CN111746527B - 一种汽车与行人碰撞的预测方法及系统 - Google Patents

一种汽车与行人碰撞的预测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车与行人碰撞的预测方法及系统。本发明通过车辆、道路及行人的信息获取单元获取信息，依据车辆、道路及行人信息预测有碰撞可能的车辆的预算行驶时间和行人的预算运动时间，再将两者比较计算差值后将警报分级提醒驾驶员及行人。本发明着重探究各个不同道路因素和车辆于不同路段运动状态对于碰撞预测的影响，可以有效预测行人及车辆碰撞的可能性，达到减少交通事故发生率的目的。

Description

一种汽车与行人碰撞的预测方法及系统
技术领域
本发明涉及一种汽车与行人碰撞的预测方法及系统。
背景技术
目前由于车辆行业不断发展，车辆的人均保有量不断增加，由此导致交通事故发生率也随之增加，因此减少事故发生率成为了迫在眉睫的问题之一。从大量案例中发现，许多事故的发生，是由于道路、天气等因素导致行人与驾驶员对于双方位置及运动状况的不了解，从而发生碰撞。
俗称的“鬼探头”就是一种由于行人或非机动车从驾驶员视线盲区突然出现而驾驶员反应不及从而导致的一种交通事故，该种类型事故在所有事故种类中占了较大的比重。数据显示，2019年全国的交通事故中，有26％是由于行人或非机动车从驾驶员视野盲区出现所导致的，因而急需要一种预防措施来判断发生碰撞的可能性，提醒驾驶员及行人从而减少甚至避免这样的事故发生。
中国专利文献“车辆行人碰撞预防方法及系统”(公开号CN 108674413A)中提到依据行人与车辆的距离和车辆的刹车距离来判断行人与车辆是否会发生碰撞，固然可行，但缺乏一定的合理性，其距离的判断缺少道路信息对于行人及车辆行驶的影响。采用远程服务器、行人信息、行驶车辆信息以及道路信息之间进行交互，计算并比较行人运动时间及车辆预算行驶时间的判断方法能更直观且准确地判断双方是否能够发生碰撞，从而对行人及驾驶员进行双向预警，使得行人与车辆碰撞的风险得到大大的降低。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提供一种汽车与行人碰撞的预测方法及系统，用于降低行人与车辆发生碰撞的风险。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的汽车与行人碰撞的预测方法，具体是：根据有关信息，先由车辆运动时间预算模型对车辆与行人有可能碰撞的行驶时间进行预测，和由行人运动时间预算模型对有可能与车辆碰撞的行人的运动时间进行预测，所述有关信息包括所获取的车辆、行人及道路的相关数据；再由碰撞预警分级模型将远程服务器比较计算后的车辆与行人的时间差值，通过无线电信号在行人手机应用端及车载应用端进行警报，以此降低行人与车辆碰撞的风险。
上述方法中，所述车辆运动时间预算模型，用于以下车辆两种行驶状况：
(1)当车辆检测起始点与限速牌距离小于与减速带之间的距离时，由远程服务器获取道路及车辆相关数据后计算到预测碰撞点的行驶时间，时间分为非道路影响行驶时间以及道路影响行驶时间；
(2)当车辆检测起始点与限速牌距离大于与减速带之间的距离时，由远程服务器获取道路及车辆相关数据后计算预测到预测碰撞点的行驶时间，行驶时间分为非道路影响行驶时间以及道路影响行驶时间。
上述方法所述车辆行驶状况(1)中，其非道路影响行驶时间计算公式为：
Figure BDA0002528723370000021
Figure BDA0002528723370000022
上述公式中：t1+t2即为非道路影响行驶时间；t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间；t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间；Y为限速牌与检测起始点距离；A为由于限速牌导致的制动点与限速牌之间的距离；V0车为车辆初速；Vm为限速牌限定速度；a为制动时减速度；
上述方法所述车辆行驶状况(2)中，其非道路影响行驶时间计算公式为：
Figure BDA0002528723370000023
Figure BDA0002528723370000024
上述公式中：t1+t2即为非道路影响行驶时间；t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间；t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间；Y为限速牌与检测起始点距离；V0车为车辆初速；Vc为车辆与减速带接触前速度；a为制动时减速度；X为减速带与检测起始点距离；S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离。
上述方法所述车辆行驶状况(1)中，其道路影响行驶时间分别对应以下三种工况计算：
