CN105403227A - 一种安全导航方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种安全导航系统，系统包括：规划单元，用于根据道路信息与路况信息为车辆规划导航路径；匹配单元，用于进行车道匹配，定位车辆所处的车道；采集单元，用于采集预设范围S内周边车辆的数据信息；识别单元，用于获取道路预警信息，根据周边车辆数据信息来识别冲突车辆；判断单元，用于判断是否存在冲突车辆或道路预警信息；显示单元，当判断单元判断存在冲突车辆或道路预警信息时，突出显示或语音提示冲突车辆或道路预警信息。安全导航方法及系统能提供自身位置与运动信息，同时反映周边相关车辆的位置关系，凸显出冲突车辆和道路预警信息，为用户在车辆驾驶途中提供决策支持，并且车道级别的安全导航可提高预警的精度，增加用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及车联网领域，具体涉及一种安全导航方法及系统。
背景技术
目前导航系统主要用于为出行者提供出行前路径规划与出行中路径实时引导，部分导航系统可提供实时路况、道路限速信息与闯红灯抓拍等静态警告信息。现有导航系统主要目的仍为缩短旅行时间、提高出行者出行效率，所提供的安全道路预警信息非常有限，且均为附属功能。然而，随着车联网与智能车的快速发展，人、车、路三者联系愈加密切，出行安全也将成为导航系统需要考量的另一重要因素。
现有导航系统仅提供自身位置与运动信息，未反映周边相关车辆的位置关系，不能在本车欲改变行驶状态时提供正确的决策支持与道路预警信息。
发明内容
为解决现有的导航系统仅提供自身位置与运动信息，未反映周边相关车辆的位置关系，不能在本车欲改变行驶状态时提供正确的决策支持与道路预警信息的问题，本发明提出一种安全导航方法及系统。
本发明提供的一种安全导航方法，对车辆及所在路段进行高精度定位，所述高精度定位精度不低于厘米级，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S20:根据道路信息与路况信息为车辆规划导航路径；
S21:进行车道匹配，定位所述车辆所处的车道；
S22:采集预设范围S内周边车辆数据信息，预设范围S的大小根据所述车辆的车速v自适应调整，所述调整的原则为所述车辆的车速v越低则预设范围S越小；
S23:获取道路预警信息，根据所述周边车辆数据信息来识别冲突车辆；
S24:判断是否存在冲突车辆或道路预警信息；若是，执行步骤S25:若否，执行步骤S26；
S25:显示所述车辆、所述周边车辆及分别所处的车道信息，并突出显示或语音提示所述冲突车辆或道路预警信息；及
S26:显示所述车辆、所述周边车辆及分别所处的车道信息。
进一步的，所述步骤S22的车道匹配方法包括:
S30:获取所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C，所述导航装置安装偏差B为安装在所述车辆上的导航装置的位置与所述车辆行驶方向C相同方向上的车辆中线的偏差；
S31:侦测所述车辆所在路段是否有车道地图数据；若否，执行步骤S32；
S32:获取所述车辆所在路段的道路边界D=[D1,D2]和宽度W；
S33:获取单车道设计宽度W1=[Wmin，Wmax]；
S34:计算车道数W/Wmin≤N≤W/wmin，其中，N为整数；
S35:计算车道平均宽度L=W/N和每一车道的边界线；
S36:通过所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出所述车辆中心线处的坐标A’；及
S37:利用所述车辆中心线处的坐标A’与所述车辆所在路段的每一车道的边界线，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
进一步的，所述步骤S22的车道匹配方法还包括:
S31:侦测所述车辆所在路段是否有车道地图数据；若是，执行步骤S38；
S38:获取所述车辆所在路段的车道数据S=[S1,S2,S3…Sn]；
S39:通过所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出所述车辆中心线处的坐标A1’；及
S40:利用所述车辆中心线处的坐标A1’与所述车辆所在路段的车道数据S，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
进一步的，所述高精度定位是通过传输差分信号的路侧单元与导航装置交互信息来实现的，所述道路预警信息是由所述路侧单元发出的。
进一步的，所述获取导航装置安装偏差B的方法包括：
所述导航终端启动时，保持所述汽车在某一车道正中间行驶，记录所述车辆行驶轨迹；
提取历史轨迹点拟合成曲线Sa；
计算所述拟合曲线Sa与所属车道左侧边界距离D，所属车道的宽度为V；及
计算导航终端安装偏差B=D-V/2。
