CN113844444A - 车辆前向碰撞预警方法装置、电子设备和车辆 - Google Patents

车辆前向碰撞预警方法装置、电子设备和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆相关技术领域，提供一种车辆前向碰撞预警方法、装置、电子设备和车辆；其中，方法包括：基于全球导航卫星系统，确定本车位置信息；基于惯性测量单元确定本车加速度和角速度信息，基于车辆控制器局域网络解析模块确定车速和车辆尺寸；通过双向通信模组接收远车发送的车辆信息；车辆信息包括远车的位置信息、加速度角速度、速度信息和车辆尺寸；基于本车的车辆信息和远车车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级，并进行车辆碰撞报警。如此使用车辆高精度全球导航卫星系统、惯性测量单元、双向通信模组和车辆控制器局域网络解析模块等抗干扰能力强的装置进行数据的获取、传输和对环境的感知，提高预警的稳定性和可靠性。

Description

车辆前向碰撞预警方法装置、电子设备和车辆
技术领域
本发明涉及车辆相关技术领域，尤其涉及一种车辆前向碰撞预警方法装置、电子设备和车辆。
背景技术
汽车在我们的经济社会生活中扮演了越来越重要的角色，随着汽车工业的快速发展，伴随而来的是交通事故频发，严重影响着驾驶员的人身和财产安全，我国也不例外。因此，提高汽车的安全性能、避免交通事故或减轻道路交通事故造成的伤害已成为各国政府和社会日益关注的问题。
目前大多数关于前向碰撞预警方法，通常是在车前方装置摄像头、雷达等传感器获取前方车辆的速度、距离等信息，利用此信息计算与前车的碰撞风险，此方法受环境影响比较大，在夜晚、雨雪或者沙尘能见度低的环境下，摄像头、雷达得到的数据并不准确，导致的车辆前向碰撞预警不准确。
发明内容
本发明实施例提供一种车辆前向碰撞预警方法装置、电子设备和车辆，用以解决现有方案中车前方装置摄像头、雷达等传感器获取前方车辆的速度、距离等信息不准确而导致的车辆前向碰撞预警不准确的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种车辆前向碰撞预警方法，包括：
基于预设的高精度全球导航卫星系统，确定本车位置信息；所述位置信息包括：车辆当前的海拔高度、经纬度和车头航向角数据；
基于预设的惯性测量单元和车辆控制器局域网络解析模块，确定本车的加速度信息、角速度信息、车速信息和车辆尺寸信息；
通过双向通信模组，向远车发送本车的车辆信息；车辆信息包括所述位置信息、所述车速信息、所述加速度信息、所述角速度信息和所述车辆尺寸信息；
通过双向通信模组，接收远车发送的车辆信息；所述远车发送的车辆信息包括远车的位置信息、车速信息、加速度信息、角速度信息和车辆尺寸信息；
基于本车的车辆信息和远车发送的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级；
基于所述风险等级，进行车辆碰撞报警。
优选地，所述基于本车的车辆信息和接收的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级，包括：
将所述车辆位置信息中的经纬度转化为基于大地平面坐标系的平面坐标；
基于所述平面坐标、确定远车基于相对坐标系的相对坐标；所述相对坐标系为以本车为原点，坐标系y轴指向本车的行进方向，坐标系x轴指向本车的右方，建立的坐标系；
基于所述相对坐标和所述车头航向角数据，确定远车是否为处于本车行进方向的目标车辆；
若存在目标车辆，则判断目标车辆与本车是否处于同一车道；
若处于同一车道，基于本车和目标车辆的车速信息、加速度信息、角速度信息、车辆尺寸信息和目标车辆的相对坐标，确定车辆碰撞时间；
基于所述车辆碰撞时间评估车辆碰撞的风险。
优选地，所述判断目标车辆与本车是否处于同一车道，包括：
