CN109455183A - 车辆碰撞预判方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆碰撞预判方法及系统，该方法包括：获取周边车辆的实时信息，根据所述实时信息确定本车的状态信息和前车的状态信息；获取道路状况信息；根据本车的状态信息、前车的状态信息和道路状况信息，获取本车与前车的最小安全距离；当本车与前车之间的距离小于所述最小安全距离时，基于碰撞动能等级划分规则得到车辆碰撞等级；将碰撞等级输出。本发明提供的车辆碰撞预判方法及系统，通过获取车辆的碰撞能量损失，来为碰撞的危险进行评级，这种以碰撞损失为衡量标准的危险评级，更加直观、实际，为主车驾驶员做出最有利的安全选择提供了最贴切的依据，力助驾驶员把损失降到最低。

Description

车辆碰撞预判方法及系统

技术领域

本发明涉及智能交通，尤其涉及一种车辆碰撞预判方法及系统。

背景技术

车辆防碰撞预警及碰撞算法是汽车防碰撞系统的核心，该算法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。在目前的交通规范中，通过对不同的行车速度规定不同的安全车距，从而降低交通事故发生的频率。而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。

目前的安全距离逻辑算法中，比较经典的有Mazda模型，Honda模型、Berkeley模型和NHTSA模型，这几个模型都是基于两车的速度来计算相应的最小安全距离。但是，由于不同的天气会导致道路条件不同，且这几种模型都忽略了车辆的质量因素，给出的理论的安全车距都不够准确。在车辆行驶中，安全车距过小，容易造成车辆追尾等交通事故，对人们的生命和财产造成了重大的损失；而安全车距过大，虽然可以减少交通事故的发生，但将会导致交通道路利用率的低下，增大了道路负担，还会导致交通拥堵，降低了交通效率。

当安全距离过小，碰撞难免会发生时，现有技术中没有行之有效的划分伤害等级的手段，以将损失降低到最小。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆碰撞预判方法，以解决现有技术中的问题，将碰撞伤害的损失降低。

本发明提供了一种车辆碰撞预判方法，其中，包括：

获取周边车辆的实时信息，根据所述实时信息确定本车的状态信息和前车的状态信息；

获取道路状况信息；

根据本车的状态信息、前车的状态信息和道路状况信息，获取本车与前车的最小安全距离；

当本车与前车之间的距离小于所述最小安全距离时，基于碰撞动能等级划分规则得到车辆碰撞等级；

将碰撞等级输出。

优选地，所述碰撞动能等级划分规则通过以下方式获得：

获取本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；

获取本车周围各车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；

根据所述本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度以及各车的质量、当前速度和预设的被碰撞后速度，计算得到本车与各车的碰撞能量损失；

根据所述碰撞能量损失划分碰撞等级。

优选地，所述碰撞等级包括轻度碰撞危险、中度碰撞危险和重度碰撞危险。

优选地，所述获取周边车辆的实时信息包括：

通过车载V2X设备获取周边车辆的经纬度、质量、速度、加速度。

优选地，获取道路状况信息包括：

通过路边单元获取路面的摩擦系数。

本发明还提供了一种车辆碰撞预判系统，其中，包括：

第一获取模块，用于获取周边车辆的实时信息，根据所述实时信息确定本车的状态信息和前车的状态信息；

第二获取模块，用于获取道路状况信息；

安全距离获取模块，用于根据本车的状态信息、前车的状态信息和道路状况信息，获取本车与前车的最小安全距离；

预判模块，用于当本车与前车之间的距离小于所述最小安全距离时，基于碰撞动能等级划分规则得到车辆碰撞等级；

输出模块，用于将碰撞等级输出。

优选地，还包括：

规则获取模块，用于：

获取本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；

获取本车周围各车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；

根据所述本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度以及各车的质量、当前速度和预设的被碰撞后速度，计算得到本车与各车的碰撞能量损失；

根据所述碰撞能量损失划分碰撞等级。

优选地，所述碰撞等级包括轻度碰撞危险、中度碰撞危险和重度碰撞危险。

优选地，所述第一获取模块设置在车载V2X设备中。

优选地，所述第二获取模块设置在路边单元中。

本发明提供的车辆碰撞预判方法及系统，通过获取车辆的碰撞能量损失，来为碰撞的危险进行评级，这种以碰撞损失为衡量标准的危险评级，更加直观、实际，为主车驾驶员做出最有利的安全选择提供了最贴切的依据，力助驾驶员把损失降到最低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的车辆碰撞预判方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的车辆碰撞预判系统的结构示意图。

