CN104167097A - 一种基于车车通信的动态超车轨迹生成系统及其生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于车车通信的动态超车轨迹生成系统，包括数据存储单元，其信号输入端分别与车车通信单元、车速获取单元、车载GPS相连，其信号输出端与信息处理单元的输入端相连，信息处理单元的输出端与用于生成轨迹信息的轨迹生成单元的输入端相连，轨迹生成单元的输出端与用于显示超车轨迹的轨迹显示单元的输入端相连，轨迹生成单元与数据存储单元之间双向通讯。本发明还公开了一种基于车车通信的动态超车轨迹生成系统的生成方法。本发明利用车车通信单元能够不断获取邻车最新的航向角、经纬度坐标和车速信息，系统实时性好；超车时能避免多辆高速运行车辆同时采取超车动作发生车祸，不受车辆运行的各种环境条件影响，确保车辆高速运行安全。

Description

一种基于车车通信的动态超车轨迹生成系统及其生成方法

技术领域

本发明涉及车辆信息技术领域，尤其是一种基于车车通信的动态超车轨迹生成系统及其生成方法。

背景技术

超车是车辆在行驶过程中非常频繁的一个动作，然而很多驾驶员对超车路径的选择都是随意的，并没有很好地结合道路以及邻近车辆的实际行驶状况，极容易发生追尾和侧向碰撞等交通事故，行车安全性较低。因此，有必要在驾驶员执行超车动作前将车辆行驶轨迹规划出来，为安全超车提供必要的条件。

车车通信是指在同一自动车队或一定控制区域内车辆之间的短程通信，它是汽车智能化的一个重要方向。车车通信具有提高交通安全性和增加司乘人员舒适性的巨大潜力，在紧急事件报警、路况信息通知，交通流分配、娱乐和接入互联网方面具有广阔的应用前景。

申请号为200510017293.5，发明创造名称为“车辆行驶轨迹预估及车道偏离评价方法”的发明专利利用图像传感器采集前方道路上车道标志线信息并结合车载传感器提供的车速、加速度、转向状态等信息，模拟驾驶员前视作用，预测车辆在未来一段时间内的预期行驶轨迹；申请号为201210519589.7，发明创造名称为“一种智能车辆自主行驶动态轨迹规划方法及系统”的发明专利利用最优控制方法搜索数学模型的最优解生成智能车辆的行驶轨迹，该方法有较强的学习能力和对未知环境的适应性。然而，上述两个发明专利虽然能规划出车辆的未来行驶轨迹，但并未考虑到邻车对未来行驶轨迹的影响，当车流密度较大时，生成的车辆未来行驶轨迹的可靠性较低。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种能够通过车辆间的实时通信信息生成安全的超车轨迹，可靠性高，能够有效避免超车事故，保障行车安全的基于车车通信的动态超车轨迹生成系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于车车通信的动态超车轨迹生成系统，包括用于存储车辆行驶状态信息的数据存储单元，其信号输入端分别与用于与邻车进行通讯的车车通信单元、用于采集车速信息的车速获取单元、用于采集航向角和经纬度坐标信息的车载GPS相连，其信号输出端与信息处理单元的输入端相连，信息处理单元的输出端与用于生成轨迹信息的轨迹生成单元的输入端相连，轨迹生成单元的输出端与用于显示超车轨迹的轨迹显示单元的输入端相连，轨迹生成单元与数据存储单元之间双向通讯。

所述车速获取单元安装在车辆的四个车轮上，车速获取单元为车速传感器，所述车车通信单元由无线收/发模块和电源模块组成，车车通信单元固定在车辆顶端；所述数据存储单元采用SD卡；所述信息处理单元采用TMS320DM64单片机，信息处理单元、轨迹生成单元和数据存储单元共同安装在同一个密闭机壳内，并固定于车辆内部；所述轨迹显示单元采用车载触摸屏。

所述电源模块采用汽车蓄电池或可充电电池；无线收/发模块采用Zigbee模块、3G模块、4G模块、802.11p模块中的任意一种。

本发明的另一目的在于提供一种基于车车通信的动态超车轨迹生成系统的轨迹生成方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)车距在其车车通信单元的最大可覆盖范围内的车辆之间建立信息交互，实时交互各自的行驶状态信息，该行驶状态信息包括车速、经纬度坐标、航向角等；