本发明还提供一种安全导航系统，对车辆及所在路段进行高精度定位，所述高精度定位精度不低于厘米级，其特征在于，所述系统包括：
规划单元，用于根据道路信息与路况信息为车辆规划导航路径；
匹配单元，用于进行车道匹配，定位所述车辆所处的车道；
采集单元，用于采集预设范围S内周边车辆数据信息，预设范围S的大小根据所述车辆的车速v自适应调整，所述调整的原则为所述车辆的车速v越低则预设范围S越小；
识别单元，用于获取道路预警信息，根据所述周边车辆数据信息来识别冲突车辆；
判断单元，用于判断是否存在冲突车辆或道路预警信息；
显示单元，当所述判断单元判断存在冲突车辆或道路预警信息时，所述显示单元显示所述车辆、所述周边车辆及分别所处的车道信息，并突出显示或语音提示所述冲突车辆或道路预警信息；
其中，当所述判断单元判断不存在冲突车辆或道路预警信息时，所述显示单元显示所述车辆、所述周边车辆及分别所处的车道信息。
进一步的，所述匹配单元进行车道匹配的方法包括:获取所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C；侦测所述车辆所在路段是否有车道地图数据；若否，获取所述车辆所在路段的道路边界D=[D1,D2]和宽度W；获取单车道设计宽度W1=[Wmin，Wmax]；计算车道数W/Wmin≤N≤W/wmin，其中，N为整数；计算车道平均宽度L=W/N和每一车道的边界线；通过所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出所述车辆中心线处的坐标A’；利用所述车辆中心线处的坐标A’与所述车辆所在路段的每一车道的边界线，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
进一步的，所述匹配单元进行车道匹配的方法包括:获取所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C，所述导航装置安装偏差B为安装在所述车辆上的导航装置的位置与所述车辆行驶方向C相同方向上的车辆中线的偏差；侦测所述车辆所在路段是否有车道地图数据；若是，获取所述车辆所在路段的车道数据S=[S1,S2,S3…Sn]；通过所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出所述车辆中心线处的坐标A1’；利用所述车辆中心线处的坐标A1’与所述车辆所在路段的车道数据S，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
进一步的，所述高精度定位是通过传输差分信号的路侧单元与导航装置交互信息来实现的。
进一步的，所述匹配单元获取导航装置安装偏差B的方法包括：所述导航终端启动时，保持所述汽车在某一车道正中间行驶，记录所述车辆行驶轨迹；提取历史轨迹点拟合成曲线Sa；计算所述拟合曲线Sa与所属车道左侧边界距离D，所属车道的宽度为V；计算导航终端安装偏差B=D-V/2。
进一步的，所述匹配单元获取导航装置安装偏差B的方法包括：所述导航终端启动时，保持所述汽车在某一车道正中间行驶，记录所述车辆行驶轨迹；提取历史轨迹点拟合成曲线Sa；计算所述拟合曲线Sa与所属车道左侧边界距离D，所属车道的宽度为V；计算导航终端安装偏差B=D-V/2。
本发明的有益效果为所述安全导航方法及系统能提供自身位置与运动信息，同时反映周边相关车辆的位置关系，突显出冲突车辆和道路预警信息，为用户在车辆驾驶途中提供决策支持，并且车道级别的安全导航可提高预警的精度，增加用户体验。
附图说明
图1为本发明安全导航系统一实施方式的功能模块图。
图2为本发明安全导航方法一实施方式的流程图。
图3为本发明安全导航方法的步骤S22的车道匹配方法一实施方式的流程图。
图4为本发明安全导航方法及系统的应用图。
具体实施方式
图1为本发明安全导航系统一实施方式的功能模块图。图中，10为安全导航系统，100为规划单元，102为匹配单元，104为采集单元，106为识别单元，108为判断单元，110为显示单元。
请参阅图1，为本发明安全导航系统一实施方式的功能模块图。在本实施方式中，安全导航系统10通过对车辆及所在路段进行高精度定位，高精度定位精度不低于厘米级。安全导航系统10包括规划单元100、匹配单元102、采集单元104、识别单元106、判断单元108和显示单元110。
规划单元100用于根据道路信息与路况信息为车辆规划导航路径。匹配单元102，用于进行车道匹配，定位车辆所处的车道。
在本实施例中，安全导航系统10的导航中心（未标示）包括高精度地图服务器、路况服务器与道路信息服务器，与车辆导航装置通过无线通信网络或有线网络交互数据。地图服务器用于向导航终端发送最新高精度地图数据，其根据导航装置所在位置提供在线地图或提供离线地图供下载。路况服务器用于向导航终端发送实时路况信息，其根据导航装置所在位置发送周边相关道路路况信息。道路信息服务器实时收集道路状态信息，为规划导航路径提供依据。安全导航系统10更新导航地图的方法为：安全导航系统10从导航中心或路侧单元（RSU）获取最新地图数据，导航中心地图数据为全局地图数据，路侧单元地图数据为特定路口或路段微观地图数据。安全导航系统10启动时，由后台更新导航中心地图数据，导航过程中，若车辆缺失某路段最新地图数据，在行驶到该路段路侧单元范围内时，通过车路通信获取该道路地图数据作为补充。
