的启动车速、自车车速高于前车车速以及驾驶员没有主动操控意图,该主动操控意图包括开启转向灯和制动刹车等,即必须同时满足上述三个条件之后才可能发出报警信息。
优选地,为了进一步让动态调节因子更加全面,步骤①中还包括对驾驶员的违规违章驾驶行为进行分析和统计以形成驾驶行为报表,该车载终端设备与后台管理中心通信时候还获得当前驾驶员的驾驶行为报表,即为驾驶员的驾驶行为习惯,该违规违章驾驶行为包括超速驾驶、急加速、急减速和空档滑行等。
更具体地,在安全距离计算模型中,驾驶员因素(驾驶员反应时间)通过考虑驾驶员年龄、疲劳程度以及驾驶行为习惯等方面进行判断。根据ISO/DIS 15623-2012《前方车辆碰撞警报系统性能要求和试验程序》中的统计结果,普通驾驶员的反应时间分布在0.3~2.0s之间,平均反应时间为0.66s。基于实际安全考虑,本算法中驾驶员反应时间预设的初始值为0.8s;当驾驶员年龄超过50岁时,在初始值基础上增加0.5s;当驾驶员单次(车辆不熄火)连续驾驶时间超过4小时后,以一个小时为计数单位,反应时间相应增加0.3s;对于经常出现违规违章驾驶行为的驾驶员,反应时间同样在初始值基础上增加0.5s。上述判断条件同时具备时,反应时间通过累加计算求得,即对于一位年龄在55岁、单次连续驾驶时间达到6.5个小时、驾驶行为评定为不合理操作较多的驾驶员,其适用的反应时间为0.8+0.5+3*0.3+0.5=2.7s。
在安全距离计算模型中,车辆配置信息的考虑因素包括生产日期、制动类型、缓速器状态等,主要影响车辆的制动性能。本算法对因车辆配置信息导致的动态调节因子变化所采用的规则为:车辆超过法定使用年限,动态调节因子
Figure 249125DEST_PATH_IMAGE008
增加0.5s;车辆采用液压制动系统,动态调节因子
Figure 385708DEST_PATH_IMAGE008
增加0.3s;车辆采用气压制动系统,动态调节因子
Figure 54587DEST_PATH_IMAGE008
增加0.8s;车辆无安装缓速器,动态调节因子
Figure 982704DEST_PATH_IMAGE008
增加0.5s。上述判断条件同时具备时,动态调节因子通过累加计算求得。
在安全距离计算模型中,光照条件主要影响驾驶员的能见度信息。本算法根据光敏传感器及车辆仪表灯光信息区分以下不同工况:当检测到车辆仪表小灯信号开启时,判断为进入夜间工作模式,动态调节因子
Figure 737034DEST_PATH_IMAGE008
增加1s;当小灯信号未开启,光敏传感器检测到的光照强度高于10000lux时,判断当前处于逆光驾驶状态,动态调节因子
Figure 411729DEST_PATH_IMAGE008
增加0.5s;
在安全距离计算模型中,天气条件(雨天、雾天、雪天、沙尘暴等)通过影响驾驶员能见度及道路路面附着系数来影响动态调节因子的取值。天气条件的状态信息可通过两类途经获取:
第一类:后台管理中心根据车辆上报的经纬度坐标判断车辆当前所处位置,并同时接收当地气象/交管部门发布的天气/路面状况信息,当遇到恶劣天气预警时及时将相关信息下发至车载终端设备,以此作为依据进行影响因子调节:雨天条件下动态调节因子
Figure 935114DEST_PATH_IMAGE008
增加1s;雾天条件下动态调节因子
Figure 302641DEST_PATH_IMAGE008
增加1s;沙尘天气条件下动态调节因子
Figure 481950DEST_PATH_IMAGE008
增加1s;雪天条件下动态调节因子
Figure 757073DEST_PATH_IMAGE008
增加1s;路面结冰道路动态调节因子增加1.5s;
第二类:通过车辆仪表灯光及雨刮器工作信息进行判断:当驾驶员开启雾灯行车时,动态调节因子
Figure 673394DEST_PATH_IMAGE008
增加1s;当驾驶员开启雨刮低速档时,动态调节因子增加1s;当驾驶员开启雨刮高速档时,动态调节因子
Figure 356496DEST_PATH_IMAGE008
增加2s。上述判断条件若同时具备,动态调节因子的调整幅度以最大值进行计算;
在安全距离计算模型中,后台管理中心可以针对事故多发路段(连续转弯、连续下坡等)预先设定区域,当车辆进入指定区域内时,动态调节因子
Figure 854474DEST_PATH_IMAGE008
增加1s。
这样,本发明涉及的一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,与现有技术相比,本发明依靠车载终端设备通过CAN总线实现车辆当前状态信息的采集及传感器工作状态的实时监控,在保证数据传输可靠性的同时也有效降低了系统成本;另外,本发明基于车联网技术,通过车载终端设备同后台管理中心进行远程实时数据传输,可准确获取车辆的实时位置及当前道路环境信息,充分考虑了影响防撞报警算法的各类因素,最大程度上保证了计算模型的客观性与准确性。
本发明当系统判断出自车与前车之间存在潜在的碰撞危险时,向驾驶员发出报警信息,避免追尾事故的发生。
上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样,任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰,皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (5)

1.一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,其特征在于,包括:
①车载终端设备采集实时数据:该车载终端设备直接获取车辆配置信息,通过CAN总线实时采集车辆当前状态信息以及传感器信息,通过卫星定位手段获取车辆的经纬度坐标信息后再通过与后台管理中心通信以确定车辆的实时位置和当前道路环境信息,通过身份认证技术并通过与后台管理中心通信获得驾驶员信息;
②调整动态阀值:根据车辆配置信息、驾驶员信息、传感器信息以及车辆的实时位置和道路类型来调整车辆的动态调节因子的取值;
③计算两车间的理论安全距离Ssafe:                                               ,其中:
Figure 2013102974992100001DEST_PATH_IMAGE004
为通过CAN总线获取的自车车速,
Figure 2013102974992100001DEST_PATH_IMAGE006
为动态调节因子,
Figure 2013102974992100001DEST_PATH_IMAGE008
为两车相对速度绝对值,TTC为可通过车载终端设备进行配置以反应系统报警灵敏度等级的距碰撞时间;
④判断并报警:将理论安全距离与测距传感器获得的实际车间距离进行比较,若实际车间距离小于理论安全距离则发出报警信息。
2.如权利要求1所述的一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,其特征在于,步骤④中报警信息的触发条件包括:自车车速高于系统设定的启动车速、自车车速高于前车车速以及驾驶员没有主动操控意图,该主动操控意图包括开启转向灯和制动刹车。
3.如权利要求1所述的一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,其特征在于,步骤①中还包括对驾驶员的违规违章驾驶行为进行分析和统计以形成驾驶行为报表,该车载终端设备与后台管理中心通信时候还获得当前驾驶员的驾驶行为报表。
4.如权利要求1所述的一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,其特征在于,该车辆配置信息包括生产日期、制动器类型和缓速器类型;该车辆当前状态信息包括车速信号、仪表灯光信号、刹车信号和雨刮档位信号;该传感器信息包括光敏传感器采集的光通量信息,测距传感器采集的车间距离及相对车速信息;该驾驶员信息包括年龄和驾龄信息。
5.如权利要求1所述的一种基于车联网技术的车辆前向防撞报警方法,其特征在于,该身份认证技术为指纹识别或IC卡识别。
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