CN110164183A - 一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法 - Google Patents

一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法 Download PDF

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王维锋
文家强
万剑
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Abstract

本发明公开了一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,包括:步骤1、在行驶过程中,各个车辆通过车车通信网络将自身的BSM消息和驾驶意图信息广播出去;步骤2、接收同车道以及相邻车道的前方目标车辆BSM消息和驾驶意图信息,判断本车与前方目标车辆的位置关系,并预测本车的驾驶轨迹;步骤3、综合本车与前方目标车辆的位置关系、本车的预测驾驶轨迹以及前方目标车辆的驾驶意图,实时预测本车面临的冲突风险;步骤4、分析同车道以及相邻车道的前方目标车辆的驾驶意图,识别本车所面临的冲突场景和冲突风险等级;根据风险场景和风险等级,发出相应等级的声光预警提示。本发明可以更加准确、快速地实现安全辅助驾驶预警功能。

Description

一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预 警方法
技术领域
本发明涉及智能汽车安全辅助驾驶领域,尤其涉及一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法。
背景技术
随着机动车保有量的逐年增长,人们也在承担着较高的交通事故风险。仅2017年我国有超过6万3千人死于交通事故。根据统计研究表明,约90%的交通事故是由驾驶人分心、跟车距离过小或者错误驾驶行为而引起的。为了减少交通事故的发生、保障驾驶人等的生命财产安全,各国研究机构开发了先进驾驶辅助系统(Advanced Driver AssistanceSystems,ADAS)用以辅助驾驶人实现安全驾驶。
现有的ADAS一般通过车载传感器(摄像头或毫米波雷达)获取周边环境信息,由于车载传感器检测范围和检测精度的原因,ADAS只能获取到前后和相邻两侧的有限范围内目标车辆的状态数据(位置、轮廓、相对速度),故而不能提取周边目标的详细信息(车辆加速度等姿态信息、油门、制动灯操作信息),因此难以对周边车辆状态和运动轨迹做出比较准确的预测,以致影响了安全辅助驾驶预警的准确率。
研究表明ADAS虽能增强驾驶人在动态环境下的感知、认知、决策和行动实施能力,且能显著减少交通事故的发生;但是由于缺乏对周边车辆更多信息的提取,其在特定或者复杂场景下对行车风险的识别精度较低,误报率较高,接受程度偏低。
为了解决上述问题,国内外学者引入车车通信技术(Vehicle to Vehicle,V2V),扩充ADAS可获取的有效信息,从而进行准确分析以帮助驾驶人做出更明智的决策。
综上,虽然目前对V2V技术应用于ADAS方面有了一定的研究,但是目前ADAS对V2V的数据仅仅是传输BSM消息,对于如何利用和显示他车传输过来的BSM消息存在不足,导致车车通信信息利用效率较低的问题;此外,周边车辆发布的BSM消息是触及信息,不能指导驾驶人做出判断,需要更高级别的信息。如果周边车辆能够将自车的驾驶意图信息发布出来,则有利于收到该信息的安全辅助驾驶系统提前判断可能存在的轨迹冲突,提前预知潜在风险,并做出有效的辅助驾驶预警。因此,本发明提出利用车车通信技术获取周边车辆行车状态及驾驶意图信息,结合本车预测轨迹实现高效、准确及时的预警功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷,提供一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,利用车车通信实时获取周边车辆驾驶意图,并结合本车意图建立一个轨迹预判及风险预警模型,以提高安全辅助驾驶系统预警的准确率和接受程度、提前预警时间。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明提供一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,该方法包括以下步骤:
步骤1、在行驶过程中,各个车辆通过车车通信网络将自身的BSM消息和驾驶意图信息广播出去;
步骤2、接收同车道以及相邻车道的前方目标车辆BSM消息和驾驶意图信息,判断本车与前方目标车辆的位置关系,并预测本车的驾驶轨迹;
步骤3、综合本车与前方目标车辆的位置关系、本车的预测驾驶轨迹以及前方目标车辆的驾驶意图,实时预测本车面临的冲突风险;
