CN105501220A

CN105501220A - 车辆碰撞预警的方法、装置以及车辆

Info

Publication number: CN105501220A
Application number: CN201510834211.XA
Authority: CN
Inventors: 张珠华
Original assignee: Neusoft Corp
Current assignee: Neusoft Corp
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2035-11-24
Also published as: CN105501220B

Abstract

本发明公开了一种车辆碰撞预警的方法、装置以及车辆，其中该方法包括：采集本车的第一行驶信息，其中，第一行驶信息包括本车的第一速度信息；获取前车的第二速度信息，并根据第二速度信息确定前车的当前运行工况；根据预设的预警/制动模型、前车的当前运行工况、第二速度信息以及第一行驶信息计算本车与前车之间的安全预警距离；获取本车与前车之间的实际距离；当实际距离小于安全预警距离时，进行碰撞危险预警。该方法使得通过不同工况下对应的预警/制动模型来计算出的预警距离更为合理，最大程度减少了过早或过晚报警的可能性，提高了危险预警的准确性和实时性，降低了车辆的碰撞情况的发生。

Description

车辆碰撞预警的方法、装置以及车辆

技术领域

本发明涉及汽车防碰撞安全技术领域，尤其涉及一种车辆碰撞预警的方法、装置以及一种具有该碰撞预警装置的车辆。

背景技术

汽车防碰撞预警/碰撞算法是汽车防碰撞系统的核心，根据该算法得到的结果的准确与否直接影响到车辆的行驶安全，对预防汽车碰撞，减少交通事故有重要的意义。在目前的国内外研究中，安全距离逻辑算法的研究较为普遍，安全距离逻辑算法主要以车间实距为研究对象，安全距离逻辑算法是指在当前行驶条件下，汽车紧急制动不至于与前方车辆或障碍物发生碰撞的最小安全距离。

目前安全距离逻辑算法中，比较经典的有Mazda模型(马自达模型)，Honda模型(本田模型)、Berkeley模型(伯克利模型)和NHTSA模型(特斯拉模型)，而上述几种模型中Berkeley模型更为合理，应用也更为广泛，该Berkeley模型的安全预警距离和制动距离相较于其它模型比较适中，最大程度上减少报警过早或过晚的概率，并且该Berkeley模型的实时性和准确性相对比较好，所以在目前的危险预警算法中，通常都是在Berkeley模型的基础上做相应的修正与优化。

为了使得本领域的技术人员能够对安全距离逻辑算法有比较详细描述的了解，可以以Berkeley模型为例，给出其纵向碰撞危险预警算法中所采用的预警/制动模型，来分析其优点及改善的空间，下面是Berkeley模型的预警/制动模型：

\{\begin{matrix} D_{W} = {Tv}_{1} + \frac{{v_{1}}^{2} - v_{2}^{2}}{2 a} + d_{0} \\ D_{B} = - {Tv}_{r} + \frac{1}{2} {aT}^{2} \end{matrix}

其中，T为驾驶员反应时间，v₁和v₂分别是本车和前车的行驶速度，a为前车制动减速度，从目前比较经典的几种模型的应用结果看该模型相较于其他的模型距离计算适中，考虑了汽车的运动学特点。

但是，上述这种Berkeley模型至少存在以下问题：

1)仅考虑了驾驶员的反应时间，没有考虑制动器等相关时间，并且没有对汽车的减速过程做深入分析，只是简单的作为匀减速运动来处理；

2)该模型中没有考虑驾驶员的特性，所有驾驶员没有差异化处理，导致对不同的驾驶员来说个人感受差异较大；

3)该模型没有考虑车辆工况的状况。

因此，如何在现有的驾驶系统中，综合考虑不同的因素提出更为合理的预警方法，建立相应的预警/制动模型以最大程度降低车辆的碰撞已经成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种车辆碰撞预警的方法。该方法可以使得通过不同工况下对应的预警/制动模型来计算出的预警距离更为合理，最大程度减少了过早或过晚报警的可能性，提高了危险预警的准确性和实时性，降低了车辆的碰撞情况的发生。

本发明的第二个目的在于提出一种车辆碰撞预警的装置。

本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

为达上述目的，本发明第一方面实施例的车辆碰撞预警的方法，包括：采集本车的第一行驶信息，其中，所述第一行驶信息包括所述本车的第一速度信息；获取前车的第二速度信息，并根据所述第二速度信息确定所述前车的当前运行工况；根据预设的预警/制动模型、所述前车的当前运行工况、所述第二速度信息以及所述第一行驶信息计算所述本车与所述前车之间的安全预警距离；获取本车与前车之间的实际距离；当所述实际距离小于所述安全预警距离时，进行碰撞危险预警。

