CN109584631A - 基于5g车联网的车辆防碰撞控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于5G车联网的车辆防碰撞控制方法。包括：⑴移动台获取车辆数据并上报5G基站；⑵计算车辆安全车距和碰撞车距；⑶判断当前车距是否小于或等于安全车距：否，则返回上一步骤⑵；⑷判断当前车距是否小于或等于安全车距：是，则向当前车辆的移动台发出安全警报；⑸判断当前车距是否调整到安全车距，是，则返回步骤⑵；⑹判断当前车距是否调整到安全车距，否，则进入下一步；⑺判断当前车距是否小于或等于碰撞车距，否，则继续向当前车辆发出保持安全车距的警报，并向周边车辆发出安全车距预警后返回步骤⑷；⑻判断当前车距是否小于或等于碰撞车距，是，则立即向当前车辆及周边车辆发出碰撞预警，提醒司机和乘客进行紧急碰撞避险。

Description

基于5G车联网的车辆防碰撞控制方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信领域，特别涉及一种基于5G车联网的车辆防碰撞控制方法。

背景技术

移动通信已经深刻地改变了人们的生活，但人们对更高性能移动通信的追求从未停止。为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长、海量的设备连接、不断涌现的各类新业务和应用场景，第五代移动通信(5G)系统将应运而生。5G将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统。其中5G低时延高可靠场景主要面向车联网、工业控制等垂直行业的特殊应用需求，这类应用对时延和可靠性具有极高的指标要求，需要为用户提供1毫秒的空口时延、毫秒级的端到端时延和接近100％的业务可靠性保证。

在驾驶车辆过程中，普通驾驶员的正常反应时间一般为0.3～1.0秒，是5G一毫秒空口时延的300～1000倍。由此可见，利用5G低时延高可靠的特点建立一种基于5G车联网的车辆防碰撞控制方法，可以大幅降低车辆行驶的事故率，有效保障司机和乘客的人身安全。

CN201410785245.X公开了一种车辆防碰撞的方法、装置和系统，它的目的是提供一种提高车辆防碰撞预警的准确性，使车辆行驶更加安全车辆防碰撞的方法、装置和系统。该技术方案:步骤11，获取目标路段上每个车辆的当前运行状态信息；步骤12，根据获取的每个车辆的当前运动状态信息，确定每个车辆的安全时间；步骤13，根据确定的每个车辆的安全时间，确定车辆集合；步骤14，根据车辆集合中每个车辆的安全时间，确定车辆集合中每个车辆的碰撞风险度；步骤15，根据车辆集合中每个车辆的碰撞风险度，对车辆集合中存在碰撞风险的车辆进行预警提示。其不足之处是:⑴核心是计算安全时间，而安全时间司机无法直接感受，不便司机对车辆运行加以控制；⑵计算安全时间时，仅仅考虑了移动速度、加速度，并未综合考量当前车辆所在位置的天气状况、能见度、路况、路面摩擦系数等实时性变化信息，安全时间无法根据这些实时性变化信息及时更新；⑶计算安全时间时，其中考虑了一个前车速度上限Vmax，该速度在车辆实际行驶过程中，由于存在超速运行等问题，实际上很难准确预知的，甚至是不断变化的，以此速度作为计算安全时间的重要考量，存在重大安全隐患；⑷该方案无法保障系统的实时性，一旦系统延时过大，则根本无法保障车辆控制的实时性，导致系统可能会发出与实时状态相悖的错误指令；第五、该方案对车辆的控制是要达到期望车速，但实时性又无法保障，一旦延时过大，容易引发重大事故。