(2)具有超车意图的车辆通过车车通信单元将其超车意图发送至邻车，并接收邻车的行驶状态信息进行处理；

(3)具有超车意图车辆的信号处理单元根据处理后的信息判断是否满足超车条件，若满足，则由轨迹生成单元生成驾驶员可识别的超车轨迹并在轨迹显示单元上显示；否则，具有超车意图的车辆继续向邻车发送超车意图信息。

当两相邻车之间的车距在车车通信单元的最大可覆盖范围以内时，具有超车意图的车辆通过其车车通信单元将超车意图发送给邻车，邻车通过其车车通信单元来接收并跟踪该超车意图；

假设R_max表示车车通信单元的最大可覆盖范围，A代表超车意图车辆，B_i(i＝0，1，......n)代表与A的车距小于R_max的其他车辆，其中B₀代表A意图超越的车辆，D_ABi表示A与B_i间的实际车距，通过下式计算:

$D_{{\mathrm{AB}}_i}=2\×\arcsin (\sqrt{{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{radLatA}-\mathrm{radLat}{B}_i}{2}\right)+\cos \left(\mathrm{radLatA}\right)\×\cos \left(\mathrm{radLat}{B}_i\right)\×{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{radLonA}-\mathrm{radLon}{B}_i}{2}\right))}\×R$

其中，radLatA和radLatB_i分别表示A与Bi的纬度，radLonA和radLonB_i分别表示A与B_i经度，R表示地球半径常量；

当时，A与B_i间相互发送经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V，并在轨迹显示单元上显示接收到的对方车辆的经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V，建立了车车通信联系；

当时，A与B_i间的距离超过了车车通信的最大可覆盖范围R_max，车车通信联系失去。

A通过车车通信单元将超车意图P₀发送给B_i；同时，B_i通过车车通信单元获取并跟踪该超车意图P₀，超车意图P₀的内容包括具有超车意图车辆的车长L、经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ和车速V。

B_i接收到A发送的超车意图P₀后，经过其信息处理单元分析，B_i将自车的车长L、经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V和超车意图P_i，P_i为B_i的超车意图，以各个车的车牌号为单位打包并通过车车通信单元发送给A；A通过车车通信单元接收B_i发送过来的以车牌号为单位的打包信息，并将这些信息发送给A的信息处理单元进行提取与处理，A的信息处理单元计算B₀与A的相对车速V_x和安全车距S_safe，V_x和安全车距S_safe的计算公式如下：

$V_x=|V_A-V_{B_0}|$

$S_{\mathrm{safe}}=L_A+V_x[\frac{{2V}_x+L_{B_0}+L_A}{{2V}_{B_0}-V_x}-\sqrt{\frac{{4V}_{B_0}({2V}_x+L_{B_0}+L_A)}{D_{{\mathrm{AB}}_0}({2V}_{B_0}-V_x)}}]$

其中，V_x为A与B₀的相对车速,V_A为A的车速，为B₀的车速，L_A为A的车长，为B₀的车长，为A与B₀间的车距，其中，的表达式如下：

$D_{{\mathrm{AB}}_0}=2\×\arcsin (\sqrt{{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{radLatA}-\mathrm{radLat}{B}_0}{2}\right)+\cos \left(\mathrm{radLatA}\right)\×\cos \left(\mathrm{radLat}{B}_0\right)\×{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{radLonA}-\mathrm{radLon}{B}_0}{2}\right))}\×R$

A的信息处理单元判断是否成立，若满足超车条件则A的车车通信单元向B_i发送“确定执行超车”的信息，以禁止B_i超车或突然改变行驶状态；

同时A的数据存储单元以固定的时间间隔t₁保存A一开始发送超车意图P₀以及行驶到当前位置的所有纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V；A的轨迹生成单元提取数据存储单元中存储的纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V并以另一固定的时间间隔t₂通过经纬度坐标到笛卡尔坐标的变换生成轨迹关键点d_i(i＝0,1,...,n)，d_i为四维向量，所述四维向量由平面坐标x、y、航向角θ和一维时间坐标t组成，规划出的超车轨迹也由包含平面坐标x、y、航向角θ和一维时间坐标t的四维坐标描述；利用车辆稳态动力学特性并结合车辆在道路上行驶时的约束条件来生成超车轨迹，当B_i的行驶状态发生突变时，车车通信单元能够及时捕捉到这一变化，并以此来对以生成的超车轨迹进行动态调整；

