CN111275972A - 一种基于v2v的汽车换道预警方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法：首先确认自车相邻车道上位于自车前方的车辆；然后计算相邻车道的危险系数；最后判断自车相邻车道上位于自车前方的车辆是否会大概率换道；若是，对自车驾驶人发出相邻车道上车辆大概率换道的预警。还公开一种道预警装置，用于实施上述换道预警方法，包括：V2V通信单元、中央处理单元和指示灯单元；V2V通信单元内设置有OBD模块、GPS模块和V2V信息交互模块；中央处理单元内设置有车辆位置生成模块、相邻车道危险系数计算模块和换道判断模块。本发明可显著降低相邻车道上的车辆换道至自车当前车道的过程中与自车发生碰撞交通事故的概率。

Description

一种基于V2V的汽车换道预警方法及装置
技术领域
本发明涉及汽车驾驶主动预警技术领域，具体涉及一种基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法及装置。
背景技术
换道行为在道路驾驶过程中是很常见的，换道可以分解成横向运动和纵向运动，所以说换道行为是一种比较复杂的驾驶行为；不仅仅如此，往往驾驶人在驾驶过程中，是因为周围环境复杂才产生了换道的想法，即有了换道意图；与此同时，换道也会造成周围环境变得复杂。所以说，在道路交通事故中，换道行为也是重要原因之一。而有一种常见的换道事故表现形式为：驾驶车辆在要进入的车道内和该车道内后方的车辆发生碰撞。因此，如果换道车辆能对周围车辆有自动预警，或者自身车辆可以对周围车辆的换道行为进行预警，就可以尽量减少这两类换道引发的交通事故。
目前，国内外的研究人员对于换道过程中的危险判断及换道预警系统进行了相关究，大部分的研究是对自车换道的可行性进行分析，是从自身换道的角度出发，只考虑了周围车辆对自车换道的影响，只保证了自身换道的安全性，但是对于行驶在路上的车辆来说，这种考虑是片面的，忽略了自车在道路上行驶时，周围车辆换道对自身正常和安全驾驶的影响，这种影响一样会导致换道交通事故的方式。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于一种基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置及方法，可显著降低相邻车道上的车辆换道至自车当前车道的过程中与自车发生碰撞交通事故的概率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
技术方案一：
一种基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法，包括以下步骤：
步骤1，确认自车相邻车道上位于自车前方的车辆；
步骤2，计算自车相邻车道的危险系数；
步骤3，根据所述危险系数，判断所述自车相邻车道上位于自车前方的车辆是否会大概率换道；若是，对自车驾驶人发出相邻车道上的车辆大概率换道的预警。
本发明技术方案一的特点和进一步的改进在于：
(1)进一步的，步骤1包括以下子步骤：
子步骤1.1，分别获取自车以及自车周围车辆的实时位置；
子步骤1.2，根据所述自车以及自车周围车辆的实时位置，获取自车与周围车辆的相对位置关系；
子步骤1.3，根据所述自车与周围车辆的相对位置关系，确认出自车相邻车道上位于自车前方的车辆；
其中，将左相邻车道上位于自车前方的车辆记为车辆B，右相邻车道上位于自车前方的车辆记为车辆D，车辆B前方的车辆记为车辆A，车辆D前方的车辆记为车辆C。
(2)更进一步的，步骤2包括以下子步骤：
子步骤2.1，分别获取车辆A、B、C、D的实时位置和实时速度；
子步骤2.2，分别按照下式进行自车相邻车道的危险系数：
KL＝DL/SL
KR＝DR/SR
DL＝R*arccos(cos(WA)*cos(WB)*cos(JB-JA)+sin(WB)*sin(WA))
DR＝R*arccos(cos(WC)*cos(WD)*cos(JD-JC)+sin(WD)*sin(WC))
SL＝vB*td+l
SR＝vD*td+l