工况1，当车辆在进入减速带的减速区域尚未减速到限速牌的限定车速且在经过减速带前能够减速到限定车速时，其计算公式为：
Figure BDA0002528723370000031
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure BDA0002528723370000032
上述公式中：t3即为道路影响行驶时间；t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间；t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间；Y为限速牌与检测起始点距离；A为由于限速牌导致的制动点与限速牌之间的距离；V0车为车辆初速；Vm为限速牌限定速度；a为制动时减速度；S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离；V为即时车速；Vc1为车辆与减速带接触后速度；
工况2，当车辆在进入减速带的减速区域尚未减速到限速牌的限定车速且在经过减速带后还未减速到限速牌的限定车速时，其计算公式为：
Figure BDA0002528723370000033
Figure BDA0002528723370000034
t3+t4即为道路影响行驶时间，则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure BDA0002528723370000035
上述公式中：t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间；t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间；t3为车辆减速到限速牌限定车速后匀速行驶到减速带减速区域前的时间；t4为车辆在减速带减速区域的制动时间；Y为限速牌与检测起始点距离；X为减速带与检测起始点距离；A为由于限速牌导致的制动点与限速牌之间的距离；V0车为车辆初速；Vm为限速牌限定速度；a为制动时减速度；Vc1为车辆与减速带接触后速度；Vc为车辆与减速带接触前速度；S1为车辆经过减速带后减速到限速牌限制速度的制动距离；
工况3，当车辆在进入减速带的减速区域前已减速到限速牌的限定车速时，其计算公式为：
Figure BDA0002528723370000041
Figure BDA0002528723370000042
Figure BDA0002528723370000043
t3+t4+t5为道路影响行驶时间，则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure BDA0002528723370000044
式中：t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间；t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间；t3为车辆减速到限速牌限定车速后匀速行驶到减速带减速区域前的时间；t4为车辆在减速带减速区域的制动时间；t5为车辆经过减速带后匀速行驶的时间；Y为限速牌与检测起始点距离；A为由于限速牌导致的制动点与限速牌之间的距离；V0车为车辆初速；Vm为限速牌限定速度；a为制动时减速度；Vc1为车辆与减速带接触后速度；X为减速带与检测起始点距离；L为车辆检测起始点与预测碰撞点的距离；S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离。
上述方法所述车辆行驶状况(2)中，其道路影响行驶时间分别对应以下两种工况计算：
工况1，当车辆经过减速带后的车速小于限速牌限定车速时，计算公式为：
Figure BDA0002528723370000045
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure BDA0002528723370000051
上述公式中，t1为车辆行驶到减速带减速区域前匀速行驶的时间；t2为车辆在减速带减速区域中减速的制动时间；t3为车辆经过减速带后匀速行驶的时间；X为减速带与检测起始点距离；S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离；V0车为车辆初速；Vc为车辆与减速带接触前速度；a为制动时减速度；Vc1为车辆与减速带接触后速度；L为车辆检测起始点与预测碰撞点的距离；
工况2，当车辆经过减速带后的车速大于限速牌限定车速时，计算公式为：
Figure BDA0002528723370000052
Figure BDA0002528723370000053
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure BDA0002528723370000054
