CN107564336B - 一种信号交叉口左转冲突预警系统及预警方法 - Google Patents

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Abstract

一种信号交叉口左转冲突预警系统及预警方法,本发明涉及信号交叉口左转冲突预警系统及预警方法。本发明的目的是为了解决现有两相位信号交叉口存在左转车和对向直行车冲突预警方法准确率低,且数据识别精度低的问题。系统包括:数据采集装置包括车载GPS、车辆加速度检测器、车辆转角传感器、发射天线、第一无线发射器、第一处理器、电源和第一RS‐485接口;冲突判断装置包括第二处理器、第一无线接收器、接收天线、第二RS‐485接口、电源、第二无线发射器、第三RS‐485接口和发射天线;车载预警发布装置包括接收天线、第二无线接收器、第四RS‐485接口、第三处理器、报警器和电源。本发明用于交通预警领域。

Description

一种信号交叉口左转冲突预警系统及预警方法
技术领域
本发明涉及信号交叉口左转冲突预警系统及预警方法。
背景技术
截至2016年底,我国机动车保有量达2.9亿辆,机动车驾驶人达3.6亿人。在快速进行入机动化社会的同时,城市道路交通安全形势日益严峻。信号控制交叉口作为城市路网的关键节点,承担了网络交通流的转向功能,其交通运行特征复杂,不仅是交通拥堵诱发点,也是交通事故的常发点。
在城市道路中交叉口及其附近范围是交通事故的高发区,由左转和对向车辆引发的碰撞事故占全美交叉口事故中的27%,且三分之二的发生在信号交叉口。当左转驾驶员由疏忽或交叉口几何地形、视距不良或其他原因而未察觉到接近其他车辆。或者左转驾驶员察觉到其他车辆的接近,但对其接近速度和距离判断失误,因此低估了转向冲突区。对于一些不熟练的驾驶者,不知道如何选择合适的可穿越间隙,信号交叉口左转提示冲突预警系统在很大程度上给予了帮助。
由于交叉口机动车的运动行为较为复杂,主要的研究集中于直行和转向机动车的运动行为。通常运用速度、加速度、转弯速度、转弯半径等参数表征机动车的运动行为,现有的研究将机动车转弯运动轨迹模型简化成圆形或弧形曲线,这与现实情况相比存在较大误差。因此,两相位信号交叉口的左转车与对向直行车冲突判断的准确率亟待提高。
专利文献CN105303764A公开了一种驾驶安全提示方法及行车记录仪设备,其包括:在车辆行驶过程中,监测车辆行驶参数信息;当根据所述行驶参数信息确定车辆当前行驶状况符合预定的驾驶安全预警提示条件,则发出安全预警提示信息。
专利文献CN106023652A公开了一种车辆交叉口碰撞预警方法,其首先采集本车与目标车的位置、航向、轨迹半径、速度和加速度信息;其次根据位置、航向和轨迹半径信息计算本车与目标车的行驶轨迹和碰撞点,根据所述碰撞点计算碰撞区域;然后判断本车从驶入到驶出碰撞区域的时间与目标车从驶入到驶出碰撞区域的时间是否有重叠,当两者之间存在时间重叠时,计算本车以当前速度和加速度驶入到碰撞区域所需的时间T,若时间T小于时间设定值,则执行报警的预警结果。
综上,现有两相位信号交叉口存在左转车和对向直行车冲突预警方法准确率低,且数据识别精度低的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有两相位信号交叉口存在左转车和对向直行车冲突预警方法准确率低,且数据识别精度低的问题,而提出一种信号交叉口左转冲突预警系统及预警方法。
一种信号交叉口左转冲突预警系统,其特征在于:所述系统包括:数据采集装置、冲突判断装置和车载预警发布装置;
数据采集装置包括车载GPS、车辆加速度检测器、车辆转角传感器、发射天线、第一无线发射器、第一处理器和第一RS-485接口;
冲突判断装置包括第二处理器、第一无线接收器、第一接收天线、第二RS-485接口、第二无线发射器、第三RS-485接口和发射天线;
车载预警发布装置包括第二接收天线、第二无线接收器、第四RS-485接口、第三处理器和报警器;
所述车载GPS用于获取车辆位置信息;车辆加速度检测器用于获取车辆加速度信息;车辆转角传感器用于获取车辆偏航角信息;车载GPS的信息输出端、车辆加速度检测器的信息输出端和车辆转角传感器信息输出端分别连接第一处理器的信息输入端,经第一处理器处理后的车辆坐标位置、速度、加速度和偏航角信息通过第一处理器的信息输出端输出,第一处理器的信息输出端通过第一RS-485接口与第一无线发射器的信息输入端连接,经第一无线发射器处理后的车辆坐标位置、速度、加速度和偏航角的卡尔曼滤波信息通过第一无线发射器的信息输出端输出,将处理后的车辆坐标位置、速度、加速度和偏航角的卡尔曼滤波信息输入第一发射天线的信息输入端转换为无线电信号,无线电信号通过第一发射天线的信息输出端发射;
