一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突預警方法技術

本發明專利技術涉及一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突算法，用以在缺少信號燈的T型交叉路口主路車輛直行同時支路車輛轉彎時的實時沖突判斷，該方法包括以下步驟：1)根據交叉口車輛轉彎過程特征量化轉彎各階段狀態變化過程；2)結合高精度定位和車車協同技術獲得車輛在交叉口附近的實時位置和運動狀態數據預測轉彎車輛三階段持續時間；3)結合車車協同技術界定不同等級的沖突區域；4)根據路權分配原則、轉彎三階段持續時間和沖突區域預測結果建立實時交通沖突算法。與現有技術相比，本發明專利技術具有高精度定位、實時準確、考慮轉彎微觀過程和有效防止交叉口車輛沖突等優點。

A real-time traffic conflict early warning method based on high precision positioning and vehicle vehicle coordination

The present invention relates to a real-time traffic conflict algorithm for high precision positioning and vehicle based on cooperation, on the main road vehicle type T intersection signal lamp straight and lack of real time conflict branch when the vehicle is turning judgement, the method comprises the following steps: 1) according to the intersection of the vehicle turning process characteristics and quantitative process of turning state the change in each stage; 2) real-time position and motion data with high precision positioning and car collaborative technology of vehicle in near the intersection of the three stage duration prediction of turning vehicles; 3) combined with the definition of the conflict area car collaborative technology at different levels; 4) turn right according to the distribution principle, the three stage and the duration of the conflict regional prediction results of real-time traffic conflict algorithm. Compared with the prior art, the invention has the advantages of high precision positioning, real-time and accurate, taking into consideration the micro process of turning and effectively preventing vehicle collision at intersections.

