CN112598911A - 一种v2x车联网环境下安全跟车方法、系统及装置 - Google Patents

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CN112598911A CN202110243724.9A CN202110243724A CN112598911A CN 112598911 A CN112598911 A CN 112598911A CN 202110243724 A CN202110243724 A CN 202110243724A CN 112598911 A CN112598911 A CN 112598911A
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刘艺
何书贤
邵彦淇
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Abstract

本发明涉及一种V2X车联网环境下安全跟车方法、系统、装置及计算机可读存储介质，所述方法包括以下步骤：获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距；根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值；根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度。本发明提供的V2X车联网环境下安全跟车方法，提高了跟车的安全性。

Description

一种V2X车联网环境下安全跟车方法、系统及装置
技术领域
本发明涉及智能驾驶技术领域，尤其涉及一种V2X车联网环境下安全跟车方法、系统、装置及计算机可读存储介。
背景技术
超速行驶在日常道路环境下是经常存在的一种危险交通行为，同时，智能驾驶中车辆跟车模型已有很成熟的理论分析模型，在此模型中本车会根据与前车之间的距离和速度差进行加减速，从而达到安全驾驶的目的。然而当前车超速行驶时，随着两车之间距离和速度差的不断增大，根据已有模型，本车会一直处于加速状态中，最终可能也会处于超速行驶的状态，从而出现危险的驾驶行为，严重影响了跟车的安全性。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种V2X车联网环境下安全跟车方法、系统、装置及计算机可读存储介质，用以解决现有跟车安全性较低的问题。
本发明提供了一种V2X车联网环境下安全跟车方法，包括以下步骤：
获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距；
根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值；
根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度。
进一步地，获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距，具体包括：通过V2X通信信息，获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距。
进一步地，根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值，具体包括：若当前时刻前车车速大于当前道路的最大限定速度，则阶跃函数值为0，否则阶跃函数值为1。
进一步地，根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距及前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度，具体包括：
根据所述当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距，确定最优速度函数；根据所述最优速度函数、阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、前车与本车之间的车头间距及当前道路的最大限定速度，确定本车的加速度。
进一步地，根据所述当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距，确定最优速度函数，具体包括：
根据所述当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距及最优速度函数公式，确定最优速度函数；所述最优速度函数公式为
Figure 396143DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 194335DEST_PATH_IMAGE002
为当前道路的最大限定速度，
Figure 799759DEST_PATH_IMAGE003
为当前时刻前车与本车之间的车头间 距，
Figure 468638DEST_PATH_IMAGE004
为前车与本车之间的安全车头间距。
进一步地，根据所述最优速度函数、阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、前车与本车之间的车头间距及当前道路的最大限定速度，确定本车的加速度，具体包括：
根据所述最优速度函数、阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、前车与本车之间的车头间距、当前道路的最大限定速度及加速度确定公式，确定本车的加速度；所述加速度确定公式为
Figure 383373DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 934440DEST_PATH_IMAGE006
为当前时刻t本车的加速度，
Figure 77977DEST_PATH_IMAGE007
为操作延迟时间，
Figure 132521DEST_PATH_IMAGE003
为当前时刻t前 车与本车之间的车头间距，
Figure 719622DEST_PATH_IMAGE008
为当前时刻t前车车速，
Figure 226827DEST_PATH_IMAGE009
为当前时刻t本车车速，
Figure 174054DEST_PATH_IMAGE002
为当前道路的最大限定速度，
Figure 348684DEST_PATH_IMAGE010
为速度控制因子，
Figure 339642DEST_PATH_IMAGE011
为阶跃函数。
本发明还提供了一种V2X车联网环境下安全跟车系统，包括信息获取模块、阶跃函数值确定模块及加速度确定模块；
所述信息获取模块，用于获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距；
所述阶跃函数值确定模块，用于根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值；
所述加速度确定模块，用于根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度。
本发明还提供了一种V2X车联网环境下安全跟车装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述任一技术方案所述的V2X车联网环境下安全跟车方法。
本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如上述任一技术方案所述的V2X车联网环境下安全跟车方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距；根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值；根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度；提高了跟车的安全性。
附图说明
图1为本发明提供的V2X车联网环境下安全跟车方法的流程示意图；
图2为本发明提供的V2X车联网环境下安全跟车系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本发明实施例提供了一种V2X车联网环境下安全跟车方法，其流程示意图，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