若则A继续向B_i发送超车意图，直到满足超车条件时，再由轨迹生成单元生成超车轨迹。

本发明的有益效果：本发明利用车车通信单元来实时获取相关信息，能够不断地获取邻车最新的航向角、经纬度坐标和车速信息，系统实时性好，利用这些实时信息生成安全的动态超车轨迹，从而减少由超车引发的交通事故，以保障行车安全；在超车时能避免多辆高速运行车辆同时采取超车动作而发生车祸，不受车辆运行的各种环境条件的影响，确保车辆高速运行的安全；适用范围广，在大雾、大雨等视觉效果差的天气下仍能通过车车通信技术获取自车与邻车的航向角、经纬度坐标和车速信息来生成安全的动态超车轨迹，对超越一车和多车都有良好的效果。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明在车辆上的安装位置示意图；

图3为本发明的超车轨迹生成方法流程图；

图4为本发明拟生成的超车轨迹示意图。

具体实施方式

一种基于车车通信的动态超车轨迹生成系统，包括用于存储车辆行驶状态信息的数据存储单元4，其信号输入端分别与用于与邻车进行通讯的车车通信单元3、用于采集车速信息的车速获取单元1、用于采集航向角和经纬度坐标信息的车载GPS2相连，其信号输出端与信息处理单元5的输入端相连，信息处理单元5的输出端与用于生成轨迹信息的轨迹生成单元7的输入端相连，轨迹生成单元7的输出端与用于显示超车轨迹的轨迹显示单元6的输入端相连，轨迹生成单元7与数据存储单元4之间双向通讯。车车通信单元3是指在同一自动车队或一定控制区域内车辆间的短程通信，当道路上行驶的车辆都配备有车车通信单元3时，这些车辆间就可以通过车车通信单元3实时交互各自的经纬度坐标、航向角、车速信息和车长L。数据存储单元4记载着车辆自身参数，包括车牌号和车身尺寸等，同时,也用于记录车辆行驶状态信息和生成的轨迹信息，如图1所示。

如图1、2所示，所述车速获取单元1安装在车辆的四个车轮上；所述车车通信单元3由无线收/发模块和电源模块组成，车车通信单元3固定在车辆顶端；所述数据存储单元4采用SD卡；所述信息处理单元采用TMS320DM64单片机，信息处理单元5、数据存储单元4和轨迹生成单元7共同安装在同一个密闭机壳内，并固定于车辆内部；所述轨迹显示单元6采用车载触摸屏。所述电源模块采用汽车蓄电池或可充电电池；无线收/发模块采用Zigbee模块、3G模块、4G模块、802.11p模块中的任意一种。

如图3所示，本系统上电后，首先，车距在其车车通信单元3的最大可覆盖范围内的车辆之间建立信息交互，实时交互各自的行驶状态信息，该行驶状态信息包括车速、经纬度坐标、航向角等；其次，具有超车意图的车辆通过车车通信单元3将其超车意图发送至邻车，并接收邻车的行驶状态信息进行处理；最后，具有超车意图车辆的信号处理单元5根据处理后的信息判断是否满足超车条件，若满足，则由轨迹生成单元7生成驾驶员可识别的超车轨迹并在轨迹显示单元6上显示；否则，具有超车意图的车辆继续向邻车发送超车意图信息。

以下结合图1、2、3对本发明作进一步的说明。

当两相邻车之间的车距在车车通信单元3的最大可覆盖范围以内时，具有超车意图的车辆通过其车车通信单元3将超车意图发送给邻车，邻车通过其车车通信单元3来接收并跟踪该超车意图；

在车辆行驶过程中，当后方车辆速度加快，同时伴有左转向灯等操作时，后方车辆的驾驶员就产生了超车意图，当两车间的距离在车车通信单元3可达范围内时，就可以通过车车通信单元3将该超车意图发送给邻车，邻车就通过车车通信单元3来接收并跟踪该超车意图；

