CN113386778B - 一种基于车辆行驶轨迹数据的急减速驾驶行为判定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车辆行驶轨迹数据的急减速驾驶行为判定方法，涉及交通判定技术领域，包括以下步骤：建立车辆安全距离模型；确定对驾驶行为影响权重较大的参数；建立急减速驾驶行为判断模型；根据行驶场景输入数据，判断车辆是否发生急减速驾驶行为。本发明利用车载设备及路侧设备进行数据收集与监控，分析交通大数据，评价驾驶员特性。该方法方便实用，可快速分析驾驶员驾驶行为，实用性好。

Description

一种基于车辆行驶轨迹数据的急减速驾驶行为判定方法

技术领域

本发明涉及交通判定技术领域，特别涉及一种基于车辆行驶轨迹数据的急 减速驾驶行为判定方法。

背景技术

驾驶员在驾车正常出行时通常能按正常状态驾驶车辆，但有时遇到紧急状 况或前车发生危险时较容易出现交通事故，现阶段的技术手段往往仅仅以是否 发生事故作为危险驾驶的评判标准。

但其他异常驾驶行为也是属于交通事故发生的诱因，例如急加速、急减速、 急转弯等，而这其中急减速驾驶行为又是最常发生且危险的驾驶行为。目前常 以经验取值的方法判断是否发生急减速行为，而未考虑驾驶员状态、车辆运行 情况、行驶环境等其他因素，导致判断准确度不高，常发生误判漏判等情况， 尚缺少一种科学有效的判定方法。

针对现有技术存在的问题，本申请提供了一种基于车辆行驶轨迹数据的急 减速驾驶行为判定方法，通过判定模型输入数据，对任意时刻的车辆驾驶行为 进行判定，判断有无急减速驾驶行为发生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于车辆行驶轨迹数据的急减速驾驶行为判 定方法，通过判定模型输入数据，对任意时刻的车辆驾驶行为进行判定，判断 有无急减速驾驶行为发生。

本发明提供了一种基于车辆行驶轨迹数据的急减速驾驶行为判定方法，包 括以下步骤：

根据车间的跟驰制动过程参数建立车辆安全距离模型；

获取驾驶员驾车状态参数，根据影响力权重提取目标参数；

分析目标参数，并根据车辆安全距离模型建立急减速驾驶行为判断模型；

将行驶场景数据输入急减速驾驶行为判断模型，判断车辆是否发生急减速 驾驶行为。

进一步地，前车与后车制动行驶距离计算如下所示：

L_f＝L_s+L_l-L (1)

其中，L_f为后车制动行驶距离，L_l为前车制动行驶距离，L为制动后后 车与前车保持的距离，L_s为行驶安全距离；

前车减速灯亮起时后车驾驶员开始制动，直至停车需要经过四个阶段，制 动过程表示为：

其中，驾驶员反应时间t_r，车辆制动协调时间t_b，制动力增长时间t_u， 持续制动时间t_c，L_r为车辆在驾驶员反应时间t_r内行驶的距离，L_b为车辆 在车辆制动协调时间t_b内行驶的距离，L_u为车辆在制动力增长时间t_u内行驶 的距离，L_c为车辆在持续制动时间t_c内行驶的距离；

安全行驶距离L_s的计算模型如下：

其中，v_f为后车制动前的行驶速度，v_l为前车制动前的行驶速度，a_l为 前车最大制动减速度，t_l为前车制动时间。

进一步地，驾驶员驾车状态参数包括视野参数、注意力参数、判断力参数、 反应时间参数、行驶车速及行驶环境参数，其中，对驾驶行为影响权重最大的 为行驶环境参数。

进一步地，所述行驶环境参数包括驾驶员反应时间、行驶速度、路面附着 系数。

进一步地，所述行驶环境参数中行驶速度v_f受天气影响的计算方式如下：

vf＝vf_bm_vw (5)

其中：m_vw为不良天气对车速的影响系数，v_fb为后车制动前的基本行驶速 度；

路面附着系数

受天气影响的计算方式如下：

a_l＝gφ (6)

