CN110549941B - 一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法 - Google Patents

一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，包括如下步骤：利用地图确定车辆目前的位置，判断当前车辆所在路段是否是行人经常性聚集区域；通过检测器识别行人，采集行人速度、与车辆距离，通过传感器采集车辆的速度和加速度；通过实时接收降雨量、降雪量、能见度信息，判断是否为不利天气条件；根据上述步骤判断当前车辆是否有碰撞行人的危险；针对目前判别的危险状态作出相应的提醒或警告。本发明方法属于汽车辅助驾驶领域，基于道路和天气的实时信息，对汽车不同情况下的刹车距离和安全距离进行调整，能够克服目前行人碰撞预警没有根据实时路况和天气情况进行分级预警的不足。

Description

一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法
技术领域
本发明属于汽车辅助驾驶领域，尤其涉及一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法。
背景技术
行人作为交通系统中的参与者一直处于弱势的地位，在行人与车辆的交通事故中，行人的受伤率和致死率都很高。因此，针对行人开发的行人碰撞预警系统具有重大的意义。
近年来随着高级驾驶员辅助驾驶系统(ADAS)的研发，其包含的行人检测与预警系统也不断地被开发与投入使用。目前的行人碰撞保护方法主要有行人碰撞前的预警和行人碰撞发生后对行人的保护，后者主要通过改变汽车的前盖等对行人的身体起到减少伤害的作用。但这时行人已经受到碰撞，行人受伤的概率很大，因此对行人碰撞前的预警就显得极为重要。
然而，目前行人碰撞预警系统一般都是都过摄像头、雷达等检测行人、车辆的速度，根据车辆的刹车距离判别是否会与行人发生碰撞，并没有考虑到天气等因素对刹车距离的影响，但实际上天气因素对汽车的刹车距离影响很大，如雨雪天气会使得路面湿滑，刹车距离增加；而雾天等数据不良天气会很大影响司机的判断，进而使反应时间变长，对行人造成比正常情况更大的威胁。同时在行人聚集的路段如学校等，由于行人的自由性，行人受到碰撞的风险更大，现有技术并没有针对这些实际情况的分级预警方法。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，该方法基于实时天气信息和实时地图信息，对采集到的行人、车辆速度参数进行分析，并对可能发生的行人碰撞作出预警。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，包括以下步骤：
S1：使用通信网络实时获取地图数据，利用地图判别车辆目前所在位置是否处于行人经常性聚集区域；如果是行人经常性聚集区域，进入步骤S2，否则，进入步骤S3；
所述行人经常性聚集区域是指以学校和大型商场为圆心，半径为R的区域；行人经常性聚集区域之外的区域为普通路段(包括信号交叉口)；
S2：进入行人提前判别模式，开始对行人的检测，根据实际情况将提前开启判别的距离设为n*D，即在车载的检测器检测到车辆与行人的距离为n*D时，进入步骤S4；其中n为行人聚集区域调整系数，优选地，1＜n≤2，D为车辆与行人距离检测的阈值；
S3：在检测器检测到车辆与行人的距离为D后，进入步骤S4；D为车辆与行人距离检测的阈值；
S4：利用车载的行人信息采集装置检测行人的位置、采集行人的速度以及行人与车辆的距离信息，利用车载的速度和加速度传感器获取车辆的速度、加速度信息；
进一步，行人信息采集采用红外热成像仪和毫米波雷达，采集行人的速度、位置以及与车辆的距离。
S5：利用车载通信网络从气象服务平台获取实时天气信息，包括降雨量、降雪量、能见度；实时天气状态分为良好天气条件和不利天气条件，不利天气是指能见度小于d米、降雨或降雪天气；判断实时天气状况是否是不利天气条件；如果是不利天气条件，进入步骤S6，否则，进入步骤S7；优选地，d取值为200；
S6：在接收实时天气信息后，对当前不利天气状况进行分级；
S7：设置行人与车辆的最小安全距离，利用步骤S4采集到的数据计算车辆的刹车距离以及刹车开始到完全停止所需的时间，对目前行人碰撞的危险状态进行判别；
若实时天气状况是不利天气条件，依据当前的不利天气状态分级，对车辆的刹车距离、行人与车辆的最小安全距离进行调整；
