[发明专利]一种基于车联网的车辆安全行驶预警方法

摘要

本发明公开一种基于车联网的车辆安全行驶预警方法，通过车载无线通信单元将车辆信息数据发送给网络后台服务器，网络后台服务器根据车辆信息数据获取车辆所在路段危险点信息数据，并将该路段上各危险点信息数据发送给车载无线通信单元，车载中央处理单元将获得的危险点信息和自身车辆信息进行对比判断，调用安全车距模型生成预警参数，控制车载报警单元、车载显示单元以及电控制动系统执行预警响应。本发明的优点为：网络后台服务器端向车载端提供危险点信息，车载端通过实时获取并分析车辆地理位置信息与车辆所在路段上的危险点信息，控制车载报警单元、车载显示单元以及电控制动系统执行预警响应，具备车联网数据通信的可靠性、高效性。

主权项

一种基于车联网的车辆安全行驶预警方法，其特征在于：通过下述步骤实现：步骤1：车载端中车载中央处理单元每间隔T1时刻向网络后台服务器发送当前时刻的车辆信息，包括车辆的地理经纬度数据、行驶速度数据、无线通信单元端口号；同时向网络后台服务器端发送当前时刻的日期与时间；步骤2：网络后台服务器端判断当前时刻车辆所处路段是否存在危险点；网络后台服务器端根据接收到的车辆信息，通过其中的车辆地理经纬度数据与网络后台服务器端存储的道路信息数据库进行查询、匹配，判断车辆当前时刻所处路段，并根据该路段对应的地理编号查询该路段上是否存在危险点，具体为：1）若车辆所在路段上存在危险点，则网络后台服务器端从道路信息数据库中获取各个危险点的信息，包括危险点地理经纬度数据与危险点危险级别，并将危险点的信息发送到车载中央处理单元，同时进行步骤3与步骤5；2）若车辆所处路段上不存在危险点，则返回步骤1，网络后台服务器端等待接收下一时刻车载端发送的车辆信息；步骤3：网络后台服务器端设置车辆语音警示标识参数以及危险驾驶计数参数；A、网络后台服务器根据步骤1中得到的车辆当前时刻地理经纬度数据与步骤2中得到的危险点信息中危险点地理经纬度数据，计算车辆与一个或者多个危险点的最小距离值d0；B、网络后台服务器端根据步骤1中得到的车辆的车载无线通信单元端口号，查询道路信息数据库中该路段对应的危险驾驶记录表中是否存在该车辆的记录，并将车辆与各危险点间的最小距离值d0、车辆行驶速度v分别同车辆与所逼近的危险点间最小距离的安全阈值d*与车辆行驶速度的安全阈值v*进行比较判断，进而设置车辆语音警示标识参数flag，以及危险驾驶计数参数counter，具体为：上述车辆与各危险点间最小距离的安全阈值d*与车辆行驶速度的安全阈值v*，由网络后台服务器端根据各个危险点对应的危险级别来设定车辆与各个危险点间最短距离与行驶速度的安全阈值d*和v*；a、当所述的危险驾驶记录表中未记录车辆的车载无线通信单元端口号，代表该车辆在当前路段尚未出现过危险行车记录；此时，若d0≤d*且v≥v*，则在危险驾驶记录表中的“端口号”、“记录时间”与“车速”字段对应的数据存储位置分别记录车辆的车载无线通信单元端口号、网络后台服务器端将步骤1中接收到的车辆信息发送日期与时间数据以及车辆行驶速度数据，并在危险驾驶记录表中的“危险驾驶次数”字段对应的数据存储位置记录“1”；同时设置车辆语音警示标识参数flag＝true，危险驾驶计数参数counter=1；若d0≤d*且v＜v*，则网络后台服务器端不对危险驾驶记录表进行修改，仅将车辆语音警示标识参数flag＝false，危险驾驶计数参数counter=1；b、当所述的危险驾驶记录表中已存储有车辆的车载无线通信单元端口号，即代表车辆在当前路段曾经出现过危险行车记录；此时，若d0≤d*且v≥v*，则网络后台服务器利用接收到的车辆信息发送日期与时间数据以及车辆行驶速度数据，分别更新危险驾驶记录表中当前车辆车载无线通信单元端口号下的“记录时间”与“车速”字段对应的车辆信息发送日期与时间数据与车速，且将危险驾驶记录表中的“危险驾驶次数”字段对应的数据加1，并设置车 