其中：a_l为前车最大制动减速，g为重力加速度；

驾驶员反应时间t_r受天气、时段、道路车速影响的计算方式如下：

其中：t_rb为驾驶员基本反应时间，m_rt为夜晚对反应时间的修正系数， m_rs为不良天气对驾驶员反应时间的修正系数，m_vw为不良天气对车速的影响 系数。

进一步地，急减速驾驶行为判断模型中，制动结束后车与前车保持的距离 L范围为2m～5m，车辆制动协调时间t_b为200ms；制动力增长时间tu为150ms， 故t_b+t_u/2＝0.275s；

车辆安全距离模型中后车减速度、速度等变量之间的关系为：

前、后车车速均视为v，即v_f＝v_l＝v，基本行驶速度v_fb变为v_b，则减速 度表示为：

根据减速度与阈值的对比，判断是否发生急减速驾驶行为。

进一步地，所述行驶场景数据包括光源情况数据和天气情况数据。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

本发明提出的一种基于车辆行驶轨迹数据的急减速驾驶行为判定方法，能 根据驾驶员驾驶车辆的行驶轨迹和制动过程数据建立车辆安全距离模型，将行 驶场景、车辆速度等数据，输入判断模型进行判断，满足对任意时刻的车辆驾 驶行为进行判定，判断其有无急减速驾驶行为发生。本发明涉及驾驶员自身驾 驶参数、车辆运行参数及行驶环境场景参数，数据获取较为全面，使得误差降 低，预测和判断精度高。本发明提出的一种基于车辆行驶轨迹数据的急减速驾 驶行为判定方法，可帮助用户掌握自己的驾驶行为特征，并辅助进行司机驾驶 行为监控，规范用车行为。

附图说明

图1为本发明实施例提供的判定流程图；

图2为本发明实施例提供的跟驰状态示意图；

图3为本发明实施例提供的无雨状态下白天急减速数值分布图；

图4为本发明实施例提供的降雨状态下白天急减速数值分布图。

具体实施方式

下面结合本发明中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的 描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。 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的前提下 所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

参照图1-4，本发明提供了一种基于车辆行驶轨迹数据的急减速驾驶行为 判定方法，包括以下步骤：

根据车间的跟驰制动过程参数(如车辆跟驰和交警制动参数)建立车辆安 全距离模型；

获取驾驶员驾车状态参数，根据影响力权重提取目标参数；

分析目标参数，并根据车辆安全距离模型建立急减速驾驶行为判断模型， 即分别确定对驾驶员、驾驶环境具体的影响情况及影响参数，包括驾驶员反应 时间、行驶速度、路面附着系数等，利用车辆安全距离模型及影响驾驶行为的 参数，建立急减速驾驶行为判断模型；

将行驶场景数据输入急减速驾驶行为判断模型，判断车辆是否发生急减速 驾驶行为。

其中，所述行驶场景数据包括光源情况数据和天气情况数据，根据行驶场 景输入数据，判断车辆是否发生急减速驾驶行为的方法是根据影响条件设立白 天无雨、白天降雨、夜晚无雨、夜晚降雨几个驾驶场景，利用急减速驾驶行为 判断模型将场景参数转变为模型参数输入，最终计算该行驶状态下车辆是否发 生急减速驾驶行为。

根据影响力权重提取目标参数的方法为：分析驾驶员驾车过程中的主要动 作、专注情况及其他情况，包括视野、注意力、判断力、反应时间及行驶环境 等，分析对驾驶行为影响权重最大的条件，即照明条件、不良天气和道路车速。

实施例1

首先建立车辆安全距离模型，如图2所示，前车2与后车1同向行驶。遇 到紧急情况时，前车2紧急制动后停到虚线位置；后车也进行紧急制动以应对 前车状况，最后两车到虚线位置停止。前车与后车制动行驶距离计算如下所示：

L_f＝L_s+L_l-L (1)

