CN113895434B - 一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法 - Google Patents

一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，包括步骤一、获取本车周围车辆的并线辅助信息，建立前车行为列表，并实时更新前车行为列表；步骤二、将前车行为列表中距离本车最远的车辆作为目标车辆，当目标车辆变道时，记录变道中心点位置，并实时更新目标车辆；步骤三、获取至少两个变道中心点位置，当变道中心点间的距离小于第一距离阈值时，预测前方存在异常；步骤四、根据所述中心点位置、目标车辆车速，并基于行车地图，预测前方是否存在障碍物。本发明在车辆行驶在没有路侧单元覆盖的情况下，根据前车的变道行为，预测路障提前预警，规避碰撞风险，提高道路通行效率。

Description

一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法
技术领域
本发明涉及汽车安全行驶技术领域，特别涉及一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法
背景技术
车对外界信息交互，广义上是指车与外界进行信息交换的一种通信方式。我国目前推广的车对外界信息交互技术是基于3GPP的蜂窝无线网络的移动通信技术，提供端对端直连通信PC5接口，并逐步向5G演进。通过这种无线传输接口，使得车与车、车与路侧基础设施之间可以不通过基站，直接进行短程无线通信。
驾驶车辆行驶在高速公路或城市环线、城市快速路时，经常会遇到前方突然出现施工，车辆故障停车，车辆事故等障碍。前方车辆在发现障碍时候一般会变道躲避，后方车辆被前方车辆遮挡看不见障碍，如不注意往往容易躲避不及发生事故。
当道路存在危险状况时，附近路侧单元(RSU)或临时路侧设备对外广播道路危险状况提示信息，包括：位置、危险类型、危险描述等，行经该路段的车辆HV根据信息及时采取避让措施，避免发生事故，如图1所示。该方法的不足之处是，当道路存在危险时，危险信息由RSU发出，RSU设备状态更新不及时，或所在范围未能侦察到道路危险则不会广播危险信息。当道路存在危险时，该危险路段在没有RSU覆盖的区域。行驶车辆亦未能接收到任何道路危险信息。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，用于在没有路侧设备通知车辆道路危险的场景，通过车对外界信息交互通信技术，获取前方行驶车辆的变道行为，来预测存在障碍物，提前对驾驶员进行提示，规避碰撞风险，提高道路通行效率。
本发明的技术方案为：
一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，包括：
步骤一、获取本车周围车辆的并线辅助信息，建立前车行为列表，并实时更新前车行为列表；
步骤二、将前车行为列表中距离本车最远的车辆作为目标车辆，当目标车辆变道时，记录变道中心点位置，并实时更新目标车辆；
步骤三、获取至少两个变道中心点位置，当变道中心点间的距离小于第一距离阈值时，预测前方存在异常；
步骤四、根据中心点位置、目标车辆车速，并基于行车地图，预测前方是否存在障碍物。
优选的是，建立前车行为列表，包括：
获取周围车辆的位置信息，计算周围车辆与本车的横向距离，根据横向距离判断周围车辆的车道信息，剔除不在本车同车道的周围车辆；
剔除本车后方的周围车辆，得到同车道前方车辆；
获取同车道前方车辆的车速和航向角，生成前车行为列表。
优选的是，周围车辆的车道信息包括：
当横向距离小于第二距离阈值时，周围车辆与本车位于同车道；
当横向距离大于第三距离阈值时，周围车辆位于本车车道的左侧车道或右侧车道。
优选的是，更新前车行为列表，包括：
当有车辆插入或驶离本车车道时，添加插入车辆，删除驶离车辆；
实时更新前车行为列表中的车辆位置、车速和航向角；
当前车行为列表中车辆沿本车车道驶离，收不到并线辅助信息时删除驶离车辆。
优选的是，步骤二包括：
计算本车与目标车辆的横向距离，当横向距离大于第二距离阈值，且小于第三距离阈值时，目标车辆开始变道；
将目标车辆开始变道时的位置作为变道中心点位置；
当横向距离大于第三距离阈值，且目标车辆的航向角与本车的航向角相同时，目标车辆变道完成，更新前车行为列表。
优选的是，步骤四包括：
若变道中心点位于本车的右侧、目标车辆减速，且行车地图前方存在匝道出口，预测目标车辆为正常变道；