其中，KL为自车左相邻车道的危险系数，KR为自车右相邻车道的危险系数；(JB，WB)为车辆B的实时位置经纬坐标，(JA，WA)为车辆A的实时位置经纬坐标；(JD，WD)为车辆B的实时位置经纬坐标，(JC，WC)为车辆C的实时位置经纬坐标；R代表地球半径，R＝6371004m；DL为左相邻车道上车辆A车尾与车辆B车头的相对距离，SL为左相邻车道上车辆A与车辆B之间的安全距离；DR为右相邻车道上车辆C车尾与车辆D车头的相对距离，SR为右相邻车道上车辆C与车辆D之间的安全距离；vB为车辆B的实时速度，vD为车辆D的实时速度；td代表制动迟滞时间；l代表后车停止后与前车的安全距离。
(3)更进一步的，步骤3包括以下子步骤：
子步骤3.1，设置危险系数阈值K；
子步骤3.2，对比步骤2计算得到的自车相邻车道的危险系数与所述危险系数阈值；
若KL<K，向自车驾驶人发出左相邻车道上的车辆大概率换道的预警信息；
若KR<K，向自车驾驶人发出右相邻车道上的车辆大概率换道的预警信息。
(4)更进一步的，所述危险系数阈值K为0.6。
技术方案二：
一种基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置，用于实施上述基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法，包括：V2V通信单元、中央处理单元和指示灯单元；
所述V2V通信单元内设置有OBD模块、GPS模块和V2V信息交互模块；
所述中央处理单元内设置有车辆位置生成模块、相邻车道危险系数计算模块和换道判断模块；
所述OBD模块和GPS模块的输出端分别连接所述V2V信息交互模块的信息输入端；所述V2V信息交互模块的信息输出端通过CAN总线连接所述车辆位置生成模块的输入端；所述车辆位置生成模块的输出端连接所述相邻车道危险系数计算模块的输入端；所述相邻车道危险系数计算模块的输出端连接所述换道判断模块的输入端；所述换道判断模块的输出端连接所述指示灯单元的控制端。
本发明技术方案二的特点和进一步的改进在于：
(1)所述OBD模块用于获取车辆的实时速度；
所述GPS模块用于获取车辆的实时位置；
所述V2V信息交互模块用于将所述OBD模块和所述GPS模块获取的实时速度和实时位置发送至周围车辆，并接收周围车辆所发送的实时速度和实时位置；
所述车辆位置生成模块用于根据所述V2V信息交互模块所接收到的自车和周围车辆的实时位置，确定自车与周围车辆的相对位置关系，并确认出自车相邻车道上位于自车前方的车辆；
所述相邻车道危险系数计算模块用于计算相邻车道上车辆的危险系数，并将计算结果发送至所述换道判断模块；
所述换道判断模块用于根据预设的换道判断条件，判断自车相邻车道上位于自车前方的车辆是否会大概率换道；并根据判断结果生成预警信息，将预警信息发送至所述指示灯单元；
所述指示灯单元用于通过不同的警示灯对自车驾驶人进行换道预警。
(2)所述中央处理单元包含ARM处理器和CAN收发器，所述ARM处理器内设置所述车辆位置生成模块、相邻车道危险系数计算模块和换道判断模块；所述CAN收发器连接车辆的CAN总线。
(3)所述V2V信息交互模块中还设置有无线通信设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明由于采用基于V2V的方式来采集周围车辆信息，相较于传统自主式信息采集系统能够更稳定、准确地获得全面的环境车辆信息，实时传送给中央处理单元进行危险系数的计算和周围车辆换道判断，生成预警控制指令，降低了周围车辆换道过程中对自车的安全驾驶的影响。
2、本发明采用危险计算模块，针对自车左相邻车道前方车辆或右相邻车道前方车辆或左右相邻两车道前方车辆，通过设置阈值的方式，实时判断车辆是否将会大概率换道，从而保证了在车辆换道到自车所驶车道正前方过程中自车的安全驾驶，降低了由换道引发的碰撞交通事故发生率。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明提供的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法的一种实施例的流程示意图；
图2为本发明提供的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法中各车辆的位置环境示意图；
图3为本发明提供的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置的一种实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置中V2V通信单元的结构示意图；