采集单元104用于采集预设范围S内周边车辆数据信息，预设范围S的大小根据所述车辆的车速v自适应调整，所述调整的原则为所述车辆的车速v越低则预设范围S越小。在本实施例中，采集单元104通过路侧单元来实现车路、车车协同，预设范围S为半径r的圆，根据车速v自适应调整，调整原则为车速越低则半径越小。经过计算r设置如下：0≤v＜20km/h，r=10m；20≤v＜40km/h，r=20m；40≤v＜60km/h，r=30m；60≤v＜80km/h，r=50m；80≤v＜100km/h，r=100m；v≥100km/h，r=150m。
识别单元106用于获取道路预警信息，并根据周边车辆数据信息来识别冲突车辆。判断单元108用于判断是否存在冲突车辆或道路预警信息。在本实施例中，道路预警信息包括路面湿滑、限速等信息，通过路侧单元获取道路预警信息。
显示单元110，当判断单元108判断存在冲突车辆或道路预警信息时，显示单元110显示车辆、周边车辆及分别所处的车道信息，并突出显示或语音提示冲突车辆或道路预警信息。在本实施例中，显示单元110为显示屏。
当判断单元108判断不存在冲突车辆或道路预警信息时，显示单元110显示车辆、周边车辆及分别所处的车道信息。在本实施例中，高精度定位是通过传输差分信号的路侧单元与导航装置交互信息来实现的。
在本实施方式中，匹配单元102进行车道匹配的方法包括:获取车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C；侦测车辆所在路段是否有车道地图数据；若否，获取车辆所在路段的道路边界D=[D1,D2]和宽度W；获取单车道设计宽度W1=[Wmin，Wmax]；计算车道数W/Wmin≤N≤W/wmin，其中，N为整数；计算车道平均宽度L=W/N和每一车道的边界线；通过车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出车辆中心线处的坐标A’；利用车辆中心线处的坐标A’与车辆所在路段的每一车道的边界线，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
匹配单元102进行车道匹配的方法包括:获取车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C；侦测车辆所在路段是否有车道地图数据；若是，获取车辆所在路段的车道数据S=[S1,S2,S3…Sn]；通过车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出车辆中心线处的坐标A1’；利用车辆中心线处的坐标A1’与车辆所在路段的车道数据S，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
匹配单元102获取导航装置安装偏差B的方法包括：导航终端启动时，保持汽车在某一车道正中间行驶，记录车辆行驶轨迹；提取历史轨迹点拟合成曲线Sa；计算拟合曲线Sa与所属车道左侧边界距离D，所属车道的宽度为V；计算导航终端安装偏差B=D-V/2。
请参阅图2，为本发明安全导航方法一实施方式的流程图。
安全导航方法是通过图1的安全导航系统10的功能模块来实现，通过对车辆及所在路段进行高精度定位。
在步骤S20:根据道路信息与路况信息为车辆规划导航路径。
在步骤S21:进行车道匹配，定位车辆所处的车道。
在步骤S22:采集预设范围S内周边车辆数据信息，预设范围S的大小根据车辆的车速v自适应调整，调整的原则为所述车辆的车速v越低则预设范围S越小。
在步骤S23:获取道路预警信息，根据周边车辆数据信息来识别冲突车辆。
在步骤S24:判断是否存在冲突车辆或道路预警信息。若是，执行步骤S25；若否，执行步骤S26。
在步骤S25:显示车辆、周边车辆及分别所处的车道信息，并突出显示或语音提示冲突车辆或道路预警信息。执行完步骤S25后，继续执行步骤S22。
在步骤S26:显示车辆、周边车辆及分别所处的车道信息。执行完步骤S26后，继续执行步骤S22。
请参阅图3，为本发明安全导航方法的步骤S22的车道匹配方法一实施方式的流程图。
在步骤S30:获取车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C。
在步骤S31:侦测车辆所在路段是否有车道地图数据。若否，执行步骤S32；若是，执行步骤S38。
在步骤S32:获取车辆所在路段的道路边界D=[D1,D2]和宽度W。
在步骤S33:获取单车道设计宽度W1=[Wmin，Wmax]。