根据本发明实施例的车辆碰撞预警的方法，可采集本车的第一行驶信息，其中，第一行驶信息包括本车的第一速度信息，并获取前车的第二速度信息，并根据第二速度信息确定前车的当前运行工况，之后，可根据预设的预警/制动模型、前车的当前运行工况、第二速度信息以及第一行驶信息计算本车与前车之间的安全预警距离，同时，还可获取本车与前车之间的实际距离，当实际距离小于安全预警距离时，进行碰撞危险预警，在整个碰撞预警的过程中，通过确定前方车辆的当前运行工况，并通过该前车的当前运行工况来选择对应的预警/制动模型，这样使得通过不同工况下对应的预警/制动模型来计算出的预警距离更为合理，最大程度减少了过早或过晚报警的可能性，提高了危险预警的准确性和实时性，降低了车辆的碰撞情况的发生。

为达上述目的，本发明第二方面实施例的车辆碰撞预警的装置，包括：采集模块，用于采集本车的第一行驶信息，其中，所述第一行驶信息包括所述本车的第一速度信息；第一获取模块，用于获取前车的第二速度信息，并根据所述第二速度信息确定所述前车的当前运行工况；第一计算模块，用于根据预设的预警/制动模型、所述前车的当前运行工况、所述第二速度信息以及所述第一行驶信息计算所述本车与所述前车之间的安全预警距离；第二获取模块，用于获取本车与前车之间的实际距离；预警模块，用于在所述实际距离小于所述安全预警距离时，进行碰撞危险预警。

根据本发明实施例的车辆碰撞预警的装置，可通过采集模块采集本车的第一行驶信息，其中，第一行驶信息包括本车的第一速度信息，第一获取模块获取前车的第二速度信息，并根据第二速度信息确定前车的当前运行工况，第一计算模块根据预设的预警/制动模型、前车的当前运行工况、第二速度信息以及第一行驶信息计算本车与前车之间的安全预警距离，第二获取模块获取本车与前车之间的实际距离，当实际距离小于安全预警距离时，预警模块进行碰撞危险预警，在整个碰撞预警的过程中，通过确定前方车辆的当前运行工况，并通过该前车的当前运行工况来选择对应的预警/制动模型，这样使得通过不同工况下对应的预警/制动模型来计算出的预警距离更为合理，最大程度减少了过早或过晚报警的可能性，提高了危险预警的准确性和实时性，降低了车辆的碰撞情况的发生。

为达上述目的，本发明第三方面实施例的车辆，包括：本发明第二方面实施例的车辆碰撞预警的装置。

根据本发明实施例的车辆，可通过碰撞预警装置中的采集模块采集本车的第一行驶信息，其中，第一行驶信息包括本车的第一速度信息，第一获取模块获取前车的第二速度信息，并根据第二速度信息确定前车的当前运行工况，第一计算模块根据预设的预警/制动模型、前车的当前运行工况、第二速度信息以及第一行驶信息计算本车与前车之间的安全预警距离，第二获取模块获取本车与前车之间的实际距离，当实际距离小于安全预警距离时，预警模块进行碰撞危险预警，在整个碰撞预警的过程中，通过确定前方车辆的当前运行工况，并通过该前车的当前运行工况来选择对应的预警/制动模型，这样使得通过不同工况下对应的预警/制动模型来计算出的预警距离更为合理，最大程度减少了过早或过晚报警的可能性，提高了危险预警的准确性和实时性，降低了车辆的碰撞情况的发生。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本发明一个实施例的车辆碰撞预警的方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的同向同车道上行驶的本车与前车之间的位置关系的示例图；

图3是根据本发明一个实施例的车辆碰撞预警的装置的结构框图；

图4是根据本发明另一个实施例的车辆碰撞预警的装置的结构框图；以及

图5是根据本发明又一个实施例的车辆碰撞预警的装置的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的车辆碰撞预警的方法、装置以及车辆。

图1是根据本发明一个实施例的车辆碰撞预警的方法的流程图。如图1所示，该车辆碰撞预警的方法可以包括：

S101，采集本车的第一行驶信息，其中，第一行驶信息可包括但不限于本车的第一速度信息、减速度值等。

具体地，可实时通过本车中的CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)总线采集本车上的行驶信息，如本车的当前速度信息、减速度值、制动系统中的各种制动参数等。