上述公式中，t1为车辆行驶到减速带减速区域前匀速行驶的时间；t2为车辆在减速带减速区域中减速的制动时间；t3为车辆经过减速带后匀速行驶的时间；t4为车辆经过减速带并减速到限速牌限定车速后匀速行驶至预测碰撞点的行驶时间；X为减速带与检测起始点距离；S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离；V0车为车辆初速；Vc为车辆与减速带接触前速度；a为制动时减速度；Vc1为车辆与减速带接触后速度；L为车辆检测起始点与预测碰撞点的距离；S2为车辆经过减速带后减速到限速牌限定车速的制动距离；Vm为限速牌限定速度。
上述方法中，所述行人运动时间预算模型，通过获取行人运动及道路信息预测行人到预测碰撞点的时间，计算方法为：
Figure BDA0002528723370000055
Figure BDA0002528723370000061
式中：V0人表示行人初速；tik表示路面障碍物阻挡时间,i由障碍物类型决定，k＝1,2,3……；t障表示总障碍物阻挡时间；n为障碍物数量，B表示行人的检测起始点与预测碰撞点之间的距离，α表示行人速度与垂直车速方向的夹角；t人表示行人预算运动时间。
上述方法中，所述碰撞预警分级模型，通过比较t人和t车进行预警并通过其具体差值对预警进行分级：
若t人-t车≤3s或t人-t车≤5s时，发出一级警报；
若3s<t人-t车≤5s或5s<t人-t车≤7s时，发出二级警报；
若5s<t人-t车≤7s或7s<t人-t车≤9s时，发出三级警报；
若7s<t人-t车或9s<t人-t车时，则判断不会碰撞；
上述公式中，t人表示行人预算运动时间，t车表示车辆预算行驶时间，s表示时间秒。
本发明提供的汽车与行人碰撞的预测系统，包括远程服务器，以及通过无线信号分别与远程服务器通讯的车载信息获取单元、行人信息获取单元、道路信息获取单元，其中：车载信息获取单元装载于行驶车辆上，行人信息获取单元通过开发软件并安装在行人手机上，道路信息获取单元装载于道路一侧，远程服务器根据上述三个单元获取的信息预测车辆和行人有可能的碰撞点，并且根据车辆初速、安全系数以及安全距离判断出车辆检测起始点与预测碰撞点的距离。
所述的车载信息获取单元用于将行驶车辆的当前车速、行驶方向以及道路定位信息即时地上传至远程服务器。
所述的行人信息获取单元用于将行人的运动速度、方向以及道路定位即时地上传至远程服务器；道路信息获取单元用于将行人及车辆附近的道路信息即时地上传至远程服务器。
本发明与现有技术相比具有以下主要优点：
本发明首先通过安全系数、车辆初速及行驶方向、行人运动速度、运动方向等条件计算出预测碰撞点与测量起始点的距离，进一步地，通过从车载信息获取单元和道路信息获取单元得到的车辆行驶数据及道路数据，将减速带、限速牌等道路因素纳入考虑范围，综合计算车辆至预测碰撞点的时间，再从行人信息获取单元和道路信息获取单元获取行人运动数据及道路数据进而计算行人至预测碰撞点的时间，将车辆、道路、行人三者即时的信息结合从而得出与贴合实际情况的数据。
在获取道路、车辆、行人三者的即时信息时，充分考虑各不同情况将产生的结果，更改算法获得最合理的结果，例如根据限速牌和减速带与车辆起始点的相对位置不同运用不同的公式计算、根据行人可能的运动路线上存在的障碍物的数量得出最接近实际的行人运动时间等，进一步再通过比较所计算出的时间数据，通过充分考虑行人运动速度与车速的差距对差值的大小2s一级进行合理分级以提醒行人及驾驶员对不同等级警报采取不同紧急程度的措施，避免出现过激或反应不及的情况，从而能够有效提高车辆在道路上的行驶安全以及行人安全，有效降低交通事故发生率。
本发明主要在以下方面进行了创新：
1.提供了一种预测车辆与行人是否发生碰撞的方法及系统，从而可以减少或避免行人与车辆发生碰撞事故。
2.提供了预测车辆到达预测碰撞点的时间计算方法，增加了道路具体情况、车辆行驶状况及乘客乘车舒适度等因素，从而可以更加准确的计算和预测车辆从当前位置到可能发生碰撞点的行驶时间。
3.提供了预测行人到达预测碰撞点的时间计算方法，增加了道路具体情况及行人运动状况，从而可以更加准确的计算和预测行人从当前位置到可能发生碰撞点的运动时间。
4.依据行人和车辆到预测碰撞点时间差值不同，提供了预警分级方法，从而可以为车辆驾驶员和行人提供不同程度和等级的预警方式，在保证碰撞危险预警的同时，还能够降低车辆驾驶员和行人紧张程度。
5.提供了车辆、行人、道路相关信息的获取方法，除了直接读取车辆速度、行人速度、道路限速等信息之外，还基于所读取信息再通过计算获得道路拥堵、障碍物位置、该路段车辆制动减速度等其他信息，从而可以更好的了解道路状况及车辆和行人通行数量，并更加准确地计算时间及可能发生碰撞点。
附图说明
图1为本发明的一种汽车与行人碰撞的预测方法与系统的流程图；
图2为本发明的一种汽车与行人碰撞的预测方法与系统的示意图；