步骤4、若无碰撞风险,车辆保持安全行驶状态;若存在碰撞风险,分析同车道以及相邻车道的前方目标车辆的驾驶意图,识别本车所面临的冲突场景和冲突风险等级;根据风险场景和风险等级,发出相应等级的声光预警提示。
进一步地,本发明的该方法中广播信息的具体方法为:
(1)本车和周边目标车辆即他车通过车载传感装置获取自身的BSM消息和驾驶意图;其中,BSM消息包含车速、加速度信息;驾驶意图是指车辆加减速或变道驾驶行为,通过驾驶意图识别算法来辨别;
(2)借助DSRC或LTE-V车车通信网络,各个车辆将BSM消息和驾驶意图广播传输出去。
进一步地,本发明的该方法中获取前方目标车辆信息的具体方法为:
(1)本车接收经车车通信网络传输过来的前方目标车辆的BSM消息和驾驶意图信息;
(2)本车通过车载雷达或摄像头装置,判断自身与前方目标车辆的位置关系,并获取自身运动状态信息。
进一步地,本发明的该方法中通过车车通信网络还接收周边目标车辆发出的驾驶意图信息,包括加减速、变速换道、紧急制动信息。
进一步地,本发明的该方法中预测冲突风险的具体方法为:
(1)根据前方目标车辆的驾驶意图和当前时刻本车与前车的位置及距离关系,结合本车与前车当前车速、加速度和行驶方向信息,判定本车与前车是否存在冲突风险,通过TTC参数来评估具体的风险;
(2)若存在冲突风险,根据前方目标车辆的驾驶意图确定当前的风险场景;
(3)结合风险场景,由风险指标确定风险等级,实现实时的风险预判。
进一步地,本发明的该方法中进行驾驶意图识别的具体方法为:
(1)选择车辆的驾驶意图识别模型;
(2)根据车辆的操作数据、车辆运动学数据以及周边车辆数据确定驾驶意图识别模型的输入参数;
(3)找出当前时刻车辆的相关输入量并代入到驾驶意图识别模型之中,识别车辆当前时刻的驾驶意图;
(4)将车辆的驾驶意图转化为数字编码信息,以实现车车通信网络进行传输以及安全辅助系统接收处理。
进一步地,本发明的该方法中预测本车驾驶轨迹的具体方法为:
(1)由车辆驾驶意图识别模型确定本车的驾驶意图;
(2)根据本车运动学参数和驾驶人操作参数,并结合本车驾驶意图,选定长短期记忆递归神经网络模型预测车辆驾驶轨迹。
进一步地,本发明的该方法中进行车辆冲突风险等级的判定和预警提示的具体方法为:
(1)选择车头时距和碰撞时间作为风险指标;
(2)根据风险指标的实际值与设定阈值的大小比较作为触发条件,判断风险等级;
(3)根据风险等级所表示的危险严重程度,安全辅助驾驶系统触发不同程度的预警提示;
(4)预警提示以声音提醒和屏幕显示的方式传递信息给驾驶人。
本发明产生的有益效果是:本发明的在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,(1)获取信息速度快且更加精确,直接通过车车通信接收前方目标车辆发出的BSM消息和驾驶意图信息,减去通过本车装置获取信息和分析前方目标车辆信息的环节;(2)提前预警时间,结合前方车辆驾驶意图和本车预测的驾驶轨迹考虑等信息,可以有效减少数据信息分析的时间,更快识别冲突风险,实现快速预警;(3)预警更准确,利用前方目标车辆发出的有效驾驶意图信息比依靠自车传感装置获取分析的信息更加可靠,从而安全辅助系统给出的预警提示更加准确。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法的流程示意图;
图2是一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法的物理架构图;
图3是一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法的风险识别与安全预警流程图;
图4是一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法的同车道前向车辆减速行驶场景图;
图5是一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法的同车道前向车辆加速或匀速行驶场景图;
图6是一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法的同车道前向车辆变道驶出场景图;
图7是一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法的相邻车道前向车辆变道切入场景图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
为了实现一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,具有以下技术要求:
①采用专用短程通信协议DSRC或者长期演进技术-车辆通信LTE-V技术标准,以实现延时较低、实时性高的快速通信。
②以前方目标车辆即他车发出BSM消息和驾驶意图信息时,本车接收他车的BSM消息和驾驶意图信息实现安全预警功能为例,简要介绍本车和他车所需具有的模块装置,见附图2:
驾驶意图通过车辆的运动状态参数变化模型进行识别。
θheading表示车辆的航向角;分别表示从车尾指向车头的车辆中心线和车辆速度;分别表示车辆纵向速度和横向速度分量;tend1和tend2均表示车辆驾驶意图倾向。利用车辆纵向加速度ax可识别出处车辆加减速趋势,即tend1={acceleration,decceleration,uniform}={加速,减速,匀速};利用横向速度vy可识别车辆换道趋势tend2={lane_change,current_lane}={更换车道,保持车道};Δv表示临界阈值。
本车系统必须具备车载传感模块、车车通信模块、信息处理模块(含轨迹预测功能)以及安全预警等模块,而他车系统必须具备车载传感模块、驾驶意图识别模块、信息处理模块以及车车通信等模块。
参阅附图1至图7所示,本实例发明了一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,该方法包括如下步骤:
(1)当车辆在行驶过程中时,各个车辆采集BSM消息并完成对驾驶意图的识别,通过车车通信网络传输,车辆发出自身的BSM消息和驾驶意图信息;
(2)本车借助车车通信装置可接收来自前方目标车辆的BSM消息和驾驶意图信息,并通过自车车载传感设备判断前方目标车辆与本车的相对速度及位置关系;
(3)通过预测本车的驾驶轨迹信息,结合前方目标车辆的驾驶意图及其与本车的相对位置关系,识别本车和前方目标车辆可能产生的冲突场景和冲突风险等级;
(4)根据具体的冲突场景和冲突风险,安全辅助系统发出相应等级的声光预警提示。
作为进一步优选的方案,步骤1:当车辆在行驶过程中时,各个车辆采集BSM消息并完成对驾驶意图的识别,通过车车通信网络传输,车辆发出自身的BSM消息和驾驶意图信息,包括:
由车辆的车载传感等装置采集基本数据,得到当前时刻车辆自身的BSM消息;
根据车辆采集到的运动学数据、操作数据及周边车辆数据,由驾驶意图识别模型判断当前时刻车辆的驾驶意图;
将BSM消息和驾驶意图信息打包处理,由车车通信网络发送出去。
作为进一步优选的方案,步骤2:本车借助车车通信装置可接收来自前方目标车辆的BSM消息和驾驶意图信息,并通过自车车载传感设备判断前方目标车辆与本车的相对速度及位置关系,包括:
①本车开启车车通信装置的功能;
②本车从车车通信网络中接收来自前方目标车辆的BSM消息和驾驶意图信息;
③通过车载雷达或摄像头等装置获取本车与前方目标车辆的位置关系。
作为进一步优选的方案,步骤3:通过预测本车的驾驶轨迹信息,结合前方目标车辆的驾驶意图及其与本车的相对位置关系,识别本车和前方目标车辆可能产生的冲突场景和冲突风险等级,包括:
安全辅助驾驶依据本车当前的行驶速度、加速度及位置等信息,考虑本车驾驶目的,通过轨迹预测算法对本车的行驶轨迹进行预测;
根据本车的预测行驶轨迹,结合前方目标车辆的驾驶意图以及本车与前方目标车辆的相对位置关系,识别两者的冲突场景和冲突风险等级。
预测本车驾驶轨迹的方法具体为:
①由车辆驾驶意图识别模型确定本车的驾驶意图;
②根据本车运动学参数和驾驶人操作参数,并结合本车驾驶意图,选定长短期记忆递归神经网络模型预测车辆驾驶轨迹;
通过预测的加速度akxpos(t)计算车辆在预测时间步σt的车速vkxpos(t)。进一步,计算车辆在预测时间步σt的纵向位移dkxpos(t)。
需要注意的是,风险识别及预警提示的流程,见附图3,包括:
①车载装置采集本车运动信息和操作信息;
②本车融合前方目标车辆的BSM消息和驾驶意图信息;
③求解本车与目标车辆的相对速度及位置关系;
④结合已有信息,通过THW和TTC两个指标判断本车与前方目标车辆的碰撞风险;
⑤若无风险,本车将维持安全行驶状态;若存在风险,将根据车头时距和碰撞时间与设定阈值的大小关系确定风险等级,安全辅助驾驶系统发出相应等级的预警提示。
其中,车头时距THW表示前后两车通过同一断面的时间差,一般由前后车之间的距离除以后车即本车速度计算得到;碰撞时间TTC表示本车撞上前方目标车辆的最短时间,一般由前后车的距离除以两车相对速度计算得到。
作为进一步优选的方案,步骤4:根据具体的冲突场景和冲突风险,安全辅助系统发出相应等级的声光预警提示,包括:
安全辅助驾驶系统针对具体的冲突场景,识别冲突风险并发处预警,具体有:
①同车道前向车辆减速行驶,见图4。
当同车道前向目标车辆减速行驶时,车头时距和碰撞时间低于临界阈值时,安全辅助驾驶系统将发出警报;
本车可采取减速行驶的措施或采取变道切入相邻车道的方法以达到安全行驶的目的。
②同车道前向车辆加速或匀速行驶,见图5。
当同车道前向目标车辆匀速行驶时,本车可维持原状态安全行驶;
当同车道前向目标车辆加速行驶时,本车可维持原状态安全行驶或者采取合理加速。
③同车道前向车辆变道驶出,见图6。
当同车道前向车辆驶出本车所在车道时,本车可维持原状态安全行驶。
