CN111243291A - 一种对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法：首先判断高速公路急弯路段交通是否异常，获取交通异常位置；再计算后方车辆的驾驶人发现交通异常点时距离交通异常点的行驶轨迹距离；然后计算后方车辆在急弯路段行驶时的最大纵向加速度；再计算当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离；再判断后方车辆发生碰撞的风险；并将风险分为等级；最后根据不同的风险等级，对后方车辆进行个性化预警。本发明提供的预警方法可针对性的对后方不同行驶状况的来车进行分级别预警，为驾驶员做出相应操作争取时间，避免因前方碰撞而引发的连环碰撞或二次碰撞异常。

Description

一种对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的 方法

技术领域

本发明涉及道路交通安全技术领域，尤其涉及一种对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法。

背景技术

近年来，随着汽车保有量的不断增加，交通事故的发生率也逐年增加，特别是在高速公路急弯路段前半段驾驶时，弯道曲率小，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物等障碍物/隔离带遮挡，驾驶人很难看到急弯路段后半段包括事故或违规停车在内的交通异常，虽然高速《标准》根据高速公路弯道的曲率半径，为保证安全的行车视距，规定了相应的行驶速度，但现实中不乏有驾驶人在转弯路段超速行驶，当驾驶人看清前方道路情况时，往往已经来不及采取正确的避让措施。由此引发的连环碰撞、二次事故屡见不鲜，增加了高速公路弯道行车的危险性。现有的高速公路弯道交通异常预警装置能够根据交通异常的存在与发生地点对后方来车进行告知，但是没有根据后方来车的实际行驶情况针对性预警，导致大多数司机对预警信号麻木、疲劳，达不到预警的真正意图。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，主要针对曲率半径小于等于150米的山区急转弯路段，可针对性的对后方不同行驶状况的来车进行分级别预警，为驾驶员做出相应操作争取时间，避免因前方碰撞而引发的连环碰撞或二次碰撞异常。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，包括以下步骤：

步骤1，判断高速公路急弯路段交通是否异常；若异常，获取交通异常的位置；若交通异常位于弯道的后半段，继续下一步骤；

步骤2，计算交通异常点后方车辆的驾驶人发现交通异常点时，距离交通异常点的行驶轨迹距离；

步骤3，计算后方车辆在急弯路段行驶时，车辆所能达到的最大纵向加速度；

步骤4，假设后方车辆在发现交通异常点时即刻开始匀减速运动，根据所述最大纵向加速度，计算当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离；

步骤5，根据步骤2计算得到的后方车辆发现交通异常点时距离交通异常点的行驶轨迹距离，以及步骤4计算得到的当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离，判断后方车辆发生碰撞的风险；并将风险分为不同等级；

步骤6，根据不同的风险等级，对后方车辆进行个性化预警。

本发明技术方案的特点和进一步的改进在于：

(1)步骤1包含以下子步骤：

子步骤1.1，连续跟踪高速公路急弯路段上行驶的车辆的速度信息，当车辆的行驶速度v＝0m/s时，认为高速公路急弯路段存在交通异常，且该车辆为异常车辆o；

子步骤1.2，获取异常车辆o的位置信息，则异常车辆o的位置即为交通异常的位置。

(2)步骤2中，按照下式进行计算：

其中，S₀为后方车辆驾驶人发现交通异常点时距离交通异常点的行驶轨迹距离；R₀为急弯路段的曲率半径；W为车道宽度；D为高速公路急弯路段的急转弯位置与障碍物的距离；n表示从靠近障碍物的位置算起的第n车道。

(3)步骤3中，按照下式进行计算：

其中，a_x为后方车辆在急弯路段行驶时的侧向加速度，a_y为后方车辆在急弯路段行驶时的纵向加速度，μ为急弯路段路面摩擦系数，g为重力加速度，v为后方车辆的实时速度，R为后方车辆在急弯路段的行驶半径。