图3为本发明系统中各单元之间信息交互关系的示意图。
具体实施方式
为使本发明更通俗易懂并便于理解其目的与优点，接下来将结合实施案例与附图对本发明进行进一步解释与说明，但不限定本发明。
本发明提供的汽车与行人碰撞的预测系统，其结构如图1和图3所示，包括远程服务器，以及通过无线信号分别与远程服务器通讯的车载信息获取单元、行人信息获取单元、道路信息获取单元，其中：车载信息获取单元，用于将行驶车辆的当前车速、行驶方向以及道路定位等信息即时地上传至远程服务器；行人信息获取单元，用于将行人的运动速度、方向以及道路定位即时地上传至远程服务器；道路信息获取单元，用于将行人及车辆附近的道路信息例如减速带、限速牌等即时地上传至远程服务器；远程服务器根据车辆的行驶方向和行人的运动方向判断预测碰撞点，根据车辆初速、安全系数以及安全距离判断出车辆检测起始点与预测碰撞点的距离。
所述远程服务器的硬件采用商业云服务器，安装Linux操作系统和开发的碰撞预警专用软件，通过定时轮询通讯技术实现车载信息获取单元和行人信息获取单元之间的信息交换。
所述车载信息获取单元，由电源、ECU、CAN接口、GPS/BDS、4G通讯和开发的车辆碰撞预警专用软件组成，其安装在行驶车辆上。
所述行人信息获取单元，由行人手机(附带GPS/BDS)和开发的行人碰撞预警专用软件组成，其由行人随身携带。
所述道路信息获取单元，由太阳能发电充电、ECU、GPS/BDS、4G通讯和开发的道路信息检测专用软件组成，其安装在易发碰撞交通事故道路一侧。
本发明提供的汽车与行人碰撞的预测系统，其工作过程是：车载信息获取单元、行人信息获取单元和道路信息获取单元将所获取的信息上传至远程服务器，计算预测碰撞点及行人与车辆到预测碰撞点的时间，根据两者时间差值大小对安全等级分级，并通过无线电信号在行人手机应用端及车载应用端进行警报。
本发明提供的汽车与行人碰撞的预测方法，在获取车辆、道路及行人的信息后，先预测有碰撞可能的车辆的预算行驶时间和行人的预算运动时间，再将两者比较计算差值后将警报分级提醒驾驶员及行人。本方法着重探究各个不同道路因素和车辆于不同路段运动状态对于碰撞预测的影响，可以有效预测行人及车辆碰撞的可能性，达到减少交通事故发生率的目的。
本发明提供的汽车与行人碰撞的预测方法，如图1和图2所示，包括：建立车辆运动时间预算模型，用于计算一定情况下道路上车辆到预测碰撞点的行驶时间；建立行人运动时间预算模型，用于计算一定情况下行人到预测碰撞点的时间；建立碰撞预警分级模型，用于比较行人与车辆的行驶时间分出三个不同等级的警报告知驾驶员。
所述车辆运动时间预算模型，其根据车辆当前车速、车辆减速度，并规定安全距离及安全系数，判断车辆检测起始点以及车辆检测起始点与预测碰撞点的距离。
当车速大于限速牌限制速度时，车辆在经过限速牌前也会经过一段驾驶员主动制动的距离A，其值按照由车载软件所记录的驾驶员操作习惯的数据取平均值所得。
因此，为确保计算的准确性及合理性，需要将减速带和限速牌等道路因素与车辆的相对位置顺序以及车辆在各段的运动状态作为分类依据，可根据车辆检测起始点与限速牌和减速带的距离不同，分为车辆检测起始点与限速牌距离大于与减速带之间的距离以及车辆检测起始点与限速牌距离大于与减速带之间的距离两种工况。
第一方面，在车辆检测起始点与限速牌距离小于与减速带之间的距离的工况下，获取道路及车辆相关数据后计算到预测碰撞点的行驶时间，行驶时间分为非道路影响行驶时间以及道路影响行驶时。
若车辆在行驶过程中先经过减速带，其非道路影响行驶时间表示为：
非道路影响行驶时间计算方法为：
Figure BDA0002528723370000101
V0车t1＝Y-A (2)
Figure BDA0002528723370000102
Figure BDA0002528723370000103
对于车辆制动时的减速度，由于存在人体乘车舒适极限的车辆最大减速度，为保证乘客舒适度和安全性，当实际制动减速度小于人体乘车舒适极限的车辆最大减速度时，减速度取实际值；当实际制动减速度大于人体乘车舒适极限的车辆最大减速度时，减速度取人体乘车舒适极限的车辆最大减速度；
Figure BDA0002528723370000104
Figure BDA0002528723370000105
上述公式(1)-(6)中，其中：L为车辆检测起始点与预测碰撞点的距离，fn为安全系数，V0车为车辆初速，a为制动时减速度，S安为安全距离，t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间，Y为限速牌与检测起始点距离，Vm为限速牌限定速度，t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间。
通过比较车辆的预算行驶时间和行人的预算运动时间，按照两者之间差值多少进行预警分级，由于车速相对于行人运动速度大得多，因此当行人先到达预测碰撞点时，两者之间的差值应相较车辆先到达的情况更大；