邻车接收到超车意图信息后，将自身的航向角、经纬度坐标和车速车长以车牌号为单位打包并通过车车通信单元3发送给具有超车意图的车辆；同时，具有超车意图的车辆通过车车通信单元3接收打包好的信息，将这些信息发送给自车信息处理单元5进行解压并存储在以车牌号命名的文件夹中。接着，具有超车意图的车辆将解压后的信息结合自车当前的经纬度坐标、航向角、车速、车长信息进行处理与提取，包括但不限于冗余点去除、均值滤波、特征点提取等，提取到的信息被用于判断是否满足超车条件；

若满足超车条件，具有超车意图的车辆就通过车车通信单元3向邻车发送确定执行超车信息来警告邻车，防止邻车超车或突然改变行驶状态。同时，具有超车意图的车辆的轨迹生成单元7根据本车开始发送超车意图时的起点、行驶到当前位置用到的所有姿态以及邻车当前的行驶状态，并结合数据处理得到的相对于起点和全部姿态的对应关系得到整个超车轨迹，如图4所示，该轨迹在轨迹显示单元6上显示出来。而且该系统能够根据邻车当前位置和运动状态的改变来实时调整已经生成的超车轨迹；若信息处理单元5判断不满足超车条件，具有超车意图的车辆则继续向邻车发送超车意图信息，直到满足超车条件时，再由轨迹生成单元7生成超车轨迹。

本实施例假定超车场景发生在如图4所示的单向双车道公路上，设R_max表示车车通信单元3的最大可覆盖范围，A代表具有超车意图的车辆，B_i(i＝0，1，......n)代表与A的车距小于R_max的其他车辆，其中B₀代表A意图超越的车辆，D_ABi表示A与B_i间的实际车距，通过下式计算:

$D_{{\mathrm{AB}}_i}=2\×\arcsin (\sqrt{{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{radLatA}-\mathrm{radLat}{B}_i}{2}\right)+\cos \left(\mathrm{radLatA}\right)\×\cos \left(\mathrm{radLat}{B}_i\right)\×{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{radLonA}-\mathrm{radLon}{B}_i}{2}\right))}\×R$

其中，radLatA和radLat B_i分别表示A与B_i的纬度，radLonA和radLon B_i分别表示A与B_i经度，R表示地球半径常量；

当时，A与B_i间相互发送经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V、车长L，并在轨迹显示单元6上显示接收到的对方车辆的经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V、车长L，建立了车车通信联系；

当时，A与B_i间的距离超过了车车通信的最大可覆盖范围R_max，车车通信联系失去。

A通过车车通信单元3将超车意图P₀发送给B_i；同时，B_i通过车车通信单元3获取并跟踪该超车意图P₀，超车意图P₀的内容包括具有超车意图车辆的车长L、经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ和车速V。

B_i接收到A发送的超车意图P₀后，经过其信息处理单元5分析，B_i将自车的车长L、经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V和超车意图P_i，P_i为B_i的超车意图，以各个车的车牌号为单位打包并通过车车通信单元3发送给A；A通过车车通信单元3接收B_i发送过来的以车牌号为单位的打包信息，并将这些信息发送给A的信息处理单元5进行提取与处理，A的信息处理单元5计算B₀与A的相对车速V_x和安全车距S_safe，V_x和安全车距S_safe的计算公式如下：

$V_x=|V_A-V_{B_0}|$

$S_{\mathrm{safe}}=L_A+V_x[\frac{{2V}_x+L_{B_0}+L_A}{{2V}_{B_0}-V_x}-\sqrt{\frac{{4V}_{B_0}({2V}_x+L_{B_0}+L_A)}{D_{{\mathrm{AB}}_0}({2V}_{B_0}-V_x)}}]$

其中，V_x为A与B₀的相对车速,V_A为A的车速，为B₀的车速，L_A为A的车长，为B₀的车长，为A与B₀间的车距，其中，的表达式如下：

$D_{{\mathrm{AB}}_0}=2\×\arcsin (\sqrt{{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{radLatA}-\mathrm{radLat}{B}_0}{2}\right)+\cos \left(\mathrm{radLatA}\right)\×\cos \left(\mathrm{radLat}{B}_0\right)\×{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{radLonA}-\mathrm{radLon}{B}_0}{2}\right))}\×R$