(4)步骤4中，按照下式进行计算：

且，a_y1＝0.2a_ymax，a_y2＝a_ymax；

其中，S_i为当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离；v为后方车辆的实时速度；t为驾驶人看到危险开始踩制动踏板的时间到制动起作用的时间。

(5)步骤5具体为：

若S₀≥S₁，认为后方车辆发生碰撞的风险小，将风险等级定为1级；

若S₂≤S₀<S₁，认为后方车辆发生碰撞的风险中，将风险等级定为2级；

若S₀<S₂，认为后方车辆发生碰撞的风险大，将风险等级定为3级。

(6)步骤6具体为：

当风险等级为1级时，不对后方车辆进行预警；

当风险等级为2级时，在后方车辆行驶至步骤5所计算的S₁位置时，开始对所述后方车辆进行一级预警，直至后方车辆行驶至步骤5所计算的S₀位置时，预警结束；

当风险等级为3级时，在后方车辆行驶至步骤5所计算的S₁位置时，开始对所述后方车辆进行一级预警，同时获取所述后方车辆的实时纵向减速度a：

若a＜0.2a_ymax时，在后方车辆行驶至步骤5所计算的S₂位置时，对所述后方车辆进行二级预警，直至后方车辆行驶至步骤5所计算的S₀位置时，预警结束；

若a≥0.2a_ymax时，持续对所述后方车辆进行一级预警，直至后方车辆行驶至步骤5所计算的S₀位置时，预警结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法结合后方车辆的车速、减速度以及驾驶人视距，对后方车辆进行不同等级的预警；本发明提供的方法可以更加有效地对后方来车的驾驶人进行预警，对减少高速公路急弯路段的连环碰撞或二次碰撞事件行之有效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法的流程示意图；

图2为高速公路急弯路段的场景示意图；

图3为本发明提供的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的系统的一种实施例的示意图；

图4为本发明提供的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的系统中预警模块的一种实施例的示意图。

以上图中：1一体化传感模块；11毫米波雷达；12激光雷达；13摄像机；14传感器融合单元；2数据存储器；3数据处理器；4控制器；5预警模块；51警示灯；52语音播放装置；53LED屏幕；6悬臂杆；7充电装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1，本发明提供一种对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，包括以下步骤：

步骤1和图2，判断高速公路急弯路段交通是否异常；若异常，获取交通异常的位置；若交通异常位于弯道的后半段，继续下一步骤；

具体的，包含以下子步骤：

子步骤1.1，连续跟踪高速公路上行驶的车辆的速度信息，当车辆的行驶速度v＝0m/s时，认为高速公路道路存在交通异常，且该车辆为异常车辆o；

子步骤1.2，获取异常车辆o的位置信息，则异常车辆o的位置即为道路交通异常的位置。

步骤2，计算交通异常点后方车辆的驾驶人发现交通异常点时，距离交通异常点的行驶轨迹距离。

具体的，按照下式进行计算：

根据以上公式可得，

其中，R为后方车辆在急弯路段的行驶半径；α为后方车辆视距点A与急弯路段曲率原点连线和交通异常点与急弯路段曲率原点连线之间的夹角；S₀为后方车辆驾驶人发现交通异常点时(即图2中的A点)距离交通异常点的行驶轨迹距离；R₀为急弯路段的曲率半径；W为车道宽度；D为高速公路急弯路段的急转弯位置与障碍物的距离；n表示从靠近障碍物的位置算起的第n车道。

步骤3，计算后方车辆在急弯路段行驶时，车辆所能达到的最大纵向加速度。

具体的，由于后方车辆在做圆周运动时摩擦圆的存在，纵向力和侧向力都受到地面附着力的影响，于是右方车辆的纵向加速度a_y和侧向加速度a_x与急弯路段路面摩擦系数的关系满足下式：