在步骤S34:计算车道数W/Wmin≤N≤W/wmin，其中，N为整数。具体的，根据道路等级、道路宽度与道路设计相关标准，计算车道数N，并计算平均车道宽度W/N，由车辆中心线与道路左边界线距离与车道宽度判断所属车道。例如，城市道路每车道宽度为3.5-3.75米，交叉路口分流车道每车道为2.3-2.5米，干线公路（包括高速公路）每车道宽为3.75米，路肩（高速公路紧急停车带）为1.5-2.5米，可根据不同的车道类别来计算车道数，也可根据3.25-3.75这样一个标准单车道宽度来计算车道数。
在步骤S35:计算车道平均宽度L=W/N和每一车道的边界线。
在步骤S36:通过车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出车辆中心线处的坐标A’。
在步骤S37:利用车辆中心线处的坐标A’与车辆所在路段的每一车道的边界线，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
在步骤S38:获取车辆所在路段的车道数据S=[S1,S2,S3…Sn]。
在步骤S39:通过车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出所述车辆中心线处的坐标A1’。
在步骤S40:利用车辆中心线处的坐标A1’与车辆所在路段的车道数据S，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。从而精确的确定车辆所处的车道，来为用户提供更优质的服务，提早提醒用户进行变道，避免错过应该转向的交叉口，提供用户的体验。且不会受大雾和摄像头识别度不够导致车道识别不准确。
在本实施方式中，获取导航装置安装偏差B的方法包括：导航终端启动时，保持汽车在某一车道正中间行驶，记录车辆行驶轨迹；取历史轨迹点拟合成曲线Sa；计算拟合曲线Sa与所属车道左侧边界距离D，所属车道的宽度为V；计算导航终端安装偏差B=D-V/2。
在本发明一具体实施例中，车载终端启动时判断车载装置安装偏差B，根据判断车载导航终端安装位置（左/中/右），计算安装位置距离车辆中线偏差B，左侧安装偏差为负值，右侧安装偏差为正值。①车载导航终端启动，记录高精度地图路段车辆行驶轨迹。②提取5s历史轨迹点，并拟合历史轨迹曲线Sn。③根据定位信息提取该路段车道数据s=[s1,s2,s3,s4]，以三车道为例。④利用拟合曲线与车道边界线几何关系判断拟合曲线段所属车道。⑤计算轨迹曲线与所属车道左侧边界距离D，所属车道的宽度为V，由空间解析几何方法计算得到。⑥计算车载导航安装偏差B=D-V/2。
请参阅图4，为本发明安全导航方法及系统的应用图。
在本实施例中，本车与周边车辆分不同颜色显示，本车蓝色、周边正常车辆绿色、周边危险与冲突车辆闪烁红色并语音提示。冲突车辆闪烁频率由导航软件设置，默认值500ms。语音提示内容格式：车辆方位+距离+车型+危险类型。车辆方位为：正前、左前、右前、左侧、右侧、正后、左后、右后。距离为危险车辆与本车之间直线距离。车型包括小轿车、货车、公交车、急救车等。
本发明的有益效果为安全导航方法及系统能提供自身位置与运动信息，同时反映周边相关车辆的位置关系，突显出冲突车辆和道路预警信息，为用户在车辆驾驶途中提供决策支持，并且车道级别的安全导航可提高预警的精度，增加用户体验。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种安全导航方法，对车辆及所在路段进行高精度定位，所述高精度定位精度不低于厘米级，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S20:根据道路信息与路况信息为车辆规划导航路径；
S21:进行车道匹配，定位所述车辆所处的车道；
S22:采集预设范围S内周边车辆的数据信息，预设范围S的大小根据所述车辆的车速v自适应调整，所述调整的原则为所述车辆的车速v越低则预设范围S越小；
S23:获取道路预警信息，根据所述周边车辆数据信息来识别冲突车辆；
S24:判断是否存在冲突车辆或道路预警信息；若是，执行步骤S25:若否，执行步骤S26；
S25:显示所述车辆、所述周边车辆及分别所处的车道信息，并突出显示或语音提示所述冲突车辆或道路预警信息；及
S26:显示所述车辆、所述周边车辆及分别所处的车道信息。
2.如权利要求1所述的安全导航方法，其特征在于，所述步骤S22的车道匹配方法包括:
S30:获取所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C，所述导航装置安装偏差B为安装在所述车辆上的导航装置的位置与所述车辆行驶方向C相同方向上的车辆中线的偏差；
S31:侦测所述车辆所在路段是否有车道地图数据；若否，执行步骤S32；
S32:获取所述车辆所在路段的道路边界D=[D1,D2]和宽度W；
S33:获取单车道设计宽度W1=[Wmin，Wmax]；