S102，获取前车的第二速度信息，并根据第二速度信息确定前车的当前运行工况。

具体地，可实时通过本车上的摄像头或者其他传感器(例如距离传感器、红外传感器、雷达等)获取本车与前车之间的相对距离信息，基于运动学原理，根据本车的当前速度信息以及本车与前车之间的相对距离信息计算得到前车的当前速度信息(即上述的第二速度信息)，并根据实时得到的本车与前车之间的当前相对距离信息、本车的当前速度信息、前车的当前速度信息计算得到前车的当前运行工况。其中，前车的当前运行工况可为静止工况、匀速行驶工况、或紧急制动工况。例如，假设本车的当前速度不为零且不变，即本车匀速行驶，当得到的本车与前车之间的当前相对距离在均匀地减小，则说明前车的当前工况为静止工况；又如，假设本车的当前速度不为零且不变，即本车匀速行驶，当得到的本车与前车之间的当前相对距离在此期间一直保持不变，则说明前车的当前工况为匀速行驶工况；再如，假设本车的当前速度不为零且不变，即本车匀速行驶，当得到的本车与前车之间的当前相对距离在急剧减小，则说明前车的当前工况为紧急制动工况。

优选地，假设本发明车辆碰撞预警的方法应用于车辆的碰撞预警系统，该碰撞预警系统可具有采集本车的当前运行工况等信息，并可将采集到的当前运行工况等信息通过广播等方式将其广播出去，使得后车可以通过广播接收装置接收到前车广播的前车当前运行工况等信息。

S103，根据预设的预警/制动模型、前车的当前运行工况、第二速度信息以及第一行驶信息计算本车与前车之间的安全预警距离。

需要说明的是，本发明的车辆碰撞预警的方法在更真实地分析车辆减速过程的基础上，针对车辆不同工况下提出了相应的预警/制动模型。因此，为了更准确地计算出两车之间的安全预警距离以对本车进行更准确的预警，在本发明的实施例中，可先根据前车的当前运行工况确定对应的预设的预警/制动模型，之后，根据与该前车的当前运行工况对应的预设的预警/制动模型、第二速度信息以及第一行驶信息计算安全预警距离。

也就是说，在本车的行驶过程中，可根据前车的当前运行工况来确定此工况下应该使用的预警/制动模型，之后，可根据确定的预警/制动模型、前车的速度、本车的速度等信息计算安全预警距离。

其中，在本发明的实施例中，当前车的当前运行工况为静止工况时，与前车的当前运行工况对应的预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = v_{s} (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \\ D_{W} = v_{s} (T + t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{s}} + d_{0} \end{matrix} - - - (1);

当前车的当前运行工况为匀速行驶工况时，与前车的当前运行工况对应的预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{m a x}} + d_{0} \\ D_{W} = (v_{s} - v_{f}) (T + t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{s}} + d_{0} \end{matrix} - - - (2;)

当前车的当前运行工况为紧急制动工况时，与前车的当前运行工况对应的预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2} - {v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \\ D_{W} = v_{s} T + (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{s}} - \frac{{v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \end{matrix} - - - (3);

其中，D_B为本车与前车之间的安全制动距离，D_W为本车与前车之间的安全预警距离，v_s为本车在进行制动前的速度值，v_f为前车在进行制动前的速度值，t₁为本车在整个减速过程中制动协调阶段的历时，t₂为本车在整个减速过程中减速度增长阶段的历时，a_max为本车的最大减速度，T为本车驾驶员的反应时间，a_s为根据本车驾驶员的驾驶风格设定的减速度，d₀为最小停车安全距离。

其中，上述驾驶员的反应时间T通过以下公式获得：

T = \frac{1}{2} (T_{m i n} + T_{m a x}) * \sqrt{\frac{\frac{1}{2} (A_{m i n} + A_{m a x})}{Y}} - - - (4)

其中，T_min为驾驶员的反应时间的最小值，T_max为驾驶员的反应时间的最大值，Y为驾驶员的综合打分值，x_i为影响驾驶员的第i项因素，w_i为第i项因素对应的权重，n为影响驾驶员因素的项数，A_min为影响驾驶员的多项因素中的最小值，A_max为影响驾驶员的多项因素中的最大值。

下面可通过对上述模型(1)、(2)及(3)的建模原理分别进行介绍以帮助本领域的技术人员更加清楚地了解这些模型的使用环境及条件。

首先，需要说明的是，驾驶员进行减速运行时，可以将整个减速过程分为三个部分，即制动协调阶段(假设历时为t₁)、减速度增长阶段(假设历时为t₂)以及持续减速阶段(假设历时为t₃)，车辆(如汽车)的紧急制动是减速过程的一种，是将车速持续减速到0的过程，本发明以此为基础来给出驾驶员的制动情况下减速距离模型，假设车辆在进行制动前的速度为v，车辆的减速度为a，制动过程结束后车辆的速度为v_t，下面给出车辆减速距离模型的推导过程：