辆语音警示标识参数flag＝true，危险驾驶计数参数counter等于车辆在危险驾驶记录表中当前车辆车载无线通信单元端口号下的“危险驾驶次数”字段对应的数据；若d0≤d*且v＜v*，则网络后台服务器利用接收到的车辆信息发送日期与时间数据以及车辆行驶速度数据，分别更新危险驾驶记录表中当前车辆的车载无线通信单元端口号下的“记录时间”与“车速”字段对应的车辆信息发送日期与时间数据与车速，且将“危险驾驶次数”字段对应的数据加1，并设置车辆语音警示标识参数flag＝false，危险驾驶计数参数counter等于车辆在危险驾驶记录表中“危险驾驶次数”字段对应的数据；c、无论危险驾驶记录表中是否存在当前车辆的记录信息，若d0＞d*，则网络后台服务器端不对危险驾驶记录表进行更新操作，仅设置车辆语音警示标识参数flag＝false，危险驾驶计数参数counter=0，不对危险驾驶记录表进行修改；当网络后台服务器端完成上述车辆语音警示标识参数flag，以及危险驾驶计数参数counter的设置后，进入步骤4；步骤4：车载端语音及文本警示；网络后台服务器将设置车辆语音警示标识参数flag、危险驾驶计数参数counter值发送到车载端中车载中央处理单元，车载中央处理单元根据步骤2中接收的危险点信息中的危险点地理经纬度数据与危险级别，在车载端中车载显示单元显示的电子地图上通过标记符标识出危险点，并通过字符标识出危险点的危险级别；同时，车载中央处理单元还根据语音警示标识参数flag和危险驾驶计数参数counter进行相应的语音和文本消息警示操作，具体为：①、若flag＝true且counter=1，则车载中央处理单元控制车载报警单元循环播放警示语音，并在车载显示单元显示的电子地图上以文本框的形式显示警示文本；②、若flag＝true且counter＞1，则车载中央处理单元控制车载报警单元控制车载报警单元循环播放警示语音，并在车载显示单元显示的电子地图上以文本框的形式显示警示文本；③、若flag＝false且counter≥1，则车载中央处理单元控制车载报警单元在车载显示单元显示的电子地图上以文本框的形式显示警示文本；上述三种情况中，警示语音直至flag＝false且counter=0或者车载报警单元的语音警示功能被关闭时停止；警示文本显示时间为t；当步骤3的执行过程被中止或者结束，则返回步骤1；步骤5：车载端进行声响预警、颜色进度条预警以及制动控制；车载中央处理单元根据车辆当前地理经纬度数据以及危险点信息，同样实时计算得到车辆与一个或者多个危险点的最小距离值d1，并判断d1与车辆中央处理单元中设定的预警距离阈值dm进行比较判断，dm＜d*：若d1＞dm，则返回步骤5继续进行比较判断；若d1≤dm，则进行下述步骤：Ⅰ、计算危险警示临界距离dwarning与刹车临界距离dbraking；车载中央处理单元根据车辆行驶速度v，调用安全车距模型，计算得到危险警示临界距离dwarning、刹车临界距离dbraking； d warning = [ 1 2 ( v 2 - v * 2 ) α + v × ( τ system + τ human ) + d safe ] × f × g ; v ≥ v * d 1 - 1 ; v < v * - - - ( 1 ) d warning = [ v × ( τ system + τ human ) ] × f × g ; v ≥ v * d 1 - 2 ; v < v * - - - ( 2 ) 