进一步，将分级的警报通过车辆和行人手机软件进行提醒，告知行人以及驾驶员前方可能存在碰撞危险；
本方法中，通过结合道路、行人以及车辆的即时信息，首先根据由最大安全距离、安全系数以及车辆初速度确定的测量起始点与预测碰撞点的距离，再将该段距离分别由减速带、限速牌分段计算行驶时间，各段行驶时间之和即为总和的车辆行驶时间。再结合行人运动速度及路径上障碍物的影响得出行人运动时间，将两者比较可得报警等级，从而用于提醒驾驶员。本方法中重点考虑了道路因素对驾驶员操作的影响以及行人运动的影响因素，进一步提升了预测的合理性、准确性与真实性，从而有效预防了行人与车辆的碰撞，减少交通事故发生率。
优选的，参阅图2，由于车辆在经过减速带前会经过一段驾驶员主动制动的距离S，其值按照由车载软件所记录的驾驶员操作习惯的数据取平均值所得，并且车辆在经过减速带后会根据减速带的类型按比例减速(减速带类型在此不进行考虑)，可表示为：
Vc1＝fiVc (7)
上述公式(7)中，其中：fi为减速带减速系数，i取决于减速带类型，Vc1为车辆与减速带接触后速度，Vc为车辆与减速带接触前速度，S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离。
道路影响行驶时间分为三种工况，分别为：
条件一，当车辆在进入减速带的减速区域尚未减速到限速牌的限定车速且在经过减速带前能够减速到限定车速时，计算方法为：
Figure BDA0002528723370000111
Figure BDA0002528723370000112
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure BDA0002528723370000113
上述公式(8)-(10)中，其中：t3为道路影响行驶时间，X为减速带与检测起始点距离，V为即时车速。
条件二，当车辆在进入减速带的减速区域尚未减速到限速牌的限定车速且在经过减速带后还未减速到限速牌的限定车速时，计算方法为：
Figure BDA0002528723370000114
Vc1＝fiVc (12)
Figure BDA0002528723370000121
Figure BDA0002528723370000122
Figure BDA0002528723370000123
t3+t4即为道路影响行驶时间；
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure BDA0002528723370000124
上述公式(11)-(16)中，其中：t3为车辆经过减速带后减速到限速牌限制速度的制动时间，S1为车辆经过减速带后减速到限速牌限制速度的制动距离，t4为车辆经过限速带并减速到限速牌限制速度后匀速行驶到预测碰撞点的时间，t3+t4为道路影响行驶时间，t车为车辆从检测起始点到预测碰撞点的距离。
条件三，当车辆在进入减速带的减速区域前已减速到限速牌的限定车速时，计算方法为：
Figure BDA0002528723370000125
Figure BDA0002528723370000126
Figure BDA0002528723370000127
Figure BDA0002528723370000128
上述公式(17)-(20)中，其中：t3为车辆减速到限速牌限定车速后匀速行驶到减速带减速区域前的时间，t4为车辆在减速带减速区域的制动时间，t5为车辆经过减速带后匀速行驶的时间。
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure BDA0002528723370000131
公式(21)中：t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间，t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间，t3为车辆减速到限速牌限定车速后匀速行驶到减速带减速区域前的时间，t4为车辆在减速带减速区域的制动时间，t5为车辆经过减速带后匀速行驶的时间，S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离，S1为车辆经过减速带后减速到限速牌限制速度的制动距离，X为减速带与检测起始点距离，V为即时车速，fi为减速带减速系数，i取决于减速带类型，Vc1为接触后速度，Vc为车辆与减速带接触前速度，L为车辆检测起始点与预测碰撞点的距离，fn为安全系数，V0车为车辆初速，a为制动时减速度，S安为安全距离，Y为限速牌与检测起始点距离，Vm为限速牌限定速度。
第二方面，在车辆检测起始点与限速牌距离大于与减速带之间的距离的工况下，获取道路及车辆相关数据后计算到预测碰撞点的行驶时间，行驶时间分为非道路影响行驶时间以及道路影响行驶时间，其中非道路影响行驶时间计算方法为：