【技術實現步驟摘要】
一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突預警方法
本專利技術涉及交通安全
，尤其是涉及一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突算法。
技術介紹
道路交通事故是當今世界最嚴重的“公害”之一。隨著車輛的大規模普及，車輛之間的沖突和碰撞問題日益嚴峻，并且多集中于交通信息環境復雜或環境突變的道路平面交叉口,特別是無信號T型交叉口。在此類交叉口附近，由于在途駕駛人無法在第一時間獲得前方交叉口的交通、環境及其他橫向車輛的信息，故而無法及時采取減速、避讓等安全措施，是引發事故的主要原因之一，而交通沖突多發是其主要表現形式。以往的沖突模型未考慮轉彎駕駛行為微觀過程的問題，無法實現實時車輛信息的傳遞和處理，不能適應真實道路交叉口的高頻動態交通環境變化的情況。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突算法。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突預警方法，用于在缺少信號燈的T型交叉路口主路車輛直行同時支路車輛轉彎時的實時沖突判斷，所述的方法包括以下步驟：S1、根據歷史數據獲得靜態沖突區域，利用車車協同方法獲得車輛實時信息，判斷在靜態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行步驟S2，否則表示行車安全；S2、根據轉彎車輛實時信息預測第一階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態沖突區域，判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行沖突預警提示，并為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則進行步驟S3；S3、判斷轉彎車輛是否存在第二階段，若存在則進入步驟S4，若不存在則進入步驟S5；S4、根據轉彎車輛實時信息預測第二階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態沖突區域，判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行沖突預警提示，并為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則進行步驟S5；S5、根據轉彎車輛實時信息預測第三階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態沖突區域，判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行沖突預警提示，并為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則表示行車安全。所述的轉彎車輛轉彎過程分為三階段：第一階段為減速入彎階段，第二階段為穩態階段，第三階段為加速離開階段。判斷靜態沖突區域內是否存在沖突可能的方法為根據車輛實時信息判斷車輛是否同時進入靜態沖突區域的邊界內：支路右轉沖突判斷：主路直行車輛滿足且支路右轉車輛滿足則在靜態沖突區域內存在沖突可能；支路左轉沖突判斷：主路直行車輛滿足且支路左轉車輛滿足則在靜態沖突區域內存在沖突可能；其中，設T字路口為正T型，坐標原點為路口中心點，主路中心線向右為X軸正方向，支路中心線向上為Y軸正方向；a為靜態沖突區域的左側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最小x值；b為靜態沖突區域的右側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最大x值；c為靜態沖突區域的下側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最小y值；d為靜態沖突區域的上側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最大y值；XA為主路車輛X坐標；YB1為支路左轉車輛Y坐標；YB2為支路右轉車輛Y坐標；B為車輛平均寬度；l為車輛平均長度；θ為轉彎車輛瞬時轉角。判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能的方法為根據車輛是否在各階段持續時間內同時進入動態沖突區域的邊界內，具體為：動態沖突區域沖突判別規則：假設：A車為主路左側直行車輛，B1車為支路左轉車輛；B2車為支路右轉車輛；其中，設T字路口為正T型，坐標原點為路口中心點，主路中心線向右為X軸正方向，支路中心線向上為Y軸正方向；支路右轉車輛與主路直行車輛沖突發生條件：支路左轉車輛與主路直行車輛沖突發生條件：XA為主路直行車輛X坐標；XB1為支路左轉車輛X坐標；XB2為支路右轉車輛X坐標；YA為主路直行車輛Y坐標；YB1為支路左轉車輛Y坐標；YB2為支路右轉車輛Y坐標；L為動態區域邊界長度；θ為轉彎車輛瞬時轉角；B為車輛平均寬度。所述靜態沖突區域的邊界根據視頻監控獲得的歷史數據估計獲得，靜態沖突區域包含90％以上的歷史沖突點位置。所述動態沖突區域的邊界計算方法為：動態沖突區域中心點坐標為：(Xcp,Ycp)＝(XB,YB)XCP＝XB＝XB0±∫(VBx0+axt)dtYCP＝YA＝YB＝YB0±∫(VBy0+ayt)dt其中，設T字路口為正T型，坐標原點為路口中心點，主路中心線向右為X軸正方向，支路中心線向上為Y軸正方向；Xcp、Ycp分別為動態沖突區域中心點X、Y坐標；XB、YB分別為轉彎車輛X、Y坐標；XB0、YB0、VBx0、VBy0為每次數據更新后的支路車B的X坐標、支路車B的Y坐標、支路車輛X方向速度分量和支路車輛Y方向速度分量初始參數；t為每次數據更新后重新計算得到的車輛在各個階段的預期持續時間；ax為支路車沿X軸的加速度；ay為支路車沿Y軸的加速度；XA為主路車A的X坐標；XB為支路車B的X坐標；YA為主路車A的Y坐標；YB為支路車B的Y坐標。XCP、YCP沖突區域中心點坐標；動態沖突區域邊界長度為：Δ＝V*(t反應+t程序+t通信)+S式中：t反應為駕駛員反應時間；t程序為DSRC程序計算耗時t通信為DSRC通信時間；L為動態沖突區域邊界長度；BA為直行車輛寬度；BB為支路車輛寬度；θA為主路直行車輛瞬時轉角；θB為支路車輛瞬時轉角；Δ為延伸距離；S—安全凈距，該值根據駕駛員偏好設置，或車長；V為轉彎車量車速km/h；LA為動態沖突邊界的寬；LB為動態沖突邊界的長。判斷是否存在第二階段的方法為：采用二元logit模型進行建模，支路車輛右轉第二階段判斷模型表達式：V11：轉彎階段一末車速；當P1大于0.5時，判斷為存在轉彎第二階段，否則判斷為不存在；支路車輛左轉第二階段判斷模型表達式：T11：轉彎階段一持續時間；當P2大于0.5時，判斷為存在轉彎第二階段，否則判斷為不存在。各階段持續時間計算方法為：支路右轉第一階段持續時間：N主左：轉彎前主路左側直行車輛數，即轉彎車開始轉彎前一秒時主路左側直行車輛數；轉彎前主路左側直行車速，即轉彎車開始轉彎前一秒時主路左側直行車輛的平均車速km/h；轉彎第一階段橫向加速度變化率，即當前時刻轉彎車的橫向加速度變化率m/s3；V10：轉彎第一階段初始車速，即轉彎第一階段開始時刻轉彎車的車速km/h；t剎1：剎車一階段縱向加速度持續變化時間，即轉彎第一階段中轉彎車第一次踩剎車時的縱向加速度連續變化的持續時間s；支路左轉第一階段持續時間：N主右t：轉彎時主路右側直行來車數，即當前時刻主路右側直行來車數；轉彎前主路右側直行車速，即轉彎前主路右側直行車的平均車速km/h；轉彎第一階段橫向加速度變化率，即當前時刻轉彎車的橫向加速度變化率m/s3；V10：轉彎第一階段初始車速，即轉彎第一階段開始時轉彎車的車速km/h；s10：轉彎第一階段初始距交叉口入口距離，即轉彎第一階段初始時刻轉彎車距離交叉口入口的距離m；支路右轉第二階段持續時間：Ln(T12)＝1.090+本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突預警方法，用于在缺少信號燈的T型交叉路口主路車輛直行同時支路車輛轉彎時的實時沖突判斷，其特征在于，所述的方法包括以下步驟：S1、根據歷史數據獲得靜態沖突區域，利用車車協同方法獲得車輛實時信息，判斷車輛在靜態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行步驟S2，否則表示行車安全；S2、根據轉彎車輛實時信息預測第一階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態沖突區域，判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行沖突預警提示，并為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則進行步驟S3；S3、判斷轉彎車輛是否存在第二階段，若存在則進入步驟S4，若不存在則進入步驟S5；S4、根據轉彎車輛實時信息預測第二階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態沖突區域，判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行沖突預警提示，并為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則進行步驟S5；S5、根據轉彎車輛實時信息預測第三階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態沖突區域，判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行沖突預警提示，并為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則表示行車安全。...