由此得到后方车辆在速度为v，行驶轨迹半径为R的急弯路段行驶时，后方车辆所能达到的最大纵向加速度为：

其中，a_x为后方车辆在急弯路段行驶时的侧向加速度，a_y为后方车辆在急弯路段行驶时的纵向加速度，μ为急弯路段路面摩擦系数，g为重力加速度，v为后方车辆的实时速度，R为后方车辆在急弯路段的行驶半径。

步骤4，假设后方车辆在发现交通异常点时即刻开始匀减速运动，根据所述最大纵向加速度，计算当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离。

按照下式进行计算：

且，a_y1＝0.2a_ymax，a_y2＝a_ymax；

其中，S_i为当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离；v为后方车辆的实时速度；t为驾驶人看到危险开始踩制动踏板的时间到制动起作用的时间。

步骤5，根据步骤2计算得到的后方车辆发现交通异常点时距离交通异常点的行驶轨迹距离，以及步骤4计算得到的当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离，判断后方车辆发生碰撞的风险；并将风险分为等级。

具体为：

若S₀≥S₁，认为后方车辆发生碰撞的风险小，将风险等级定为1级；

若S₂≤S₀<S₁，认为后方车辆发生碰撞的风险中，将风险等级定为2级；

若S₀<S₂，认为后方车辆发生碰撞的风险大，将风险等级定为3级。

步骤6，根据不同的风险等级，对后方车辆进行个性化预警。

具体为：

当风险等级为1级时，不对后方车辆进行预警；

当风险等级为2级时，在后方车辆行驶至步骤5所计算的S₁位置时，开始对所述后方车辆进行一级预警，直至后方车辆行驶至步骤5所计算的S₀位置时，预警结束；

当风险等级为3级时，在后方车辆行驶至步骤5所计算的S₁位置时，开始对所述后方车辆进行一级预警，同时获取所述后方车辆的实时减速度a：

若a＜0.2a_ymax时，在后方车辆行驶至步骤5所计算的S₂位置时，对所述后方车辆进行二级预警，直至后方车辆行驶至步骤5所计算的S₀位置时，预警结束；

若a≥0.2a_ymax时，持续对所述后方车辆进行一级预警，直至后方车辆行驶至步骤5所计算的S₀位置时，预警结束。

以上实施例中，障碍物是以山体为例进行说明的。

此外，参考图3和图4，本发明实施例还提供一种对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的系统，用于实施上述实施例提供的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，包括多个个性化预警装置，多个所述个性化预警装置分别间隔100米连续安装于高速公路急弯路段路侧。

每个个性化预警装置可以通过悬臂杆安装于高速公路急弯路段路侧。此外，每个个性化预警装置还连接有充电装置，可以为个性化预警装置中的电子元器件供电充电装置可以为太阳能供电装置或其他现有的高速公路适用的充电装置。

其中，每个所述个性化预警装置包含：一体化传感模块、数据存储器、数据处理器、控制器和预警模块。所述一体化传感模块包含毫米波雷达、激光雷达、摄像机和传感器融合单元。

所述毫米波雷达、激光雷达、摄像机的输出端分别连接所述传感器融合单元的输入端，所述传感器融合单元的输出端连接所述数据存储器的输入端，所述数据存储器的输出端连接所述数据处理器的输入端，所述数据处理器的输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接所述预警模块的输入端。

上述多个所述个性化预警装置之间采用TCP/IP通讯协议，通讯接口设置在所述数据处理器上。

以上实施例中，毫米波雷达用于追踪目标，并获取目标车辆的速度、速度曲线、连续路段的速度曲线以及位置等信息。摄像头用于采集行驶在该个性化预警装置范围内的车辆的图像信息，图像信息包括轮廓、车辆位置、车辆颜色、车辆车牌号等信息；激光雷达用于采集行驶在该个性化预警装置范围内的车辆的3D轮廓、颜色、位置速度等信息。

毫米波雷达、摄像头以及激光雷达将其各自采集的信息发送至传感器融合单元，传感器融合单元将接收到的各个信息进行汇总融合，即实现对在该个性化预警装置范围内行驶车辆的追踪，记录各车辆的轮廓信息、速度、加速度、实时位置等信息，并将融合后的信息发送至数据存储器。