④相邻车道前向车辆变道切入,见图7。
当相邻车道的前向车辆变道切入本车道时,根据系统的提示,本车可降低车速,亦或者加速通过,以避免发生碰撞。
需要说明的是,本方案的总体思路为:车辆安全辅助驾驶系统通过车车通信装置接收前方目标车辆的BSM消息和驾驶意图信息,由本车车载装置获取其与前方目标车辆的相对位置关系,并且结合本车的预测驾驶轨迹,识别本车与前方目标车辆之间的冲突场景和冲突风险。根据不同的冲突场景,分析同车道前向车辆减速行驶、同车道前向车辆加速或匀速行驶、相邻车道前向车辆变道切入和同车道前向车辆变道驶出四种典型场景下的碰撞风险,安全辅助驾驶系统发出预警提示。本方案可有效利用车车通讯接收前方目标的驾驶意图等信息,实现更加快速、更加准确的风险识别和预警。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤1、在行驶过程中,各个车辆通过车车通信网络将自身的BSM消息和驾驶意图信息广播出去;
步骤2、接收同车道以及相邻车道的前方目标车辆BSM消息和驾驶意图信息,判断本车与前方目标车辆的位置关系,并预测本车的驾驶轨迹;
步骤3、综合本车与前方目标车辆的位置关系、本车的预测驾驶轨迹以及前方目标车辆的驾驶意图,实时预测本车面临的冲突风险;
步骤4、若无碰撞风险,车辆保持安全行驶状态;若存在碰撞风险,分析同车道以及相邻车道的前方目标车辆的驾驶意图,识别本车所面临的冲突场景和冲突风险等级;根据风险场景和风险等级,发出相应等级的声光预警提示。
2.根据权利要求1所述的在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,其特征在于,该方法中广播信息的具体方法为:
(1)本车和周边目标车辆即他车通过车载传感装置获取自身的BSM消息和驾驶意图;其中,BSM消息包含车速、加速度信息;驾驶意图是指车辆加减速或变道驾驶行为,通过驾驶意图识别模型来辨别;
(2)借助DSRC或LTE-V车车通信网络,各个车辆将BSM消息和驾驶意图广播传输出去。
3.根据权利要求1所述的在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,其特征在于,该方法中获取前方目标车辆信息的具体方法为:
(1)本车接收经车车通信网络传输过来的前方目标车辆的BSM消息和驾驶意图信息;
(2)本车通过车载雷达或摄像头装置,判断自身与前方目标车辆的位置关系,并获取自身运动状态信息。
4.根据权利要求1所述的在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,其特征在于,该方法中通过车车通信网络还接收周边目标车辆发出的驾驶意图信息,包括加减速、变速换道、紧急制动信息。
5.根据权利要求1所述的在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,其特征在于,该方法中预测冲突风险的具体方法为:
(1)根据前方目标车辆的驾驶意图和当前时刻本车与前车的位置及距离关系,结合本车与前车当前车速、加速度和行驶方向信息,判定本车与前车是否存在冲突风险,通过TTC参数来评估具体的风险;
(2)若存在冲突风险,根据前方目标车辆的驾驶意图确定当前的风险场景;
(3)结合风险场景,由风险指标确定风险等级,实现实时的风险预判。
6.根据权利要求1所述的在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,其特征在于,该方法中进行驾驶意图识别的具体方法为:
(1)选择车辆的驾驶意图识别模型;
(2)根据车辆的操作数据、车辆运动学数据以及周边车辆数据确定驾驶意图识别模型的输入参数;
(3)找出当前时刻车辆的相关输入量并代入到驾驶意图识别模型之中,识别车辆当前时刻的驾驶意图;
(4)将车辆的驾驶意图转化为数字编码信息,以实现车车通信网络进行传输以及安全辅助系统接收处理。
7.根据权利要求1所述的在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,其特征在于,该方法中预测本车驾驶轨迹的具体方法为:
(1)由车辆驾驶意图识别模型确定本车的驾驶意图;
(2)根据本车运动学参数和驾驶人操作参数,并结合本车驾驶意图,选定长短期记忆递归神经网络模型预测车辆驾驶轨迹。
8.根据权利要求1所述的在车车通信条件下考虑他车驾驶意图的安全辅助驾驶预警方法,其特征在于,该方法中进行车辆冲突风险等级的判定和预警提示的具体方法为:
(1)选择车头时距和碰撞时间作为风险指标;
(2)根据风险指标的实际值与设定阈值的大小比较作为触发条件,判断风险等级;
(3)根据风险等级所表示的危险严重程度,安全辅助驾驶系统触发不同程度的预警提示;
(4)预警提示以声音提醒和屏幕显示的方式传递信息给驾驶人。
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