CN106485952A - 一种基于v2v的弯道前车识别方法 - Google Patents

Abstract

一种基于V2V的弯道前车识别方法，属于汽车技术领域。所述方法，是通过车载GPS设备采集车辆位置信息，引入信息存储模块存储滤波处理后车辆位置信息，再通过V2V通信设备互相发送已存储的信息，引入弯道识别单元进行对弯道的识别工作，利用轨迹重合度模块计算轨迹重合度，依据结果识别弯道上的前车。本发明利用了先进的车车通信技术，从通信角度进行信息的交互与处理，实现弯道上的前车识别，解决传统识别技术的缺陷与问题。

Description

一种基于V2V的弯道前车识别方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种弯道前车的识别方法。

背景技术

随着汽车技术的发展，智能车辆成为一个越来越热门的话题。作为如自动跟车、前车避撞等许多关键技术的核心之一，弯道的前车识别也是一个亟待改进的部分。现有的前车识别大多是通过雷达、摄像头等手段提取前方车辆的位置信息并加以识别确认为前车。这些方法简洁有效，但更多地适用于直线行驶工况下，有一定的局限性。一旦前方车辆消失在雷达、摄像头等测量设备的可测范围之内(如进入弯道)，前车信息就不能及时有效地得以确认，如自动跟车、前车避撞等技术就不能够实现。因此，现有的前车识别技术并不能有效地完成对弯道行驶工况下的前车识别任务。

随着通信技术的发展，V2V的通信技术日趋成熟。通过车车通信改进前车识别技术有了新的可能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种针对弯道行驶工况中基于V2V的前车识别方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于V2V的弯道前车识别算法，其包括以下步骤：1)在装有V2V通信设备(本发明使用WIFI)的车辆的车载控制系统中加入一个车辆行驶信息存储模块，一个航向角计算模块以及一个轨迹重合度计算模块，所述车辆行驶信息存储模块包括滤波单元、信息存储单元，所述航向角计算模块包括航向角计算单元、弯道识别单元；2)利用车载GPS设备采集车辆位置信息，并将表征车辆位置信息的车辆坐标数据提供给滤波单元进行滤波处理,利用V2V设备发送滤波后的车辆坐标数据；3)利用车载装备采集车辆航向角信息，利用V2V设备互相传输航向角信息，并将得到的航向角信息发至航向角计算模块计算两车航向角之差，分别计算自车与周围其他所有车辆之间的航向角之差；4)弯道识别单元依据步骤3)所得到的航向角之差判断自车是否行驶在弯道上：如果车辆未行驶在弯道上，返回步骤3)重新开始新一轮的车辆航向角信息采集及计算；如果车辆行驶在弯道上，则进入下一步；5)轨迹重合度计算模块根据发送过来的车速及车辆坐标数据进行轨迹重合度的计算，通过自车与所有他车轨迹的拟合比较，依据重合度的计算结果识别弯道上的前车。

步骤4)中的弯道识别单元依据步骤3)得到的所有航向角之差分别与设定航向角差值进行比较，若其中80％大于设定差值，即可认为自车已经进入了弯道行驶。

轨迹重合度的计算：假设已依据弯道识别单元确定自车进入了弯道行驶，此时自车将之前接收并存储的周围所有车辆滤波后的坐标信息及车速信息，作轨迹曲线图(横纵坐标为GPS坐标)，将自车坐标与各个他车轨迹曲线进行拟合比较，再比较自车此时与该轨迹曲线图上最近点的航向角信息。从判断自车进入弯道起累积计算重合次数，当自车运动轨迹与周围车辆中的某辆重合度累计次数达到80％可认定该轨迹上的车即为所需跟随的前车。若出现多辆判定为前车的车辆，认为重合度最高的为前车。

附图说明

图1是本发明结构组成图

图2是弯道识别方法图

图3是计算自车与前方某辆车运行曲线重合度的举例说明图

图4是计算自车与前方某辆车对应位置航向角之差的举例说明图

具体实施方案

下面结合附图和实施方案对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明由信息采集部分，信息传输部分，信息处理部分和算法设计部分组成。

本发明的信息采集部分包括GPS(Global Positioning System,全球定位系统)设备。GPS设备负责采集表征车辆位置信息的坐标数据以及表征车头方向的航向角信息。