A的信息处理单元5判断是否成立，若满足超车条件则A的车车通信单元3向B_i发送“确定执行超车”的信息，以禁止B_i超车或突然改变行驶状态；

同时A的数据存储单元4以固定的时间间隔t₁保存A一开始发送超车意图P₀以及行驶到当前位置的所有纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V。A的轨迹生成单元7提取数据存储单元4中存储的纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V并以另一固定的时间间隔t₂(t₂>t₁)通过经纬度坐标到笛卡尔坐标的变换生成轨迹关键点d_i(i＝0,1,...,n)，d_i为四维向量，所述四维向量由平面坐标x、y、航向角θ和一维时间坐标t组成，规划出的超车轨迹也由包含平面坐标x、y、航向角θ和一维时间坐标t的四维坐标描述。本发明利用车辆稳态动力学特性并结合车辆在道路上行驶时的约束条件来生成超车轨迹，当B_i的行驶状态发生突变时，车车通信单元3能够及时捕捉到这一变化，并以此来对以生成的超车轨迹进行动态调整。

若则A继续向B_i发送超车意图，直到满足超车条件时，再由轨迹生成单元7生成超车轨迹。

轨迹生成单元7所使用的算法如下：

在A超车过程中，对B_i(i＝0,1,…)的位置和运动状态的估计是实现A超车轨迹规划的前提条件，同时也是保证A安全行驶的关键。B_i的动力学可以表达为：

$\stackrel{\·}{b}=f(b\left(t\right),u\left(t\right))$

式中，b(t)为B_i随时间t的状态变量，u(t)为B_i随时间t的连续输入，t＝0为A开始发送超车意图的时刻，则在t＝m时刻，B_i的状态表达式为：

$b\left(m\right)=b\left(0\right)+{\∫}_0^{m}f(b\left(\mathrm{\τ}\right),u\left(\mathrm{\τ}\right))\mathrm{d\τ}$

因为在正常情况下，大多数车在大部分时候都遵守基本的交通行驶模式。故本发明合理地假定B_i保持当前行驶状态(即速度和方向)不变，并以此为前提对B_i的未来行驶轨迹进行估算，可以得到下式：

$b\left(m\right)=b\left(0\right)+{\∫}_0^{m}f(b\left(\mathrm{\τ}\right),u\left(\mathrm{\τ}\right))\mathrm{d\τ}$

本发明以A发送超车意图时刻的质心位置为坐标原点，A行驶方向为x轴的笛卡尔坐标系下，进行B_i的行驶轨迹预估。首先将不同时刻A和B_i的位置投影到道路网格中，则未来任意时刻B_i在该坐标下的坐标均可由下式确定：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_{t_j}=x_0+v_{t_x}\×t_j\\ y_{t_j}=y_0+v_{t_y}\×t_j\end{array}\right.$

其中，x₀和y₀分别表示B_i在A发送超车意图t＝0时刻的横坐标和纵坐标，和分别表示B_i于t_j时刻在笛卡尔坐标系下的横坐标和纵坐标，和分别表示B_i在t₀到t_j这段时间内在x和y方向的速度平均值。此时，B_i的预估轨迹组成了同时包括“空间”和“时间”信息的超车轨迹搜索空间。因为超车过程相比于车辆在道路上行驶的全程来说所占时间较短，所以通过这种方法可以将超车期间动态环境的时间变量转化为静态环境的空间变量。对于拟规划的超车轨迹L，如果在任意时刻A和B_i均有：

H^L(t_j)∩T_i(t_j)＝0

其中L为安全的超车轨迹，H^L(t_j)与T_i(t_j)分别为A和B_i在t_j时刻占据空间的集合。所有安全的超车轨迹L组成待决策轨迹簇若A发送超车意图时的位置为X₀,Y₀,θ₀,那么t时刻A的运动状态可用稳态车辆运动学解析的表达为：

$\left\{\begin{array}{c}{X}_t=X_0+\frac{\mathrm{vt}}{\mathrm{\θ}}\cos \mathrm{\θ}\\ Y_t=Y_0+\frac{\mathrm{vt}}{\mathrm{\θ}}(1-\sin \mathrm{\θ})\\ {\mathrm{\θ}}_t={\mathrm{\θ}}_0+\mathrm{\θ}\left(t\right)\end{array}\right.$

