本發(fā)明涉及智能交通系統(tǒng)與汽車安全技術(shù)，具體是一種基于dsrc通信的異常車輛預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

車輛發(fā)生異常故障時(shí)極易發(fā)生碰撞危險(xiǎn)。對現(xiàn)有技術(shù)檢索發(fā)現(xiàn)，cn104924984a公開的名稱為“避免車輛發(fā)生連環(huán)撞的報(bào)警裝置”的專利文獻(xiàn)及cn104392621a公開的名稱為“一種基于車車通信的公路異常停車預(yù)警方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)”的專利文獻(xiàn)介紹了針對異常停止車輛防止碰撞的方法。它們的特點(diǎn)是，通過gps定位獲取行駛車輛的位置信息，在車輛發(fā)生異常停車時(shí)通過無線通信模塊向外發(fā)出異常預(yù)警信息，周圍正常行駛的車輛接收異常預(yù)警語音提示及文本顯示信息，提前做出調(diào)整，從而主動繞開異常停車的車輛。上述方案存在的不足是，基于自選的無線通信模塊來傳遞異常預(yù)警信息，其通信網(wǎng)絡(luò)不具有統(tǒng)一性和標(biāo)準(zhǔn)性；其次，僅通過gps定位車輛位置存在較大的誤差，不能準(zhǔn)確地描述車輛的實(shí)際行駛軌跡，在異常車輛不影響本車行駛路線的情況下會出現(xiàn)大量誤報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于dsrc通信的異常車輛預(yù)警方法，其能夠準(zhǔn)確地描述車輛的實(shí)際行駛軌跡，解決現(xiàn)有技術(shù)中車輛碰撞預(yù)警存在較大誤差的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于dsrc通信的異常車輛預(yù)警方法，其包括如下步驟：

步驟a：異常車輛實(shí)時(shí)獲取自身的行車信息，并將行車信息通過自身的dsrc收發(fā)端向周圍的正常車輛廣播發(fā)送。

步驟b：正常車輛通過自身的dsrc收發(fā)端接收來自異常車輛的行車信息，實(shí)時(shí)獲取自身的行車信息，正常車輛的數(shù)據(jù)融合模塊對異常車輛的行車信息和自身的行車信息進(jìn)行時(shí)間同步、濾波以及融合處理后發(fā)送至正常車輛的中央處理器。

步驟c：正常車輛的中央處理器計(jì)算異常車輛和自身的行駛軌跡。

步驟d：正常車輛的中央處理器以自身當(dāng)前的定位為坐標(biāo)原點(diǎn)、航向?yàn)閥軸方向建立相對平面坐標(biāo)系，并將異常車輛和正常車輛的行駛軌跡轉(zhuǎn)換至該相對平面坐標(biāo)系中。

步驟e：在相對平面坐標(biāo)系下，正常車輛的中央處理器判斷異常車輛是否影響自身的行駛路線，若兩車的行駛軌跡在未來時(shí)刻相交或者兩車在x軸方向上的橫向距離小于間距閾值w，則進(jìn)入步驟f；否則退出流程。

步驟f：正常車輛的中央處理器計(jì)算兩車發(fā)生碰撞所需的時(shí)間ttc，若ttc小于時(shí)間閾值t0，則發(fā)送報(bào)警信息到正常車輛的can總線上；若ttc大于時(shí)間閾值t0，則發(fā)送提醒信息到正常車輛的can總線上。

步驟g：正常車輛的can總線將預(yù)警信息發(fā)送到自身的車載顯示器，該車載顯示器在相對平面坐標(biāo)系中顯示異常車輛的當(dāng)前位置并通過語音發(fā)出預(yù)警信息。

其中，上述步驟a中，異常車輛的行車信息包括：異常車輛的經(jīng)緯度、航向角、速度、加速度和車輛狀態(tài)信號。

上述步驟b中，正常車輛的行車信息包括：正常車輛的經(jīng)緯度、航向角、速度和加速度。

上述步驟c中，車輛的行駛軌跡半徑其中，d表示車輛當(dāng)前時(shí)刻與上一時(shí)刻位置之間的距離，該距離由當(dāng)前的經(jīng)緯度和上一時(shí)刻的經(jīng)緯度計(jì)算得到；δ表示車輛當(dāng)前時(shí)刻和上一時(shí)刻的航向角之差。

上述步驟f中，時(shí)間閾值t0表示正常車輛以當(dāng)前速度減速到零需要的最短時(shí)間與駕駛員的反應(yīng)時(shí)間之和。

優(yōu)選地，所述步驟c中，若δ小于校正值k_calibration，則中央處理器判定車輛沿直線行駛，行駛軌跡半徑r設(shè)置為恒定值r_default。

本方案以正常車輛的實(shí)時(shí)位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，航向?yàn)榭v軸建立相對平面坐標(biāo)系，將異常車的位置轉(zhuǎn)換至該相對平面坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)，根據(jù)車輛軌跡和異常車在本車坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)，判斷異常車輛是否影響正常車輛的行駛路線，通過計(jì)算正常車輛和異常車輛發(fā)生碰撞所需要的時(shí)間，判斷該時(shí)間與設(shè)定的預(yù)警時(shí)間的大小關(guān)系，根據(jù)預(yù)警規(guī)則得到預(yù)警信息并將該預(yù)警信息通過can總線將預(yù)警信息發(fā)送到車載顯示器，通過顯示器顯示異常車輛相對于本車的位置并通過語音發(fā)出預(yù)警信息。