S8：根据步骤S7所得危险状态判别结果，若确认目前车辆与行人是安全状态，则不作任何播报；若判断目前存在车辆与行人的碰撞风险，则采取措施对车辆进行预警。
优选地，可选择在车辆中控位置配置车载VGA显示屏，发生行人碰撞风险时显示屏将展示前方即将与行人碰撞的动画，动画采用能吸引注意力的颜色，如亮红色，并不断闪烁，司机采取相应措施后自动关闭闪烁和动画。
进一步，所述步骤S6中，将不利天气条件称作A状态，A状态包括0、1、2、3这四个二级分类，分别对应预警状态A-0、A-1、A-2、A-3，并且数字越大表明当前天气状况越危险。
根据气象部门一般采用的标准，在接收实时天气情况后，对当前天气状况进行分级，即得到预警状态等级，具体如下：
预警状态A-0对应能见度200m以上、降雨量25mm以内或降雪量3.0mm以内的天气状况；预警状态A-1对应能见度100～200m、降雨量25～50mm或降雪量3.0～6.0mm的天气状况；预警状态A-2对应能见度50～100m、降雨量50～100mm或降雪量6.0～12.0mm的天气状况；预警状态A-3对应能见度0～50m、降雨量100mm以上或降雪量12.0mm以上的天气状况。
对于刚下雨或下雪的路面，泥水混合在路面上，路面的摩擦力明显下降，这种情况下最为危险，因此对于刚下雨或下雪的区域30分钟内出于安全考虑将天气状态分级设置为预警状态A-1。
进一步，所述步骤S7中，利用步骤S4采集到的行人的速度Vp、行人与车辆的横向距离Lh、行人与车辆的纵向距离Lv，同时根据采集到的车辆当前的速度和加速度，计算当前车辆的刹车距离Lb，以及刹车开始到完全停止所需的时间t；将行人与车辆的最小安全距离设为Ls，最小安全距离Ls包括纵向安全距离Lsv和横向安全距离Lsh。考虑如下三种行人与车辆的相遇状态：
一是车辆与行人同向而行，若Vpt+Lv≥Lb+Lsv，车辆与行人不会发生碰撞；若Vpt+Lv＜Lb+Lsv，则存在车辆与行人的碰撞风险，需要进行报警处理；
二是车辆与行人相向而行，若Lsv+Vpt+Lb≤Lv，车辆与行人不会发生碰撞；若Lsv+Vpt+Lb＞Lv，则存在车辆与行人的碰撞风险，需要进行报警处理；
三是车辆与行人行进角度垂直，这种状态一般发生在行人过马路时，需要从横向和纵向两个方向判断，即：当Vpt+Lsh≤Lh且Vpt+Lsv≤Lv时，车辆与行人不会发生碰撞；反之，存在车辆与行人的碰撞风险，需要进行报警处理。
所述步骤S7中，依据具体所处的天气状态分级，对车辆的刹车距离Lb和行人与车辆的最小安全距离Ls进行调整。具体如下：
根据以往的研究结果，在一定的车速条件下的沥青路面上，湿润条件下的制动距离一般是干燥条件下的两倍，冰雪条件下的制动距离一般是干燥条件下的四倍，同时降雨或降雪的强度越大制动距离越长。因此，雨雪条件下Lb将根据不同的预警状态发生变化。雾天条件下，虽然刹车距离不会变化，但行人和车辆驾驶员的视距会受到很大影响，因此。雾天条件下，依据实时能见度影响最小安全距离Ls。
本发明给出了不同预警状态下参数调整所用参量R1、R2、R3，S1、S2、S3，F1、F2、F3；其中，R1、R2、R3是降雨条件下所用到的调整参量，S1、S2、S3是降雪条件下所用到的调整参量，F1、F2、F3是能见度小于d米时所用到的调整参量。
依据实时降雨的参数调整如下：
预警状态A-0，车辆的刹车距离调整为2Lb；
预警状态A-1，车辆的刹车距离调整为2Lb+R1；
预警状态A-2，车辆的刹车距离调整为2Lb+R2；
预警状态A-3，车辆的刹车距离调整为2Lb+R3；
依据实时降雪的参数调整如下：
预警状态A-0，车辆的刹车距离调整为4Lb；
预警状态A-1，车辆的刹车距离调整为4Lb+S1；
预警状态A-2，车辆的刹车距离调整为4Lb+S2；
预警状态A-3，车辆的刹车距离调整为4Lb+S3；
依据实时能见度的参数调整如下：
预警状态A-1，行人与车辆的最小安全距离调整为F1*Ls；
预警状态A-2，行人与车辆的最小安全距离调整为F2*Ls；
预警状态A-3，行人与车辆的最小安全距离调整为F3*Ls。
进一步，根据以往的研究成果，上述参数调整量推荐取值为R1＝3m、R2＝6m、R3＝9m，S1＝4.5m、S2＝9m、S3＝13.5m，F1＝2.0、F2＝2.5、F3＝3.0。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益的技术效果：