(1)制动协调阶段，假设历时为t₁

在这段时间内，车辆中的制动器实际并没有产生制动效果，车辆保持原来的运动状态，可以将该车辆看成以速度v进行的匀速运动，则这段时间的距离为：D₁＝vt₁。

(2)减速度增长阶段，假设历时为t₂

在此阶段车辆减速度从0开始呈线性增加到a，本发明将减速度曲线近似成一条直线，斜率为k，则

k = - \frac{a}{t_{2}}

减速曲线为：

\frac{d v}{d t} = k t

假设该阶段结束后车速改变为v₂，则有如下关系：

{&Integral;}_{v}^{v_{2}} d v = {&Integral;}_{0}^{t_{2}} k t d t

从上述公式中可以获得

v_{2} = v + \frac{1}{2} {kt}_{2}^{2} = v - \frac{1}{2} {at}_{2} .

由于，假设在此阶段车辆的运行距离为D₂，则

{&Integral;}_{0}^{D_{2}} d s = {&Integral;}_{0}^{t_{2}} (v + \frac{1}{2} {kt}^{2}) d t

从此公式可以计算得将上述的k带入该公式可得

(3)持续减速阶段，假设历时为t₃

在此阶段在红，车辆匀减速运动，减速度保持a不变，此阶段初速度为v₂，最终减速到v_t，则由上述可得此阶段行驶距离D₃为：

D_{3} = \frac{{v_{2}}^{2} - {v_{t}}^{2}}{2 a} = \frac{{(v - \frac{1}{2} {at}_{2})}^{2} - {v_{t}}^{2}}{2 a} = \frac{v^{2} - {v_{t}}^{2}}{2 a} - \frac{{vt}_{2}}{2} + \frac{1}{8} {at}_{2}^{2}

t_{3} = \frac{v_{2} - v_{t}}{a} = \frac{v - \frac{1}{2} {at}_{2} - v_{t}}{a} = \frac{v - v_{t}}{a} - \frac{t_{2}}{2}

综上所述，车辆的减速过程由上面三个过程的距离累加可得到车辆的减速距离模型为D：

D = D_{1} + D_{2} + D_{3} = {vt}_{1} + {vt}_{2} - \frac{1}{6} {at}_{2}^{2} + \frac{v^{2} - {v_{t}}^{2}}{2 a} - \frac{{vt}_{2}}{2} + \frac{1}{8} {at}_{2}^{2}

对上述公式进一步简化并忽略相应项可得减速距离模型公式为：

D = v (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{v^{2} - {v_{t}}^{2}}{2 a} - \frac{1}{24} {at}_{2}^{2} \approx v (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{v^{2} - {v_{t}}^{2}}{2 a} .

其次，需要说明的是，同向同车道上行驶的本车与前车，在不考虑换道等其它避让方式采用停车避撞情况下，当本车发现前车开始减速时，本车也随之减速，整个减速过程中两车不发生碰撞，直至两车完全停止后仍能保持安全间距。如图2所示，假设两车在本车制动前相距d，本车经过制动后走过的距离为D_s，前车在此期间走过的距离为D_f，最小停车安全距离为d₀，为了避免碰撞的发生，必须保证车距d足够大到本车采取紧急制动时，即本车以最大减速度a_max制动，不会发生追尾碰撞，此时的车距d称为两车之间的安全制动距离D_B；相应的，为了最大程度上减少碰撞，需要在考虑驾驶员的反应时间(假设反应时间大小为T)基础上进行危险预警，驾驶员在接收到预警信号后，开始根据安全制动距离实时进行制动，驾驶员可以接收到危险预警信号时两车间的车距d称为安全预警距离D_W。

通过上述分析，为了保证车辆不碰撞，可以得到安全制动距离D_B为如下模型：D_B＝D_s-D_f+d₀。

下面分别结合前方车辆不同工况下预警/制动模型，给出相应情况下D_W与D_B的计算模型(D_W与D_B的推导过程类似，两者的差别在于减速度有可能不同，并且D_W考虑了驾驶员反应时间T)。

(1)前车静止工况

设定本车在制动前的速度为v_s，则根据车辆减速距离模型可以得到本车的紧急制动距离D_s(相当于减速距离模型中的v_t为0，并且减速度a的大小为a_max)为：

D_{s} = v_{s} (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{m a x}} .