CN201310461225.2公开了一种车辆安全保护系统，它的目的是提供一种应用于车辆之间、车辆与行人之间的间距控制，以避免发生意外碰撞的车辆安全保护系统。该技术方案:车辆安全保护系统包括服务器、车身控制系统、通讯定位装置，所述的通讯定位装置包括相连接的移动终端定位模块、客户端应用模块，所述的客户端应用模块通过网络与服务器通讯，所述的车身控制系统包括车身控制器、与客户端应用模块通讯的车载通讯装置。其不足之处是:⑴该方案依赖移动台的定位来计算车辆、行人之间的距离，但目前移动台的室外定位偏差为10～200米，如此大的偏差根本不适宜用来进行车辆防碰撞控制；⑵该方案直接将移动台之间的距离等同为车辆与车辆、车辆与行人之间的距离是不准确的，因为车辆本人是有长度、宽度的，必须将车辆的长度、宽度和移动台摆放的位置考虑在内；⑶由于移动台定位系统的传输时延太大(约1-5秒)，尤其是在高速行驶的车辆上，面临的时延可能更大，如此以来就无法保障车辆、行人位置更新的实时性，延时过大容易引发系统发出与实时状态相悖的错误指令，导致重大安全事故；⑷该方案直接控制车辆制动或转向，延时过大时系统如果直接控制车辆执行与实时状态相悖的错误指令，进而导致重大安全事故；第五、在考虑车辆安全距离时，仅考虑了移动速度V和加速度a两个量，并未综合考量当前车辆所在位置的天气状况、能见度、路况、路面摩擦系数等实时性变化信息，安全时间无法根据这些实时性变化信息及时更新。

CN201711036388.0公开了一种基于车联网的自适应预警方法以及装置。它的目的是提供一种提高车辆防碰撞预警的准确性，使车辆行驶更加安全的自适应预警方法以及装置。该技术方案:该车辆的自适应预警方法包括如下步骤：S10、建立第一监控列表，与周围可连接的目标建立连接，接收并根据当前接收到的信息判定周围目标是否存在达到碰撞预警阈值的重点目标，若有则进入步骤S20；S20、建立至少一个第二监控列表，单独接收并监控所述重点目标的车辆位置以及速度信息；S30、评估车辆以及所述重点目标的速度差以及位置，并计算预计碰撞时间；同时通过信道通讯评估当前网络的通讯延迟值；S40、根据所述通讯延迟值以及预计碰撞时间的情况确定预警级别，并进行预警。其不足之处是:⑴其核心是预计碰撞时间，而碰撞时间司机无法直接感受，不便司机对车辆运行加以控制；⑵计算碰撞时间时仅考虑了碰撞相对速度和距离，并未综合考量当前车辆所在位置的天气状况、能见度、路况、路面摩擦系数等实时性变化信息，安全时间无法根据这些实时性变化信息及时更新；⑶系统采用4G移动通信网络，但4G网络的时延一般在几百毫秒，无法满足车辆行驶过程中的实时性要求；⑷该方案采用了信道延时估计，但信道延时受地理场景、移动速度、是否存在直射路径等因素影响，难以准确评估，由此引发的偏差容易引发系统发出与实时状态相悖的错误指令。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用第五代移动通信系统5G的低时延高可靠特性，通过对车辆行驶状态、前后车距、天气状况、能见度、地面摩擦等因素的分析，综合评估出当前车辆的安全车距和碰撞车距，及时对司机和乘客进行安全车距预警和紧急碰撞预警，大幅降低了车辆行驶的事故率，有效保障了司机和乘客的人身安全，基于5G车联网的车辆防碰撞控制方法。

本发明的技术解决方案是所述基于5G车联网的车辆防碰撞控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

⑴移动台UE获取车辆数据，并上报5G基站；

⑵计算车辆安全车距和碰撞车距；5G基站通过核心网读取当前车辆所在位置的天气状况、能见度、路况、路面摩擦系数的信息，再结合移动台上报的当前车辆的当前移动速度、前后车距的信息，综合评估出当前车辆的安全车距和碰撞车距；