基于地图信息判断目标车辆与本车是否处于同一车道；所述地图信息是路边单元广播地图信息时，基于所述双向通信模组获取的。
优选地，所述判断目标车辆与本车是否处于同一车道，包括：
确定目标车辆的相对坐标；
根据相对坐标计算目标车辆与本车之间横向距离和纵向距离；
根据所述横向距离、所述本车的车辆尺寸信息和目标车辆的车辆尺寸信息，确定目标车辆与本车是否处于同一车道。
优选地，当本车处于直道行驶时，所述横向距离为目标车辆的相对坐标中横坐标的绝对值，所述纵向距离为目标车辆的相对坐标中纵坐标的绝对值。
优选地，当本车处于弯道行驶时，所述横向距离为本车到弯道圆心的距离和目标车辆到弯道圆心的距离之差，所述纵向距离为弯道曲率半径与相对夹角的乘积；所述相对夹角为本车向弯道圆心处的连线与目标车辆向弯道圆心处的连线形成的夹角。
优选地，所述风险等级包括第一等级、第二等级、第三等级和无风险；
所述基于所述车辆碰撞的风险，进行车辆碰撞报警包括：
当风险等级为第三等级时，通过车载人机交互显示器显示碰撞风险，通过报警器发出低频报警提醒驾驶员与远车有碰撞风险；
当风险等级为第二等级时，通过车载人机交互显示器显示碰撞风险，通过报警器发出中频报警提醒驾驶员与远车有碰撞风险；
当风险等级为第一等级时，通过车载人机交互显示器显示碰撞风险，通过报警器发出高频报警提醒驾驶员与远车有碰撞风险。
第二方面，本发明实施例提供一种车辆前向碰撞预警装置，包括：
获取单元，用于基于预设的高精度全球导航卫星系统，确定车辆位置信息；基于预设的惯性测量单元和车辆控制器局域网络解析模块，确定本车的加速度信息、角速度信息、车速信息和车辆尺寸信息；所述位置信息包括：车辆当前的海拔高度、经纬度和车头航向角数据；
发送单元，用于通过双向通信模组，向远车发送本车的车辆信息；所述车辆信息包括所述位置信息、所述车速信息、所述加速度信息、所述角速度信息和所述车辆尺寸信息；
接收单元，通过双向通信模组，接收远车发送的车辆信息；所述远车发送的车辆信息包括远车的位置信息、车速信息、加速度信息、角速度信息和车辆尺寸信息；
计算单元，用于基于本车的车辆信息和远车发送的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级；
报警单元，用于基于所述车辆碰撞的风险，进行车辆碰撞报警。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信，处理器用于调用存储器中的逻辑命令，以执行如第一方面所提供的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种车辆，包括：车辆本体和设置在所述车辆本体上的双向通信模组、高精度全球导航卫星系统、惯性测量单元、数据处理器、车辆控制器局域网络解析模块、人机交互显示器和报警输出装置；
所述双向通信模组具有双向通信功能，用于向周围车辆发送本车的数据，还用于接收和解析远车发送的数据，还用于接收路边单元数据；
所述高精度全球导航卫星系统，用于实时获取车辆的海拔高度和经纬度数据；
所述惯性测量单元用于获取本车三轴加速度、三轴角速度；
所述车辆控制器局域网络解析模块用于连接车辆本体的车辆控制器局域网络，获取车辆尺寸信息和车辆速度；
所述人机交互显示器和报警输出装置用于进行报警；
所述数据处理器用于执行如第一方面所提供的方法的步骤。
本发明实施例提供的方案中，不使用摄像头、雷达等易受环境影响的传感器作为主要数据来源，而使用车辆高精度全球导航卫星系统、惯性测量单元、双向通信模组进行数据的获取和传输，这些模块受外界坏境干扰极小，稳定性和可靠性高。通过这种方式获得的数据实时计算出本车与周围远车之间发生碰撞的可能性，并及时对驾驶员发出预警，这使得本发明的可靠性以及稳定性相比于其他方法得到了很大的提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的车辆前向碰撞预警方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的车辆前向碰撞预警方法的部分流程示意图；
