[发明专利]基于向量算法的车辆全向防碰撞预警系统

说明书

本发明提供一种基于向量算法的车辆全向防碰撞预警系统，属于车辆防碰撞预警技术领域，包括数据采集模块采集自身车辆信息、目标车辆信息以及道路信息；预警信息计算模块根据自身车辆信息、目标车辆信息以及道路信息计算自身车辆与目标车辆间的预警信息；自身车辆与目标车辆的预警时间以及碰撞方向；避撞策略模块根据预警信息制定自身车辆与目标车辆避免发生碰撞的避撞策略；碰撞预警模块输出预警信息及避撞策略。本发明基于向量的车辆碰撞预警算法，充分考虑了GPS定位装置在车辆中的实际位置，在预警算法中建立以车辆实际长度、宽度为基础的物理模型，实现车辆在不同场景下的360°全方位碰撞预警，该算法适用于城市道路、交叉口及弯道等所有情景。

技术领域

本发明涉及车辆防碰撞预警技术领域，具体涉及一种基于向量算法的车辆全向防碰撞预警系统。

背景技术

交通事故中，以车辆碰撞事故造成的伤亡最为严重。在车辆碰撞事故中，除车辆正面碰撞之外，后向碰撞(如追尾)、侧向碰撞(如交叉口事故)也占有很大的比例。碰撞事故发生的原因包含疲劳驾驶、酒后驾驶、超速驾驶以及闯红灯等违章驾驶，同时，由天气(如雨、雪、雾)或物理条件(如弯道、交叉口)造成的驾驶员视线受阻，也是造成车辆碰撞事故的重要原因。

针对车辆碰撞预警问题，虽然传统自适应巡航技术已经较为成熟，然而这些系统严重依赖于车载雷达、激光雷达或摄像头等范围传感器设备，这些设备通常价格昂贵，要满足安全预警系统的精度及稳定性要求，上述设备的价格甚至高于一辆普通汽车的价格，不可能在现阶段推广应用。同时范围传感器极易受恶劣天气、物理条件等因素的干扰，检测性能及检测范围均有限。在一些关键场景下(例如速度较高的交通流情景)，自适应巡航系统仍然存在许多问题，并不能满足安全需求。同时受传感器布置位置的限制，自适应巡航系统只能考虑后向碰撞，其并未充分考虑车辆的侧向碰撞问题，在安全预警方面的效用十分有限。

新兴的方法使用车辆对车辆(V2V)通信技术，它允许车辆在其通信范围内交换物理、运动以及轨迹信息。V2V技术不受恶劣天气条件的影响，系统的适用性较高。其中研究较为深入的是专用短程通信(DSRC)技术。专用短程通信(DSRC)可让车辆彼此通信，基于DSRC的后方碰撞预警系统(ReCWS)具有其独特的优势。然而，基于DSRC的预警系统中存在一些如较高的误报率和丢报率等难以解决的问题。受DSRC技术本身数据传输质量的限制，仅仅通过参数校正不可能提高ReCWS系统的准确性及稳定性。另一方面，基于DSRC的ReCWS系统尚未能考虑从数据获取到警告决策的过程中存在的信息传输延迟，未考虑GPS误差对安全距离的影响。

VANET使用专用短距离通信(DSRC)标准，该标准使用75MHz带宽(在5.9GHz频带中)，这些标准允许的通信范围为300m至1000m。但是在实际情况下，DSRC传输范围受物理条件等诸多外部因素的影响。现有的VANET标准不足以满足VANET承诺的服务尤其是安全服务的要求。当前可用的VANET标准(IEEE 802.11p/DSRC)在5.9GHz频带利用率低，通信范围短，受带宽和传输范围低的困扰，而蜂窝网络(3G、LTE和LTEA)受高延迟和信息安全的困扰，这对当前的安全应用构成挑战。

在当前自动驾驶和驾驶员辅助系统中，车道级车辆的自我定位是一个具有挑战性的重大问题。当前几乎所有的碰撞预警系统都没有考虑车道级定位，在碰撞预警模型中大多建立车辆总是在一条车道行驶的假设，这些系统就无法适用于实际情况中多车道高速公路以及城市道路情景。车道级定位不仅需要高精度的地图，还需要昂贵的补偿设备以及政府的政策支持，本发明提出的碰撞预警模型虽然没有提出对车道级定位的补偿算法，但是基于向量的车辆碰撞预警算法可以通过车辆速度、加速度方向的变化预测不同车道车辆的碰撞，进而发布针对车辆全方位的碰撞预警信息。