CN106971625A - 一种基于dsrc通信的异常车辆预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于DSRC通信的异常车辆预警方法，其包括：步骤a：异常车辆将行车信息向周围的正常车辆广播发送；步骤b：正常车辆接收来自异常车辆的行车信息，实时获取自身的行车信息，并对两车的行车信息数据融合处理后发送至中央处理器；步骤c：中央处理器计算两车的行驶轨迹；步骤d：中央处理器将两车的行驶轨迹转换至相对平面坐标系中；步骤e：判断异常车辆是否影响自身的行驶路线；步骤f：计算两车发生碰撞所需的时间TTC；步骤g：正常车辆的车载显示器在相对平面坐标系中显示异常车辆的当前位置并通过语音发出预警信息。本方案解决了现有技术中车辆碰撞预警存在较大误差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通系统与汽车安全技术，具体是一种基于DSRC通信的异常车辆预警方法。
背景技术
车辆发生异常故障时极易发生碰撞危险。对现有技术检索发现，CN 104924984 A公开的名称为“避免车辆发生连环撞的报警装置”的专利文献及CN 104392621 A公开的名称为“一种基于车车通信的公路异常停车预警方法及其实现系统”的专利文献介绍了针对异常停止车辆防止碰撞的方法。它们的特点是，通过GPS定位获取行驶车辆的位置信息，在车辆发生异常停车时通过无线通信模块向外发出异常预警信息，周围正常行驶的车辆接收异常预警语音提示及文本显示信息，提前做出调整，从而主动绕开异常停车的车辆。上述方案存在的不足是，基于自选的无线通信模块来传递异常预警信息，其通信网络不具有统一性和标准性；其次，仅通过GPS定位车辆位置存在较大的误差，不能准确地描述车辆的实际行驶轨迹，在异常车辆不影响本车行驶路线的情况下会出现大量误报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于DSRC通信的异常车辆预警方法，其能够准确地描述车辆的实际行驶轨迹，解决现有技术中车辆碰撞预警存在较大误差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种基于DSRC通信的异常车辆预警方法，其包括如下步骤：
步骤a：异常车辆实时获取自身的行车信息，并将行车信息通过自身的DSRC收发端向周围的正常车辆广播发送。
步骤b：正常车辆通过自身的DSRC收发端接收来自异常车辆的行车信息，实时获取自身的行车信息，正常车辆的数据融合模块对异常车辆的行车信息和自身的行车信息进行时间同步、滤波以及融合处理后发送至正常车辆的中央处理器。
步骤c：正常车辆的中央处理器计算异常车辆和自身的行驶轨迹。
步骤d：正常车辆的中央处理器以自身当前的定位为坐标原点、航向为Y轴方向建立相对平面坐标系，并将异常车辆和正常车辆的行驶轨迹转换至该相对平面坐标系中。
步骤e：在相对平面坐标系下，正常车辆的中央处理器判断异常车辆是否影响自身的行驶路线，若两车的行驶轨迹在未来时刻相交或者两车在X轴方向上的横向距离小于间距阈值W，则进入步骤f；否则退出流程。
步骤f：正常车辆的中央处理器计算两车发生碰撞所需的时间TTC，若TTC小于时间阈值T0，则发送报警信息到正常车辆的CAN总线上；若TTC大于时间阈值T0，则发送提醒信息到正常车辆的CAN总线上。
步骤g：正常车辆的CAN总线将预警信息发送到自身的车载显示器，该车载显示器在相对平面坐标系中显示异常车辆的当前位置并通过语音发出预警信息。
其中，上述步骤a中，异常车辆的行车信息包括：异常车辆的经纬度、航向角、速度、加速度和车辆状态信号。
上述步骤b中，正常车辆的行车信息包括：正常车辆的经纬度、航向角、速度和加速度。
上述步骤c中，车辆的行驶轨迹半径其中，D表示车辆当前时刻与上一时刻位置之间的距离，该距离由当前的经纬度和上一时刻的经纬度计算得到；Δ表示车辆当前时刻和上一时刻的航向角之差。
上述步骤f中，时间阈值T0表示正常车辆以当前速度减速到零需要的最短时间与驾驶员的反应时间之和。
优选地，所述步骤c中，若Δ小于校正值K_Calibration，则中央处理器判定车辆沿直线行驶，行驶轨迹半径R设置为恒定值R_Default。