其中，τsystem为车辆制动系统协调时间参数，单位为s；τhuman为驾驶人制动反应时间参数，单位为s；dsafe为距离补偿参数，单位为m；α为制动减速度参数，单位：m/s2；v*为车速的安全阀值，单位为：m/s；而式（1）与式（2）中的参数f为道路环境参数，参数g为驾驶偏好参数，由车载面板单元根据车辆行驶的道路路面状况、天气状况、驾驶员的驾驶偏好设定；Ⅱ、计算获取车辆逼近危险点的程度量化参数ω以及显示预警进度条的进度量化值x；本发明定义无量纲参数ω表征车辆逼近危险点的程度，ω为： ω = d 1 - d braking d warning - d braking - - - ( 3 ) 预警进度条的进度量化参数x为： x = ( 1 - d 1 d m ) × 100 % - - - ( 4 ) Ⅲ、根据参数ω控制车载报警单元执行不同的报警动作或控制车载端中电控制动系统执行制动响应，以及根据预警进度条的进度量化参数x控制车载显示单元显示预警进度条，具体为：ⅰ、当ω＞1时，车载中央处理单元控制车载显示单元的显示界面根据进度量化值x显示A颜色进度条；且车载报警单元不执行声响报警动作；车载中央处理单元继续计算参数d1，并再次比较判断，具体为：若当d1≤dm，则返回步骤5中子步骤I继续执行；当出现d1＞dm，则车载中央处理单元取消颜色进度条，返回继续执行步骤1；ⅱ、当0.8＜ω≤1时，车载报警单元中止步骤4的车载端语音及文本警示；同时，车载中央处理单元控制车载显示单元的显示界面根据进度量化值x显示B颜色进度条，且车载报警单元发出60dB、200Hz的报警声响，并通过实时获取的车辆行驶速度进行判断，具体为：若B颜色进度条出现后的前t1时间段内，车辆行驶速度未降低，即驾驶员未采取减速操作，则车载中央处理单元控制车辆电控制动系统执行自动减速动作，直至出现人为减速操作；若B颜色进度条出现后的前t1时间段内，车辆行驶速度降低，即驾驶员采取减速操作，则车载报警单元关闭报警声响；若B颜色进度条出现的同时车辆行驶速度降低，即驾驶员立即采取减速操作，则车载中央处理单元控制车载报警单元关闭报警声响；ⅲ、当0＜ω≤0.8时，车载中央处理单元控制车载报警单元的显示界面根据进度量化值x显示C颜色进度条，且车载报警单元发出70dB、500Hz的报警声响；且车载中央处理单元 通过实时获取的车辆行驶速度进行判断，具体为：若C颜色进度条出现后的前t2时间段内，车辆行驶速度未降低，则车载中央处理单元控制车辆电控制动系统执行自动减速动作，直至出现人为减速操作为止；若C颜色进度条出现后的前t2时间段内，车辆行驶速度降低，则车载报警单元关闭报警声响；若C颜色进度条出现的同时车辆行驶速度降低，即驾驶员立即采取减速操作，则车载中央处理单元控制车载报警单元关闭报警声响；ⅳ、当ω≤0时，车载中央处理单元控制车载报警单元的显示界面根据进度量化值x显示C颜色进度条，且车载报警单元发出80dB、1000Hz的报警声响；同时车载中央处理单元通过实时获取的车辆行驶速度进行判断，具体为：若C颜色进度条出现后的前t1时间段内，车辆行驶速度未降低，则车载中央处理单元控制车辆电控制动系统执行自动减速动作，直至出现人为减速操作为止；若C颜色进度条出现后的前t1时间段内，车辆行驶速度降低，则车载报警单元关闭报警声响；若C颜色进度条出现时刻驾驶人立即采取减速操作，则车载中央处理单元控制车载报警单元关闭报警声响；所述步骤ⅱ、ⅲ、ⅳ中，当驾驶人采取人为减速操作后，车载报警单元关闭报警声响，车载中央处理单元继续计算d1，并继续利用d1与dm进行判断，具体为：当d1≤dm时，返回执行步骤5中的子步骤I；当出现d1＞dm，此时车载中央处理单元取消显示颜色进度条，返回继续执行步骤1。