本发明考虑到天气这一不可忽略的因素对刹车距离的影响，因而在天气条件不利的情况下，通过对刹车距离的修正，本发明能为行人与车辆提供更好的保护，同时，由于行人移动的随意性，本发明通过考虑行人经常性聚集路段提前开启对行人的检测，能减少行人随意性带来的事故。
附图说明
图1是本发明基于实时信息的行人碰撞分级预警方法的流程图；
图2是本发明中行人与车辆的三种相遇状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明所述的一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，流程如图1所示，包括以下步骤：
S1：使用通信网络实时获取地图数据，利用地图判别车辆目前所在位置是否处于行人经常性聚集区域；如果是行人经常性聚集区域，进入步骤S2，否则，进入步骤S3；
所述行人经常性聚集区域是指以学校和大型商场为圆心，500m为半径的区域；行人经常性聚集区域之外的区域为普通路段(包括信号交叉口)；
S2：进入行人提前判别模式，开始对行人的检测，根据实际情况将提前开启判别的距离设为n*D，即在车载的检测器检测到车辆与行人的距离为n*D时，进入步骤S4；其中n为行人聚集区域调整系数，1＜n≤2，D为车辆与行人距离检测的阈值；
S3：在检测器检测到车辆与行人的距离为D后，进入步骤S4；D为车辆与行人距离检测的阈值；
S4：利用车载的行人信息采集装置检测行人的位置、采集行人的速度以及行人与车辆的距离信息，利用车载的速度和加速度传感器获取车辆的速度、加速度信息；
行人信息采集采用红外热成像仪和毫米波雷达，采集行人的速度、位置以及与车辆的距离；
S5：利用车载通信网络从气象服务平台获取实时天气信息，包括降雨量(mm)、降雪量(mm)、能见度(m)；实时天气状态分为良好天气条件和不利天气条件，不利天气是指能见度小于200m、降雨或降雪天气；判断实时天气状况是否是不利天气条件；如果是不利天气条件，进入步骤S6，否则，进入步骤S7；
S6：在接收实时天气信息后，对当前不利天气状况进行分级；
S7：设置行人与车辆的最小安全距离，利用步骤S4采集到的数据计算车辆的刹车距离以及刹车开始到完全停止所需的时间，对目前行人碰撞的危险状态进行判别；若实时天气状况是不利天气条件，依据当前的不利天气状态分级，对车辆的刹车距离、行人与车辆的最小安全距离进行调整；
S8：根据步骤S7所得危险状态判别结果，若确认目前车辆与行人是安全状态，则不作任何播报；若判断目前存在车辆与行人的碰撞风险，则发出声音警报警告驾驶员，同时选择在车辆中控位置配置车载VGA显示屏，发生行人碰撞风险时显示屏将展示前方即将与行人碰撞的动画，动画采用能吸引注意力的亮红色，并不断闪烁，司机采取相应措施后自动关闭闪烁和动画。
所述步骤S6中，将不利天气条件称作A状态，A状态包括0、1、2、3这四个二级分类，分别对应预警状态A-0、A-1、A-2、A-3，并且数字越大表明当前天气状况越危险。
根据气象部门一般采用的标准，在接收实时天气情况后，对当前天气状况进行分级，即得到预警状态等级，具体如表1所示。
表1实时天气状态分级
能见度 分级状态 降雨量 分级状态 降雪量 分级状态
200m以上 A-0 25mm以内 A-0 3.0mm以内 A-0
100～200m A-1 25～50mm A-1 3.0～6.0mm A-1
50～100m A-2 50～100mm A-2 6.0～12.0mm A-2
0～50m A-3 100mm以上 A-3 12.0mm以上 A-3
对于刚下雨或下雪的路面，泥水混合在路面上，路面的摩擦力明显下降，这种情况下最为危险，因此对于刚下雨或下雪的区域30分钟内出于安全考虑将天气状态分级设置为预警状态A-1。
所述步骤S7中，利用步骤S4中采集到的行人的速度Vp、行人与车辆的横向距离Lh、行人与车辆的纵向距离Lv，同时根据采集到的车辆当前的速度和加速度，计算当前车辆的刹车距离Lb，以及刹车开始到完全停止所需的时间t；将行人与车辆的最小安全距离设为Ls，最小安全距离Ls包括纵向安全距离Lsv和横向安全距离Lsh。如图2所示，考虑如下三种行人与车辆的相遇状态：
一是车辆与行人同向而行，若Vpt+Lv≥Lb+Lsv，车辆与行人不会发生碰撞；若Vpt+Lv＜Lb+Lsv，则存在车辆与行人的碰撞风险，需要进行报警处理；