本方案以正常车辆的实时位置为坐标原点，航向为纵轴建立相对平面坐标系，将异常车的位置转换至该相对平面坐标系下的位置坐标，根据车辆轨迹和异常车在本车坐标系中的位置坐标，判断异常车辆是否影响正常车辆的行驶路线，通过计算正常车辆和异常车辆发生碰撞所需要的时间，判断该时间与设定的预警时间的大小关系，根据预警规则得到预警信息并将该预警信息通过CAN总线将预警信息发送到车载显示器，通过显示器显示异常车辆相对于本车的位置并通过语音发出预警信息。
本方案通过对异常车辆和正常车辆的行驶轨迹进行识别，大大减少了误报的情况，适用于直道和弯道；本方法采用DSRC通信，其具备统一的国际标准，互换性、兼容性强，传输速率高，传输延迟短，能承载大宽带的车载应用信息，数据准确可靠，与传统传感器相比，受天气因素、地理环境、障碍物遮挡等的影响很小。
附图说明
图1为本发明的应用场景图；
图2为异常车辆和正常车辆基于本发明的系统结构图；
图3为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
以图1所示应用场景为例，正常车辆11和异常车辆12位于同一车道。当然，实际路况可能更复杂，以异常车辆12为中心，能够与其建立起通信关系的所有车辆均可以视为正常车辆，正常车辆11和异常车辆12的概念是相对的，当正常车辆出现抛锚，其就成为了异常车辆，那么其就需要向外广播处于异常状态；当异常车辆排除故障，其就成为了正常车辆，那么其就停止向外广播异常状态信息。
基于上述概念，基于本发明的方法，其实每辆车在相关硬件的配置上是相同的，即是需要有高精度GPS差分系统，采集车辆的经纬度和航向角；需要有数据采集器，从自身的CAN总线读取本车的速度、加速度、车辆状态信号等；需要设置DSRC收发端，实现车与车之间的DSRC通信；需要设置数据融合模块，同步、滤波、融合处理不同车辆之间的行车数据；需要中央处理器，借用车辆的中控器即可，内嵌车辆轨迹识别模块和车辆坐标转换模块，车辆轨迹识别模块对车辆轨迹进行识别，实现车辆的行驶轨迹计算；车辆坐标转换模块以本车为原点，自身车辆航向为纵轴，建立一个相对于GPS定位下的相对平面坐标系，以自身车辆为参考，将异常车辆的位置和行驶轨迹转换至相对平面坐标系下。
如图2所示，异常车辆12通过GPS 21采集自身的经纬度和航向角，从CAN总线29上读取自身的速度、加速度、车辆异常状态信号；然后通过DSRC收发端23将采集到的上述行车信息发送到正常车辆11的DSRC收发端24。正常车辆通过GPS 22采集本车的经纬度和航向角，从本车CAN总线30读取本车的速度、加速度，通过本车的数据融合模块26将本车11和异常车12的数据进行时间同步、滤波以及融合处理后发送到本车的中央处理器28中。在正常车辆的中央处理器中，根据识别的车辆轨迹和异常车辆在相对平面坐标系中的位置坐标，判断异常车辆是否影响本车行驶路线，若异常车辆影响本车行驶路线，则存在碰撞危险。那么再通过计算本车和异常车辆发生碰撞所需要的时间，判断该时间与设定的预警时间阈值的大小关系，根据预警规则将处理得到的预警信息发送到本车CAN总线30上。最后通过本车CAN总线30将预警信息发送到车载显示器32，通过显示器显示异常车12在本车坐标系下的位置并通过语音发出报警信息。当异常车辆12排除异常状况后，就成为正常车辆；而正常车辆11出现异常，也就成为异常车辆，此时，原本的异常车辆12获取正常车辆11和自身的行车信息，通过数据融合模块25将两车的数据进行时间同步、滤波以及融合处理后发送到中央处理器27中，经判定后将预警信息发送到车载显示器31。
DSRC(Dedicated Short Range Communications，专用短程通信技术)是一种高效的无线通信技术，它可以实现在特定的区域内对高速运动下的移动目标的识别和双向通信，实时传输图像、语音和数据信息，实则异常车辆的行驶轨迹由自身的中央处理器计算后发送到正常车辆，还是正常车辆的中央处理器对其进行计算，在DSRC通信下，都是可实现的。
如图3所示，本方法具体步骤如下：
步骤a：异常车辆12实时获取自身的行车信息，并将行车信息通过自身的DSRC收发端23向周围的正常车辆11广播发送。异常车辆12的行车信息包括：异常车辆12的经纬度、航向角、速度、加速度和车辆状态信号。
步骤b：正常车辆11通过自身的DSRC收发端24接收来自异常车辆12的行车信息，实时获取自身的行车信息，正常车辆11的行车信息包括：正常车辆11的经纬度、航向角、速度和加速度。正常车辆11的数据融合模块对异常车辆12的行车信息和自身的行车信息进行时间同步、滤波以及融合处理后发送至正常车辆11的中央处理器28。