由于前车静止，则D_f为0，则这种情况下安全制动距离D_B＝D_s+d₀；在计算安全预警距离D_W时，需要考虑本车驾驶员的反应时间T，在这段时间内可以认为本车以速度v_s匀速行驶，并且可以根据驾驶员是否激进设定不同的减速度a_s(a_s越大，则实际的制动距离越短，也相对较为危险，a_s最大时为a_max)，则根据安全制动距离的推导过程类似可以推导出D_W。

因此，前车静止工况下，相应的预警/制动模型如下：

\{\begin{matrix} D_{B} = v_{s} (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \\ D_{W} = v_{s} (T + t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{s}} + d_{0} \end{matrix} .

(2)前车匀速行驶工况

设定本车在制动前的速度为v_s，前车以v_f匀速运行，若前车速度v_f大于本车速度v_s，则两车距离会不断增大，不存在碰撞危险；如果前车速度v_f小于本车速度v_s，则两车距离会先减少，直到前后车辆速度相等时车距达到最小，设定为最小安全距离d₀，因此车速相等时刻为碰撞的临界条件，在以上条件下，本车以初速度v_s，减速度为a_max开始减速至v_f，则本车在此阶段的减速距离为：

D_{s} = v_{s} (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2} - {v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} .

前车在此期间一直匀速行驶，并且从上述公式中可以得知则该前车行驶距离为：

D_{f} = v_{f} (t_{1} + t_{2} + t_{3}) = v_{f} (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{v_{f} v_{s}}{a_{m a x}} - \frac{{v_{f}}^{2}}{a_{m a x}},

则该工况下，安全制动距离模型为：

D_{B} = D_{s} - D_{f} + d_{0} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{m a x}} + d_{0} .

在计算安全预警距离D_W时，仍然加入驾驶员的反应时间T，在时间T内，本车和前车分别以v_s及v_f匀速运动，并且可以根据驾驶员情况设定相应的减速度a_s(可依照D_B的推理过程得出相应的D_W)。

因此，前车匀速行驶工况下，相应的预警/制动模型如下：

\{\begin{matrix} D_{B} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{m a x}} + d_{0} \\ D_{W} = (v_{s} - v_{f}) (T + t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{s}} + d_{0} \end{matrix} .

(3)前车紧急制动工况

设定本车在制动前的速度为v_s，前车制动前速度v_f，当前车制动时后车也随即制动，直到前后车辆速度都停止时车距达到最小，假定为最小安全距离d₀。根据上述车辆的减速距离模型可以得到本车和前车的紧急制动距离为(计算安全制动距离时，减速度都选择最大减速度进行，两车的最大减速度可以认为相同，都为a_max)：

D_{s} = v_{s} (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{m a x}};

D_{f} = v_{f} (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{f}}^{2}}{2 a_{m a x}},

则该工况下，安全制动距离模型为：

D_{B} = D_{s} - D_{f} + d_{0} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2} - {v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} .

在计算安全预警距离D_W时，仍然加入驾驶员的反应时间T，当本车接收到危险预警的警报时，此时前车已经开始紧急制动，本车在反应时间T内可以认为仍然处于匀速运动状态。

因此，前车紧急制动工况下，相应的预警/制动模型如下：

\{\begin{matrix} D_{B} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2} - {v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \\ D_{W} = v_{s} T + (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{s}} - \frac{{v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \end{matrix} .

从上述前车的三种工况下的预警/制动模型来看，涉及到几个时间，T为驾驶员反应时间(通常为0.3s到2s之间)，t₁为制动协调时间(通常为0.5s)，t₂为减速度增长时间(通常为0.2s)，从上述的时间来看驾驶员的反应时间针对个体不同差距较大，如果按照统一的时间来处理，则会出现对于反应快的驾驶员来说，安全预警距离过大报警时机早导致频繁预警，使得驾驶员对该预警系统的信任度降低；而对于反应慢的驾驶员来说，安全预警距离又过小，报警时机晚导致在进行危险预警时，驾驶员来不及反应，仍然可能会出现碰撞。因此在选择反应时间T时，需要综合考虑驾驶员的特性。

本发明中在综合考虑驾驶员驾驶特征的前提下，利用综合加权平均法对驾驶员进行综合打分，例如，以影响驾驶员因素的项数为4为例，即考虑驾驶员的驾驶经验X₁(权重w₁)、年龄X₂(权重w₂)、身体状况X₃(权重w₃)及精神状况X₄(权重w₄)，则利用下面的公式对驾驶员综合打分：

Y = Σ_{i = 0}^{4} X_{i} w_{i} .