信息传输部分包括WIFI设备。WIFI设备负责实现车车通信，互相发送坐标信息，航向角信息及车速信息。

本发明的信息处理部分包括滤波单元，信息存储单元，航向角计算单元与弯道识别单元。滤波单元将车载GPS测得的车辆坐标信息进行滤波处理。这里的滤波处理采用卡尔曼滤波信息存储单元存储自车的坐标信息、航向角信息及其时刻，以及周围车辆发送过来的坐标信息、航向角信息及其时刻。总时间取5s,每50ms发送接收一次，周围每辆车的存储队长为100，即可以得到5s前到现在的坐标信息、航向角信息及其时刻。

航向角计算单元依据自车与接收到的周围车辆的航向角信息进行做差。弯道识别单元将得到的各个差值与设定航向角差值进行比较，若大于设定航向角差值，记为1；若小于设定航向角差值，记为0。1累计次数达到75％以上，即可认为此时自车进入了弯道；累计次数未达到75％，可认为自车并未进入弯道或者已经驶离弯道。设定航向角差值需根据道路等级的不同进行确定，高速公路上设为30°，城市快速路设为20°等。如图2所示，从物理学角度来说，当一辆车进入了弯道时，它与周围所有车辆的航向角都会有所差异。这里设定大于与75％的他车航向角有所差异即为入弯。

当自车判断入弯后，开始进行轨迹重合度的计算。即本发明的算法设计部分。自车开始将之前存储的周围他车的坐标信息作轨迹曲线图，横纵坐标都是GPS坐标。将自车的坐标数据不断与各个轨迹曲线图拟合，误差在±1.8m内为运动曲线重合，赋予权重60％。再比较自车此时与该轨迹曲线图上最近点的航向角信息，误差在±0.25°内认为是速度方向重合，赋予权重40％。此时重合度达到80％以上记为轨迹重合，记为1。未达到80％为轨迹不重合，记为0。从自车判断入弯开始累积重合次数，累计次数达到80％以上可认为该车轨迹与自车运行轨迹重合，该车为所需跟随的前车。

如图3举例说明，将GPS采集的自车与前方某辆车的位置坐标信息滤波后，放在同一个轨迹图中。分别计算自车每点到前方某辆车轨迹图上的距离最短点，得出所有最短距离都小于1.8m，可以说明自车与前方某辆车的运动曲线基本重合；如图4，计算后车每点到与之对应的前方某辆车距离最短点的航向角之差，得出超过80％的对应点航向角之差＜0.25°，可以认为两辆车的速度方向也重合。累计总次数，达80％以上次数为重合，所以可认为该车轨迹与自车运行轨迹重合，可认为是自车所需要跟随的前车。

本发明的信息传输方式、弯道识别方法、轨迹重合度计算方法及其权重是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，对个别方法进行的改善和等同交换，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种基于V2V的弯道前车识别方法，其包括以下步骤：

1)在装有V2V通信设备的车辆的车载控制系统中加入一个车辆行驶信息存储模块，一个航向角计算模块以及一个轨迹重合度计算模块，所述车辆行驶信息存储模块包括滤波单元、信息存储单元，所述航向角计算模块包括航向角计算单元、弯道识别单元；2)利用车载GPS设备采集车辆位置信息，并将表征车辆位置信息的车辆坐标数据提供给滤波单元进行滤波处理,利用V2V设备发送滤波后的车辆坐标数据；3)利用车载装备采集车辆航向角信息，利用V2V设备互相传输航向角信息，并将得到的航向角信息发至航向角计算模块计算两车航向角之差，分别计算自车与周围其他所有车辆之间的航向角之差；4)弯道识别单元依据步骤3)所得到的航向角之差判断自车是否行驶在弯道上：如果车辆未行驶在弯道上，返回步骤3)重新开始新一轮的车辆航向角信息采集及计算；如果车辆行驶在弯道上，则进入下一步；

5)轨迹重合度计算模块根据发送过来的车速及车辆坐标数据进行轨迹重合度的计算，通过自车与所有他车轨迹的拟合比较，依据重合度的计算结果识别弯道上的前车。

2.如权利要求1所述的一种基于V2V的弯道前车识别方法，其特征在于：所述弯道识别方法是依据步骤3)中的航向角之差大于设定航向角之差占总体的75％以上，即认为自车进入了弯道行驶。

3.如权利要求1所述的一种基于V2V的弯道前车识别方法，其特征在于：所述轨道重合度计算方法是指自车将自己的坐标信息与航向角信息持续不断地与周围他车的运行轨迹曲线进行拟合，并根据重合度结果确定所需跟随的前车。