图3为本发明实施例提供的弯道距离计算示意图；
图4为本发明实施例提供的车辆前向碰撞预警装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
自第一辆汽车诞生至今，已有百余年历史。进入21世纪，汽车在我们的经济社会生活中扮演了越来越重要的角色，随着汽车工业的快速发展，伴随而来的是交通事故频发，严重影响着驾驶员的人身和财产安全，我国也不例外。因此，提高汽车的安全性能、避免交通事故或减轻道路交通事故造成的伤害已成为各国政府和社会日益关注的问题。目前大多数关于前向碰撞预警方法，通常是在车前方装置摄像头、雷达等传感器获取前方车辆的速度、距离等信息，利用此信息计算与前车的碰撞风险，此方法受环境影响比较大，在夜晚、雨雪或者沙尘能见度低的环境下，效果并不理想。因此，本发明提出一种利用V2X技术的车辆前向碰撞预警方法，弥补当前算法的不足，更好的应用于车辆安全驾驶领域。
图1为本发明实施例提供的车辆前向碰撞预警方法的流程示意图；如图1所示，该方法包括：
步骤110，基于预设的高精度全球导航卫星系统，确定本车位置信息；所述位置信息包括：车辆当前的海拔高度、经纬度和车头航向角数据；
步骤120，基于预设的惯性测量单元和车辆控制器局域网络解析模块，确定本车的加速度信息、角速度信息、车速信息和车辆尺寸信息；
步骤130，通过双向通信模组，向远车发送本车的车辆信息；所述车辆信息包括所述位置信息、所述车速信息、所述加速度信息、所述角速度信息和所述车辆尺寸信息；
需要说明的是在实际应用中，在双向通信模组的工作范围之内除了本车之外的其他车辆均为远车。
步骤140，通过双向通信模组，接收远车发送的车辆信息；所述远车发送的车辆信息包括远车的位置信息、车速信息、加速度信息、角速度信息和车辆尺寸信息；
步骤150，基于本车的车辆信息和远车发送的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级；
步骤160，基于所述风险等级，进行车辆碰撞报警。
本发明实施例提供的方案中，不使用摄像头、雷达等易受环境影响的传感器作为主要数据来源，而使用车辆高精度全球导航卫星系统、惯性测量单元、双向通信模组进行数据的获取和传输，这些模块受外界坏境干扰极小，稳定性和可靠性高。通过这种方式获得的数据实时计算出本车与周围远车之间发生碰撞的可能性，并及时对驾驶员发出预警，这使得本发明的可靠性以及稳定性相比于其他方法得到了很大的提升。
实际应用中，本发明实施例提供的方法需要预设的车辆，预设车辆包含V2X模组、高精度GNSS模块、IMU模块、CAN解析模块、数据处理器、人机交互显示器、报警输出模块。所述高精度GNSS模块可以输出车辆当前的海拔高度和定位经纬度数据，其使用差分定位或者RTK等技术进一步提升定位精度，使其定位精度至少在米级或者亚米级。所述IMU模块可以输出车辆当前的纵向加速度、横向加速度、偏航角速度。所述CAN解析模块与车辆自身的CAN控制器相连接，可读取和解析出车辆当前的速度以及车辆自身的长度、宽高和高度等信息。所述V2X模组的主要作用在于向外广播上述通过CAN、GNSS、IMU获取到的车辆实时数据，将本车的数据告知周围的车辆。本车的V2X模组也可以接收周围其他远车所广播出来的V2X数据帧，并解析出具体的数据，数据包括远车的海拔高度、定位经纬度、纵向加速度、横向加速度、偏航角速度、车速、车体尺寸等数据。本车的V2X模组也可以接收到路边单元发送的地图等数据并完成解析。所述数据处理器内部包含数据处理模块、风险计算模块、风险评估模块，所述数据处理模块通过上述本车数据和上述通过V2X模组接收解析出的远车数据计算远车与本车之间的位置关系并执行本发明实施例提供方法的相关步骤。
具体的，参照图2，本发明实施例提供的车辆前向碰撞预警方法中，步骤150：基于本车的车辆信息和远车发送的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级，具体包括：