所述第一接收天线的信息输入端接收第一发射天线信息输出端输出的无线电信号信息,第一接收天线将接收到的无线电信号信息通过信息输出端传递给第一无线接收器的信息输入端,经第一无线接收器处理后的信息通过第一无线接收器信息输出端输出,第一无线接收器信息输出端通过第二RS-485接口将信息传递给第二处理器的信息输入端,经第二处理器处理后的车辆速度、加速度的概率分布信息通过第三RS-485接口传递给第二无线发射器的信息输入端,经第二无线发射器处理后的信息通过第二无线发射器输出端传递给第二发射天线的信息输入端,经第二发射天线处理后得到无线信号,无线信号通过第二发射天线信息输出端发射;
所述第二接收天线的信息输入端接收第二发射天线信息输出端发射的无线信号,无线信号经第二接收天线的信息输出端传递给第二无线接收器的信息输入端,经第二无线接收器处理后的信息通过第二无线接收器的信息输出端输出,第二无线接收器的信息输出端通过第四RS-485接口将信息传递给第三处理器的信息输入端,经第三处理器处理后的信息通过第三处理器的信息输出端传递给报警器。
一种信号交叉口左转冲突预警方法,其特征在于:所述方法具体过程为:
步骤一、分别在车辆上安置数据采集装置、冲突判断装置和车载预警发布装置;当车辆左转时,数据采集装置开启;
数据采集装置用于实时采集当前车辆运动信息;
所述当前车辆运动信息为当前车辆位置坐标、速度、加速度、偏航角;
步骤二、将步骤一得到的当前车辆运动信息传递给冲突判断装置,通过冲突判别算法得到当前车辆的后侵时间PET;通过设备采集当前车辆所处交叉口视频,根据视频观察当前车辆所处交叉口左转车和直行车的车辆后侵时间,选取其中100组作为样本,由此得到100个后侵时间PET′,对100个后侵时间PET′进行分布拟合,得到拟合结果,选取拟合结果的15%和85%分位值作为严重冲突和潜在冲突的冲突阈值,将当前车辆的后侵时间PET与冲突阈值进行比较,得到当前车辆的冲突等级,冲突等级对应预警指令;
步骤三、将步骤二得到的冲突等级的信息实时发送至车载预警发布装置,进行实时发布。
本发明的有益效果为:
本发明在左转车坐标位置、速度、加速度和偏航角的数据基础上,基于卡尔曼滤波算法,构建了信号交叉口左转冲突识别模型,计算了当前车辆和当前车辆所处交叉口的后侵时间,根据当前车辆所处交叉口的后侵时间计算了冲突阈值,将当前车辆后侵时间与冲突阈值进行比较,得到当前车辆的冲突等级,提高了左转车和对向直行车冲突预警方法准确率和数据识别精度。通过哈平西路与大连路交叉口案例分析,进行卡尔曼滤波,实现了不合理数据的筛除,结果表明左转车和对向直行车冲突预警方法准确率提高了12.65%,且提高了数据识别精度,数据识别精度达到92.73%。
附图说明
图1为信号交叉口左转冲突预警系统的结构框图;
图2为信号交叉口左转冲突预警系统车载设备示意图;
图3为信号交叉口左转冲突预警系统数据采集系统的结构示意图;
图4为信号交叉口左转冲突预警系统冲突判断系统的结构示意图;
图5为信号交叉口左转冲突预警系统车载预警系统的结构示意图;
图6为实施例中速度概率分布图;
图7为实施例中加速度概率分布图;
图8为实施例中交叉口PET直方图;
图9为实施例中系统运行过程图;
图10为实施例中交叉口预警等级概况图。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式的一种信号交叉口左转冲突预警系统包括:数据采集装置1、冲突判断装置2和车载预警发布装置3;
数据采集装置1包括车载GPS 1-1、车辆加速度检测器1-2、车辆转角传感器1-3、第一发射天线1-4、第一无线发射器1-5、第一处理器1-6和第一RS-485接口1-8;
冲突判断装置2包括第二处理器2-1、第一无线接收器2-2、第一接收天线2-3、第二RS-485接口2-4、第二无线发射器2-6、第三RS-485接口2-7和第二发射天线2-8;
车载预警发布装置3包括第二接收天线3-1、第二无线接收器3-2、第四RS-485接口3-3、第三处理器3-4和报警器3-5;如图1、图2、图3、图4和图5所示;
车载GPS 1-1用于获取车辆位置信息;车辆加速度检测器1-2用于获取车辆加速度信息;车辆转角传感器1-3用于获取车辆偏航角信息;第一发射天线1-4用于将第一无线发射器1-5获得的信息转换为无线电信号发射;第一无线发射器1-5用于通过第一RS-485接口1-8接收第一处理器1-6的信息;第一处理器1-6用于获取车载GPS模块1-1、车辆加速度检测器1-2和车辆转角传感器1-3的信息;电源1-7用于给车载GPS模块1-1、车辆加速度检测器1-2、车辆转角传感器1-3、第一处理模块1-6、第一RS-485接口1-8供电;第一RS-485接口1-8用于连接第一处理器1-6的信息输出端和第一无线发射器1-5的信息输入端;