S34:计算车道数W/Wmin≤N≤W/wmin，其中，N为整数；
S35:计算车道平均宽度L=W/N和每一车道的边界线；
S36:通过所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出所述车辆中心线处的坐标A’；及
S37:利用所述车辆中心线处的坐标A’与所述车辆所在路段的每一车道的边界线，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
3.如权利要求2所述的安全导航方法，其特征在于，所述步骤S22的车道匹配方法还包括:
S31:侦测所述车辆所在路段是否有车道地图数据；若是，执行步骤S38；
S38:获取所述车辆所在路段的车道数据S=[S1,S2,S3…Sn]；
S39:通过所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出所述车辆中心线处的坐标A1’；及
S40:利用所述车辆中心线处的坐标A1’与所述车辆所在路段的车道数据S，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
4.如权利要求1所述的安全导航方法，其特征在于，所述高精度定位是通过传输差分信号的路侧单元与导航装置交互信息来实现的，所述道路预警信息是由所述路侧单元发出的。
5.如权利要求2所述的安全导航方法，其特征在于，所述获取导航装置安装偏差B的方法包括：
所述导航终端启动时，保持所述汽车在某一车道正中间行驶，记录所述车辆行驶轨迹；
提取历史轨迹点拟合成曲线Sa；
计算所述拟合曲线Sa与所属车道左侧边界距离D，所属车道的宽度为V；及
计算导航终端安装偏差B=D-V/2。
6.一种安全导航系统，对车辆及所在路段进行高精度定位，所述高精度定位精度不低于厘米级，其特征在于，所述系统包括：
规划单元，用于根据道路信息与路况信息为车辆规划导航路径；
匹配单元，用于进行车道匹配，定位所述车辆所处的车道；
采集单元，用于采集预设范围S内周边车辆的数据信息，预设范围S的大小根据所述车辆的车速v自适应调整，所述调整的原则为所述车辆的车速v越低则预设范围S越小；
识别单元，用于获取道路预警信息，根据所述周边车辆数据信息来识别冲突车辆；
判断单元，用于判断是否存在冲突车辆或道路预警信息；
显示单元，当所述判断单元判断存在冲突车辆或道路预警信息时，所述显示单元显示所述车辆、所述周边车辆及分别所处的车道信息，并突出显示或语音提示所述冲突车辆或道路预警信息；
其中，当所述判断单元判断不存在冲突车辆或道路预警信息时，所述显示单元显示所述车辆、所述周边车辆及分别所处的车道信息。
7.如权利要求6所述的安全导航系统，其特征在于，所述匹配单元进行车道匹配的方法包括:获取所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C，所述导航装置安装偏差B为安装在所述车辆上的导航装置的位置与所述车辆行驶方向C相同方向上的车辆中线的偏差；侦测所述车辆所在路段是否有车道地图数据；若否，获取所述车辆所在路段的道路边界D=[D1,D2]和宽度W；获取单车道设计宽度W1=[Wmin，Wmax]；计算车道数W/Wmin≤N≤W/wmin，其中，N为整数；计算车道平均宽度L=W/N和每一车道的边界线；通过所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出所述车辆中心线处的坐标A’；利用所述车辆中心线处的坐标A’与所述车辆所在路段的每一车道的边界线，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
8.如权利要求6所述的安全导航系统，其特征在于，所述匹配单元进行车道匹配的方法包括:获取所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C；侦测所述车辆所在路段是否有车道地图数据；若是，获取所述车辆所在路段的车道数据S=[S1,S2,S3…Sn]；通过所述车辆的实时位置坐标A、导航装置安装偏差B和车辆行驶方向C来计算出所述车辆中心线处的坐标A1’；利用所述车辆中心线处的坐标A1’与所述车辆所在路段的车道数据S，通过空间解析几何方法来确定车辆所在车道。
9.如权利要求6所述的安全导航系统，其特征在于，所述高精度定位是通过传输差分信号的路侧单元与导航装置交互信息来实现的。
10.如权利要求7所述的安全导航系统，其特征在于，所述匹配单元获取导航装置安装偏差B的方法包括：所述导航终端启动时，保持所述汽车在某一车道正中间行驶，记录所述车辆行驶轨迹；提取历史轨迹点拟合成曲线Sa；计算所述拟合曲线Sa与所属车道左侧边界距离D，所属车道的宽度为V；计算导航终端安装偏差B=D-V/2。
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