其中，L_f为后车制动行驶距离，L_l为前车制动行驶距离，L为制动后后 车与前车保持的距离，L_s为行驶安全距离；

前车减速灯亮起时后车驾驶员开始制动，直至停车需要经过四个阶段，制 动过程表示为：

其中，驾驶员反应时间t_r，车辆制动协调时间t_b，制动力增长时间t_u， 持续制动时间t_c，L_r为车辆在驾驶员反应时间t_r内行驶的距离，L_b为车辆 在车辆制动协调时间t_b内行驶的距离，L_u为车辆在制动力增长时间t_u内行驶 的距离，L_c为车辆在持续制动时间t_c内行驶的距离；

安全行驶距离L_s的计算模型如下：

其中，v_f为后车制动前的行驶速度，v_l为前车制动前的行驶速度，a_l为 前车最大制动减速度，t_l为前车制动时间。

然后确定对驾驶行为影响较大的参数。在影响行为的场景因素中：照明条 件变化后会影响驾驶员的注意力、判断力及反应时间；不良天气对驾驶影响程 度较大，会改变道路行驶条件，降低能见度；而车辆行驶在不同速度时，制动 距离也有较大变化。因此照明条件、不良天气、道路车速这三个因素的影响程 度最大。

照明条件在危险条件下的反应时间平均值约为1.02s，而低速状态下约为 0.7s。夜晚不同时段反应时间相对觉醒水平不同(即修正系数不同)。

表1夜晚反应时间的修正系数

降雨对驾驶行为特征有显著影响，包括车速、反应时间等。通过分析得出： 当车速小于60km/h时，一般程度降雨会使车速降低4.4％；当车速大于60km/h 时，该值变为5.8％。该天气对驾驶员反应时间的修正系数一般取1.47。降雨 也影响路面状况，改变路面的附着系数，正常沥青道路为0.8，积水系数为0.5。

对于车辆车速带来影响，当车速大于40km/h后，速度每提升10km/h，驾 驶员反应时间约增加0.1s，当速度增加至100km/h后反应时间变化不明显。

实施例2

驾驶员驾车状态参数包括视野参数、注意力参数、判断力参数、反应时间 参数、行驶车速及行驶环境参数，其中，对驾驶行为影响权重最大的为行驶环 境参数。

所述行驶环境参数包括驾驶员反应时间、行驶速度、路面附着系数。

所述行驶环境参数中行驶速度v_f受天气影响的计算方式如下：

v_f＝v_fbm_vw (5)

其中：m_vw为不良天气对车速的影响系数，v_fb为后车制动前的基本行驶速 度；

路面附着系数

受天气影响的计算方式如下：

a_l＝gφ (6)

其中：a_l为前车最大制动减速，g为重力加速度；

驾驶员反应时间t_r受天气、时段、道路车速影响的计算方式如下：

其中：t_rb为驾驶员基本反应时间，m_rt为夜晚对反应时间的修正系数， m_rs为不良天气对驾驶员反应时间的修正系数，m_vw为不良天气对车速的影响 系数。

实施例3

急减速驾驶行为判断模型中，制动结束后车与前车保持的距离L范围为 2m～5m，车辆制动协调时间t_b为200ms；制动力增长时间t_u为150ms，故 t_b+t_u/2＝0.275s；

车辆安全距离模型中后车减速度、速度等变量之间的关系为：

在单车道中行驶的车队，前后车保持跟驰过程，其车速在一定范围内浮动， 保持近似一致，故将前、后车车速均视为v，即v_f＝v_l＝v，基本行驶速度v_fb变为v_b，则减速度表示为：

根据减速度与阈值的对比，判断是否发生急减速驾驶行为。

数据来源是驾驶数据平台，针对不同场景进行数据归类，包括白天无雨、 白天降雨、夜晚无雨、夜晚降雨。使用历史数据中的时间信息区分白天、夜晚， 其中18:00-06:00时段为夜晚数据；使用平台中的天气信息及降雨范围进行定 位，区分降雨数据。根据数据中的时间、降雨、速度等信息，确定模型中输入 的驾驶参数，以此计算车辆在该场景中的急减速阈值，判断是否发生急减速驾 驶行为。