步骤151，将所述车辆位置信息中的经纬度转化为基于大地平面坐标系的平面坐标；
具体的，可以使用投影公式将本车及远车的GNSS经纬度投影成大地平面坐标参照公式(1)：
Figure BDA0003256566650000071
其中，x,y为计算出来的平面坐标；t＝tanB，B为GNSS纬度；η＝e′cosB，e′为地球椭球第二偏心率；X为自赤道起的子午线弧长，
Figure BDA0003256566650000072
M为子午圈曲率半径，
Figure BDA0003256566650000073
a为地球椭球长半轴，e为地球椭球第一偏心率；N为卯酉圈曲率半径，
Figure BDA0003256566650000074
m＝l·cosB，l＝L-L0，L为GNSS经度，L0为投影带中央经线。
步骤152，基于所述平面坐标、确定远车基于相对坐标系的相对坐标；所述相对坐标系为以本车为原点，坐标系y轴指向本车的行进方向，坐标系x轴指向本车的右方，建立的坐标系；
具体的，通过投影公式所获得的平面坐标，其坐标系原点固定在地球表面，为了更直观的体现远车与本车之间的相对位置关系，再进行一次坐标系转换，将坐标系原点放置于本车车体上，坐标系y轴指向本车的行进方向，坐标系x轴指向本车的右方。将远车的坐标全部转换为相对于本车坐标系的坐标，参照公式(2)：
Figure BDA0003256566650000081
其中，
Figure BDA0003256566650000082
Figure BDA0003256566650000083
为本车车头航向角，rv_x、rv_y、hv_x和hv_y为上述投影公式计算出来的远车及本车的平面坐标，即大地绝对坐标。rv_x′和rv_y′为计算出来的远车相对与本车的坐标，即远车在本车坐标系中的坐标。
步骤153，基于所述相对坐标和所述车头航向角数据，确定远车是否为处于本车行进方向的目标车辆；
具体的，在上述计算步骤中得到了远车相对本车的坐标rv_x′和rv_y′，如果rv_y′＞0则认为远车在本车的前方。
步骤154，若存在目标车辆，则判断目标车辆与本车是否处于同一车道；
具体的，所述判断目标车辆与本车是否处于同一车道，包括：
确定目标车辆与本车的相对坐标；
根据相对坐标计算目标车辆与本车之间横向距离和纵向距离；
根据相对坐标、横向距离和纵向距离，确定目标车辆与本车是否处于同一车道。
需要说明的是，由于车道有直道和弯道之分，因此分别讨论直道和弯道两种情况。当车辆处于直道时，所述横向距离为目标车辆的相对坐标中横坐标的绝对值，所述纵向距离为目标车辆的相对坐标中纵坐标的绝对值。当本车处于弯道行驶时，所述横向距离为本车到弯道圆心的距离和目标车辆到弯道圆心的距离之差，所述纵向距离为弯道曲率半径与相对夹角的乘积；所述相对夹角为本车向弯道圆心处的连线与目标车辆向弯道圆心处的连线形成的夹角。
具体的，当车辆处于直道时：
两车的横向距离和两车的距离计算如公式(3)所示：
Figure BDA0003256566650000084
其中，dis_lat为两车横向距离，dis_ver为两车纵向距离。
当本车的V2X模组没有收到地图等数据时，如果两车横向距离小于车道宽度的一半，即
Figure BDA0003256566650000091
则可以认为两车在同一车道。
需要说明的是，在缺少地图数据时，可以基于横向距离和车辆尺寸判断是否处于同一车道，例如，若横向距离小于本车和目标车辆的的宽度和的一半，则说明本车和目标车辆可能会发生碰撞，此时可以认为本车和目标车辆处于同一车道。
当本车的V2X模组收到了地图等数据时，也可以根据本车和远车在地图上的位置或者车道编号来得出两车是否在同一车道。
当车辆处于弯道时：
如图3所示，先计算弯道的曲率半径，如公式(4)所示：
Figure BDA0003256566650000092