图5为本发明提供的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置中中央处理单元的结构示意图；
图6为本发明提供的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置中指示灯单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
参考图1，本发明实施例提供一种基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法，包括以下步骤：
步骤1，确认自车相邻车道上位于自车前方的车辆。
具体的，包括以下子步骤：
子步骤1.1，分别获取自车以及自车周围车辆的实时位置；
子步骤1.2，根据所述自车以及自车周围车辆的实时位置，获取自车与周围车辆的相对位置关系；
子步骤1.3，根据所述自车与周围车辆的相对位置关系，确认出自车相邻车道上位于自车前方的车辆；
其中，参考图2，将左相邻车道上位于自车前方的车辆记为车辆B，右相邻车道上位于自车前方的车辆记为车辆D，车辆B前方的车辆记为车辆A，车辆D前方的车辆记为车辆C。
步骤2，计算自车相邻车道的危险系数。
具体的，包括以下子步骤：
子步骤2.1，分别获取车辆A、B、C、D的实时位置和实时速度；
子步骤2.2，分别按照下式进行自车相邻车道的危险系数：
KL＝DL/SL
KR＝DR/SR
DL＝R*arccos(cos(WA)*cos(WB)*cos(JB-JA)+sin(WB)*sin(WA))
DR＝R*arccos(cos(WC)*cos(WD)*cos(JD-JC)+sin(WD)*sin(WC))
SL＝vB*td+l
SR＝vD*td+l
其中，KL为自车左相邻车道的危险系数，KR为自车右相邻车道的危险系数；(JB，WB)为车辆B的实时位置经纬坐标，(JA，WA)为车辆A的实时位置经纬坐标；(JD，WD)为车辆B的实时位置经纬坐标，(JC，WC)为车辆C的实时位置经纬坐标；R代表地球半径，R＝6371004m；DL为左相邻车道上车辆A车尾与车辆B车头的相对距离，SL为左相邻车道上车辆A与车辆B之间的安全距离；DR为右相邻车道上车辆C车尾与车辆D车头的相对距离，SR为右相邻车道上车辆C与车辆D之间的安全距离；vB为车辆B的实时速度，vD为车辆D的实时速度；td代表制动迟滞时间，本发明实施例取2.0s；l代表后车停止后与前车的安全距离，本发明实施例取5m。
步骤3，根据所述危险系数，判断所述自车相邻车道上位于自车前方的车辆是否会大概率换道；若是，对自车驾驶人发出相邻车道上的车辆大概率换道的预警。
具体的，包括以下子步骤：
子步骤3.1，设置危险系数阈值K；本实施例中，设置危险系数阈值K＝0.6。
子步骤3.2，对比步骤2计算得到的自车相邻车道的危险系数与所述危险系数阈值；
若KL<K，向自车驾驶人发出左相邻车道上的车辆大概率换道的预警信息；
若KR<K，向自车驾驶人发出右相邻车道上的车辆大概率换道的预警信息。
进一步的，参考图3，为了实施上述实施例提供的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法，本发明实施例还提供一种基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置，包括：V2V通信单元、中央处理单元和指示灯单元。
其中，V2V通信单元内设置有OBD模块、GPS模块和V2V信息交互模块。中央处理单元内设置有车辆位置生成模块、相邻车道危险系数计算模块和换道判断模块。
上述实施例中，OBD模块用于获取车辆的实时速度，GPS模块用于获取车辆的实时位置，V2V信息交互模块用于将OBD模块和GPS模块获取的实时速度和实时位置发送至周围车辆，并接收周围车辆所发送的实时速度和实时位置；参考图4，V2V信息交互模块中设置无线通信设备，V2V信息交互模块通过无线通信设备实现自车与周围车辆之间的信息交互，并且传送到自车的系统CAN总线。
上述实施例中，OBD模块是通过车辆自带的OBD接口获得车辆的实时速度；GPS模块是通过车辆自带的GPS定位器来采集车辆的实时位置，即实时的经纬坐标。