否则，目标车辆为异常变道，前方存在障碍物，提醒驾驶员注意变道。
优选的是，横向距离的计算过程为：
获取本车和周围车辆的经纬度坐标和本车的航向角；
根据本车和周围车辆的经纬度坐标计算两车间直线距离和两车间连线与正北方向的夹角；
根据夹角和本车的航向角计算两车航向偏角；
根据直线距离和航向偏角计算横向距离。
优选的是，还包括根据航向偏角确定周围车辆的车道信息。
优选的是，本车和周围车辆均支持车对外界信息交互通信技术。
一种电子设备，包括处理器和存储器，处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时，实现上述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法的步骤。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，用于在没有路侧设备通知车辆道路危险的场景，不依赖于路侧单元，通过车对外界信息交互通信技术，获取前方行驶车辆的变道行为，来预测存在障碍物，提前对驾驶员进行提示，规避碰撞风险，提高道路通行效率。
附图说明
图1为现有技术基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法示意图。
图2为本发明提供的一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法流程图。
图3为本发明的一个实施例中目标车辆变道的过程示意图。
图4为本发明的一个实施例中另一目标车辆变道的过程示意图。
图5为本发明的一个实施例中横向距离的解算示意图。
图6为本发明的一个实施例中基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法流程图。
图7为本发明的另一个实施例中基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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做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。
“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所述的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图2所示，一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，包括：
S100、获取本车周围车辆的并线辅助信息，建立前车行为列表，并实时更新前车行为列表。
S200、将前车行为列表中距离本车最远的车辆作为目标车辆，当目标车辆变道时，记录变道中心点位置，并实时更新目标车辆。
S300、获取至少两个变道中心点位置，当变道中心点间的距离小于第一距离阈值时，预测前方存在异常。
S400、根据中心点位置、目标车辆车速，并基于行车地图，预测前方是否存在障碍物。
在一个具体实施例中，基于车对外界信息交互通信技术的路障预测过程如图3-4所示，本车HV前方存在至少2个同车道行驶车辆RV1和RV2，且RV1和RV2均具备车对外界信息交互车车通信功能，距离本车HV最远的车辆RV1遇到障碍物时变道避开，变道中间点为P1，RV2成为最远车辆，片刻后，前方最远处的车辆RV2发现障碍物变道避开，变道中间点为P2，若P1与P2的距离小于第一距离阈值S1，则说明前方可能存在障碍物，提醒驾驶员前方可能存在异常。前方车辆在P1，P2范围内变道车辆越多，则障碍物存在可能性越大。
本发明中的第一距离阈值S1根据行车速度区间来进行标定，一般而言，第一距离阈值S1与行车速度正相关。
进一步的，建立前车行为列表，包括：
获取周围车辆的位置信息，计算周围车辆与本车的横向距离，根据横向距离判断周围车辆的车道信息，剔除不在本车同车道的周围车辆；
剔除本车后方的周围车辆，得到同车道前方车辆；
获取同车道前方车辆的车速和航向角，生成前车行为列表。
在一个具体实施例中，建立前车行为列表的过程如图5所示，通过不断接收周围远车的BSM消息获取周围车辆的位置，航向角等信息。根据这些信息计算过滤不在本车同车道的车，再过滤不在行驶前方的车，剩下的车辆信息可建立一同车道在行驶前方的列表，表中车辆由远及近排列(按由远及近设为RV1、RV2、RV3…)。
进一步的，如图5所示，横向距离的计算过程为：