S1、获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距；
S2、根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值；
S3、根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度。
优选的，获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距，具体包括：通过V2X通信信息，获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距。
一个具体实施例中，获取V2X（vehicle to everything，车与外界的信息交互）通信信息并对其进行解析，得到前车、本车的实时运动状态和当前道路的最大限定速度；前车在行驶过程中会出现速度相对于当前车道的最大限定速度会出现两种可能性，即前车最大速度小于或等于车道最大限定速度和前车最大速度大于车道最大限定速度。
当前车出现不同的行驶状态时，本车跟车时的加速度的变化所参照的对象也会不同；前车速度小于或等于车道最大限定速度时，本车加速度变化所参照的对象就是前车的实时运动状态；前车的速度大于车道最大限定速度时，本车加速度变化所参照的对象就是前车的实际位置和车道最大限定速度；前车速度由大于车道最大限定速度调整为小于或等于车道最大限定速度时，本车跟车加速度的变化所参照的对象也会从前车的实际位置和车道最大限定速度变为前车的实际位置和实时车速。
优选的，根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值，具体包括：若当前时刻前车车速大于当前道路的最大限定速度，则阶跃函数值为0，否则阶跃函数值为1。
一个具体实施例中，阶跃函数值
Figure 802985DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 412957DEST_PATH_IMAGE008
为当前 时刻t前车车速，
Figure 317460DEST_PATH_IMAGE002
为当前道路的最大限定速度；
优选的，根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距及前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度，具体包括：
根据所述当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距，确定最优速度函数；根据所述最优速度函数、阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、前车与本车之间的车头间距及当前道路的最大限定速度，确定本车的加速度。
优选的，根据所述当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距，确定最优速度函数，具体包括：
根据所述当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距及最优速度函数公式，确定最优速度函数；所述最优速度函数公式为
Figure 354686DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 728160DEST_PATH_IMAGE014
为当前道路的最大限定速度，
Figure 407403DEST_PATH_IMAGE015
为当前时刻前车与本车之间的车头间 距，
Figure 900833DEST_PATH_IMAGE016
为前车与本车之间的安全车头间距。
优选的，根据所述最优速度函数、阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、前车与本车之间的车头间距及当前道路的最大限定速度，确定本车的加速度，具体包括：
根据所述最优速度函数、阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、前车与本车之间的车头间距、当前道路的最大限定速度及加速度确定公式，确定本车的加速度；所述加速度确定公式为
Figure 374539DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 468266DEST_PATH_IMAGE018
为当前时刻t本车的加速度，
Figure 685621DEST_PATH_IMAGE007
为操作延迟时间，
Figure 564715DEST_PATH_IMAGE019
为当前时刻t前车 与本车之间的车头间距，
Figure 943744DEST_PATH_IMAGE020
为当前时刻t前车车速，
Figure 26232DEST_PATH_IMAGE021
为当前时刻t本车车速，
Figure 781698DEST_PATH_IMAGE022
为 当前道路的最大限定速度，
Figure 515299DEST_PATH_IMAGE010
为速度控制因子（小于1且大于0，例如0.75），
Figure 534071DEST_PATH_IMAGE023
为阶跃函 数。
需要说明的是，
Figure 477756DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 895968DEST_PATH_IMAGE025
、
Figure 608709DEST_PATH_IMAGE026
分别为当前时刻t的前车与本车 的位置；
具体实施时，通过获取的信息判定前车的速度小于或者等于当前车道的最大限定 速度，则本车参照本车与前车的车头间距和速度差来进行加减速。前车的速度小于或等于 当前车道最大限定速度，即
Figure 470486DEST_PATH_IMAGE027
，此时
Figure 901467DEST_PATH_IMAGE028
，本车的加速度变化应满足以下关 系式
Figure 624835DEST_PATH_IMAGE029
即，本车加速度的变化参考的对象是本车与前车的车头间距和速度差，以求本车能够安全跟车行驶。
通过获取的信息判定前车的速度大于当前车道最大限定速度，则本车参照本车与 前车间的车头间距和当前车道的最大限定速度来进行加减速；前车的速度大于当前车道最 大限定速度，即
Figure 192082DEST_PATH_IMAGE030
，此时
Figure 224760DEST_PATH_IMAGE031
，本车的加速度变化应满足以下关系式
Figure 64409DEST_PATH_IMAGE032
即，本车加速度的变化参照的对象是本车与前车间的车头间距和当前车道的最大限定速度，以求本车能够安全跟车行驶。
一个具体实施例中，前车在处于超速行驶一段时间后，意识到超速行驶带来的潜 在危险，本通过一系列的操作使得自己的速度降到车道最大限定速度范围内，即前车的速 度由
Figure 903052DEST_PATH_IMAGE033
变为
Figure 590385DEST_PATH_IMAGE034
，此时
Figure 793965DEST_PATH_IMAGE035
由0变为1，本车加速度的变化应分为以下两个 阶段，第一阶段，
Figure 933959DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 252990DEST_PATH_IMAGE037
，本车加速度
Figure 60409DEST_PATH_IMAGE038
即，本车加速度的变化参照的对象是本车与前车间的车头间距和当前车道的最大 限定速度，使得本车不至于随着两车之间距离的增大和前车超速行驶的状态速度不断增大 从而处于超速行驶的状态，以求本车能够处于安全跟车行驶状态。第二阶段，
Figure 434889DEST_PATH_IMAGE039
，
Figure 62180DEST_PATH_IMAGE040
，本车加速度
Figure 163997DEST_PATH_IMAGE041