其中，r为计算出来的车道曲率半径，hv_speed为本车的车速，yaw_rate为本车偏航角速度。
再计算两车之间的总距离：
Figure BDA0003256566650000093
从图3中可以看出，远车、本车、弯道圆心O构成一个三角形，d和r之间的夹角计算公式(5)为：
Figure BDA0003256566650000094
已知两边以及夹角，可以求出三角形的第三边：
Figure BDA0003256566650000095
rt即为远车到弯道圆心O的距离，已知三角形三边，可以求出rt和r边之间的夹角：
Figure BDA0003256566650000096
在弯道中，两车的横向距离和纵向距离如公式(6)所示：
Figure BDA0003256566650000097
当本车的V2X模组没有收到地图等数据时，如果两车横向距离小于车道宽度的一半，即
Figure BDA0003256566650000098
则可以认为两车在同一车道。
当本车的V2X模组收到了地图等数据时，也可以根据本车和远车在地图上的位置或者车道编号来得出两车是否在同一车道。
需要说明的是，在缺少地图数据时，可以基于横向距离和车辆尺寸判断是否处于同一车道，例如，若横向距离小于本车和目标车辆的的宽度和的一半，则说明本车和目标车辆可能会发生碰撞，此时可以认为本车和目标车辆处于同一车道。
步骤155，若处于同一车道，基于本车和目标车辆的车速信息、加速度信息、角速度信息、车辆尺寸信息和目标车辆的相对坐标，确定车辆碰撞时间；
步骤156，基于所述车辆碰撞时间评估车辆碰撞的风险。
具体的，计算本车与远车的车头时距如公式(7)所示：
Figure BDA0003256566650000101
其中，dis_ver为上述计算出来的两车之间的纵向距离，hv_speed为本车车速。
上述计算公式假设本车是匀速运动，未考虑本车的加速度，为了使模型更加通用，进一步的，可以将本车的加速度考虑进来，如公式(8)所示：
Figure BDA0003256566650000102
其中，hv_a为本车纵向加速度。
当计算出来的THW大于0，且小于设定的阈值时，则认为远车与本车之间车距太近，存在碰撞风险。
风险评估按时间划分成不同风险等级，将风险划分为3个等级，如公式(9)所示：
Figure BDA0003256566650000103
其中，Warn_Threshold为报警阈值，T1＜T2＜Warn_Threshold。若通过计算不属于上述三个风险等级，则为无风险。第一等级为最高等级，第二等级次之，第三等级最低。当风险为第三等级时，可通过车载人机交互显示器提醒驾驶员或者通过报警器发出低频报警提醒驾驶员车距过近。当风险等级为二级时，可通过报警器发出中频报警提醒驾驶员车距过近。当风险等级为三级时，可通过报警器发出高频报警提醒驾驶员车距过近，必要时可以采取主动制动等方式避免与前车碰撞。
上述计算车头时距的方法主要目的是提醒驾驶员保持车距，而未考虑两车的相对速度。进一步的，将远车的速度考虑进来，计算本车与远车的碰撞时间，如公式(10)所示：
Figure BDA0003256566650000111
其中，dis_ver为上述计算的两车纵向距离，hv_speed为本车车速，rv_speed为远车车速。
进一步的，可以将本车与远车的加速度考虑进来：
Figure BDA0003256566650000112
其中，hv_a为本车纵向加速度，rv_a为远车纵向加速度。
当所计算出来的TTC值大于0，且小于报警阈值时，表示本车与远车有碰撞风险。
进一步的，使用所述风险评估模块对碰撞风险进行评估。风险评估按时间划分成不同风险等级，如将风险划分为3个等级，如公式(12)所示：
Figure BDA0003256566650000113
其中，Warn_Threshold为报警阈值，W1＜W2＜Warn_Threshold。第一等级为最高等级，第二等级次之，第三等级最低。若通过计算不属于上述三个风险等级，则为无风险。
