CN113470433A - 基于v2i的车辆内轮差区域危险预警方法、系统、车辆及路侧设备 - Google Patents

基于v2i的车辆内轮差区域危险预警方法、系统、车辆及路侧设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于V2I的车辆内轮差区域危险预警系统，其特征在于，包括安装在路侧的检测单元、路侧RSU、路侧计算单元、路侧提醒模块以及安装在车端的车辆行驶数据单元、车载OBU、车端计算单元、车端预警模块。本发明通过路侧的感知设备感知到障碍物时，通过V2I技术进行通信，能够实时分析判断车辆内轮差区域内是否存在危险。在遇到危险时，除能够及时提醒车辆驾驶员外，还通过路侧的预警模块对车辆内轮差区域内的弱势交通参与者进行危险预警，大大降低车辆在行驶过程中内轮差区域内的交通事故发生率。

Description

基于V2I的车辆内轮差区域危险预警方法、系统、车辆及路侧 设备
技术领域
本发明用于车辆安全管理技术领域，具体涉及车辆内轮差区域危险预警技术。
背景技术
随着经济的飞速发展和机动车保有量快速增加，截至2019年底，全球机动车保有量达12.9亿辆，其中中国3.48亿辆，每年死于车祸有125万人，其中中国6.3万人，道路交通安全形势十分严峻。
车辆在转弯过程中，转向侧的前、后轮的运动轨迹不重合。在转弯过程中如果只注意前轮能够通过，不注意内轮差区域的存在，就很容易发生交通事故。同时，坐在驾驶室的驾驶员对后视镜的可视范围有限，出现视觉盲区，内轮差处于驾驶员的视觉盲区。因此，内轮差是车辆转弯行驶过程中不可消除的属性，在一定的危险道路和驾驶条件下，会造成人员伤亡和财产损失。
图4是车辆转弯时内轮差示意图，作为车辆转弯过程中的重大安全隐患，我们一是要对内轮差进行数学建模，建立车辆转弯过程中内轮差区域的数学模型；二是由于检测盲区的存在，我们通过其他车辆的感知单元进行针对内轮差区域内的行人、小型机动车、小型非机动车等弱势交通参与者和障碍物进行准确检测；三是通过V2V设备进行车辆和车辆间的信息交互，为车辆驾驶员和自动驾驶提供预警。
目前，对内轮差区域内的监测和报警大多是利用车辆的传感器进行检测并对驾驶员进行预警，比如专利文献CN108528337A公开了一种基于视频投影的内轮差智能预警系统及智能预警方法，这类预警存在车辆传感器精度和种类有限，检测精度有限，同时难以对内轮差区域内的弱势交通参与者进行有效预警的问题。也有通过V2I的方法进行路侧和车辆间的通信，比如采用专利文献CN105788365A公开的V2I与摄像头结合的交通路口车祸预防系统实现方法，该方法是在交通路口中央设置一个中央控制器，能实时接收距离交通路口100m范围内的所有汽车的信息和路口行人的信息。每辆汽车都配备有一个信息采集节点，采集的信息包括汽车的型号、车牌、速度等。并且能实时将这些数据传送给交通路口的中央控制器。控制器接收到车辆和行人的信息后进行处理，并把危险状况反馈给汽车。但是该方法没有对车辆内轮差区域进行建模，无法实时准确反应内轮差区域内的危险，容易造成误报和漏报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于V2I的车辆内轮差区域危险预警方法、系统、车辆及路侧设备，目的在于为驾驶员驾驶过程和自动驾驶决策过程提供内轮差区域安全预警。
本发明的技术方案如下：
一种基于V2I的车辆内轮差区域危险预警系统，包括安装在路侧的检测单元、路侧RSU、路侧计算单元、路侧提醒模块以及安装在车端的车辆行驶数据单元、车载OBU、车端计算单元、车端预警模块。
所述路侧的检测单元，包括激光雷达和视频检测设备，用于检测车辆行驶过程中道路或交叉口内的弱势交通参与者及障碍物。
所述路侧RSU，用于与车端OBU进行通信和信息交互。
所述路侧计算单元，用于实时计算车辆内轮差区域以及分析车辆内轮差区域内是否有弱势交通参与者及障碍物。