Figure BDA0002528723370000132
Figure BDA0002528723370000133
Vc1＝fiVc (24)
Figure BDA0002528723370000134
上述公式(21)-(25)中，其中：t1为车辆行驶到减速带减速区域前匀速行驶的时间，Vc为车辆与减速带接触前速度，Vc1为车辆与减速带接触后速度，fi为减速带减速系数，i取决于减速带类型，S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离，a为制动时减速度,V0车为车辆初速，t2为车辆在减速带减速区域中减速的制动时间。
进一步，道路影响行驶时间分为三种工况，分别为：
条件一，当经过减速带后的车速小于限速牌限定车速时，计算方法为：
Figure BDA0002528723370000141
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure BDA0002528723370000142
上述公式(26)-(27)中，其中：t1为车辆行驶到减速带减速区域前匀速行驶的时间，t2为车辆在减速带减速区域中减速的制动时间，t3为车辆经过减速带后匀速行驶的时间，L为车辆检测起始点与预测碰撞点的距离。
条件二，当经过减速带后的车速大于限速牌限定车速时，计算方法为：
Figure BDA0002528723370000143
Figure BDA0002528723370000144
Figure BDA0002528723370000145
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure BDA0002528723370000146
上述公式(28)-(31)中，其中：t3为车辆经过减速带后减速到限速牌限定车速的制动时间，S2为车辆经过减速带后减速到限速牌限定车速的制动距离，t4为车辆经过减速带并减速到限速牌限定车速后匀速行驶至预测碰撞点的行驶时间。
由于道路上减速带与限速牌等与车辆检测起始点之间距离会影响预算行驶时间的算法，故需要根据从道路信息获取单元获取信息，进一步通过车辆运动时间预算模型计算出车辆的预算行驶时间，并且车辆的预算时间模型又分为非道路影响行驶时间和道路影响行驶时间；通过道路信息判断行人运动方向上障碍物的数量从而进一步判断对行人的影响，再依此通过行人运动时间预算模型计算出行人到预测碰撞点的预算运动时间。
所述行人运动时间预算模型，通过获取行人运动及道路信息预测行人到预测碰撞点的时间，计算方法为：
Figure BDA0002528723370000151
Figure BDA0002528723370000152
上述公式(32)-(33)中，其中：V0人表示行人初速；tik表示路面障碍物阻挡时间,i由障碍物类型决定，k＝1,2,3……；t障表示总障碍物阻挡时间；n为障碍物数量，B表示行人的检测起始点与预测碰撞点之间的距离，α表示行人速度与垂直车速方向的夹角；t人表示行人预算运动时间。
所述建立碰撞预警分级模型，通过比较t人和t车进行预警并通过其具体差值对预警进行分级，若t人-t车≤3s或t人-t车≤5s时，发出一级警报；若3s<t人-t车≤5s或5s<t人-t车≤7s时，发出二级警报；若5s<t人-t车≤7s或7s<t人-t车≤9s时，发出三级警报；若7s<t人-t车或9s<t人-t车时，则判断不会碰撞。
本实施例中，可根据车辆的不同运动参数选择不同的计算方法，将计算出的车辆预算行驶时间最后与计算出的行人预算运动时间比较算出差值，依据碰撞预警分级模型将警报分级后提醒驾驶员及行人，驾驶员及行人可根据不同的分级采取不同的应对策略，最终达到最大可能地避免事故发生的可能性；
以上为对本发明所提供地技术方案的描述，由于其发明内容及实施例均有可改变部分，对于本领域技术人员，本发明内容不应理解为对发明的限制。

Claims (8)

1.一种汽车与行人碰撞的预测方法，其特征是根据有关信息，先由车辆运动时间预算模型对车辆与行人有可能碰撞的行驶时间进行预测，和由行人运动时间预算模型对有可能与车辆碰撞的行人的运动时间进行预测，所述有关信息包括所获取的车辆、行人及道路的相关数据，再由碰撞预警分级模型将远程服务器比较计算后的车辆与行人的时间差值，通过无线电信号在行人手机应用端及车载应用端进行警报，以此降低行人与车辆碰撞的风险；
所述车辆运动时间预算模型，用于以下车辆两种行驶状况：
(1)当车辆检测起始点与限速牌距离小于与减速带之间的距离时，由远程服务器获取道路及车辆相关数据后计算到预测碰撞点的行驶时间，时间分为非道路影响行驶时间以及道路影响行驶时间；
(2)当车辆检测起始点与限速牌距离大于与减速带之间的距离时，由远程服务器获取道路及车辆相关数据后计算预测到预测碰撞点的行驶时间，行驶时间分为非道路影响行驶时间以及道路影响行驶时间；