通过上述方式，当风险为第三等级时，可通过车载人机交互显示器提醒驾驶员或者通过报警器发出低频报警提醒驾驶员与远车有碰撞风险。当风险等级为二级时，可通过报警器发出中频报警提醒驾驶员有碰撞风险。当风险等级为三级时，可通过报警器发出高频报警提醒驾驶员有碰撞风险，必要时可以采取主动制动等方式避免与前车碰撞。
基于上述任一实施例，图4为本发明实施例提供的车辆前向碰撞预警装置的结构示意图；如图4所示，该装置包括：
获取单元41，用于基于预设的高精度全球导航卫星系统，确定车辆位置信息；基于预设的惯性测量单元和车辆控制器局域网络解析模块，确定本车的加速度信息、角速度信息、车速信息和车辆尺寸信息；所述位置信息包括：车辆当前的海拔高度、经纬度和车头航向角数据；
发送单元42，用于通过双向通信模组，向远车发送本车的车辆信息；所述车辆信息包括所述位置信息、所述车速信息、所述加速度信息、所述角速度信息和所述车辆尺寸信息；
接收单元43，通过双向通信模组，接收远车发送的车辆信息；所述远车发送的车辆信息包括远车的位置信息、车速信息、加速度信息、角速度信息和车辆尺寸信息；
计算单元44，用于基于本车的车辆信息和远车发送的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级；
报警单元45，用于基于所述车辆碰撞的风险，进行车辆碰撞报警。
图5为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑命令，以执行本发明实施例提供的车辆前向碰撞预警方法。例如如下方法：基于预设的高精度全球导航卫星系统，确定本车位置信息；所述位置信息包括：车辆当前的海拔高度、经纬度和车头航向角数据；基于预设的高精度全球导航卫星系统，确定本车位置信息；所述位置信息包括：车辆当前的海拔高度、经纬度和车头航向角数据；基于预设的惯性测量单元和车辆控制器局域网络解析模块，确定本车的加速度信息、角速度信息、车速信息和车辆尺寸信息；通过双向通信模组，向远车发送本车的车辆信息；所述车辆信息包括所述位置信息、所述车速信息、所述加速度信息、所述角速度信息和所述车辆尺寸信息；通过双向通信模组，接收远车发送的车辆信息；所述远车发送的车辆信息包括远车的位置信息、车速信息、加速度信息、角速度信息和车辆尺寸信息；基于本车的车辆信息和远车发送的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级；基于所述风险等级，进行车辆碰撞报警。
此外，上述的存储器530中的逻辑命令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法，例如包括：基于预设的高精度全球导航卫星系统，确定本车位置信息；所述位置信息包括：车辆当前的海拔高度、经纬度和车头航向角数据；基于预设的惯性测量单元，确定本车车速信息；通过双向通信模组，向远车发送本车的车辆信息；所述车辆信息包括所述位置信息、所述车速信息和车辆尺寸信息；通过双向通信模组，接收远车发送的车辆信息；基于本车的车辆信息和接收的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级；基于所述风险等级，进行车辆碰撞报警。
进一步的，本发明实施例还提供一种车辆，包括：车辆本体和设置在所述车辆本体上的双向通信模组、高精度全球导航卫星系统、惯性测量单元、数据处理器、车辆控制器局域网络解析模块、人机交互显示器和报警输出装置；所述双向通信模组具有双向通信功能，用于向周围车辆发送本车的数据，还用于接收和解析远车发送的数据，还用于接收路边单元数据；所述高精度全球导航卫星系统，用于实时获取车辆的海拔高度和经纬度数据；所述惯性测量单元用于获取本车三轴加速度、三轴角速度；所述车辆控制器局域网络解析模块用于连接车辆本体的车辆控制器局域网络，获取车辆尺寸信息和车辆速度；所述人机交互显示器和报警输出装置用于进行报警；所述数据处理器用于执行如本发明实施任一项提供的车辆前向碰撞预警方法。