车载GPS 1-1用于获取车辆位置信息;车辆加速度检测器1-2用于获取车辆加速度信息;车辆转角传感器1-3用于获取车辆偏航角信息;车载GPS 1-1的信息输出端、车辆加速度检测器1-2的信息输出端和车辆转角传感器1-3信息输出端分别连接第一处理器1-6的信息输入端,经第一处理器1-6处理后的车辆坐标位置、速度、加速度和偏航角信息通过第一处理器1-6的信息输出端输出,第一处理器1-6的信息输出端通过第一RS-485接口1-8与第一无线发射器1-5的信息输入端连接,经第一无线发射器1-5处理后的车辆坐标位置、速度、加速度和偏航角的卡尔曼滤波信息通过第一无线发射器1-5的信息输出端输出,将处理后的车辆坐标位置、速度、加速度和偏航角的卡尔曼滤波信息输入第一发射天线1-4的信息输入端转换为无线电信号,无线电信号通过第一发射天线1-4的信息输出端发射;
第一无线发射器1-5的信息输出端与第一发射天线1-4的信息输入端通过电气连接;
第二处理器2-1用于通过第二RS-485接口2-4获取第一无线接收器2-2的车辆信息;第一无线接收器2-2用于获取第一接收天线2-3的车辆信息;第一接收天线2-3用于获取第一发射天线1-4的无线电信号信息;第二RS-485接口2-4用于连接第一无线接收器2-2的车辆信息输出端与连接第二处理器2-1的信息输入端;第二电源2-5用于给第二处理器模块2-1、第二RS-485接口2-4、第三RS-485接口2-7供电;第二无线发射器2-6用于通过第三RS-485接口2-7获取第二处理器2-1的车辆信息;第三RS-485接口2-7用于连接第二处理器2-1的信息输出端和第二无线发射器2-6的信息输入端;第二发射天线2-8用于将第二无线发射模块2-6获得的预警信息转换为无线信号发射;
第一接收天线2-3的信息输入端接收第一发射天线1-4信息输出端输出的无线电信号信息,第一接收天线2-3将接收到的无线电信号信息通过信息输出端传递给第一无线接收器2-2的车辆信息输入端,第一接收天线2-3的信息输出端与第一无线接收器2-2的冲突车辆之间PET值信息输入端通过电气连接,经第一无线接收器2-2处理后的冲突车辆之间PET值信息通过第一无线接收器2-2信息输出端输出,第一无线接收器2-2信息输出端通过第二RS-485接口2-4将信息传递给第二处理器2-1的信息输入端,经第二处理器2-1处理后的车辆速度、加速度的概率分布信息通过第三RS-485接口2-7传递给第二无线发射器2-6的信息输入端,经第二无线发射器2-6处理后的PET分布拟合信息通过第二无线发射器2-6输出端传递给第二发射天线2-8的信息输入端,经第二发射天线2-8处理后得到无线信号,无线信号通过第二发射天线2-8信息输出端发射;
第二无线发射器2-6的信息输出端与第二发射天线2-8的信息输入端通过电气连接,将第二无线发射模块2-6获得的PET分布拟合信息转换为无线信号发射。
第二接收天线3-1用于接收第二发射天线2-8信息输出端发射的无线信号;第二无线接收器3-2用于接收第二天线3-1的信息输出端输出的无线信号;第四RS-485接口3-3用于连接第二无线接收器3-2的信息输出端和第三处理器3-4的信息输入端;第三处理器3-4用于接收第二无线接收器3-2的信息输出端输出的信息;报警器3-5用于接收第三处理器3-4的信息输出端输出的信息;第三电源3-6用于给第四RS-485接口3-3、第三处理器3-4、报警器3-5供电;
第二接收天线3-1的信息输入端接收第二发射天线2-8信息输出端发射的无线信号,无线信号经第二接收天线3-1的信息输出端传递给第二无线接收器3-2的信息输入端,经第二无线接收器3-2处理后的冲突分级信息通过第二无线接收器3-2的信息输出端输出,第二无线接收器3-2的信息输出端通过第四RS-485接口3-3将冲突分级信息传递给第三处理器3-4的信息输入端,经第三处理器3-4处理后的预警等级信息通过第三处理器3-4的信息输出端传递给报警器3-5;第三电源3-6用于给第四RS-485接口3-3、第三处理器3-4、报警器3-5供电;
第二接收天线3-1与第二无线接收模块3-2电气连接。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述数据采集装置1还包括第一电源1-7;