二是车辆与行人相向而行，若Lsv+Vpt+Lb≤Lv，车辆与行人不会发生碰撞；若Lsv+Vpt+Lb＞Lv，则存在车辆与行人的碰撞风险，需要进行报警处理；
三是车辆与行人行进角度垂直，这种状态一般发生在行人过马路时，需要从横向和纵向两个方向判断，即：当Vpt+Lsh≤Lh且Vpt+Lsv≤Lv时，车辆与行人不会发生碰撞；反之，存在车辆与行人的碰撞风险，需要进行报警处理。
所述步骤S7中，依据具体所处的天气状态分级，对车辆的刹车距离Lb和行人与车辆的最小安全距离Ls进行调整。具体如下：
根据以往的研究结果，在一定的车速条件下的沥青路面上，湿润条件下的制动距离一般是干燥条件下的两倍，冰雪条件下的制动距离一般是干燥条件下的四倍，同时降雨或降雪的强度越大制动距离越长。因此，雨雪条件下Lb将根据不同的预警状态发生变化。雾天条件下，虽然刹车距离不会变化，但行人和车辆驾驶员的视距会受到很大影响，因此。雾天条件下，依据实时能见度影响最小安全距离Ls。
具体的参数调整量如表2、表3和表4所示，本发明给出了不同预警状态下参数调整所用参量R1、R2、R3，S1、S2、S3，F1、F2、F3；其中，R1、R2、R3是降雨条件下所用到的调整参量，S1、S2、S3是降雪条件下所用到的调整参量，F1、F2、F3是能见度小于200米时所用到的调整参量。
根据以往的研究成果，上述参数调整量推荐取值为R1＝3m、R2＝6m、R3＝9m，S1＝4.5m、S2＝9m、S3＝13.5m，F1＝2.0、F2＝2.5、F3＝3.0。
表2依据实时降雨的参数调整
预警状态 降雨量 参数调整(m)
A-0 25mm以内 2L<sub>b</sub>
A-1 25～50mm 2L<sub>b</sub>+R<sub>1</sub>
A-2 50～100mm 2L<sub>b</sub>+R<sub>2</sub>
A-3 100mm以上 2L<sub>b</sub>+R<sub>3</sub>
表3依据实时降雪的参数调整
Figure BDA0002177047180000061
Figure BDA0002177047180000071
表4依据实时能见度的参数调整
预警状态 能见度 参数调整
A-1 100～200m F<sub>1</sub>*L<sub>s</sub>
A-2 50～100m F<sub>2</sub>*L<sub>s</sub>
A-3 0～50m F<sub>3</sub>*L<sub>s</sub>
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上述实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：使用通信网络实时获取地图数据，利用地图判别车辆目前所在位置是否处于行人经常性聚集区域；如果是行人经常性聚集区域，进入步骤S2，否则，进入步骤S3；所述行人经常性聚集区域是指以学校和大型商场为圆心，半径为R的区域；
S2：进入行人提前判别模式，开始对行人的检测，将提前开启判别的距离设为n*D，即在车载的检测器检测到车辆与行人的距离为n*D时，进入步骤S4；其中n为行人聚集区域调整系数，D为车辆与行人距离检测的阈值；
S3：在检测器检测到车辆与行人的距离为D后，进入步骤S4；D为车辆与行人距离检测的阈值；
S4：利用车载的行人信息采集装置检测行人的位置、采集行人的速度以及行人与车辆的距离信息，利用车载的速度和加速度传感器获取车辆的速度、加速度信息；
S5：利用车载通信网络从气象服务平台获取实时天气信息，包括降雨量、降雪量、能见度；实时天气状态分为良好天气条件和不利天气条件，不利天气是指能见度小于d米、降雨或降雪天气；判断实时天气状况是否是不利天气条件；如果是不利天气条件，进入步骤S6，否则，进入步骤S7；
S6：在接收实时天气信息后，对当前不利天气状况进行分级；
S7：设置行人与车辆的最小安全距离，利用步骤S4采集到的数据计算车辆的刹车距离以及刹车开始到完全停止所需的时间，对目前行人碰撞的危险状态进行判别；
若实时天气状况是不利天气条件，依据当前的不利天气状态分级，对车辆的刹车距离、行人与车辆的最小安全距离进行调整；
S8：根据步骤S7所得危险状态判别结果，若确认目前车辆与行人是安全状态，则不作任何播报；若判断目前存在车辆与行人的碰撞风险，则采取措施对车辆进行预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，其特征在于：所述步骤S6中，将不利天气条件称作A状态，A状态包括0、1、2、3四个二级分类，分别对应预警状态A-0、A-1、A-2、A-3，并且数字越大表明当前天气状况越危险。