【技術特征摘要】
1.一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突預警方法，用于在缺少信號燈的T型交叉路口主路車輛直行同時支路車輛轉彎時的實時沖突判斷，其特征在于，所述的方法包括以下步驟：S1、根據歷史數據獲得靜態沖突區域，利用車車協同方法獲得車輛實時信息，判斷車輛在靜態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行步驟S2，否則表示行車安全；S2、根據轉彎車輛實時信息預測第一階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態沖突區域，判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行沖突預警提示，并為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則進行步驟S3；S3、判斷轉彎車輛是否存在第二階段，若存在則進入步驟S4，若不存在則進入步驟S5；S4、根據轉彎車輛實時信息預測第二階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態沖突區域，判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行沖突預警提示，并為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則進行步驟S5；S5、根據轉彎車輛實時信息預測第三階段持續時間，根據轉彎車輛車速、坐標數據和直行車輛坐標數據計算動態沖突區域，判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能，若存在則進行沖突預警提示，并為直行車輛和轉彎車輛分別提供建議速度，否則表示行車安全。2.根據權利要求1所述的一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突預警方法，其特征在于，所述轉彎車輛的轉彎過程分為三階段：第一階段為減速入彎階段，第二階段為穩態階段，第三階段為加速離開階段。3.根據權利要求1所述的一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突預警方法，其特征在于，判斷靜態沖突區域內是否存在沖突可能的方法為：支路右轉沖突判斷：主路直行車輛滿足且支路右轉車輛滿足則在靜態沖突區域內存在沖突可能；支路左轉沖突判斷：主路直行車輛滿足且支路左轉車輛滿足則在靜態沖突區域內存在沖突可能；其中，設T字路口為正T型，坐標原點為路口中心點，主路中心線向右為X軸正方向，支路中心線向上為Y軸正方向；a為靜態沖突區域的左側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最小x值；b為靜態沖突區域的右側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最大x值；c為靜態沖突區域的下側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最小y值；d為靜態沖突區域的上側邊界，即路口區域內轉彎與直行碰撞事故多發區域在路口坐標系中的最大y值；XA為主路車輛X坐標；YB1為支路左轉車輛Y坐標；YB2為支路右轉車輛Y坐標；B為車輛平均寬度；l為車輛平均長度；θ為轉彎車輛瞬時轉角。4.根據權利要求1所述的一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突預警方法，其特征在于，判斷在動態沖突區域內是否存在沖突可能的方法為根據車輛是否在各階段持續時間內同時進入動態沖突區域的邊界內，具體為：動態沖突區域沖突判別規則：假設：A車為主路左側直行車輛，B1車為支路左轉車輛；B2車為支路右轉車輛；其中，設T字路口為正T型，坐標原點為路口中心點，主路中心線向右為X軸正方向，支路中心線向上為Y軸正方向；支路右轉車輛與主路直行車輛沖突發生條件：支路左轉車輛與主路直行車輛沖突發生條件：XA為主路直行車輛X坐標；XB1為支路左轉車輛X坐標；XB2為支路右轉車輛X坐標；YA為主路直行車輛Y坐標；YB1為支路左轉車輛Y坐標；YB2為支路右轉車輛Y坐標；L為動態區域邊界長度；θ為轉彎車輛瞬時轉角；B為車輛平均寬度。5.根據權利要求3所述的一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突預警方法，其特征在于，所述靜態沖突區域的各邊界根據視頻監控獲得的歷史數據估計獲得，靜態沖突區域包含90％以上的歷史沖突點位置。6.根據權利要求4所述的一種基于高精度定位和車車協同的實時交通沖突預警方法，其特征在于，所述動態沖突區域的邊界計算方法為：動態沖突區域中心點坐標為：(Xcp,Ycp)＝(XB,YB)XCP＝XB＝XB0±∫(VBx0+axt)dtYCP＝YA＝YB＝YB0±∫(VBy0+ayt)dt其中，設T字路口為正T型，坐標原點為路口中心點，主路中心線向右為X軸正方向，支路中心線向上為Y軸正方向；XB0、YB0、VBx0、VBy0為每次數據更新后的支路車的X坐標、支路車的Y坐標、支路車輛X方向速度分量和支路車輛Y方向速度分量初始參數；t為每次數據更新后重新計算得到的車輛在各個階段的預期持續時間；ax為支路車輛沿X軸的加速度；ay為支路車輛沿Y軸的加速度；XA為主路直行車輛車X坐標；XB為支路轉彎車輛X坐標；YA為主路直行車輛Y坐標；YB為支路轉彎車輛Y坐標；Xcp、Ycp分別為動態沖突區域...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王俊驊，李易，張蘭芳，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海,31