第一电源1-7用于给车载GPS模块1-1、车辆加速度检测器1-2、车辆转角传感器1-3、第一处理模块1-6、第一RS-485接口1-8供电。
其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一或二不同的是:所述冲突判断装置2还包括第二电源2-5;
电源2-5用于给第二处理器模块2-1、第二RS-485接口2-4、第三RS-485接口2-7供电。
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是:所述车载预警发布装置3还包括第三电源3-6;
第三电源3-6用于给第四RS-485接口3-3、第三处理器3-4、报警器3-5供电。
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是:所述
第一发射天线1-4与第一接收天线2-3之间信息传递采用5.8GHz DSRC的短程通信技术;
第二发射天线2-8与第二接收天线3-1之间信息传递采用5.8GHz DSRC的短程通信技术。
数据采集系统1与冲突判断系统2之间通过第一发射天线1-4与第一接收天线2-3进行信息传递。冲突判断系统2与车载预警系统3之间通过第二发射天线2-8与第二接收天线3-1进行信息传递,均选用5.8GHz DSRC的短程通信技术。
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是:所述
第三处理器3-4为LINUX系统的PC-104;
第二无线发射器2-6和第二无线接收器3-2为无线通信STR-15嵌入式无线电模块;
信息发布部分主要通过基于5.8GHz DSRC车路协同的方式对即将进入交叉口进行左转的车辆实时发布安全预警信息,车载预警设备通过声光的形式对驾驶员进行预警提示,通过声光报警模块来实现。
报警器3-5是由带有颜色的发光二极管依据条件的不同分别显示,并且配合有和语音提示器组成;
考虑到单片机上的I/O配置少,发光二极管为HC595驱动LED条形数码管。
车载GPS 1-1采用爱国者GPS;
车辆加速度检测器1-2采用飞思卡尔MMA7660传感计。
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是:所述
第一处理器1-6、第二处理器2-1、第三处理器3-4均为LINUX系统的PC-104;
第一无线发射器1-5、第一无线接收器2-2、第二无线发射器2-6、第二无线接收器3-2均采用SX-1278嵌入式无线电模块;
报警器3-5包括HC595驱动LED灯和语音提示器。
数据采集装置1、冲突判断装置2和车载预警发布装置3之间的通信机制采用在DSRC频带上使用UDP广播协议实现端对端的通信。
其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式的一种信号交叉口左转冲突预警方法具体过程为:
步骤一、分别在车辆上安置数据采集装置1、冲突判断装置2和车载预警发布装置3;当车辆左转时,数据采集装置1开启;
数据采集装置1用于实时采集当前车辆运动信息;
所述当前车辆运动信息为当前车辆位置坐标、速度、加速度、偏航角;
步骤二、将步骤一得到的当前车辆运动信息传递给冲突判断装置2,通过冲突判别算法得到当前车辆的后侵时间PET;通过设备采集当前车辆所处交叉口视频,根据视频观察当前车辆所处交叉口左转车和直行车的车辆后侵时间,选取其中100组作为样本,由此得到100个后侵时间PET′,对100个后侵时间PET′进行分布拟合,得到拟合结果,选取拟合结果的15%和85%分位值作为严重冲突和潜在冲突的冲突阈值,将当前车辆的后侵时间PET与冲突阈值进行比较,得到当前车辆的冲突等级,冲突等级对应预警指令;
步骤三、将步骤二得到的冲突等级的信息实时发送至车载预警发布装置3,进行实时发布。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式八不同的是:所述步骤二中将步骤一得到的当前车辆运动信息传递给冲突判断装置2,通过冲突判别算法得到当前车辆的后侵时间PET;具体过程为:
实际情况中,车辆在进入交叉口之前会减速,然后再加速离开。采取PET作为判别指标,再通过左转车辆和对向直行车的运动参考曲线来确定冲突车辆的相交轨迹,并通过结合左转车辆的运动情况对PET算法进行改进,判断冲突等级。
当左转车辆接近交叉口并开始减速时,特别是如果左转车辆想要停车,速度下降到期望的转弯速度以下时,假定驾驶员改变心意并且重新加速到期望的转弯速度,保持转动速度恒定直至完成左转,则车辆的从进入交叉口引道直至安全完成左转的时间T如下:
当左转车辆距离交叉口1至3米时,左转车辆决定停车,车速降到小于期望的转弯速度,若驾驶员重新加速到期望的转弯速度,并保持匀速直至完成左转,则车辆从进入交叉口引道直至安全完成左转的时间T如下:
t2=(v0-v1)/a (1)
t1=(d1-d2)/v0 (3)
T=t1+t2+t3 (5)
其中,t1为车辆到达停车线前匀速运动时间;t2为车速降到期望转弯速度的匀减速时间;t3为车辆保持匀速进行左转时间;d1为左转车辆距转弯处的初始距离,单位为m;d2为t2左转车辆减速通过的距离,单位为m;v0为左转车辆初始速度,单位为m/s;v1为左转车辆期望的转弯速度,单位为m/s;r为左转车辆转弯半径,单位为m;a为左转车辆减速,再加速的期望加速度,单位为m2/s;l为左转车辆车身长度,单位为m;
当左转车辆在进入转弯之前不能完成减速再加速阶段,会减小在t3期间行驶的距离,并且使用以下等式计算t3
当考虑驾驶员的知觉-反应时间时,用左转车辆决定停车的减速度a1替换式(1)中的a,计算车辆从进入交叉口引道直至安全完成左转的时间T,左转车辆决定停车的减速度a1的公式如下:
式中
v′为左转车辆最终速度,单位为m/s;
v0为左转车辆初始速度,单位为m/s;
x′为左转车辆最后距交叉口距离,单位为m;
x0为左转车辆最初距交叉口距离,单位为m;
t为驾驶员知觉-反应时间,单位为s;
a0为假设左转车辆进行左转情况下的期望减速度,单位为m2/s;
a1为考虑驾驶员的知觉-反应时间时,左转车辆决定停车的减速度,单位为m2/s;其中,左转车辆期望的转弯速度v1和左转车辆减速,再加速的期望加速度a由车辆速度、加速度的概率分布百分比确定,视交叉口实际情况而定;
由于当直行车辆与对向左转车辆产生冲突时,根据道路交通安全法规定,直行车具有优先通行权,再次假定车辆进行左转运动时,对向直行车保持恒定速度,预计到达冲突区时间不变;
则:
PET=T1-T-T2 (8)
式中,
PET为当前车辆的后侵时间,后侵时间指处于交通冲突的两车辆,依次通过冲突区域的时间差;
T1为左转车辆预计驶离冲突区域的时刻(交叉口视频);
T2为直行车预计到达冲突区域的时刻(交叉口视频)。
其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式八或九不同的是:所述步骤二中通过设备采集当前车辆所处交叉口视频,根据视频观察当前车辆所处交叉口左转车和直行车的车辆后侵时间,选取其中100组作为样本,由此得到100个后侵时间PET′,对100个后侵时间PET′进行分布拟合,得到拟合结果,选取拟合结果的15%和85%分位值作为严重冲突和潜在冲突的冲突阈值,将当前车辆后侵时间PET与冲突阈值进行比较,得到当前车辆的冲突等级,具体过程为:
分级预警发布
驾驶员的80%信息来自视觉。为了使车辆驾驶人员在进入交叉口能正确进行驾驶决策,所以对车辆驾驶员的的信息发布有LED板和车载语音提示器部分。
根据不同的PET值拟合结果的15%和85%将冲突划分为三个等级:严重冲突、轻微冲突潜在冲突。
冲突等级分为三个等级。
通过设备采集当前车辆所处交叉口视频,根据视频观察前车辆所处交叉口左转车和直行车的车辆后侵时间PET′,PET′=T1-T2
对得到的当前车辆所处交叉口左转车和直行车的车辆后侵时间PET′分别采用正态分布、伽马分布和韦布尔分布进行拟合,得到三种对数似然值,取对数似然值最大的值为拟合结果,分别选取拟合结果的15%和85%分位值作为严重冲突和潜在冲突的冲突阈值;
当前车辆后侵时间PET小于15%分位值,预警等级为1级,当前车辆的冲突等级为严重冲突;
当前车辆后侵时间PET在15%和85%分位值之间,预警等级为2级,当前车辆的冲突等级为轻微冲突;
当前车辆后侵时间PET大于85%分位值,预警等级为3级,当前车辆的冲突等级为潜在冲突。
表1预警发布规则表
“*”----1级为“前方存在严重冲突,禁止!”;2级为“前方存在安全时距小,请注意安全!”;3级为“前方存在潜在冲突,可以左转!”。
信号交叉口左转冲突预警系统提供了一种在不改变信号相位的情况下提高左转车辆安全的技术。本发明可实现对驾驶员进行冲突预警,从而不仅可以避免碰撞事故的发生,还能帮助驾驶员辨别可接受的转弯间隙,减少被拒的适当间隙数量,提高交叉口的通行能力。通过合理安装系统车辆检测器和左转提示器,做好系统设备与交叉口信号、车辆之间的协调,使之实现车车之间、车路之间的无线通信和信息交互。二者之间的通信借助DSRC专用短程通信技术,发送和接收车辆传感器数据。通过安装车载雷达、GPS、摄像机等车辆检测器来获取车辆运动信息。结合车辆进入交叉口的运动情况,选取合适的冲突判别指标,并改进PET算法,以此进行冲突判断、预警等级划分,并利用发光二极管结合语音提示器实现预警发布。