所述路侧提醒模块，用于在车辆内轮差区域内存在弱势交通参与者的情况下，及时提醒车辆内轮差区域内的交通参与者。
所述车辆行驶数据单元，用于实时获取车辆行驶信息。
所述车载OBU，用于与路侧RSU进行通信和信息交互。
所述车端计算单元，用于实时计算车辆内轮差区域以及分析车辆内轮差区域内是否有弱势交通参与者及障碍物。
所述车端预警模块，用于在车辆内轮差区域内存在弱势交通参与者及障碍物时提醒车辆驾驶员注意，并将预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端。
本发明进一步还提供基于V2I的车辆内轮差区域危险预警方法，包括路测预警：
步骤1，路侧检测单元实时检测道路中的弱势交通参与者以及道路中的障碍物，并将检测结果发送到路侧RSU，检测结果包括弱势交通参与者或障碍物的类型及其实时位置。
步骤2，同时，路侧RSU接收车载OBU发送的车辆基本信息和实时行驶信息。
步骤3，路侧计算单元实时处理路侧RSU收到的信息，利用车辆的基本信息和实时的行驶信息，通过数学建模的方式，建立车辆行驶的轮迹模型，并将轮迹产生的内轮差区域与检测结果进行对比，当内轮差区域内存在弱势交通参与者时，将预警信息通过路侧RSU发送到车载OBU和路侧提醒模块；当内轮差区域内存在障碍物时，将此信息通过RSU发送到车载OBU。
步骤4，路侧提醒模块提醒弱势交通参与者进行避让，车载OBU通过车载提醒模块提醒驾驶员进行避让，并将此预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端。
进一步，所述方法还包括车端预警：
步骤1，道路检测单元实时检测道路中的弱势交通参与者以及道路中的障碍物，并将检测结果发送到路侧RSU，检测结果包括弱势交通参与者或障碍物的类型及其实时位置。
步骤2，路侧RSU将检测结果发送到车载OBU，车载OBU还接收车辆行驶数据单元的车辆基本信息和实时行驶信息，将检测结果和车辆基本信息、实时行驶信息发送到车载计算单元。
步骤3，车载计算单元首先通过数学建模的方式，建立车辆行驶的轮迹模型，并将轮迹产生的内轮差区域与检测结果进行对比，当内轮差区域内存在弱势交通参与者时，将预警信息通过车载OBU发送到路侧RSU和车载提醒模块，并将此预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端。当内轮差区域内存在障碍物时，系统会将此信息发送到车载提醒模块和车辆自动驾驶感知处理终端，车载提醒模块将提醒驾驶员进行避让。
步骤4，车载提醒模块提醒驾驶员进行避让，路侧RSU通过路侧提醒模块提醒弱势交通参与者进行避让。
本发明还提供一种路侧设备，其包括安装在路侧的检测单元、路侧RSU、路侧计算单元、路侧提醒模块，用于执行以上所述的路侧预警。
进一步本发明还提供一种车辆，其包括车辆行驶数据单元、车载OBU、车端计算单元、车端预警模块，用于执行以上所述逇车端预警。
本发明的有益效果在于：
所述基于V2I的车辆内轮差区域危险预警方法及系统通过路侧的感知设备感知到障碍物时，通过V2I技术进行通信，能够实时分析判断车辆内轮差区域内是否存在危险。
在遇到危险时，本系统除能够及时提醒车辆驾驶员外，还通过路侧的预警模块对车辆内轮差区域内的弱势交通参与者进行危险预警，大大降低车辆在行驶过程中内轮差区域内的交通事故发生率。
同时，本发明还可以将预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端，为车辆自动驾驶感知提供信息。
附图说明
图1是本发明的硬件构成图；
图2是本发明的路侧融合计算预警流程图；
图3是本发明的车端融合计算预警流程图；
图4是车辆转弯时内轮差示意图；
图5是车辆轮迹和内轮差区域建模示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的技术实现。