⑶判断当前车距是否小于或等于安全车距：否，则警报解除，返回上一步骤⑵；

⑷判断当前车距是否小于或等于安全车距：是，则向当前车辆的移动台发出安全警报，提醒保持安全车距；同时向前、后车辆的移动台发出低于安全车距预警；

⑸判断当前车距是否调整到安全车距，是，则返回步骤⑵；

⑹判断当前车距是否调整到安全车距，否，则进入下一步；

⑺判断当前车距是否小于或等于碰撞车距，否，则继续向当前车辆发出保持安全车距的警报，并向周边车辆发出安全车距预警后返回步骤⑷；

⑻判断当前车距是否小于或等于碰撞车距，是，则立即向当前车辆及周边车辆发出碰撞预警，提醒司机和乘客进行紧急碰撞避险。

作为优选：所述步骤⑴进一步包括：

(1.1)将移动台与车辆电子系统建立数据连接，移动台读取当前车辆的移动速度、通过车载雷达系统测量获取前后车距的数据，并上报5G基站。

作为优选：所述步骤⑵进一步包括：

(2.1)碰撞车距指的是当前车距已经小于紧急制动车距，碰撞已无法避免，测算时所考虑前、后车辆移动速度形成的车距。

与现有技术相比，本发明的有益效果:

⑴本发明对于通信运营商及车联网行业有着重大的产业意义。本发明利用第五代移动通信系统5G的低时延高可靠特性，通过对车辆行驶状态、前后车距、天气状况、能见度、地面摩擦等因素的综合分析，综合评估出当前车辆的安全车距和碰撞车距，及时对司机和乘客进行安全车距预警和紧急碰撞预警，大幅降低了车辆行驶的事故率，有效保障了司机和乘客的人身安全。

⑵与前述201410785245.X的区别：本发明利用第五代移动通信系统5G的低时延高可靠特性，通过对车辆行驶状态、前后车距、天气状况、能见度、地面摩擦等因素的分析，综合评估出当前车辆的安全车距和碰撞车距，及时对司机和乘客进行安全车距预警和紧急碰撞预警。而对比文件则是获取车辆的属性信息和运动状态信息；根据所述车辆的属性信息和运动状态信息，确定所述车辆的安全时间；其中，所述车辆的安全时间为从当前时刻起，直至所述车辆与所述车辆的前车开始存在碰撞风险的时刻的时间间隔；根据确定出的所述车辆的安全时间，确定存在碰撞风险的车辆集合；根据所述车辆集合中每个车辆的安全时间，确定所述车辆集合中每个车辆的碰撞风险度；根据所述车辆集合中每个车辆的碰撞风险度，对所述车辆集合中存在碰撞风险的车辆进行预警提示。因而，本发明与该对比文件相比，采用的技术手段以及达到的技术效果有着很大的不同：⑴对比文件核心是计算安全时间，而安全时间司机无法直接感受，不便司机对车辆运行加以控制，而本发明则是采用司机可以直接感知和控制的安全车距，更加便于司机的直接控制；⑵对方文件在计算安全时间时，仅仅考虑了移动速度、加速度，并未综合考量当前车辆所在位置的天气状况、能见度、路况、路面摩擦系数等实时性变化信息，安全时间无法根据这些实时性变化信息及时更新，而本发明则利用5G核心网实时获取这些信息，综合评估出当前车辆的安全车距和碰撞车距，比对比文件考虑的因素更周全、更科学；⑶对比文件无法保障系统的实时性，一旦系统延时过大，则根本无法保障车辆控制的实时性，导致系统可能会发出与实时状态相悖的错误指令，存在重大安全隐患，而本发明采用5G移动通信技术，实时性可以达到1毫秒的量级，是人反应时间的几百分之一，实时性更好；第四、对比文件对车辆的控制是要达到期望车速，但实时性又无法保障，容易引发重大事故，而本发明则是采用最直观的车距控制，可有效协助司机避免交通事故。