其它步骤及参数与具体实施方式五或六相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果:
实施例一:
本实施例一种信号交叉口左转冲突预警系统及方法具体是按照以下步骤制备的:
以哈平西路与大连路交叉口,该交叉口位于哈尔滨市平房区内,哈平西路东西进口均为单向4车道,大连路北进口为两块板,南进口为一块板,信号控制方案为两相位信号控制,无左转专用相位,存在左转车辆和对向直行车冲突,主要采用视频观测。
(1)交叉口数据采集
利用摄像机进行数据采集,选取工作日的白天时段高峰小时段。本文选取调查时间为11:00~12:00,时间间隔1h。视频采集地点应尽量能够俯瞰整个交叉口,以便监测到所有进口道的车辆。对视频数据进行处理,得到高峰小时交通量,见表2。
表2交叉口高峰小时交通量转向流量 (单位:pcu/h)
该交叉口大型货车比例较高,这与交叉口所处周边的工业相关,由上表可以发现存在一定比率的左转交通量,在车辆转向时应注意行驶安全问题。
视频数据采用视频处理程序Vehicle Tracking Demo Upgrade,设定哈平西路西进口道为监测区域。运行程序,通过跟踪车辆程序自动记录车辆在监测区域每帧的位置信息,包括视频帧数、车辆位置等。通过程序输出的原始数据(车辆位置)和基本运动学算法,得到车辆速度、加速度、车头时距等参数。图6、图7是该交叉口左转车辆的速度、加速度以及PET的频率分布直方图;
本文采用正态分布来拟合城市道路交叉口的速度和加速度分布规律。若随机变量X服从一个位置参数为μ、尺度参数为σ的概率分布,记为X~N(μ,σ2),则其概率密度为:
通过对视频资料的处理,选取该交叉口的80%的速度9.13km/h和80%的加速度1.8m/s2和减速度-0.42m/s2为左转车辆的期望加速度和减速度。
(2)冲突等级设定
结合改进PET算法进行交通冲突判断,得到PET样本数100个,PET频率分布直方图8所示。
数据拟合结果见表3。由表2可知,交叉口的PET数据与正态分布拟合较好。
表3PET数据拟合结果
根据拟合的正态分布,分别选取15%和85%分位值作为严重冲突和潜在冲突的PET阈值,得到冲突区的PET阈值分别为1.24s和4.09s。
根据不同的PET值将冲突划分为三个等级:严重冲突、轻微冲突、潜在冲突。基于以上划分方法,将哈平西路与大连路交叉口交通冲突的界定标准为:PET>4.09s时为潜在冲突;1.24s<PET≤4.09s时为轻微冲突;PET≤1.24s时为严重冲突。随着时间的变化和车辆的运动,预警等级也将实时发生改变,表4为交叉口冲突预警等级。
表4冲突预警等级表 (单位:s)
(3)预警信号发布
表5预警发布规则表
“*”----1级为“前方存在严重冲突,禁止!”;2级为“前方存在安全时距小,请注意安全!”;3级为“前方存在潜在冲突,可以左转!”。
车辆进入交叉口引道时,通常会减速进入左转车道,此时系统会识别左转车辆;随着车辆运行,将进入初始决策区,系统实时更新预警等级;在即将到达停车线处,根据车辆运行情况,判断该车停车的可能性,若司机不停车,系统给予驾驶员发生碰撞的可能性,当危险等级较高,提示驾驶员停车,禁止左转,在等待对向直行车清空后再执行左转。左转冲突预警系统的运行过程及其冲突预警等级如图9、图10所示:
本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种信号交叉口左转冲突预警方法,其特征在于:所述方法具体过程为:
步骤一、分别在车辆上安置数据采集装置(1)、冲突判断装置(2)和车载预警发布装置(3);当车辆左转时,数据采集装置(1)开启;
数据采集装置(1)用于实时采集当前车辆运动信息;
所述当前车辆运动信息为当前车辆位置坐标、速度、加速度、偏航角;
步骤二、将步骤一得到的当前车辆运动信息传递给冲突判断装置(2),通过冲突判别算法得到当前车辆的后侵时间PET;通过设备采集当前车辆所处交叉口视频,根据视频观察当前车辆所处交叉口左转车和直行车的车辆后侵时间,选取其中100组作为样本,由此得到100个后侵时间PET′,对100个后侵时间PET′进行分布拟合,得到拟合结果,选取拟合结果的15%和85%分位值作为严重冲突和潜在冲突的冲突阈值,将当前车辆的后侵时间PET与冲突阈值进行比较,得到当前车辆的冲突等级,冲突等级对应预警指令;
