[发明专利]一种基于车辆行驶轨迹预测的高速公路合流区交通冲突判别方法

说明书

本发明公开了一种基于车辆行驶轨迹预测的高速公路合流区交通冲突判别方法，其步骤如下：(1)在合流区区域内建立一个二维坐标系；(2)根据时间划分车辆轨迹数据集处理顺序的优先级；(3)对处于同一优先级的初始时刻的合流区车辆的行驶轨迹数据集进行分类，(4)基于车辆行驶轨迹数据集，采用卡尔曼滤波法对每个车道上的每一个车辆进行车辆行驶轨迹点预测；(5)对上述坐标点进行线性拟合然后基于函数表达式绘制车辆轨迹线；(6)对上述轨迹交叉点进行冲突判断；该方法创新性地从车辆轨迹角度进行高速公路合流区车辆是否存在交通冲突的判别，并结合轨迹点时空信息建立数学模型进行函数拟合，确保了方法的可靠性和可行性。

技术领域

本发明涉及一种交通安全领域，具体而言，是涉及一种高速公路安全领域的交通冲突区域判别方法方法，尤其是，是涉及一种基于车辆行驶轨迹预测的高速公路合流区交通冲突判别方法。

背景技术

随着我国高速公路建设事业的不断发展，高速公路中的安全管理问题的重要性也在日益凸显，特别是车辆由高速公路入口经过合流区汇入高速公路主干道时，可能引发交通冲突问题。交通冲突是指在可观测的条件下，2个或2个以上交通参与者在空间和时间上相互接近，以至于如果其中任何一方不改变其行驶轨迹，将会有发生碰撞的风险。而合流区是高速公路常见的交通冲突事故高发区域，若是能够通过一定的技术手段提前感知判别合流区的交通冲突可能发生的时间和地点，将有助于大大提升高速公路合流区的安全性、降低合流区交通事故发生的概率。

目前，现有技术中主要集中于信号灯控制下的交通冲突的研究，针对合流区的交通冲突研究相对较少，大部分集中在安全评价指标体系和评价方法的构建方面，且使用的模型方法较为复杂，难以直接在实际应用中使用。

因此，有必要填补这一空缺，故本发明考虑到实际应用的便捷性，将合流区实际车辆行驶过程的交通冲突判别问题转化为合流区物体运动轨迹的重合判别问题，考虑到实际车辆的大小和实际车流的波动性等因素，以车辆行驶轨迹交叉点为圆心，以一个标准小汽车车长为半径确定一个圆形区域，再进一步的冲突存在性的确定。

发明内容

本发明所要解决的问题是填补便于实际应用的合流区车辆冲突判别技术的空白，提供了一种基于车辆行驶轨迹预测的高速公路合流区交通冲突判别方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

基于车辆行驶轨迹预测的高速公路合流区交通冲突判别方法的步骤如下：

步骤一、在合流区区域内建立一个二维坐标系；

合流区范围内建立一个以主干道最外侧的车道中心线与匝道最靠近主干道的路肩的延长线的交点为原点，以高速公路主干道最外侧的车道线为横轴、以过原点与横轴垂直的线为纵轴的二维坐标系。

步骤二、根据时间划分车辆轨迹数据集处理顺序的优先级；

根据时间划分车辆轨迹数据处理顺序的优先级是指从时间的角度划分车辆轨迹数据集处理的先后顺序，划分优先级的原则是先进入合流区的车辆先进行轨迹预测，车辆轨迹数据的表达形式是基于上述二维坐标系进行车辆的中心位置的行驶轨迹点的坐标表示；

步骤三、对处于同一优先级的初始时刻的合流区车辆的行驶轨迹数据集进行分类；

为合流区主干道的最外侧最靠近匝道的车道上的车辆行驶轨迹数据集和匝道每一条车道上的车辆的行驶轨迹数据集两类，每种轨迹数据集均包括车辆的横向方向，即X方向，的位置值、速度分量、加速度分量；和纵向方向，即Y方向，的位置值、速度分量、加速度分量；

步骤四、基于车辆行驶轨迹数据集，对每个车道上的每一个车辆进行行驶轨迹点预测；