⑶与前述201310461225.2的区别：本发明利用第五代移动通信系统5G的低时延高可靠特性，通过对车辆行驶状态、前后车距、天气状况、能见度、地面摩擦等因素的分析，综合评估出当前车辆的安全车距和碰撞车距，及时对司机和乘客进行安全车距预警和紧急碰撞预警。而对比文件则是当通讯定位装置客户端的软件开始对接受到路况信息进行判断处理时，同周围目标进行车距和车速判断是否安全，若判断的结果为安全正常显示车辆周围的路况信息，之后直接退出道路信息判断处理程序，否则对危险等级和车辆有无电控制动或转向系统判断，如果判断结果为否，就显示相应的危险警告并给出语音提示，执行后直接退出道路信息判断处理程序；如果判断结果为是，进行主动安全服务，通讯定位装置客户端软件向车辆电控制动或转向系统发送控制命令进行主动制动或转向的干预，避免安全事故的发生。因而，本发明与该对比文件相比，采用的技术手段以及达到的技术效果有着很大的不同：⑴对比文件依赖移动台的定位来计算车辆、行人之间的距离，但目前移动台的室外定位偏差为10～200米，如此大的偏差根本不适宜用来进行车辆防碰撞控制，而本发明则利用车载雷达系统实时获取前后车辆车距信息，更加实时精确；⑵对比文件直接将移动台之间的距离等同为车辆与车辆、车辆与行人之间的距离是不准确的，因为车辆本人是有长度、宽度的，必须将车辆的长度、宽度和移动台摆放的位置考虑在内，而本发明由于采用车载雷达系统获取数据，便不存在这样的缺陷；⑶对比文件由于移动台定位系统的传输时延太大(约1～5秒)，尤其是在高速行驶的车辆上，面临的时延可能更大，如此以来就无法保障车辆、行人位置更新的实时性，而本发明由于采用5G移动通信技术，可以做到1毫秒量级的时延，具有对比文件无法比拟的实时性；⑷对比文件直接控制车辆制动或转向，延时过大时系统如果直接控制车辆执行与实时状态相悖的错误指令，进而导致重大安全事故，而本发明则是辅助司机进行实时性操作，有效解决了这一问题；⑸对比文件在考虑车辆安全距离时，仅考虑了移动速度V和加速度a两个量，并未综合考量当前车辆所在位置的天气状况、能见度、路况、路面摩擦系数等实时性变化信息，安全时间无法根据这些实时性变化信息及时更新，而本发明则利用5G核心网实时获取这些信息，综合评估出当前车辆的安全车距和碰撞车距，比对比文件考虑的因素更周全、更科学。

⑷与前述201711036388.0的区别：本发明利用第五代移动通信系统5G的低时延高可靠特性，通过对车辆行驶状态、前后车距、天气状况、能见度、地面摩擦等因素的分析，综合评估出当前车辆的安全车距和碰撞车距，及时对司机和乘客进行安全车距预警和紧急碰撞预警。而对比文件则是通过4G移动通信技术以及短距离无线通信技术，车辆的自适应预警方法包括如下步骤：建立第一监控列表，判断可连接的周围目标是否存在达到碰撞预警阈值的重点目标，若有则建立第二监控列表，单独接收并监控所述重点目标的车辆位置以及速度信息；计算预计碰撞时间以及通讯延迟值；根据所述通讯延迟值以及预计碰撞时间的情况确定预警级别，并进行预警。因而，本发明与该对比文件相比，采用的技术手段以及达到的技术效果有着很大的不同：⑴对比文件核心是预计碰撞时间，而碰撞时间司机无法直接感受，不便司机对车辆运行加以控制，而本发明则是采用司机可以直接感知和控制的安全车距，更加便于司机的直接控制；⑵对比文件计算碰撞时间时仅考虑了碰撞相对速度和距离，并未综合考量当前车辆所在位置的天气状况、能见度、路况、路面摩擦系数等实时性变化信息，安全时间无法根据这些实时性变化信息及时更新，而本发明则利用5G核心网实时获取这些信息，综合评估出当前车辆的安全车距和碰撞车距，比对比文件考虑的因素更周全、更科学；⑶对比文件采用4G移动通信网络，但4G网络的时延一般在几百毫秒，无法满足车辆行驶过程中的实时性要求，而本发明由于采用5G移动通信技术，可以做到1毫秒量级的时延，具有对比文件无法比拟的实时性；⑷对比文件采用了信道延时估计，但信道延时受地理场景、移动速度、是否存在直射路径等因素影响，难以准确评估，由此引发的偏差容易引发系统发出与实时状态相悖的错误指令；而本发明由于采用5G技术可以做到1毫秒量级的时延，无需进行信道延时估计。