步骤三、将步骤二得到的冲突等级的信息实时发送至车载预警发布装置(3),进行实时发布。
2.根据权利要求1所述一种信号交叉口左转冲突预警方法,其特征在于:所述步骤二中将步骤一得到的当前车辆运动信息传递给冲突判断装置(2),通过冲突判别算法得到当前车辆的后侵时间PET;具体过程为:
当左转车辆距离交叉口1至3米时,左转车辆决定停车,车速降到小于期望的转弯速度,若驾驶员重新加速到期望的转弯速度,并保持匀速直至完成左转,则车辆从进入交叉口引道直至安全完成左转的时间T为:
t2=(v0-v1)/a (1)
t1=(d1-d2)/v0 (3)
T=t1+t2+t3 (5)
其中,t1为车辆到达停车线前匀速运动时间;t2为车速降到期望转弯速度的匀减速时间;t3为车辆保持匀速进行左转时间;d1为左转车辆距转弯处的初始距离,单位为m;d2为t2左转车辆减速通过的距离,单位为m;v0为左转车辆初始速度,单位为m/s;v1为左转车辆期望的转弯速度,单位为m/s;r为左转车辆转弯半径,单位为m;a为左转车辆减速,再加速的期望加速度,单位为m2/s;l为左转车辆车身长度,单位为m;
当左转车辆在进入转弯之前不能完成减速再加速阶段,则使用以下等式计算t3,根据式(6)中的t3计算T=t1+t2+t3
当考虑驾驶员的知觉-反应时间时,用左转车辆决定停车的减速度a1替换式(1)中的a,计算车辆从进入交叉口引道直至安全完成左转的时间T,左转车辆决定停车的减速度a1的公式如下:
式中
v′为左转车辆最终速度,单位为m/s;
v0为左转车辆初始速度,单位为m/s;
x′为左转车辆最后距交叉口距离,单位为m;
x0为左转车辆最初距交叉口距离,单位为m;
t为驾驶员知觉-反应时间,单位为s;
a0为假设左转车辆进行左转情况下的期望减速度,单位为m2/s;
a1为考虑驾驶员的知觉-反应时间时,左转车辆决定停车的减速度,单位为m2/s;
则:
PET=T1-T-T2 (8)
式中,
PET为当前车辆的后侵时间,后侵时间指处于交通冲突的两车辆,依次通过冲突区域的时间差;
T1为左转车辆预计驶离冲突区域的时刻;
T2为直行车预计到达冲突区域的时刻。
3.根据权利要求2所述一种信号交叉口左转冲突预警方法,其特征在于:所述步骤二中通过设备采集当前车辆所处交叉口视频,根据视频观察当前车辆所处交叉口左转车和直行车的车辆后侵时间,选取其中100组作为样本,由此得到100个后侵时间PET′,对100个后侵时间PET′进行分布拟合,得到拟合结果,选取拟合结果的15%和85%分位值作为严重冲突和潜在冲突的冲突阈值,将当前车辆后侵时间PET与冲突阈值进行比较,得到当前车辆的冲突等级,具体过程为:
通过设备采集当前车辆所处交叉口视频,根据视频观察当前车辆所处交叉口左转车和直行车的车辆后侵时间PET′,PET′=T1-T2
对得到的当前车辆所处交叉口左转车和直行车的车辆后侵时间PET′分别采用正态分布、伽马分布和韦布尔分布进行拟合,得到三种对数似然值,取对数似然值最大的值为拟合结果,分别选取拟合结果的15%和85%分位值作为严重冲突和潜在冲突的冲突阈值;
当前车辆后侵时间PET小于15%分位值,预警等级为1级,当前车辆的冲突等级为严重冲突;
当前车辆后侵时间PET在15%和85%分位值之间,预警等级为2级,当前车辆的冲突等级为轻微冲突;
当前车辆后侵时间PET大于85%分位值,预警等级为3级,当前车辆的冲突等级为潜在冲突。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108597251A (zh) * 2018-04-02 2018-09-28 昆明理工大学 一种基于车联网的交通路口分布式车辆碰撞预警方法
CN108510769B (zh) * 2018-05-28 2020-12-22 北京交通大学 基于车路协同的移动闭塞交叉口车速引导系统和方法
CN109215391A (zh) * 2018-09-07 2019-01-15 北京邮电大学 一种车辆预警方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101168358A (zh) * 2006-10-25 2008-04-30 厦门雅迅网络股份有限公司 一种用于车辆碰撞/侧翻检测、报警的方法及装置
CN102622875A (zh) * 2012-03-31 2012-08-01 天津港(集团)有限公司 面向运行管理阶段信号交叉口相位切换交通安全评价方法