数据存储器内部预先存储有该个性化预警装置范围内的高速公路急弯路段模型以及目前市面上各类车辆的模型，传感器融合单元将融合后的信息发送至数据存储器进行数据匹配后，将匹配后的数据传输给数据处理器，数据处理器根据接收的数据信息进行数据分析，并将分析的结果传输给控制器，最后控制器根据接收到的控制信息控制个性化预警装置对急弯路段交通异常点后方车辆。

具体的，

上述实施例提供的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法中，采用一体化传感模块中的毫米波雷达、摄像头以及激光雷达连续跟踪高速公路上行驶的车辆的速度信息，当行驶车辆中的车辆o的行驶速度为v＝0m/s时，一体化传感模块识别该车辆o的轮廓信息和位置信息，并将获取的车辆o的位置信息与数据存储器中预先存储的高速公路急弯路段模型数据进行匹配，确认异常车辆o在高速公路急弯路段中的位置信息和车道信息，异常车辆o所在的位置即为交通异常点的位置。

更进一步的，若交通异常点的位置位于急弯道路段的前半段，数据处理单元可以自动将异常发送给后台工作人员，由后台工作人员制定救援策略；若交通异常点的位置位于急弯路段的后半段，则数据处理单元除了将异常发送给后台工作人员外，还能够按照上述实施例提供的预警方法对后方来车进行个性化预警。

在上述实施例提供的预警方法的步骤2中，一体化传感模块可获取急弯路段的曲率半径R₀、车道宽度W、高速公路急弯路段的急转弯位置与障碍物的距离D，并将上述数据传输给数据处理器，数据处理器根据预设的算法进行计算。

在上述实施例提供的预警方法的步骤3中，急弯路段路面摩擦系数μ为高速公路急弯路段的既有参数，其与高速公路急弯路段模型相互对应并一起预先存储于数据存储器中，速度v为后方车辆的实时速度，可通过一体化传感模块对后方车辆进行跟踪获取，将上述数据传输给数据处理器，数据处理器根据预设的算法进行相关计算。

在上述实施例提供的预警方法的步骤5中，将步骤2计算得到的后方车辆发现交通异常点时距离交通异常点的行驶轨迹距离，以及步骤4计算得到的当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离传输至数据处理器中，数据处理器确定该后方车辆发生碰撞的风险等级；最后根据各个个性化预警装置之间的通讯协议，控制相应的个性化预警装置对后方车辆进行个性化预警。

具体的，本实施例提供的预警系统中，为了提高后方车辆驾驶人的警惕性，预警模块采用警示灯、语音播放装置和LED屏幕组成的“声光电”预警模式，警示灯可以不同频率输出闪烁红光；语音播放装置可以播放预警内容，LED屏幕可以显示距离交通异常点的距离以及发生的车道等信息。

示例性的，

比如，当计算获得风险等级为2级时，启动一级预警模式，此时，一体化传感模块跟踪车辆，发现后方车辆到达步骤5所计算的S₁位置时，距离S₁位置最近的个性化预警装置开始对该后方车辆进行一级预警，控制器控制警示灯的红灯慢速闪烁，语音播放装置语音播放“一级预警”或“前方有交通异常”等语音信息，LED屏幕显示“注意避让”等其他信息，直至一体化传感模块跟踪显示后方车辆已经行驶至步骤5所计算的S₀位置时，控制器控制预警模块预警结束。

当风险等级为3级时，此时，一体化传感模块跟踪车辆，发现后方车辆到达步骤5所计算的S₁位置时，距离S₁位置最近的个性化预警装置开始对该后方车辆进行一级预警，控制器控制警示灯的红灯慢速闪烁，语音播放装置语音播放“一级预警”或“前方有交通异常”等语音信息，LED屏幕显示“注意避让”等其他信息；同时，一体化传感模块跟踪车辆，并获取车辆的实时减速度a，并将该数据传输给数据处理器，数据处理器将该数据与0.2a_ymax相比较，根据比较结果，通过控制器控制预警模块进行下一步相应的预警内容。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，判断高速公路急弯路段交通是否异常；若异常，获取交通异常的位置；