上述实施例中，车辆位置生成模块用于根据V2V信息交互模块所接收到的自车和周围车辆的实时位置，确定自车与周围车辆的相对位置关系；并根据自车与周围车辆的相对位置关系，确认出自车相邻车道上位于自车前方的车辆；同时，车辆位置生成模块还可以获取自车相邻车道上位于自车前方的车辆的实时位置和实时速度，并将其发送至相邻车道危险系数计算模块。相邻车道危险系数计算模块用于根据预设的公式计算相邻车道上车辆的危险系数，并将计算结果发送至换道判断模块；换道判断模块用于根据预设的换道判断条件，判断自车相邻车道上位于自车前方的车辆是否会大概率换道；并根据判断结果生成预警信息，并将预警信息发送至指示灯单元。
上述实施例中，参考图5，中央处理单元包含ARM处理器和CAN收发器，ARM处理器内设置车辆位置生成模块、相邻车道危险系数计算模块和换道判断模块；CAN收发器连接车辆的CAN总线，用于接收自车的系统CAN总线所传送的自车的实时速度和实时位置，以及来自于V2V信息交互模块所接收到的自车周围车辆的实时速度和实时位置。
本实施例中，ARM处理器采用STM32，CAM收发器采用STM32，本发明不仅限于此。
上述实施例中，指示灯单元用于通过不同的警示灯对自车驾驶人进行换道预警，指示灯单元包括分别安装在汽车仪表盘上的左预警指示灯和右预警指示灯。
上述实施例中，V2V通信单元能够采集自车前方左右相邻车道上前后四车A、B、C、D(位置关系如图2所示)的实时行驶速度：左相邻车道车辆A速度vA和左相邻车道车辆B的实时速度vB，右相邻车道车辆C的实时速度vC和右相邻车道车辆D的实时速度vD；以及车辆A、B、C、D的实时经纬坐标：左相邻车道车辆A的实时位置坐标(JA，WA)，左相邻车道车辆B的实时位置坐标(JB，WB)，右相邻车道车辆C的实时位置坐标(JC，WC)，右相邻车道车辆D的实时位置坐标(JD，WD)。
上述实施例中，换道判断模块中预设的换道判断条件为：
KL<K，Lleft＝1；KL≥K，Lleft＝0；
KR<K，Lright＝1；KR≥K，Lright＝0；
KL由危险系数计算模块计算得到，表示KL小于换道判断模块内设置的阈值，此时，自车判断前方左相邻车道上的车辆B将会大概率换道到自车当前车道的正前方。
Lleft和Lright代表左预警指示灯和右预警指示灯的开闭状态，1代表开启，0代表关闭。
左预警指示灯或/和右预警指示灯亮起，对驾驶人进行预警，提醒驾驶人减速行驶，或者提高注意力，尽量避免与很可能要换道到自车前面的左相邻车道上的车辆B或右相邻车道上的车辆D发生碰撞。
参考图6，指示灯单元可以包括驱动电路，以及分别安装在汽车仪表盘左边的预警指示灯ILL_LED和预警指示灯ILR_LED，对应于不同相邻车道上的后车换道预警需求，指示灯单元应当执行相应的预警控制；本实施例中，指示灯单元可以向自车驾驶员发出灯光预警，预警需求与预警控制可以如下表1所示：
表1
Figure BDA0002389555900000111
当中央处理单元中的ARM处理器判定出相邻左车道前方车辆B或者相邻右车道前方车辆D将要换道到自车H前方时，ARM处理器从其I/O信号输出IOC1/PT1或IOC2/PT2分别输出对ILL_LED预警指示灯或ILR_LED预警指示灯的控制信号。本实施例中，预警指示灯的闪烁频率设为2Hz，相应地，系统控制单元中设置500ms的时间中断，在中断函数中将根据预警指令将控制信号设置为与当前状态相反值。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，确认自车相邻车道上位于自车前方的车辆；
步骤2，计算自车相邻车道的危险系数；
步骤3，根据所述危险系数，判断所述自车相邻车道上位于自车前方的车辆是否会大概率换道；若是，对自车驾驶人发出相邻车道上的车辆大概率换道的预警。
2.根据权利要求1所述的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法，其特征在于，步骤1包括以下子步骤：
子步骤1.1，分别获取自车以及自车周围车辆的实时位置；
子步骤1.2，根据所述自车以及自车周围车辆的实时位置，获取自车与周围车辆的相对位置关系；
子步骤1.3，根据所述自车与周围车辆的相对位置关系，确认出自车相邻车道上位于自车前方的车辆；
其中，将左相邻车道上位于自车前方的车辆记为车辆B，右相邻车道上位于自车前方的车辆记为车辆D，车辆B前方的车辆记为车辆A，车辆D前方的车辆记为车辆C。
3.根据权利要求2所述的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法，其特征在于，步骤2包括以下子步骤：
子步骤2.1，分别获取车辆A、B、C、D的实时位置和实时速度；