获取本车HV经纬度坐标(lon0,lat0)、和周围车辆RV的经纬度坐标(lon1,lat1)和本车的航向角α；
根据本车HV和周围车辆RV的经纬度坐标计算两车间直线距离L和两车间连线与正北方向的夹角θ；
Figure BDA0003286022060000061
Figure BDA0003286022060000062
其中，R表示地球半径；
根据夹角θ和本车的航向角α计算两车航向偏角β，β＝θ-α；
根据直线距离L和航向偏角β计算横向距离LS，LS＝L×sinβ。
进一步的，能够根据航向偏角确定周围车辆的车道信息，若β＞0，则周围车辆RV位于本车HV右侧，若β＜0则周围车辆RV位于本车HV左侧，若-90°＜β＜90°周围车辆RV位于本车HV前方。
进一步的，周围车辆的车道信息包括：
当横向距离LS小于第二距离阈值S2时，周围车辆与本车位于同车道；
当横向距离大于第三距离阈值S3时，周围车辆位于本车车道的左侧车道或右侧车道。
一个优选的实施例是，第二距离阈值S2和第三距离阈值S3可以根据本车宽度和周围车辆宽度进行设定。
一个优选的实施例是，
Figure BDA0003286022060000063
其中，WH表示本车HV的宽度，WR表示周围车辆RV的宽度；
当0≤LS＜S2时，本车HV与周围车辆RV在同一车道；
当LS＞S3时，周围车辆RV在本车HV右侧车道；
当LS＜-S3时，周围车辆RV在本车HV左侧车道。
进一步的，更新前车行为列表，包括：
当有车辆插入或驶离本车车道时，添加插入车辆，删除驶离车辆；
实时更新前车行为列表中的车辆位置、车速和航向角；
当前车行为列表中车辆沿本车车道驶离，收不到并线辅助信息时删除驶离车辆。
进一步的，步骤S200包括：
计算本车与目标车辆的横向距离，当横向距离大于第二距离阈值，且小于第三距离阈值，即S2＜|LS|＜S3时，即目标车辆开始变道；
将目标车辆开始变道时的位置作为变道中心点位置P；
当横向距离大于第三距离阈值即S3＜|LS|，且目标车辆的航向角与本车的航向角相同时，目标车辆变道完成，更新前车行为列表。
进一步的，步骤S400包括：
若变道中心点P位于本车的右侧、目标车辆减速，且行车地图前方存在匝道出口，预测目标车辆为正常变道；
否则，目标车辆为异常变道，前方存在障碍物，提醒驾驶员注意变道。
如图6所示为本发明的一个实施例，取前车行为列表中最远的车辆RV1为目标车辆，计算本车HV与目标车辆RV1的横向距离LS1，当S2＜|LS1|＜S3时记录此时RV1位置P1，直到S3＜|LS1|，并且目标车辆RV1航向角变为与本车方向一致，说明目标车辆RV1变道完成。同时从前车行为列表中移除RV1，前车行为列表RV2变为最远车。
计算本车HV与目标车辆RV2的横向距离LS2，当S2＜|LS2|＜S3时记录此时RV2位置P2，直到S3＜|LS2|，并且目标车辆RV2航向角变为与本车方向一致，说明目标车辆RV2变道完成。同时从前车行为列表中移除RV2，前车行为列表RV3变为最远车。
若位置P1与P2的距离小于第一距离阈值S1，表面此处可能存在异常导致前方车辆变道。进而判断是否下高速匝道引起变道。
若位置P1与P2的距离大于第一距离阈值S1，则重新开始计算最远车数据。
判断是否下高速匝道引起变道方法为，若P1和P2均位于本车车道右侧，RV1和RV2的车速均在减小，可能两车向右变道出匝道，结合行车地图判断此处前方有无匝道出口，若不存在匝道出口，则提示驾驶员前方可能存在异常。
再次取RV3为目标车辆，计算本车HV与目标车辆RV3的横向距离LS3，当S2＜|LS3|＜S3时记录此时RV3位置P3，直到S3＜|LS3|，并且目标车辆RV3航向角变为与本车方向一致，说明目标车辆RV3变道完成。同时从前车行为列表中移除RV3。
计算P3与P1、P3与P2的距离，若距离值均小于第一距离阈值S1，说明本车行驶前方有障碍物或慢速行驶车辆引起三车在此附近变道，提示驾驶员前方高度风险注意变道。
若P3与P1、P2的距离值大于第一距离阈值S1，则不考虑高风险预警。重新开始计算最远车数据。
如图7所示，为本发明的另一个实施例，当RV1变道后RV2变为最远车，若此时有车插入到最远车RV2前面，则插入车变为最远车，更新前车行为列表，重新开始计算最远车数据。
当RV2变道后RV3变为最远车，若此时有车插入到最远车RV3前面，则插入车变为最远车，更新前车行为列表，重新开始计算最远车数据。