即，本车加速度的变化参照的对象由本车与前车间的车头间距和当前车道的最大限定速度转变为本车与前车间的车头间距和速度差，使得本车能够在前车的车速做出调整后，不至于始终参照当前车道的最大限定速度，导致两车发生碰撞。
根据本实施例中提出的前车超车行驶的安全跟车方法，通过V2X车联网技术获取的信息，分析本车的运动状态、前车的运动状态和当前车道的最大限定速度，对比前车与当前车道的最大限定速度之间的大小关系，并由阶跃函数
Figure 825922DEST_PATH_IMAGE042
控制本车速度所要参照对比的对象，从而使得本车能够在当前车道上安全跟车行驶。
实施例2
本发明实施例提供了一种V2X车联网环境下安全跟车系统，其结构框图，如图2所示，所述系统包括信息获取模块1、阶跃函数值确定模块2及加速度确定模块3；
所述信息获取模块1，用于获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距；
所述阶跃函数值确定模块2，用于根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值；
所述加速度确定模块3，用于根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度。
实施例3
本发明实施例提供了一种V2X车联网环境下安全跟车装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如实施例1所述的V2X车联网环境下安全跟车方法。
实施例4
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如实施例1所述的V2X车联网环境下安全跟车方法。
本发明公开了一种V2X车联网环境下安全跟车方法、系统、装置及计算机可读存储介质，通过获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距；根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值；根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度；提高了跟车的安全性。本发明技术方案基于V2X车联网技术的信息交互，以获取当前车道前车的行驶状态和车道的最大限定速度，通过分析前车的行驶速度与车道最大的限定速度之间的关系，从而来控制本车的加减速所要参考的对象，并能及时调整本车的速度，以求能够安全跟车行驶，有效避免了由于前车超速行驶而导致本车在跟车时也超速行驶的危险驾驶行为，克服了现有技术中只参考前车运动状态的缺陷，实现了本车在前车持续超速行驶时仍然能处于安全的跟车行驶状态中的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种V2X车联网环境下安全跟车方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距；
根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值；
根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度。
2.根据权利要求1所述的V2X车联网环境下安全跟车方法，其特征在于，获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距，具体包括：通过V2X通信信息，获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距。
3.根据权利要求1所述的V2X车联网环境下安全跟车方法，其特征在于，根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值，具体包括：若当前时刻前车车速大于当前道路的最大限定速度，则阶跃函数值为0，否则阶跃函数值为1。
4.根据权利要求1所述的V2X车联网环境下安全跟车方法，其特征在于，根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距及前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度，具体包括：
根据所述当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距，确定最优速度函数；根据所述最优速度函数、阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、前车与本车之间的车头间距及当前道路的最大限定速度，确定本车的加速度。
5.根据权利要求4所述的V2X车联网环境下安全跟车方法，其特征在于，根据所述当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距，确定最优速度函数，具体包括：
根据所述当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距及最优速度函数公式，确定最优速度函数；所述最优速度函数公式为
Figure 804823DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 849763DEST_PATH_IMAGE002
为当前道路的最大限定速度，
Figure 593728DEST_PATH_IMAGE003
为当前时刻前车与本车之间的车头间距，
Figure 706041DEST_PATH_IMAGE004
为前车与本车之间的安全车头间距。
6.根据权利要求5所述的V2X车联网环境下安全跟车方法，其特征在于，根据所述最优速度函数、阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、前车与本车之间的车头间距及当前道路的最大限定速度，确定本车的加速度，具体包括：
根据所述最优速度函数、阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、前车与本车之间的车头间距、当前道路的最大限定速度及加速度确定公式，确定本车的加速度；所述加速度确定公式为
Figure 306786DEST_PATH_IMAGE005
其中，
Figure 504549DEST_PATH_IMAGE006
为当前时刻t本车的加速度，为操作延迟时间，
Figure 753445DEST_PATH_IMAGE008
为当前时刻t前车与本 车之间的车头间距，
Figure 993934DEST_PATH_IMAGE009
为当前时刻t前车车速，
Figure 210151DEST_PATH_IMAGE010
为当前时刻t本车车速，
Figure 561498DEST_PATH_IMAGE011
为当前 道路的最大限定速度，
Figure 881359DEST_PATH_IMAGE012
为速度控制因子，
Figure 27169DEST_PATH_IMAGE013
为阶跃函数。
7.一种V2X车联网环境下安全跟车系统，其特征在于，包括信息获取模块、阶跃函数值确定模块及加速度确定模块；
所述信息获取模块，用于获取当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距；
所述阶跃函数值确定模块，用于根据所述当前时刻前车车速、当前道路的最大限定速度确定阶跃函数值；
所述加速度确定模块，用于根据所述阶跃函数值、当前时刻前车车速、当前时刻本车车速、当前道路的最大限定速度、前车与本车之间的车头间距、前车与本车之间的安全车头间距确定本车的加速度。
8.一种V2X车联网环境下安全跟车装置，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-6任一所述的V2X车联网环境下安全跟车方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一所述的V2X车联网环境下安全跟车方法。
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Citations (5)

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