其中，X_t,Y_t,θ_t为t时刻A在笛卡尔坐标系下的横坐标、纵坐标和A运动方向与x轴的夹角，v为车速。

在一般情况下，满足不碰撞条件的轨迹簇不是唯一的，需要使用约束条件来决策出最终的安全超车轨迹为了满足A车辆特性约束和乘客乘坐舒适性的要求需对超车过程产生的最大纵向及横向加速度进行约束，本发明认为A的横向加速度和纵向加速度(m/s²)满足：

$\left\{\begin{array}{c}0<{\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{X}}_t<2.5\\ 0<{\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{Y}}_t<2\end{array}\right.$

因为受到A自身物理条件的约束，在实际行驶过程中，A沿着规划轨迹行驶的最高速度受到了一定程度的制约，需要满足：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{v^2}{k}\&le;2\\ k\&GreaterEqual;k_{\min }\\ k=\frac{\left|{{\stackrel{\&CenterDot;}{Y}}^{\&CenterDot;}}_t\right|}{{(1+{{\stackrel{\&CenterDot;}{Y}}_t}^2)}^{3/2}}\end{array}\right.$

式中，k为规划轨迹的相应曲率，2(m/s²)为A运动允许的最大横向加速度，k_min为A的自身物理条件所允许的最小转弯半径。

因此，轨迹生成单元7最终给出满足条件的安全超车轨迹并将其发送到轨迹显示单元6上显示出来。

若在超车过程中B_i的行驶状态突然发生改变，例如由于车辆故障而突然停车或转向时，B_i的车车通信单元会将这个状态改变发动给A，使得A可以根据该状态变化调整已生成的超车轨迹，保证行车安全。

因此，轨迹生成单元7最终给出满足条件的安全超车轨迹因此，轨迹生成单元7最终给出满足条件的安全超车轨迹并将其发送到轨迹显示单元6上显示出来。

本发明的具体实施例中假定意图超越的车辆数为一，但本发明对意图超越的车辆数大于一的其他超车场景同样适用。

综上所述，本发明利用车车通信单元3来实时获取相关信息，能够不断获取邻车最新的航向角、经纬度坐标和车速信息，系统实时性好，利用这些信息生成安全的超车轨迹，从而减少由超车引发的交通事故，保障行车安全；超车时能避免多辆高速运行车辆同时采取超车动作发生车祸，不受车辆运行的各种环境条件的影响，确保车辆高速运行的安全；适用范围广，在大雾、大雨等视觉效果差的天气下仍能通过车车通信技术获取自车与邻车的航向角、经纬度坐标和车速信息生成安全的超车轨迹。

Claims (8)

1.一种基于车车通信的动态超车轨迹生成系统，其特征在于：包括用于存储车辆行驶状态信息的数据存储单元，其信号输入端分别与用于与邻车进行通讯的车车通信单元、用于采集车速信息的车速获取单元、用于采集航向角和经纬度坐标信息的车载GPS相连，其信号输出端与信息处理单元的输入端相连，信息处理单元的输出端与用于生成轨迹信息的轨迹生成单元的输入端相连，轨迹生成单元的输出端与用于显示超车轨迹的轨迹显示单元的输入端相连，轨迹生成单元与数据存储单元之间双向通讯。 

2.根据权利要求1所述的基于车车通信的动态超车轨迹生成系统，其特征在于：所述车速获取单元安装在车辆的四个车轮上，车速获取单元为车速传感器；所述车车通信单元由无线收/发模块和电源模块组成，车车通信单元固定在车辆顶端；所述数据存储单元采用SD卡；所述信息处理单元采用TMS320DM64单片机，信息处理单元、轨迹生成单元和数据存储单元共同安装在同一个密闭机壳内，并固定于车辆内部；所述轨迹显示单元采用车载触摸屏。 

3.根据权利要求2所述的基于车车通信的动态超车轨迹生成系统，其特征在于：所述电源模块采用汽车蓄电池或可充电电池；无线收/发模块采用Zigbee模块、3G模块、4G模块、802.11p模块中的任意一种。 