所述行人运动时间预算模型，通过获取行人运动及道路信息预测行人到预测碰撞点的时间，计算方法为：
Figure FDA0003510510100000011
Figure FDA0003510510100000012
式中：V0人表示行人初速；tik表示路面障碍物阻挡时间,i由障碍物类型决定，k＝1,2,3……；t障表示总障碍物阻挡时间；n为障碍物数量，B表示行人的检测起始点与预测碰撞点之间的距离，α表示行人速度与垂直车速方向的夹角；t人表示行人预算运动时间；
所述车辆运动时间预算模型，在车辆行驶状况(1)中，其道路影响行驶时间分别对应以下三种工况计算：
工况1，当车辆在进入减速带的减速区域尚未减速到限速牌的限定车速且在经过减速带前能够减速到限定车速时，其计算公式为：
Figure FDA0003510510100000021
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure FDA0003510510100000022
上述公式中：t3即为道路影响行驶时间；t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间；t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间；Y为限速牌与检测起始点距离；A为由于限速牌导致的制动点与限速牌之间的距离；V0车为车辆初速；Vm为限速牌限定速度；a为制动时减速度；S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离；V为即时车速；Vc1为车辆与减速带接触后速度；
工况2，当车辆在进入减速带的减速区域尚未减速到限速牌的限定车速且在经过减速带后还未减速到限速牌的限定车速时，其计算公式为：
Figure FDA0003510510100000023
Figure FDA0003510510100000024
t3+t4即为道路影响行驶时间，则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure FDA0003510510100000025
上述公式中：t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间；t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间；t3为车辆减速到限速牌限定车速后匀速行驶到减速带减速区域前的时间；t4为车辆在减速带减速区域的制动时间；Y为限速牌与检测起始点距离；X为减速带与检测起始点距离；A为由于限速牌导致的制动点与限速牌之间的距离；V0车为车辆初速；Vm为限速牌限定速度；a为制动时减速度；Vc1为车辆与减速带接触后速度；Vc为车辆与减速带接触前速度；S1为车辆经过减速带后减速到限速牌限制速度的制动距离；
工况3，当车辆在进入减速带的减速区域前已减速到限速牌的限定车速时，其计算公式为：
Figure FDA0003510510100000031
Figure FDA0003510510100000032
Figure FDA0003510510100000033
t3+t4+t5为道路影响行驶时间，则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure FDA0003510510100000034
式中：t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间；t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间；t3为车辆减速到限速牌限定车速后匀速行驶到减速带减速区域前的时间；t4为车辆在减速带减速区域的制动时间；t5为车辆经过减速带后匀速行驶的时间；Y为限速牌与检测起始点距离；A为由于限速牌导致的制动点与限速牌之间的距离；V0车为车辆初速；Vm为限速牌限定速度；a为制动时减速度；Vc1为车辆与减速带接触后速度；X为减速带与检测起始点距离；L为车辆检测起始点与预测碰撞点的距离；S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离。
2.根据权利要求1所述的汽车与行人碰撞的预测方法，其特征在于，
车辆行驶状况(1)中，其非道路影响行驶时间计算公式为：
Figure FDA0003510510100000035
Figure FDA0003510510100000036
上述公式中：t1+t2即为非道路影响行驶时间；t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间；t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间；Y为限速牌与检测起始点距离；A为由于限速牌导致的制动点与限速牌之间的距离；V0车为车辆初速；Vm为限速牌限定速度；a为制动时减速度；