步骤2，计算交通异常点后方车辆的驾驶人发现交通异常点时，距离交通异常点的行驶轨迹距离；

步骤3，计算后方车辆在急弯路段行驶时，车辆所能达到的最大纵向加速度；

步骤4，假设后方车辆在发现交通异常点时即刻开始匀减速运动，根据所述最大纵向加速度，计算当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离；

步骤5，根据步骤2计算得到的后方车辆发现交通异常点时距离交通异常点的行驶轨迹距离，以及步骤4计算得到的当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离，判断后方车辆发生碰撞的风险；并将风险分为不同等级；

步骤6，根据不同的风险等级，对后方车辆进行个性化预警。

2.根据权利要求1所述的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，其特征在于，步骤1包含以下子步骤：

子步骤1.1，连续跟踪高速公路急弯路段上行驶的车辆的速度信息，当车辆的行驶速度v＝0m/s时，认为高速公路急弯路段存在交通异常，且该车辆为异常车辆o；

子步骤1.2，获取异常车辆o的位置信息，则异常车辆o的位置即为交通异常的位置。

3.根据权利要求1所述的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，其特征在于，步骤2中，按照下式进行计算：

其中，S₀为后方车辆驾驶人发现交通异常点时距离交通异常点的行驶轨迹距离；R₀为急弯路段的曲率半径；W为车道宽度；D为高速公路急弯路段的急转弯位置与障碍物的距离；n表示从靠近障碍物的位置算起的第n车道。

4.根据权利要求3所述的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，其特征在于，步骤3中，按照下式进行计算：

其中，a_x为后方车辆在急弯路段行驶时的侧向加速度，a_y为后方车辆在急弯路段行驶时的纵向加速度，μ为急弯路段路面摩擦系数，g为重力加速度，v为后方车辆的实时速度，R为后方车辆在急弯路段的行驶半径。

5.根据权利要求4所述的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，其特征在于，步骤4中，按照下式进行计算：

且，a_y1＝0.2a_ymax，a_y2＝a_ymax；

其中，S_i为当后方车辆发现交通异常点时开始匀减速运动至速度为0时所行驶的距离；v为后方车辆的实时速度；t为驾驶人看到危险开始踩制动踏板的时间到制动起作用的时间。

6.根据权利要求5所述的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，其特征在于，步骤5具体为：

若S₀≥S₁，认为后方车辆发生碰撞的风险小，将风险等级定为1级；

若S₂≤S₀<S₁，认为后方车辆发生碰撞的风险中，将风险等级定为2级；

若S₀<S₂，认为后方车辆发生碰撞的风险大，将风险等级定为3级。

7.根据权利要求6所述的对高速公路急弯路段交通异常点后方车辆进行预警的方法，其特征在于，步骤6具体为：

当风险等级为1级时，不对后方车辆进行预警；

当风险等级为2级时，在后方车辆行驶至步骤5所计算的S₁位置时，开始对所述后方车辆进行一级预警，直至后方车辆行驶至步骤5所计算的S₀位置时，预警结束；

当风险等级为3级时，在后方车辆行驶至步骤5所计算的S₁位置时，开始对所述后方车辆进行一级预警，同时获取所述后方车辆的实时纵向减速度a：

若a＜0.2a_ymax时，在后方车辆行驶至步骤5所计算的S₂位置时，对所述后方车辆进行二级预警，直至后方车辆行驶至步骤5所计算的S₀位置时，预警结束；

若a≥0.2a_ymax时，持续对所述后方车辆进行一级预警，直至后方车辆行驶至步骤5所计算的S₀位置时，预警结束。

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