选取了白天场景下无雨、降雨两种场景展示急减速判断方法的准确度，对 比数据包括本判断方法计算的急减速阈值、传统方法中使用的经验阈值 (3m/s2)，以及实际驾驶中的减速度。

如图3、4所示为白天场景的急减速数值分布情况。白天无雨时，使用固定 阈值判断方法，与实际数据的平均误差比例为14.43％；采用本文方法时平均误 差为1.94％，相较传统方法准确度提升12.49％，白天降雨时与无雨时类似，准 确度提升10.32％，计算结果与实际数据趋势相吻合且数据波动幅度均小于3％。

表2白天场景下误差对比

判断该模型的误差水平，选取平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)、 均方根误差(RMSE)等统计变量为指标。三种统计指标计算结果如上表所示，其 中MRE、RMSE两种误差均大幅度减小，说明白天场景下使用本方法进行判断时 误差减小且未出现较高误差的情况。从对比结果可以看出，该方法对白天场景 的适应性较好且基本不受降雨影响，在高速时也表现出较高准确度。同样地该 方法在其他场景下也有较高的准确度。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限 于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于车辆行驶轨迹数据的急减速驾驶行为判定方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据车间的跟驰制动过程参数建立车辆安全距离模型；

获取驾驶员驾车状态参数，根据影响力权重提取目标参数；

分析目标参数，并根据车辆安全距离模型建立急减速驾驶行为判断模型；

将行驶场景数据输入急减速驾驶行为判断模型，判断车辆是否发生急减速驾驶行为；

前车与后车制动行驶距离计算如下所示：

L_f＝L_s+L_l-L (1)

其中，L_f为后车制动行驶距离，L_l为前车制动行驶距离，L为制动后后车与前车保持的距离，L_s为行驶安全距离；

前车减速灯亮起时后车驾驶员开始制动，直至停车需要经过四个阶段，制动过程表示为：

其中，驾驶员反应时间t_r，车辆制动协调时间t_b，制动力增长时间t_u，持续制动时间t_c，L_r为车辆在驾驶员反应时间t_r内行驶的距离，L_b为车辆在车辆制动协调时间t_b内行驶的距离，L_u为车辆在制动力增长时间t_u内行驶的距离，L_c为车辆在持续制动时间t_c内行驶的距离；

安全行驶距离L_s的计算模型如下：

其中，v_f为后车制动前的行驶速度，v_l为前车制动前的行驶速度，a_l为前车最大制动减速度，t_l为前车制动时间；

驾驶员驾车状态参数包括视野参数、注意力参数、判断力参数、反应时间参数、行驶车速及行驶环境参数，其中，对驾驶行为影响权重最大的为行驶环境参数；

所述行驶环境参数包括驾驶员反应时间、行驶速度、路面附着系数；

所述行驶环境参数中行驶速度v_f受天气影响的计算方式如下：

v_f＝v_fbm_vw (5)

其中：m_vw为不良天气对车速的影响系数，v_fb为后车制动前的基本行驶速度；

路面附着系数

受天气影响的计算方式如下：

a_l＝gφ (6)

其中：a_l为前车最大制动减速，g为重力加速度；

驾驶员反应时间t_r受天气、时段、道路车速影响的计算方式如下：

其中：t_rb为驾驶员基本反应时间，m_rt为夜晚对反应时间的修正系数，m_rs为不良天气对驾驶员反应时间的修正系数，m_vw为不良天气对车速的影响系数；

急减速驾驶行为判断模型中，制动结束后车与前车保持的距离L范围为2m～5m，车辆制动协调时间t_b为200ms；制动力增长时间t_u为150ms，故t_b+t_u/2＝0.275s；

车辆安全距离模型中后车减速度、速度等变量之间的关系为：

前、后车车速均视为v，即v_f＝v_l＝v，基本行驶速度v_fb变为v_b，则减速度表示为：

根据减速度与阈值的对比，判断是否发生急减速驾驶行为。

2.如权利要求1所述的一种基于车辆行驶轨迹数据的急减速驾驶行为判定方法，其特征在于，所述行驶场景数据包括光源情况数据和天气情况数据。

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