具体使用场景如下：
在本车及远车上均安装有V2X模组、高精度全球导航卫星系统(GNSS)、惯性测量单元(IMU)、控制器局域网络(CAN)、数据处理器、人机交互显示器和报警输出装置。所述V2X模组具有双向通信功能，可以向周围车辆发送本车的数据，同时也可以接收和解析周围车辆发送的数据，也可以接收路边单元等数据；所述高精度全球导航卫星系统，可以实时获取车辆的海拔高度和经纬度数据；所述惯性测量单元可以获取车辆三轴加速度、三轴角速度；所述控制器局域网络可以获取车辆行驶车速、车体尺寸等信息。
通过V2X模块接收周围远车发送的数据，并解析出远车的海拔高度、定位经纬度、车头航向角、加速度、转向角速度、车速、车体尺寸等数据。通过本车上GNSS、IMU、CAN等模块获取本车的海拔高度、定位经纬度、车头航向角、加速度、转向角速度、车速、车体尺寸等数据。
通过所述本车和远车的数据，计算远车是否在本车前方，以及计算远车是否与本车在同一车道，或者根据接收到的地图数据结合本车和远车的位置得出本车与远车是否在同一车道。如果远车在本车前方且与本车在同一车道，那么远车与本车就存在碰撞的风险。上述数据处理器中包含风险计算模块和风险评估模块，通过风险计算模块计算远车与本车的碰撞风险，并通过风险评估模块对风险进行等级划分，如果碰撞风险等级大于报警等级，则通过人机交互界面或者报警输出装置发出报警提示，提醒本车驾驶员有碰撞风险。
使用数据处理器计算本车与远车相对位置时，需要先使用投影公式将GNSS经纬度数据转换为大地平面坐标系，为了更直观描述远车与本车的位置关系，再将大地平面坐标系转换为以本车为原点的相对坐标系。基于相对坐标系，可得到每个远车在本车相对坐标系中的坐标，根据坐标可以通过所述数据处理器计算远车与本车之间的距离、横向距离和纵向距离。根据坐标及横向距离，再通过所述数据处理器可以计算远车是否在本车前方以及远车是否与本车在同一车道。如果远车在本车前方且远车与本车在同一车道，则可以初步认为远车与本车有碰撞风险。再通过数据处理器计算远车与本车的车头时距(THW)和碰撞时间(TTC)，再通过风险评估模块对风险进行等级划分，当风险等级大于报警等级时，可对驾驶员发出报警提示，或者可以直接对车辆采取制动措施，避免与远车发生碰撞。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种车辆前向碰撞预警方法，其特征在于，包括：
基于预设的高精度全球导航卫星系统，确定本车位置信息；所述位置信息包括：车辆当前的海拔高度、经纬度和车头航向角数据；
基于预设的惯性测量单元和车辆控制器局域网络解析模块，确定本车的加速度信息、角速度信息、车速信息和车辆尺寸信息；
通过双向通信模组，向远车发送本车的车辆信息；车辆信息包括所述位置信息、所述车速信息、所述加速度信息、所述角速度信息和所述车辆尺寸信息；
通过双向通信模组，接收远车发送的车辆信息；所述远车发送的车辆信息包括远车的位置信息、车速信息、加速度信息、角速度信息和车辆尺寸信息；
基于本车的车辆信息和远车发送的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级；
基于所述风险等级，进行车辆碰撞报警。
2.根据权利要求1所述的车辆前向碰撞预警方法，其特征在于，所述基于本车的车辆信息和接收的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级，包括：
将所述车辆位置信息中的经纬度转化为基于大地平面坐标系的平面坐标；
基于所述平面坐标、确定远车基于相对坐标系的相对坐标；所述相对坐标系为以本车为原点，坐标系y轴指向本车的行进方向，坐标系x轴指向本车的右方，建立的坐标系；
基于所述相对坐标和所述车头航向角数据，确定远车是否为处于本车行进方向的目标车辆；
若存在目标车辆，则判断目标车辆与本车是否处于同一车道；