本发明的一个实施例是由图1所展现的基于V2I的车辆内轮差区域危险预警系统，该系统由安装在路侧的检测单元、路侧RSU、路侧计算单元、路侧提醒模块以及安装在车端的车辆行驶数据单元、车载OBU、车端计算单元、车端预警模块构成。
所述路侧的检测单元由激光雷达和视频微波融合检测设备构成，用于检测车辆行驶过程中道路或交叉口内的行人、小型机动车、小型非机动车等弱势交通参与者及障碍物。
所述路侧RSU用于与车端OBU进行通信和信息交互，路侧计算单元用于路端实时计算车辆内轮差区域以及分析车辆内轮差区域内是否有行人、小型机动车、小型非机动车等弱势交通参与者及障碍物。
路侧计算单元将对RSU收到的OBU的数据和路侧检测单元的数据进行处理分析，判断在车辆内轮差区域内是否存在弱势交通参与者或是障碍物，如果有，将触发预警，如果没有，将通过路侧检测单元反馈的弱势交通参与者的位置、速度、和方向信息进一步判断是否有弱势交通参与者即将进入内轮差区域内，如果有，也将进行预警
路侧提醒模块用于在车辆内轮差区域内存在行人、小型机动车、小型非机动车等弱势交通参与者的情况下及时提醒车辆内轮差区域内的交通参与者。
车辆行驶数据单元用于实时获取车辆行驶速度、车辆方向盘转角及转向方向、车辆高精度定位数据以及车辆的前后轮距离。
车载OBU用于与路侧RSU进行通信和信息交互。
车端计算单元用于实时计算车辆内轮差区域以及分析车辆内轮差区域内是否有行人、小型机动车、小型非机动车等弱势交通参与者及障碍物。
车端预警模块用于在车辆内轮差区域内存在行人、小型机动车、小型非机动车等弱势交通参与者及障碍物时提醒车辆驾驶员注意，并将此信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端。
本发明的路侧融合计算预警流程图参照图2：
首先，路侧检测单元实时检测道路中的行人、小型机动车、小型非机动车等弱势交通参与者以及道路中的障碍物，并将检测结果实时发送到路侧RSU，检测结果包括弱势交通参与者或障碍物的类型及其实时位置。
同时路侧RSU还将接收车载OBU发送的车辆的基本信息和实时的行驶信息，包括车辆定位信息、车速、车辆前后轮距离、车辆方向盘转角及转向方向信息。
系统的路侧计算单元将实时处理路侧RSU收到的以上信息，利用车辆的基本信息和实时的行驶信息，通过数学建模，建立车辆行驶的轮迹模型，本实施例给出一种车辆轮迹建模方法，如图5所示：
以转向方向的后轮作为坐标原点，以图4右转为例，以右后轮为坐标原点，X、Y为坐标轴，前轮转向角为θ，车辆前后轮距离为L。
通过数学建模后的内轮差区域为：
Figure BDA0003135041410000051
然后，将轮迹产生的内轮差区域与检测结果进行对比，当内轮差区域内存在行人、小型机动车、小型非机动车等弱势交通参与者时，会将此信息通过路侧RSU发送到车载OBU和路侧提醒模块。
路侧提醒模块将提醒弱势交通参与者进行避让，车载OBU收到此预警信息后，将通过车载提醒模块提醒驾驶员进行避让，并将此预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端。
当内轮差区域内存在障碍物时，系统会将此信息通过RSU发送到车载OBU，车载OBU收到此信息后，将通过车载提醒模块提醒驾驶员注意避让，并将此预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端。
本发明的车端融合计算预警流程图参照图3。
首先，道路检测单元会实时检测道路中的行人、小型机动车、小型非机动车等弱势交通参与者以及道路中的障碍物，并将检测结果实时发送到路侧RSU，检测结果包括弱势交通参与者或障碍物的类型及其实时位置。
路侧RSU会将检测结果发送到车载OBU，车载OBU还接收车辆行驶数据单元的车辆的基本信息和实时的行驶信息，包括车辆定位信息、车速、车辆前后轮距离、车辆方向盘转角及转向方向信息，车载OBU会实时将检测结果和车辆的基本信息、实时行驶信息发送到车载计算单元。