步骤c：正常车辆11的中央处理器28计算异常车辆12和自身的行驶轨迹。车辆的行驶轨迹半径其中，D表示车辆当前时刻与上一时刻位置之间的距离，该距离由当前的经纬度和上一时刻的经纬度计算得到；Δ表示车辆当前时刻和上一时刻的航向角之差。
步骤d：正常车辆11的中央处理器28以自身当前的定位为坐标原点、航向为Y轴方向建立相对平面坐标系，并将异常车辆12和正常车辆11的行驶轨迹转换至该相对平面坐标系中。那么异常车辆12的位置在该坐标系下的位置坐标为(Xrv，Yrv)，Xrv表示异常车辆12相对于正常车辆11的横向距离，Yrv表示异常车辆12相对于正常车辆11的纵向距离。
步骤e：在相对平面坐标系下，正常车辆11的中央处理器28判断异常车辆12是否影响自身的行驶路线，若两车的行驶轨迹在未来时刻相交或者两车在X轴方向上的横向距离小于间距阈值W，则进入步骤f；否则退出流程。
步骤f：正常车辆11的中央处理器28计算两车发生碰撞所需的时间TTC，若TTC小于时间阈值T0，则发送报警信息到正常车辆11的CAN总线30上；若TTC大于时间阈值T0，则发送提醒信息到正常车辆11的CAN总线30上。其中，时间阈值T0表示正常车辆11以当前速度减速到零需要的最短时间与驾驶员的反应时间之和。当正常车辆11和异常车辆12到达两车轨迹相交点所需的时间点存在交涉时，则认为两车是在将来的TTC时间后发生碰撞；当两车不存在交涉时，表示以当前的行车状态两车能够错开，则认为两车在将来不会碰撞，碰撞发生在无限久以后，TTC取值无穷大，但仍需要发送提醒信息，以防两车的行车状况突变，车辆来不及作出反应。
步骤g：正常车辆11的CAN总线30将预警信息发送到自身的车载显示器，该车载显示器在相对平面坐标系中显示异常车辆12的当前位置并通过语音发出预警信息；
所述步骤c中，若Δ小于校正值K_Calibration，则中央处理器判定车辆沿直线行驶，行驶轨迹半径R设置为恒定值R_Default。随着采集到的经纬度和航向角的不断更新，R也不断同步更新，相对平面坐标系的原点也在更新，结合航向角就能得到车辆实时更新的行驶轨迹。
Claims (2)
1.一种基于DSRC通信的异常车辆预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a：异常车辆实时获取自身的行车信息，并将行车信息通过自身的DSRC收发端向周围的正常车辆广播发送；
步骤b：正常车辆通过自身的DSRC收发端接收来自异常车辆的行车信息，实时获取自身的行车信息，正常车辆的数据融合模块对异常车辆的行车信息和自身的行车信息进行时间同步、滤波以及融合处理后发送至正常车辆的中央处理器；
步骤c：正常车辆的中央处理器计算异常车辆和自身的行驶轨迹；
步骤d：正常车辆的中央处理器以自身当前的定位为坐标原点、航向为Y轴方向建立相对平面坐标系，并将异常车辆和正常车辆的行驶轨迹转换至该相对平面坐标系中；
步骤e：在相对平面坐标系下，正常车辆的中央处理器判断异常车辆是否影响自身的行驶路线，若两车的行驶轨迹在未来时刻相交或者两车在X轴方向上的横向距离小于间距阈值W，则进入步骤f；否则退出流程；
步骤f：正常车辆的中央处理器计算两车发生碰撞所需的时间TTC，若TTC小于时间阈值T0，则发送报警信息到正常车辆的CAN总线上；若TTC大于时间阈值T0，则发送提醒信息到正常车辆的CAN总线上；
步骤g：正常车辆的CAN总线将预警信息发送到自身的车载显示器，该车载显示器在相对平面坐标系中显示异常车辆的当前位置并通过语音发出预警信息；
其中，上述步骤a中，异常车辆的行车信息包括：异常车辆的经纬度、航向角、速度、加速度和车辆状态信号；
上述步骤b中，正常车辆的行车信息包括：正常车辆的经纬度、航向角、速度和加速度；
上述步骤c中，车辆的行驶轨迹半径其中，D表示车辆当前时刻与上一时刻位置之间的距离，该距离由当前的经纬度和上一时刻的经纬度计算得到；表示车辆当前时刻和上一时刻的航向角之差；
上述步骤f中，时间阈值T0表示正常车辆以当前速度减速到零需要的最短时间与驾驶员的反应时间之和。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSRC通信的异常车辆预警方法，其特征在于：所述步骤c中，若小于校正值K_Calibration，则中央处理器判定车辆沿直线行驶，行驶轨迹半径R设置为恒定值R_Default。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170721 |