若处于同一车道，基于本车和目标车辆的车速信息、加速度信息、角速度信息、车辆尺寸信息和目标车辆的相对坐标，确定车辆碰撞时间；
基于所述车辆碰撞时间评估车辆碰撞的风险。
3.根据权利要求2所述的车辆前向碰撞预警方法，其特征在于，所述判断目标车辆与本车是否处于同一车道，包括：
基于地图信息判断目标车辆与本车是否处于同一车道；所述地图信息是路边单元广播地图信息时，基于所述双向通信模组获取的。
4.根据权利要求2所述的车辆前向碰撞预警方法，其特征在于，所述判断目标车辆与本车是否处于同一车道，包括：
确定目标车辆的相对坐标；
根据相对坐标计算目标车辆与本车之间横向距离和纵向距离；
根据所述横向距离、所述本车的车辆尺寸信息和目标车辆的车辆尺寸信息，确定目标车辆与本车是否处于同一车道。
5.根据权利要求4所述的车辆前向碰撞预警方法，其特征在于，当本车处于直道行驶时，所述横向距离为目标车辆的相对坐标中横坐标的绝对值，所述纵向距离为目标车辆的相对坐标中纵坐标的绝对值。
6.根据权利要求4所述的车辆前向碰撞预警方法，其特征在于，当本车处于弯道行驶时，所述横向距离为本车到弯道圆心的距离和目标车辆到弯道圆心的距离之差，所述纵向距离为弯道曲率半径与相对夹角的乘积；所述相对夹角为本车向弯道圆心处的连线与目标车辆向弯道圆心处的连线形成的夹角。
7.根据权利要求1～6任一项所述的车辆前向碰撞预警方法，其特征在于，所述风险等级包括第一等级、第二等级、第三等级和无风险；
所述基于所述车辆碰撞的风险，进行车辆碰撞报警包括：
当风险等级为第三等级时，通过车载人机交互显示器显示碰撞风险，通过报警器发出低频报警提醒驾驶员与远车有碰撞风险；
当风险等级为第二等级时，通过车载人机交互显示器显示碰撞风险，通过报警器发出中频报警提醒驾驶员与远车有碰撞风险；
当风险等级为第一等级时，通过车载人机交互显示器显示碰撞风险，通过报警器发出高频报警提醒驾驶员与远车有碰撞风险。
8.一种车辆前向碰撞预警装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于基于预设的高精度全球导航卫星系统，确定车辆位置信息；基于预设的惯性测量单元和车辆控制器局域网络解析模块，确定本车的加速度信息、角速度信息、车速信息和车辆尺寸信息；所述位置信息包括：车辆当前的海拔高度、经纬度和车头航向角数据；
发送单元，用于通过双向通信模组，向远车发送本车的车辆信息；所述车辆信息包括所述位置信息、所述车速信息、所述加速度信息、所述角速度信息和所述车辆尺寸信息；
接收单元，通过双向通信模组，接收远车发送的车辆信息；所述远车发送的车辆信息包括远车的位置信息、车速信息、加速度信息、角速度信息和车辆尺寸信息；
计算单元，用于基于本车的车辆信息和远车发送的车辆信息，计算并评估本车发生碰撞的风险等级；
报警单元，用于基于所述车辆碰撞的风险，进行车辆碰撞报警。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过总线完成相互间的通信，处理器用于调用存储器中的逻辑命令，以执行如权利要求1至7任一项所述的车辆前向碰撞预警方法的步骤。
10.一种车辆，其特征在于，包括：车辆本体和设置在所述车辆本体上的双向通信模组、高精度全球导航卫星系统、惯性测量单元、数据处理器、车辆控制器局域网络解析模块、人机交互显示器和报警输出装置；
所述双向通信模组具有双向通信功能，用于向周围车辆发送本车的数据，还用于接收和解析远车发送的数据，还用于接收路边单元数据；
所述高精度全球导航卫星系统，用于实时获取车辆的海拔高度和经纬度数据；
所述惯性测量单元用于获取本车三轴加速度、三轴角速度；
所述车辆控制器局域网络解析模块用于连接车辆本体的车辆控制器局域网络，获取车辆尺寸信息和车辆速度；
所述人机交互显示器和报警输出装置用于进行报警；
所述数据处理器用于执行如权利要求1至7任一项所述的车辆前向碰撞预警方法。
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