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于车车通信的动态超车轨迹生成系统的轨迹生成方法，该方法包括下列顺序的步骤： 

(1)车距在其车车通信单元的最大可覆盖范围内的车辆之间建立信息交互，实时交互各自的行驶状态信息，该行驶状态信息包括车速、经纬度坐标、航向角等； 

(2)具有超车意图的车辆通过车车通信单元将其超车意图发送至邻车，并接收邻车的行驶状态信息进行处理； 

(3)具有超车意图车辆的信号处理单元根据处理后的信息判断是否满足超车条件，若满足，则由轨迹生成单元生成驾驶员可识别的超车轨迹并在轨迹显示单元上显示；否则，具有超车意图的车辆继续向邻车发送超车意图信息。 

5.根据权利要求4所述的轨迹生成方法，其特征在于：当两相邻车之间的车距在车车通信单元的最大可覆盖范围以内时，具有超车意图的车辆通过其车车通信单元将超车意图发送给邻车，邻车通过其车车通信单元来接收并跟踪 该超车意图； 

假设R_max表示车车通信单元的最大可覆盖范围，A代表超车意图车辆，B_i(i＝0，1，......n)代表与A的车距小于R_max的其他车辆，其中B₀代表A意图超越的车辆，B₀的个数为一个或多个，D_ABi表示A与Bi间的实际车距，通过下式计算: 

其中，radLatA和radLat B_i分别表示A与B_i的纬度，radLonA和radLon B_i分别表示A与B_i经度，R表示地球半径常量； 

当时，A与B_i间相互发送经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V，并在轨迹显示单元上显示接收到的对方车辆的经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V，建立了车车通信联系； 

当时，A与B_i间的距离超过了车车通信的最大可覆盖范围R_max，车车通信联系失去。 

6.根据权利要求5所述的轨迹生成方法，其特征在于：A通过车车通信单元将超车意图P₀发送给B_i；同时，B_i通过车车通信单元获取并跟踪该超车意图P₀，超车意图P₀的内容包括具有超车意图车辆的车长L、经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ和车速V。 

7.根据权利要求6所述的轨迹生成方法，其特征在于：B_i接收到A发送的超车意图P₀后，经过其信息处理单元分析，B_i将自车的车长L、经纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V和超车意图P_i，P_i为B_i的超车意图，以各个车的车牌号为单位打包并通过车车通信单元发送给A；A通过车车通信单元接收B_i发送过来的以车牌号为单位的打包信息，并将这些信息发送给A的信息处理单元进行提取与处理，A的信息处理单元计算B₀与A的相对车速V_x和安全车距S_safe，V_x和安全车距S_safe的计算公式如下： 

其中，V_x为A与B₀的相对车速,V_A为A的车速，为B₀的车速，L_A为A的车长，为B₀的车长，为A与B₀间的车距，其中，的表达式如下： 

。

8.根据权利要求7所述的轨迹生成方法，其特征在于：A的信息处理单元判断是否成立，若满足超车条件则A的车车通信单元向B_i发送“确定执行超车”的信息，以禁止B_i超车或突然改变行驶状态； 

同时A的数据存储单元以固定的时间间隔t₁保存A一开始发送超车意图P₀以及行驶到当前位置的所有纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V；A的轨迹生成单元提取数据存储单元中存储的纬度坐标(radLon,radLat)、航向角θ、车速V并以另一固定的时间间隔t₂通过经纬度坐标到笛卡尔坐标的变换生成轨迹关键点d_i(i＝0,1,...,n)，d_i为四维向量，所述四维向量由平面坐标x、y、航向角θ和一维时间坐标t组成，规划出的超车轨迹也由包含平面坐标x、y、航向角θ和一维时间坐标t的四维坐标描述；利用车辆稳态动力学特性并结合车辆在道路上行驶时的约束条件来生成超车轨迹，当B_i的行驶状态发生突变时，车车通信单元能够及时捕捉到这一变化，并以此来对以生成的超车轨迹进行动态调整； 

若则A继续向B_i发送超车意图，直到满足超车条件时，再由轨迹生成单元生成超车轨迹； 

若在超车过程中B_i的行驶状态突然发生改变，B_i的车车通信单元将这个状态改变发送给A，使A根据该状态变化调整已生成的超车轨迹。