车载计算单元首先通过数学建模的方式，建立车辆行驶的轮迹模型，并将轮迹产生的内轮差区域与检测结果进行对比，当内轮差区域内存在行人、小型机动车、小型非机动车等弱势交通参与者时，会将此信息通过OBU发送到路侧RSU和车载提醒模块，并将此预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端。
车载提醒模块将提醒驾驶员进行避让，路侧RSU收到此预警信息后，也将提醒弱势交通参与者进行避让。
当内轮差区域内存在障碍物时，系统会将此信息发送到车载提醒模块和车辆自动驾驶感知处理终端，车载提醒模块将提醒驾驶员进行避让。
本发明进一步的实施例还提供一种路侧设备，其包括安装在路侧的检测单元、路侧RSU、路侧计算单元、路侧提醒模块，用于执行路侧预警：
步骤1，路侧检测单元实时检测道路中的弱势交通参与者以及道路中的障碍物，并将检测结果发送到路侧RSU，检测结果包括弱势交通参与者或障碍物的类型及其实时位置。
步骤2，同时，路侧RSU接收车载OBU发送的车辆基本信息和实时行驶信息。
步骤3，路侧计算单元实时处理路侧RSU收到的信息，利用车辆的基本信息和实时的行驶信息，通过数学建模的方式，建立车辆行驶的轮迹模型，并将轮迹产生的内轮差区域与检测结果进行对比，当内轮差区域内存在弱势交通参与者时，将预警信息通过路侧RSU发送到车载OBU和路侧提醒模块；当内轮差区域内存在障碍物时，将此信息通过RSU发送到车载OBU。
步骤4，路侧提醒模块提醒弱势交通参与者进行避让。
在另一实施例中，还提供一种车辆，其包括车辆行驶数据单元、车载OBU、车端计算单元、车端预警模块，用于执行车端预警。
步骤1，路侧RSU获取道路检测单元实时检测的道路中的弱势交通参与者以及道路中的障碍物，包括弱势交通参与者或障碍物的类型及其实时位置；
步骤2，路侧RSU将检测结果发送到车载OBU，车载OBU还接收车辆行驶数据单元的车辆基本信息和实时行驶信息，将检测结果和车辆基本信息、实时行驶信息发送到车载计算单元。
步骤3，车载计算单元首先通过数学建模，建立车辆行驶的轮迹模型，并将轮迹产生的内轮差区域与检测结果进行对比，当内轮差区域内存在弱势交通参与者时，将预警信息通过车载OBU发送到路侧RSU和车载提醒模块，并将此预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端；当内轮差区域内存在障碍物时，将此信息发送到车载提醒模块和车辆自动驾驶感知处理终端。
步骤4，车载提醒模块提醒驾驶员进行避让。

Claims (8)

1.一种基于V2I的车辆内轮差区域危险预警系统，其特征在于，包括安装在路侧的检测单元、路侧RSU、路侧计算单元、路侧提醒模块以及安装在车端的车辆行驶数据单元、车载OBU、车端计算单元、车端预警模块；
所述路侧的检测单元，包括激光雷达和视频检测设备，用于检测车辆行驶过程中道路或交叉口内的弱势交通参与者及障碍物；
所述路侧RSU，用于与车端OBU进行通信和信息交互；
所述路侧计算单元，用于实时计算车辆内轮差区域以及分析车辆内轮差区域内是否有弱势交通参与者及障碍物；
所述路侧提醒模块，用于在车辆内轮差区域内存在弱势交通参与者的情况下，及时提醒车辆内轮差区域内的交通参与者；
所述车辆行驶数据单元，用于实时获取车辆行驶信息；
所述车载OBU，用于与路侧RSU进行通信和信息交互；
所述车端计算单元，用于实时计算车辆内轮差区域以及分析车辆内轮差区域内是否有弱势交通参与者及障碍物；
所述车端预警模块，用于在车辆内轮差区域内存在弱势交通参与者及障碍物时提醒车辆驾驶员注意，并将预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端。
2.根据权利要求1所述的基于V2I的车辆内轮差区域危险预警系统，其特征在于，所述弱势交通参与者包括行人、小型机动车、小型非机动车等。
3.根据权利要求1所述的基于V2I的车辆内轮差区域危险预警系统，其特征在于，所述视频检测设备采用视频微波融合检测设备。