CN102750837A (zh) * 2012-06-26 2012-10-24 北京航空航天大学 无信号交叉口车车协同避撞系统
CN104200681A (zh) * 2014-09-25 2014-12-10 东南大学 一种信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法
CN104376735A (zh) * 2014-11-21 2015-02-25 中国科学院合肥物质科学研究院 一种盲区路口车辆行驶安全预警系统及其预警方法
CN106023652A (zh) * 2016-07-29 2016-10-12 重庆长安汽车股份有限公司 车辆交叉口碰撞预警方法
CN106504527A (zh) * 2016-10-19 2017-03-15 东南大学 一种信号交叉口直左冲突及其影响分析方法
CN106608263A (zh) * 2015-10-27 2017-05-03 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于避免在左转或右转交叉口汽车碰撞的算法
EP3179464A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-14 Industrial Technology Research Institute Vehicle turning alarm method and vehicle turning alarm device
CN107093332A (zh) * 2017-07-06 2017-08-25 哈尔滨工业大学 城市快速路匝道合流区安全预警系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9020728B2 (en) * 2013-01-17 2015-04-28 Nissan North America, Inc. Vehicle turn monitoring system and method

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101168358A (zh) * 2006-10-25 2008-04-30 厦门雅迅网络股份有限公司 一种用于车辆碰撞/侧翻检测、报警的方法及装置
CN102622875A (zh) * 2012-03-31 2012-08-01 天津港(集团)有限公司 面向运行管理阶段信号交叉口相位切换交通安全评价方法
CN102750837A (zh) * 2012-06-26 2012-10-24 北京航空航天大学 无信号交叉口车车协同避撞系统
CN104200681A (zh) * 2014-09-25 2014-12-10 东南大学 一种信号交叉口车路协同避免公交车冲突方法
CN104376735A (zh) * 2014-11-21 2015-02-25 中国科学院合肥物质科学研究院 一种盲区路口车辆行驶安全预警系统及其预警方法
CN106608263A (zh) * 2015-10-27 2017-05-03 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于避免在左转或右转交叉口汽车碰撞的算法
EP3179464A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-14 Industrial Technology Research Institute Vehicle turning alarm method and vehicle turning alarm device
CN106023652A (zh) * 2016-07-29 2016-10-12 重庆长安汽车股份有限公司 车辆交叉口碰撞预警方法
CN106504527A (zh) * 2016-10-19 2017-03-15 东南大学 一种信号交叉口直左冲突及其影响分析方法
CN107093332A (zh) * 2017-07-06 2017-08-25 哈尔滨工业大学 城市快速路匝道合流区安全预警系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
交叉口左转与直行车辆动态碰撞风险估计模型;马国胜,等;《交通信息与安全(2012年)》;20121231;第30卷(第1期);第116-118、123页 *

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