子步骤2.2，分别按照下式进行自车相邻车道的危险系数：
KL＝DL/SL
KR＝DR/SR
DL＝R*arccos(cos(WA)*cos(WB)*cos(JB-JA)+sin(WB)*sin(WA))
DR＝R*arccos(cos(WC)*cos(WD)*cos(JD-JC)+sin(WD)*sin(WC))
SL＝vB*td+l
SR＝vD*td+l
其中，KL为自车左相邻车道的危险系数，KR为自车右相邻车道的危险系数；(JB，WB)为车辆B的实时位置经纬坐标，(JA，WA)为车辆A的实时位置经纬坐标；(JD，WD)为车辆B的实时位置经纬坐标，(JC，WC)为车辆C的实时位置经纬坐标；R代表地球半径，R＝6371004m；DL为左相邻车道上车辆A车尾与车辆B车头的相对距离，SL为左相邻车道上车辆A与车辆B之间的安全距离；DR为右相邻车道上车辆C车尾与车辆D车头的相对距离，SR为右相邻车道上车辆C与车辆D之间的安全距离；vB为车辆B的实时速度，vD为车辆D的实时速度；td代表制动迟滞时间；l代表后车停止后与前车的安全距离。
4.根据权利要求3所述的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法，其特征在于，步骤3包括以下子步骤：
子步骤3.1，设置危险系数阈值K；
子步骤3.2，对比步骤2计算得到的自车相邻车道的危险系数与所述危险系数阈值；
若KL<K，向自车驾驶人发出左相邻车道上的车辆大概率换道的预警信息；
若KR<K，向自车驾驶人发出右相邻车道上的车辆大概率换道的预警信息。
5.根据权利要求4所述的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法，其特征在于，所述危险系数阈值K为0.6。
6.一种基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置，用于实施权利要求1所述的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警方法，其特征在于，包括：V2V通信单元、中央处理单元和指示灯单元；
所述V2V通信单元内设置有OBD模块、GPS模块和V2V信息交互模块；
所述中央处理单元内设置有车辆位置生成模块、相邻车道危险系数计算模块和换道判断模块；
所述OBD模块和GPS模块的输出端分别连接所述V2V信息交互模块的信息输入端；所述V2V信息交互模块的信息输出端通过CAN总线连接所述车辆位置生成模块的输入端；所述车辆位置生成模块的输出端连接所述相邻车道危险系数计算模块的输入端；所述相邻车道危险系数计算模块的输出端连接所述换道判断模块的输入端；所述换道判断模块的输出端连接所述指示灯单元的控制端。
7.根据权利要求6所述的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置，其特征在于，所述OBD模块用于获取车辆的实时速度；
所述GPS模块用于获取车辆的实时位置；
所述V2V信息交互模块用于将所述OBD模块和所述GPS模块获取的实时速度和实时位置发送至周围车辆，并接收周围车辆所发送的实时速度和实时位置；
所述车辆位置生成模块用于根据所述V2V信息交互模块所接收到的自车和周围车辆的实时位置，确定自车与周围车辆的相对位置关系，并确认出自车相邻车道上位于自车前方的车辆；
所述相邻车道危险系数计算模块用于计算相邻车道上车辆的危险系数，并将计算结果发送至所述换道判断模块；
所述换道判断模块用于根据预设的换道判断条件，判断自车相邻车道上位于自车前方的车辆是否会大概率换道；并根据判断结果生成预警信息，将预警信息发送至所述指示灯单元；
所述指示灯单元用于通过不同的警示灯对自车驾驶人进行换道预警。
8.根据权利要求6所述的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置，其特征在于，所述中央处理单元包含ARM处理器和CAN收发器，所述ARM处理器内设置所述车辆位置生成模块、相邻车道危险系数计算模块和换道判断模块；所述CAN收发器连接车辆的CAN总线。
9.根据权利要求6所述的基于Vehicle to Vehicle(V2V)的汽车换道预警装置，其特征在于，所述V2V信息交互模块中还设置有无线通信设备。
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