4.基于V2I的车辆内轮差区域危险预警方法，其特征在于，包括路侧预警：
步骤1，路侧检测单元实时检测道路中的弱势交通参与者以及道路中的障碍物，并将检测结果发送到路侧RSU，检测结果包括弱势交通参与者或障碍物的类型及其实时位置，
步骤2，同时，路侧RSU接收车载OBU发送的车辆基本信息和实时行驶信息；
步骤3，路侧计算单元实时处理路侧RSU收到的信息，利用车辆的基本信息和实时的行驶信息，通过数学建模的方式，建立车辆行驶的轮迹模型，并将轮迹产生的内轮差区域与检测结果进行对比，当内轮差区域内存在弱势交通参与者时，将预警信息通过路侧RSU发送到车载OBU和路侧提醒模块；当内轮差区域内存在障碍物时，将此信息通过RSU发送到车载OBU；
步骤4，路侧提醒模块提醒弱势交通参与者进行避让。
5.根据要求4所述的基于V2I的车辆内轮差区域危险预警方法，其特征在于，还包括车端预警：
步骤1，道路检测单元实时检测道路中的弱势交通参与者以及道路中的障碍物，并将检测结果发送到路侧RSU，检测结果包括弱势交通参与者或障碍物的类型及其实时位置；
步骤2，路侧RSU将检测结果发送到车载OBU，车载OBU还接收车辆行驶数据单元的车辆基本信息和实时行驶信息，将检测结果和车辆基本信息、实时行驶信息发送到车载计算单元；
步骤3，车载计算单元首先通过数学建模的方式，建立车辆行驶的轮迹模型，并将轮迹产生的内轮差区域与检测结果进行对比，当内轮差区域内存在弱势交通参与者时，将预警信息通过车载OBU发送到路侧RSU和车载提醒模块，并将此预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端；当内轮差区域内存在障碍物时，将此信息发送到车载提醒模块和车辆自动驾驶感知处理终端；
步骤4，车载提醒模块提醒驾驶员进行避让。
6.根据要求4或5所述的基于V2I的车辆内轮差区域危险预警方法，其特征在于，所述实时行驶信息包括车辆定位信息、车速、车辆前后轮距离、车辆方向盘转角及转向方向信息。
7.一种路侧设备，其特征在于，包括安装在路侧的检测单元、路侧RSU、路侧计算单元、路侧提醒模块，用于执行路侧预警：
步骤1，路侧检测单元实时检测道路中的弱势交通参与者以及道路中的障碍物，并将检测结果发送到路侧RSU，检测结果包括弱势交通参与者或障碍物的类型及其实时位置，
步骤2，同时，路侧RSU接收车载OBU发送的车辆基本信息和实时行驶信息；
步骤3，路侧计算单元实时处理路侧RSU收到的信息，利用车辆的基本信息和实时的行驶信息，通过数学建模的方式，建立车辆行驶的轮迹模型，并将轮迹产生的内轮差区域与检测结果进行对比，当内轮差区域内存在弱势交通参与者时，将预警信息通过路侧RSU发送到车载OBU和路侧提醒模块；当内轮差区域内存在障碍物时，将此信息通过RSU发送到车载OBU；
步骤4，路侧提醒模块提醒弱势交通参与者进行避让。
8.一种车辆，其特征在于，包括车辆行驶数据单元、车载OBU、车端计算单元、车端预警模块，用于执行车端预警：
步骤1，路侧RSU获取道路检测单元实时检测的道路中的弱势交通参与者以及道路中的障碍物，包括弱势交通参与者或障碍物的类型及其实时位置；
步骤2，路侧RSU将检测结果发送到车载OBU，车载OBU还接收车辆行驶数据单元的车辆基本信息和实时行驶信息，将检测结果和车辆基本信息、实时行驶信息发送到车载计算单元；
步骤3，车载计算单元首先通过数学建模，建立车辆行驶的轮迹模型，并将轮迹产生的内轮差区域与检测结果进行对比，当内轮差区域内存在弱势交通参与者时，将预警信息通过车载OBU发送到路侧RSU和车载提醒模块，并将此预警信息发送到车辆自动驾驶感知处理终端；当内轮差区域内存在障碍物时，将此信息发送到车载提醒模块和车辆自动驾驶感知处理终端；
步骤4，车载提醒模块提醒驾驶员进行避让。
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