附图说明

图1是本发明基于5G车联网的车辆防碰撞控制方法的流程图；

图2是本发明基于5G车联网的车辆防碰撞控制系统的实例示意图。

具体实施方式

本发明下面将结合附图作进一步详述：

请参阅图1、图2所示，基于5G车联网的车辆防碰撞控制方法，包括：

⑴移动台UE获取车辆数据：首先车辆C的移动台读取当前车辆的移动速度、与车辆B、车辆D的前后车距的数据，并上报5G基站；

⑵计算车辆安全车距和碰撞车距：5G基站通过核心网读取当前车辆C所在位置的天气状况、能见度、路况、路面摩擦系数的信息，再结合移动台上报的车辆C当前移动速度、前后车距的信息，综合评估出当前车辆C的安全车距和碰撞车距；

⑶判断当前车距是否小于或等于安全车距：否，则警报解除，返回上一步骤⑵；

⑷判断当前车距是否小于或等于安全车距：是，则向当前车辆C的移动台发出安全警报，提醒保持安全车距；同时向前、后车辆(车辆B、车辆D)的移动台发出低于安全车距预警；

⑸判断当前车距是否调整到安全车距，是，则返回步骤⑵；

⑹判断当前车距是否调整到安全车距，否，则进入下一步；

⑺判断当前车距是否小于或等于碰撞车距，否，则继续向当前车辆C发出保持安全车距的警报，并向周边车辆(车辆B、车辆D)发出安全车距预警后返回步骤⑷；

⑻判断当前车距是否小于或等于碰撞车距，是，则立即向当前车辆(车辆C)及周边车辆(车辆A、车辆B、车辆D、车辆E)发出碰撞预警，提醒司机和乘客进行紧急碰撞避险。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种基于5G车联网的车辆防碰撞控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

⑴移动台UE获取车辆数据，并上报5G基站；

⑵计算车辆安全车距和碰撞车距；5G基站通过核心网读取当前车辆所在位置的天气状况、能见度、路况、路面摩擦系数的信息，再结合移动台上报的当前车辆的当前移动速度、前后车距的信息，综合评估出当前车辆的安全车距和碰撞车距；

⑶判断当前车距是否小于或等于安全车距：否，则警报解除，返回上一步骤⑵；

⑷判断当前车距是否小于或等于安全车距：是，则向当前车辆的移动台发出安全警报，提醒保持安全车距；同时向前、后车辆的移动台发出低于安全车距预警；

⑸判断当前车距是否调整到安全车距，是，则返回步骤⑵；

⑹判断当前车距是否调整到安全车距，否，则进入下一步；

⑺判断当前车距是否小于或等于碰撞车距，否，则继续向当前车辆发出保持安全车距的警报，并向周边车辆发出安全车距预警后返回步骤⑷；

⑻判断当前车距是否小于或等于碰撞车距，是，则立即向当前车辆及周边车辆发出碰撞预警，提醒司机和乘客进行紧急碰撞避险。

2.根据权利要求1所述基于5G车联网的车辆防碰撞的控制方法，其特征在于，所述步骤⑴进一步包括：

(1.1)将移动台与车辆电子系统建立数据连接，移动台读取当前车辆的移动速度、通过车载雷达系统测量获取前后车距的数据，并上报5G基站。

3.根据权利要求1所述基于5G车联网的车辆防碰撞的控制方法，其特征在于，所述步骤⑵进一步包括：

(2.1)碰撞车距指的是当前车距已经小于紧急制动车距，碰撞已无法避免，测算时所考虑前、后车辆移动速度形成的车距。