一种电子设备，包括处理器和存储器，处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时，实现上述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法的步骤。
以上内容仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，其特征在于，包括：
步骤一、获取本车周围车辆的并线辅助信息，建立前车行为列表，并实时更新所述前车行为列表；
步骤二、将所述前车行为列表中距离所述本车最远的车辆作为目标车辆，当所述目标车辆变道时，记录变道中心点位置，并实时更新所述目标车辆；
步骤三、获取至少两个所述变道中心点位置，当所述变道中心点间的距离小于第一距离阈值时，预测前方存在异常；
步骤四、根据所述中心点位置、目标车辆车速，并基于行车地图，预测前方是否存在障碍物。
2.如权利要求1所述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，其特征在于，所述建立前车行为列表，包括：
获取所述周围车辆的位置信息，计算所述周围车辆与所述本车的横向距离，根据所述横向距离判断所述周围车辆的车道信息，剔除不在所述本车同车道的所述周围车辆；
剔除所述本车后方的所述周围车辆，得到同车道前方车辆；
获取所述同车道前方车辆的车速和航向角，生成前车行为列表。
3.如权利要求2所述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，其特征在于，所述周围车辆的车道信息包括：
当所述横向距离小于第二距离阈值时，所述周围车辆与所述本车位于同车道；
当所述横向距离大于第三距离阈值时，所述周围车辆位于所述本车车道的左侧车道或右侧车道。
4.如权利要求3所述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，其特征在于，所述更新所述前车行为列表，包括：
当有车辆插入或驶离本车车道时，添加插入车辆，删除驶离车辆；
实时更新所述前车行为列表中的车辆位置、车速和航向角；
当所述前车行为列表中车辆沿所述本车车道驶离，收不到所述并线辅助信息时删除驶离车辆。
5.如权利要求4所述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，其特征在于，所述步骤二包括：
计算所述本车与所述目标车辆的横向距离，当所述横向距离大于所述第二距离阈值，且小于所述第三距离阈值时，所述目标车辆开始变道；
将所述目标车辆开始变道时的位置作为变道中心点位置；
当所述横向距离大于所述第三距离阈值，且所述目标车辆的航向角与所述本车的航向角相同时，所述目标车辆变道完成，更新所述前车行为列表。
6.如权利要求5所述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，其特征在于，所述步骤四包括：
若所述变道中心点位于所述本车的右侧、所述目标车辆减速，且所述行车地图前方存在匝道出口，预测所述目标车辆为正常变道；
否则，所述目标车辆为异常变道，前方存在障碍物，提醒驾驶员注意变道。
7.如权利要求6所述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，其特征在于，所述横向距离的计算过程为：
获取所述本车和所述周围车辆的经纬度坐标和所述本车的航向角；
根据所述本车和所述周围车辆的经纬度坐标计算两车间直线距离和两车间连线与正北方向的夹角；
根据所述夹角和所述本车的航向角计算两车航向偏角；
根据所述直线距离和所述航向偏角计算横向距离。
8.如权利要求7所述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，其特征在于，还包括根据所述航向偏角确定所述周围车辆的车道信息。
9.如权利要求8所述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法，其特征在于，所述本车和所述周围车辆均支持车对外界信息交互通信技术。
10.一种电子设备，包括处理器和存储器，其特征在于，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机管理类程序时，实现如权利要求1-9所述的基于车对外界信息交互通信技术的路障预测方法的步骤。
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