假设影响驾驶员的几项因素(如上述的驾驶经验、年龄、身体状况及精神状况等)中，其最小值及最大值分别为A_min和A_max，则平均值为驾驶员的反应时间在T_min到T_max之间，可取平均值则驾驶员的反应时间可以通过下面公式获得：

T = \frac{1}{2} (T_{m i n} + T_{m a x}) * \sqrt{\frac{\frac{1}{2} (A_{m i n} + A_{m a x})}{Y}} .

通过上述原理对驾驶员反应时间进行修正后，对不同个体的驾驶员反应时间不同，以此为基础计算出的安全预警距离D_W对不同的个体有更合理的适配性，对驾驶的指导作用更强。

S104，获取本车与前车之间的实际距离。

具体地，在本车的运行过程中，可实时通过本车上的摄像头或者其他传感器(例如距离传感器、红外传感器等)获取本车与前车之间的相对距离信息，该相对距离即为本车与前车之间的实际距离。

S105，当实际距离小于安全预警距离时，进行碰撞危险预警。

具体地，在获得本车与前车之间的实际距离以及两车之间的安全预警距离之后，可对实际距离与安全预警距离的大小进行比较，当实际距离小于安全预警距离时，可通过报警装置进行碰撞危险预警，以使得驾驶员能够及时了解本车即将可能会发生碰撞等危险情况。其中，该报警装置可以是蜂鸣器等。可以理解，在碰撞危险预警的过程中，还可通过语音播报的方式进行预警，进一步提醒驾驶员的当前情况。

进一步地，在进行碰撞危险预警的同时，该方法还可包括：将安全预警距离提供给驾驶员，以使驾驶员根据安全预警距离以及驾驶员的驾驶风格对本车进行制动。

也就是说，在两车间的实际距离小于安全预警距离D_W时，本车上装载的报警装置(如DSRC(DedicatedShortRangeCommunications，专用短程通信技术)设备)开始预警，同时，将该安全预警距离提供给驾驶员。驾驶员收到预警后根据安全预警距离D_W进行制动，在此阶段驾驶员可以根据自己的风格做相应操作。例如，驾驶员A属于冒险性驾驶员，则其制动减速度a_s就接近于最大的减速度，此时D_W的值相对小，驾驶员A收到报警的时机相对晚，其在接收到报警后就需要马上采用紧急制动措施来避免碰撞；反之，驾驶员B是属于保守型驾驶员，其制动减速度a_s的值比较小，减速平稳，计算出的D_W的值相对大，则驾驶员B收到报警的时机比较早，其接收到报警后可以根据安全制动距离D_B来判断是否立即采取紧急制动。在计算D_W时并且在预警/制动模型的计算中，将车辆减速过程分为几个阶段，不是单一的线性分析，这种情况下得到的距离更为合理，可以更合理的能够改善道路交通状况。

进一步地，该车辆碰撞预警的方法还可包括：根据预设的预警/制动模型、前车的当前运行工况、第二速度信息以及第一行驶信息计算本车与前车之间的安全制动距离；当实际距离小于上述安全制动距离时，可提醒驾驶员进行强制制动。也就是说，在计算本车与前车之间的安全预警距离的同时，还可根据预设的预警/制动模型、前车的当前运行工况、第二速度信息以及第一行驶信息计算本车与前车之间的安全制动距离，当本车与前车之间的实际距离小于该安全制动距离时，可认为此距离具有碰撞危险，此时可向驾驶员发送提醒信息，以提醒驾驶员应该进行强制制动，以使车辆停止避免发生碰撞危险。优选地，在本发明的实施例中，在本车与前车之间的实际距离小于该安全制动距离时，可直接控制本车进行强制制动，并在强制制动的同时向驾驶员发送如“即将进行强制制动”等提醒信息，以提醒驾驶员车辆即将进行强制制动，由此，通过直接控制车辆进行强制制动，可避免由驾驶员来进行强制制动会消耗时间从而导致发生碰撞危险。

综上所述，本发明通过引入驾驶员特征、车辆工况等特性的考虑，提出一种车载网络下纵向碰撞危险预警方法，该方法首先分析了车辆的减速过程，将车辆的整个减速过程分为不同的阶段，与车辆实际的减速过程高度吻合，并给出了减速过程中的减速距离模型；在减速距离模型的基础上考虑了前方车辆不同工况下的预警/制动模型，给出不同工况下安全预警距离的计算方法，计算出的预警距离更合理，最大程度减少了过早或过晚报警的可能性，提高了危险预警的准确性和实时性；同时，在驾驶员反应时间方面，提出了一种基于驾驶员驾驶特征的计算方式，对不同的个体差异化处理，对不同的个体有更好的适配性；通过上述因素的引入，制定的安全预警距离更加合理，增强危险预警对驾驶员行驶的指导作用，最大程度降低车辆碰撞的危险。