车辆行驶状况(2)中，其非道路影响行驶时间计算公式为：
Figure FDA0003510510100000037
Figure FDA0003510510100000041
上述公式中：t1+t2即为非道路影响行驶时间；t1为车辆开始制动前匀速行驶的时间；t2为车辆在限速牌前减速到限速牌限定速度的制动时间；Y为限速牌与检测起始点距离；V0车为车辆初速；Vc为车辆与减速带接触前速度；a为制动时减速度；X为减速带与检测起始点距离；S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离。
3.根据权利要求1所述的汽车与行人碰撞的预测方法，其特征在于，所述车辆运动时间预算模型，在车辆行驶状况(2)中，其道路影响行驶时间分别对应以下两种工况计算：
工况1，当车辆经过减速带后的车速小于限速牌限定车速时，计算公式为：
Figure FDA0003510510100000042
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure FDA0003510510100000043
上述公式中，t1为车辆行驶到减速带减速区域前匀速行驶的时间；t2为车辆在减速带减速区域中减速的制动时间；t3为车辆经过减速带后匀速行驶的时间；X为减速带与检测起始点距离；S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离；V0车为车辆初速；Vc为车辆与减速带接触前速度；a为制动时减速度；Vc1为车辆与减速带接触后速度；L为车辆检测起始点与预测碰撞点的距离；
工况2，当车辆经过减速带后的车速大于限速牌限定车速时，计算公式为：
Figure FDA0003510510100000044
Figure FDA0003510510100000045
则该种工况下车辆预算行驶时间为：
Figure FDA0003510510100000046
上述公式中，t1为车辆行驶到减速带减速区域前匀速行驶的时间；t2为车辆在减速带减速区域中减速的制动时间；t3为车辆经过减速带后匀速行驶的时间；t4为车辆经过减速带并减速到限速牌限定车速后匀速行驶至预测碰撞点的行驶时间；X为减速带与检测起始点距离；S为由于减速带导致的由驾驶员操作习惯决定的制动点与减速带之间的距离；V0车为车辆初速；Vc为车辆与减速带接触前速度；a为制动时减速度；Vc1为车辆与减速带接触后速度；L为车辆检测起始点与预测碰撞点的距离；S2为车辆经过减速带后减速到限速牌限定车速的制动距离；Vm为限速牌限定速度。
4.根据权利要求1所述的汽车与行人碰撞的预测方法，其特征在于，所述碰撞预警分级模型，通过比较t人和t车进行预警并通过其具体差值对预警进行分级：
若t人-t车≤3s时，发出一级警报；
若3s<t人-t车≤5s时，发出二级警报；
若5s<t人-t车≤7s时，发出三级警报；
若7s<t人-t车时，则判断不会碰撞；
上述公式中，t人表示行人预算运动时间，t车表示车辆预算行驶时间，s表示时间秒。
5.根据权利要求1所述的汽车与行人碰撞的预测方法，其特征在于，所述碰撞预警分级模型，通过比较t人和t车进行预警并通过其具体差值对预警进行分级：
若t人-t车≤5s时，发出一级警报；
若5s<t人-t车≤7s时，发出二级警报；
若7s<t人-t车≤9s时，发出三级警报；
若9s<t人-t车时，则判断不会碰撞；
上述公式中，t人表示行人预算运动时间，t车表示车辆预算行驶时间，s表示时间秒。
6.一种汽车与行人碰撞的预测系统，其特征在于，采用权利要求1-5中任一所述的方法，该预测系统包括远程服务器，以及通过无线信号分别与远程服务器通讯的车载信息获取单元、行人信息获取单元、道路信息获取单元，其中：车载信息获取单元装载于行驶车辆上，行人信息获取单元通过开发软件并安装在行人手机上，道路信息获取单元装载于道路一侧，远程服务器根据道路信息获取单元和车载信息获取单元获取的限速牌、减速带重要道路信息以及车辆初速、车辆行驶方向重要车辆运动信息模拟计算车辆行驶过程，再根据行人信息获取单元所获得的行人运动速度、运动方向以及定位数据信息，模拟计算行人运动过程，将两者比较最终得出车辆监测起始点与预测碰撞点的距离。
7.根据权利要求6所述的汽车与行人碰撞的预测系统，其特征在于，车载信息获取单元用于将行驶车辆的当前车速、行驶方向以及道路定位信息即时地上传至远程服务器。
8.根据权利要求6所述的汽车与行人碰撞的预测系统，其特征在于，行人信息获取单元用于将行人的运动速度、方向以及道路定位即时地上传至远程服务器；道路信息获取单元用于将行人及车辆附近的道路信息即时地上传至远程服务器。
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