3.根据权利要求2所述的一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，其特征在于：所述步骤S7中，利用步骤S4采集到的行人的速度Vp、行人与车辆的横向距离Lh、行人与车辆的纵向距离Lv，同时根据采集到的车辆当前的速度和加速度，计算当前车辆的刹车距离Lb，以及刹车开始到完全停止所需的时间t；
将行人与车辆的最小安全距离设为Ls，最小安全距离Ls包括纵向安全距离Lsv和横向安全距离Lsh；考虑如下三种行人与车辆的相遇状态：
一是车辆与行人同向而行，若Vpt+Lv≥Lb+Lsv，车辆与行人不会发生碰撞；若Vpt+Lv<Lb+Lsv，则存在车辆与行人的碰撞风险，需要进行报警处理；
二是车辆与行人相向而行，若Lsv+Vpt+Lb≤Lv，车辆与行人不会发生碰撞；若Lsv+Vpt+Lb>Lb，则存在车辆与行人的碰撞风险，需要进行报警处理；
三是车辆与行人行进角度垂直，从横向和纵向两个方向判断，即：当Vpt+Lsh≤Lh且Vpt+Lsv≤Lv时，车辆与行人不会发生碰撞；反之，存在车辆与行人的碰撞风险，需要进行报警处理。
4.根据权利要求3所述的一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，其特征在于：所述步骤S7中，依据当前的天气状态分级，对车辆的刹车距离Lb和行人与车辆的最小安全距离Ls进行调整；具体如下：
不同预警状态下参数调整所用参量为R1、R2、R3，S1、S2、S3，F1、F2、F3；其中，R1、R2、R3是降雨条件下的调整参量，S1、S2、S3是降雪条件下的调整参量，F1、F2、F3是能见度小于d米时的调整参量；
依据实时降雨的参数调整如下：
预警状态A-0，车辆的刹车距离调整为2Lb；
预警状态A-1，车辆的刹车距离调整为2Lb+R1；
预警状态A-2，车辆的刹车距离调整为2Lb+R2；
预警状态A-3，车辆的刹车距离调整为2Lb+R3；
依据实时降雪的参数调整如下：
预警状态A-0，车辆的刹车距离调整为4Lb；
预警状态A-1，车辆的刹车距离调整为4Lb+S1；
预警状态A-2，车辆的刹车距离调整为4Lb+S2；
预警状态A-3，车辆的刹车距离调整为4Lb+S3；
依据实时能见度的参数调整如下：
预警状态A-1，行人与车辆的最小安全距离调整为F1*Ls；
预警状态A-2，行人与车辆的最小安全距离调整为F2*Ls；
预警状态A-3，行人与车辆的最小安全距离调整为F3*Ls。
5.根据权利要求4所述的一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，其特征在于：所述参数调整量取值为R1＝3m、R2＝6m、R3＝9m，S1＝4.5m、S2＝9m、S3＝13.5m，F1＝2.0、F2＝2.5、F3＝3.0。
6.根据权利要求2-5任一所述的一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，其特征在于：预警状态A-0对应能见度200m以上、降雨量25mm以内或降雪量3.0mm以内的天气状况；预警状态A-1对应能见度100～200m、降雨量25～50mm或降雪量3.0～6.0mm的天气状况；预警状态A-2对应能见度50～100m、降雨量50～100mm或降雪量6.0～12.0mm的天气状况；预警状态A-3对应能见度0～50m、降雨量100mm以上或降雪量12.0mm以上的天气状况。
7.根据权利要求1所述的一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，其特征在于：所述步骤S8中，选择在车辆中控位置配置车载VGA显示屏，发生行人碰撞风险时显示屏将展示前方即将与行人碰撞的动画，动画采用吸引注意力的颜色，并不断闪烁，司机采取相应措施后自动关闭闪烁和动画。
8.根据权利要求1所述的一种基于实时信息的行人碰撞分级预警方法，其特征在于：所述步骤S4中，行人信息采集采用红外热成像仪和毫米波雷达，采集行人的速度、位置以及与车辆的距离。
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