与上述几种实施例提供的车辆碰撞预警的方法相对应，本发明的一种实施例还提供一种车辆碰撞预警的装置，由于本发明实施例提供的车辆碰撞预警的装置与上述几种实施例提供的车辆碰撞预警的方法相对应，因此在前述车辆碰撞预警的方法的实施方式也适用于本实施例提供的车辆碰撞预警的装置，在本实施例中不再详细描述。图3是根据本发明一个实施例的车辆碰撞预警的装置的结构框图。如图3所示，该车辆碰撞预警的装置可以包括：采集模块10、第一获取模块20、第一计算模块30、第二获取模块40和预警模块50。

具体地，采集模块10可用于采集本车的第一行驶信息，其中，第一行驶信息包括本车的第一速度信息。

第一获取模块20可用于获取前车的第二速度信息，并根据第二速度信息确定前车的当前运行工况。

第一计算模块30可用于根据预设的预警/制动模型、前车的当前运行工况、第二速度信息以及第一行驶信息计算本车与前车之间的安全预警距离。

具体而言，在本发明的实施例中，第一计算模块30可先根据前车的当前运行工况确定对应的预设的预警/制动模型，之后，根据与前车的当前运行工况对应的预设的预警/制动模型、第二速度信息以及第一行驶信息计算安全预警距离。

其中，在本发明的实施例中，当前车的当前运行工况为静止工况时，第一计算模块30确定与前车的当前运行工况对应的预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = v_{s} (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \\ D_{W} = v_{s} (T + t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{s}} + d_{0} \end{matrix} - - - (1);

当前车的当前运行工况为匀速行驶工况时，第一计算模块30确定与前车的当前运行工况对应的预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{m a x}} + d_{0} \\ D_{W} = (v_{s} - v_{f}) (T + t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{s}} + d_{0} \end{matrix} - - - (2;)

当前车的当前运行工况为紧急制动工况时，第一计算模块30确定与前车的当前运行工况对应的预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2} - {v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \\ D_{W} = v_{s} T + (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{s}} - \frac{{v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \end{matrix} - - - (3);

其中，第一计算模块30通过以下公式获得驾驶员的反应时间T：

T = \frac{1}{2} (T_{m i n} + T_{m a x}) * \sqrt{\frac{\frac{1}{2} (A_{m i n} + A_{m a x})}{Y}} - - - (4)

第二获取模块40可用于获取本车与前车之间的实际距离。

预警模块50可用于在实际距离小于安全预警距离时，进行碰撞危险预警。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图4所示，该装置还可包括：提供模块60，提供模块60可用于在预警模块50进行碰撞危险预警的同时，将安全预警距离提供给驾驶员，以使驾驶员根据安全预警距离以及驾驶员的驾驶风格对本车进行制动。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图5所示，该装置还可包括：第二计算模块70和提醒模块80。

具体地，第二计算模块70可用于根据预设的预警/制动模型、前车的当前运行工况、第二速度信息以及第一行驶信息计算本车与前车之间的安全制动距离。

提醒模块80可用于在实际距离小于安全制动距离时，提醒驾驶员进行强制制动。

为了实现上述实施例，本发明还提出了一种车辆，包括上述任一个实施例所述的车辆碰撞预警的装置。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种车辆碰撞预警的方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集本车的第一行驶信息，其中，所述第一行驶信息包括所述本车的第一速度信息；

获取前车的第二速度信息，并根据所述第二速度信息确定所述前车的当前运行工况；

根据预设的预警/制动模型、所述前车的当前运行工况、所述第二速度信息以及所述第一行驶信息计算所述本车与所述前车之间的安全预警距离；

获取本车与前车之间的实际距离；

当所述实际距离小于所述安全预警距离时，进行碰撞危险预警。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行碰撞危险预警的同时，所述方法还包括：

将所述安全预警距离提供给驾驶员，以使所述驾驶员根据所述安全预警距离以及所述驾驶员的驾驶风格对所述本车进行制动。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述预设的预警/制动模型、所述前车的当前运行工况、所述第二速度信息以及所述第一行驶信息计算所述本车与所述前车之间的安全制动距离；

当所述实际距离小于所述安全制动距离时，提醒所述驾驶员进行强制制动。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据预设的预警/制动模型、所述前车的当前运行工况、所述第二速度信息以及所述第一行驶信息计算所述本车与所述前车之间的安全预警距离包括：

根据所述前车的当前运行工况确定对应的预设的预警/制动模型；

根据与所述前车的当前运行工况对应的所述预设的预警/制动模型、所述第二速度信息以及所述第一行驶信息计算所述安全预警距离。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