附图标记说明：

201-第一获取模块202-第二获取模块203-安全距离获取模块204-预判模块205-输出模块206-规则获取模块

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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例提供了一种车辆碰撞预判方法，包括：

S101，获取周边车辆的实时信息，根据所述实时信息确定本车的状态信息和前车的状态信息。

在该步骤中，可以基于车辆所装载的V2X设备，通过V2X设备所发送和接收的相关车辆的状态信息。在VANET环境中(VANET是指在道路上车辆之间、车辆与固定接入点之间组成的能够相互通信的开放移动Ad Hoc网络，是智能交通系统的重要组成部分)，车辆通过车载的V2X设备获取周边车辆的实时信息，优选地包括车辆的经纬度、质量、速度、加速度等信息，通过车辆的经纬度，结合高精度地图，可以确定车辆行驶时与周边车辆的位置关系。

S102，获取道路状况信息。

可以通过路边单元获得实时的道路状况信息，优选地，该道路状况信息包括路面的摩擦系数μ(因为受天气影响，路面状况不同，导致路面的摩擦系数不同，因此对于不同的路面状况，要有不同的安全距离)。

S103，根据本车的状态信息、前车的状态信息和道路状况信息，获取本车与前车的最小安全距离。

如上文所述，可以根据上述周边车辆的经纬度、速度、质量、加速度以及路面的摩擦系数，确定实时的最小安全距离。

该最小安全距离的确定具体如下：

设从路边单元获取的实时路面摩擦系数为μ，设本车在制动前的速度为v_s，前车制动前速度v_f，当前车制动时本车也随即制动，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，重力加速度为g。根据减速距离模型可以得到本车的紧急制动距离为：

前车的制动距离为：

由于本车驾驶员在看到前车制动而采取制动时，需要一定的反应时间T，则安全预警距离为：

D_w＝v_sT+D_s-D_f+d₀，即：

当两车间的安全距离小于上述最小安全距离D_w时，认为本车与前车有碰撞危险。

S104，当本车与前车之间的距离小于所述最小安全距离时，基于碰撞动能等级划分规则得到车辆碰撞等级。

在该步骤中，当获取到本车与前车之间的距离小于上述最小安全距离时，则可以认为碰撞已经在所难免，此时，基于碰撞动能等级划分规则得到车辆碰撞等级。

优选地，所述碰撞动能等级划分规则通过以下方式获得：

获取本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；

获取本车周围各车的质量、当前速度和预设的被碰撞后速度；

根据所述本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度以及各车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度，计算得到本车与各车的碰撞能量损失；

根据所述碰撞能量损失划分碰撞等级。

当出现本车的前向车辆或者后向车辆对本车具有碰撞危险时，可以通过计算碰撞造成的损伤，来对碰撞危险进行分级。具体地：

设本车静止，后向车辆与本车的距离小于最小安全距离D_w，此时两车将发生完全非弹性碰撞，造成的能量损失的一部分，将对车辆进行做功，导致车辆的形变，也就是车辆的损伤。

设本车的质量为m_h，本车当前速度为v_h(v_h＝0)，被碰撞后的速度为v′_h，后车的质量为m_b，后车当前的速度为v，当前道路的动摩擦系数为μ，后车与本车发生碰撞时的速度为v_b，后车碰撞后的速度为v′_b，后车制动需要的反应时间为T，后车与本车的当前车距为ΔS。碰撞动能如下：

由于后车与本车发生碰撞为完全非弹性碰撞，两车碰撞后能达到共同速度(共同向前或静止)。即：

v′_b＝v′_h ②

碰撞的一瞬间，由动量守恒定律，有：

m_hv_h+m_bv_b＝m_hv′_h+m_bv′_b ③

再由能量守恒定律，有：

其中，ΔE为非弹性碰撞中能量的损失。

联立①、②、③、④式，能够得到ΔE的具体值。

损失的能量的一部分对车辆做功，造成车辆的形变、损伤，设损失动能对车辆损伤程度的相关系数为K，用λ表示车辆遭受碰撞的损伤程度，则λ＝K·ΔE。

将损伤程度与各个阈值进行比较(λ₁、λ₂、λ₃均为损伤程度等级的阈值)，当0<λ<λ₁时，为轻度碰撞危险预警，当λ₁<λ<λ₂时，为中度碰撞危险预警，当λ₂<λ<λ₃时，为重度碰撞危险预警。通过碰撞损伤程度的预测，来进行碰撞危险预警的判定，输出预警，从而对驾驶员进行后向碰撞危险的预警，辅助驾驶员进行进一步的安全措施。