当所述前车的当前运行工况为静止工况时，所述与所述前车的当前运行工况对应的所述预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = v_{s} (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{m a x}} + d_{0} \\ D_{W} = v_{s} (T + t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{s}} + d_{0} \end{matrix};

当所述前车的当前运行工况为匀速行驶工况时，所述与所述前车的当前运行工况对应的所述预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \\ D_{W} = (v_{s} - v_{f}) (T + t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{s}} + d_{0} \end{matrix};

当所述前车的当前运行工况为紧急制动工况时，所述与所述前车的当前运行工况对应的所述预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2} - {v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \\ D_{W} = v_{s} T + (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{s}} - \frac{{v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \end{matrix}

其中，D_B为本车与前车之间的安全制动距离，D_W为所述本车与所述前车之间的安全预警距离，v_s为所述本车在进行制动前的速度值，v_f为所述前车在进行制动前的速度值，t₁为所述本车在整个减速过程中制动协调阶段的历时，t₂为所述本车在整个减速过程中减速度增长阶段的历时，a_max为所述本车的最大减速度，T为所述本车驾驶员的反应时间，a_s为根据所述本车驾驶员的驾驶风格设定的减速度，d₀为最小停车安全距离。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，所述驾驶员的反应时间T通过以下公式获得：

T = \frac{1}{2} (T_{m i n} + T_{m a x}) * \sqrt{\frac{\frac{1}{2} (A_{m i n} + A_{m a x})}{Y}}

其中，T_min为驾驶员的反应时间的最小值，T_max为所述驾驶员的反应时间的最大值，Y为所述驾驶员的综合打分值，x_i为影响所述驾驶员的第i项因素，w_i为所述第i项因素对应的权重，n为影响所述驾驶员因素的项数，A_min为影响所述驾驶员的多项因素中的最小值，A_max为影响所述驾驶员的多项因素中的最大值。

7.一种车辆碰撞预警的装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集本车的第一行驶信息，其中，所述第一行驶信息包括所述本车的第一速度信息；

第一获取模块，用于获取前车的第二速度信息，并根据所述第二速度信息确定所述前车的当前运行工况；

第一计算模块，用于根据预设的预警/制动模型、所述前车的当前运行工况、所述第二速度信息以及所述第一行驶信息计算所述本车与所述前车之间的安全预警距离；

第二获取模块，用于获取本车与前车之间的实际距离；

预警模块，用于在所述实际距离小于所述安全预警距离时，进行碰撞危险预警。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

提供模块，用于在所述预警模块进行碰撞危险预警的同时，将所述安全预警距离提供给驾驶员，以使所述驾驶员根据所述安全预警距离以及所述驾驶员的驾驶风格对所述本车进行制动。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

第二计算模块，用于根据所述预设的预警/制动模型、所述前车的当前运行工况、所述第二速度信息以及所述第一行驶信息计算所述本车与所述前车之间的安全制动距离；

提醒模块，用于在所述实际距离小于所述安全制动距离时，提醒所述驾驶员进行强制制动。

10.如权利要求7至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一计算模块具体用于：

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，

当所述前车的当前运行工况为静止工况时，所述第一计算模块确定所述与所述前车的当前运行工况对应的所述预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = v_{s} (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{m a x}} + d_{0} \\ D_{W} = v_{s} (T + t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{s}} + d_{0} \end{matrix};

当所述前车的当前运行工况为匀速行驶工况时，所述第一计算模块确定所述与所述前车的当前运行工况对应的所述预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \\ D_{W} = (v_{s} - v_{f}) (T + t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{(v_{s} - v_{f})}^{2}}{2 a_{s}} + d_{0} \end{matrix};

当所述前车的当前运行工况为紧急制动工况时，所述第一计算模块确定所述与所述前车的当前运行工况对应的所述预设的预警/制动模型为：

\{\begin{matrix} D_{B} = (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2} - {v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \\ D_{W} = v_{s} T + (v_{s} - v_{f}) (t_{1} + \frac{1}{2} t_{2}) + \frac{{v_{s}}^{2}}{2 a_{s}} - \frac{{v_{f}}^{2}}{2 a_{\max}} + d_{0} \end{matrix}

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，其中，所述第一计算模块通过以下公式获得所述驾驶员的反应时间T：

T = \frac{1}{2} (T_{m i n} + T_{m a x}) * \sqrt{\frac{\frac{1}{2} (A_{m i n} + A_{m a x})}{Y}}

13.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求7至12中任一项所述的车辆碰撞预警的装置。