S105、将碰撞等级输出。

本发明实施例提供的车辆碰撞预判方法充分利用了车载网络环境，通过车辆装载的V2X设备获取车辆的速度、质量、经纬度、加速度等信息，结合路边单元提供的实时路况数据，提出一种车载网络环境中的纵向碰撞危险预警方法。该方法首先判断车辆是否处于同一车道以及车辆前后位置关系，然后利用路边单元提供的路面摩擦系数进行安全车距的计算，使得无论是在路面湿滑、结冰还是干燥的情况下，都能计算出合适的安全车距，降低车辆碰撞的概率，并且在保障行车安全的前提下，提高了道路的利用率，提升了交通运输的效率。本发明还以后向碰撞为例，通过计算有后向碰撞危险的车辆在与主车发生完全非弹性碰撞后的能量损失，来为碰撞的危险进行评级，这种以碰撞损失为衡量标准的危险评级，更加直观、实际，为主车驾驶员做出最有利的安全选择提供了最贴切的依据，力助驾驶员把损失降到最低。

如图2所示，本发明实施例还提供了一种车辆碰撞预判系统，包括：第一获取模块201、第二获取模块202、安全距离获取模块203、预判模块204和输出模块205。

其中，第一获取模块201用于获取周边车辆的实时信息，根据所述实时信息确定本车的状态信息和前车的状态信息。第二获取模块202用于获取道路状况信息。安全距离获取模块203用于根据本车的状态信息、前车的状态信息和道路状况信息，获取本车与前车的最小安全距离。预判模块204用于当本车与前车之间的距离小于所述最小安全距离时，基于碰撞动能等级划分规则得到车辆碰撞等级。输出模块205用于将碰撞等级输出。

优选地，该系统还包括规则获取模块206，用于：获取本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；获取本车周围各车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；根据所述本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度以及各车的质量、当前速度和预设的被碰撞后速度，计算得到本车与各车的碰撞能量损失；根据所述碰撞能量损失划分碰撞等级。

上述碰撞等级优选地包括轻度碰撞危险、中度碰撞危险和重度碰撞危险。

进一步地，第一获取模块201可以设置在车载V2X设备中。

又进一步地，第二获取模块202可以设置在路边单元中。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆碰撞预判方法，其特征在于，包括：

获取周边车辆的实时信息，根据所述实时信息确定本车的状态信息和前车的状态信息；

获取道路状况信息；

根据本车的状态信息、前车的状态信息和道路状况信息，获取本车与前车的最小安全距离；

当本车与前车之间的距离小于所述最小安全距离时，基于碰撞动能等级划分规则得到车辆碰撞等级；

将碰撞等级输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碰撞动能等级划分规则通过以下方式获得：

获取本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；

获取本车周围各车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；

根据所述本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度以及各车的质量、当前速度和预设的被碰撞后速度，计算得到本车与各车的碰撞能量损失；

根据所述碰撞能量损失划分碰撞等级。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碰撞等级包括轻度碰撞危险、中度碰撞危险和重度碰撞危险。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取周边车辆的实时信息包括：

通过车载V2X设备获取周边车辆的经纬度、质量、速度、加速度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取道路状况信息包括：

通过路边单元获取路面的摩擦系数。

6.一种车辆碰撞预判系统，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取周边车辆的实时信息，根据所述实时信息确定本车的状态信息和前车的状态信息；

第二获取模块，用于获取道路状况信息；

安全距离获取模块，用于根据本车的状态信息、前车的状态信息和道路状况信息，获取本车与前车的最小安全距离；

预判模块，用于当本车与前车之间的距离小于所述最小安全距离时，基于碰撞动能等级划分规则得到车辆碰撞等级；

输出模块，用于将碰撞等级输出。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

规则获取模块，用于：

获取本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；

获取本车周围各车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度；

根据所述本车的质量、当前速度和预设的碰撞后速度以及各车的质量、当前速度和预设的被碰撞后速度，计算得到本车与各车的碰撞能量损失；

根据所述碰撞能量损失划分碰撞等级。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述碰撞等级包括轻度碰撞危险、中度碰撞危险和重度碰撞危险。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一获取模块设置在车载V2X设备中。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二获取模块设置在路边单元中。