本方案通過對異常車輛和正常車輛的行駛軌跡進(jìn)行識別，大大減少了誤報(bào)的情況，適用于直道和彎道；本方法采用dsrc通信，其具備統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，互換性、兼容性強(qiáng)，傳輸速率高，傳輸延遲短，能承載大寬帶的車載應(yīng)用信息，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，與傳統(tǒng)傳感器相比，受天氣因素、地理環(huán)境、障礙物遮擋等的影響很小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的應(yīng)用場景圖；

圖2為異常車輛和正常車輛基于本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

以圖1所示應(yīng)用場景為例，正常車輛11和異常車輛12位于同一車道。當(dāng)然，實(shí)際路況可能更復(fù)雜，以異常車輛12為中心，能夠與其建立起通信關(guān)系的所有車輛均可以視為正常車輛，正常車輛11和異常車輛12的概念是相對的，當(dāng)正常車輛出現(xiàn)拋錨，其就成為了異常車輛，那么其就需要向外廣播處于異常狀態(tài)；當(dāng)異常車輛排除故障，其就成為了正常車輛，那么其就停止向外廣播異常狀態(tài)信息。

基于上述概念，基于本發(fā)明的方法，其實(shí)每輛車在相關(guān)硬件的配置上是相同的，即是需要有高精度gps差分系統(tǒng)，采集車輛的經(jīng)緯度和航向角；需要有數(shù)據(jù)采集器，從自身的can總線讀取本車的速度、加速度、車輛狀態(tài)信號等；需要設(shè)置dsrc收發(fā)端，實(shí)現(xiàn)車與車之間的dsrc通信；需要設(shè)置數(shù)據(jù)融合模塊，同步、濾波、融合處理不同車輛之間的行車數(shù)據(jù)；需要中央處理器，借用車輛的中控器即可，內(nèi)嵌車輛軌跡識別模塊和車輛坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，車輛軌跡識別模塊對車輛軌跡進(jìn)行識別，實(shí)現(xiàn)車輛的行駛軌跡計(jì)算；車輛坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊以本車為原點(diǎn)，自身車輛航向?yàn)榭v軸，建立一個(gè)相對于gps定位下的相對平面坐標(biāo)系，以自身車輛為參考，將異常車輛的位置和行駛軌跡轉(zhuǎn)換至相對平面坐標(biāo)系下。

如圖2所示，異常車輛12通過gps21采集自身的經(jīng)緯度和航向角，從can總線29上讀取自身的速度、加速度、車輛異常狀態(tài)信號；然后通過dsrc收發(fā)端23將采集到的上述行車信息發(fā)送到正常車輛11的dsrc收發(fā)端24。正常車輛通過gps22采集本車的經(jīng)緯度和航向角，從本車can總線30讀取本車的速度、加速度，通過本車的數(shù)據(jù)融合模塊26將本車11和異常車12的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步、濾波以及融合處理后發(fā)送到本車的中央處理器28中。在正常車輛的中央處理器中，根據(jù)識別的車輛軌跡和異常車輛在相對平面坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)，判斷異常車輛是否影響本車行駛路線，若異常車輛影響本車行駛路線，則存在碰撞危險(xiǎn)。那么再通過計(jì)算本車和異常車輛發(fā)生碰撞所需要的時(shí)間，判斷該時(shí)間與設(shè)定的預(yù)警時(shí)間閾值的大小關(guān)系，根據(jù)預(yù)警規(guī)則將處理得到的預(yù)警信息發(fā)送到本車can總線30上。最后通過本車can總線30將預(yù)警信息發(fā)送到車載顯示器32，通過顯示器顯示異常車12在本車坐標(biāo)系下的位置并通過語音發(fā)出報(bào)警信息。當(dāng)異常車輛12排除異常狀況后，就成為正常車輛；而正常車輛11出現(xiàn)異常，也就成為異常車輛，此時(shí)，原本的異常車輛12獲取正常車輛11和自身的行車信息，通過數(shù)據(jù)融合模塊25將兩車的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間同步、濾波以及融合處理后發(fā)送到中央處理器27中，經(jīng)判定后將預(yù)警信息發(fā)送到車載顯示器31。

dsrc(dedicatedshortrangecommunications，專用短程通信技術(shù))是一種高效的無線通信技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)在特定的區(qū)域內(nèi)對高速運(yùn)動下的移動目標(biāo)的識別和雙向通信，實(shí)時(shí)傳輸圖像、語音和數(shù)據(jù)信息，實(shí)則異常車輛的行駛軌跡由自身的中央處理器計(jì)算后發(fā)送到正常車輛，還是正常車輛的中央處理器對其進(jìn)行計(jì)算，在dsrc通信下，都是可實(shí)現(xiàn)的。

如圖3所示，本方法具體步驟如下：

步驟a：異常車輛12實(shí)時(shí)獲取自身的行車信息，并將行車信息通過自身的dsrc收發(fā)端23向周圍的正常車輛11廣播發(fā)送。異常車輛12的行車信息包括：異常車輛12的經(jīng)緯度、航向角、速度、加速度和車輛狀態(tài)信號。

步驟b：正常車輛11通過自身的dsrc收發(fā)端24接收來自異常車輛12的行車信息，實(shí)時(shí)獲取自身的行車信息，正常車輛11的行車信息包括：正常車輛11的經(jīng)緯度、航向角、速度和加速度。正常車輛11的數(shù)據(jù)融合模塊對異常車輛12的行車信息和自身的行車信息進(jìn)行時(shí)間同步、濾波以及融合處理后發(fā)送至正常車輛11的中央處理器28。

步驟c：正常車輛11的中央處理器28計(jì)算異常車輛12和自身的行駛軌跡。車輛的行駛軌跡半徑其中，d表示車輛當(dāng)前時(shí)刻與上一時(shí)刻位置之間的距離，該距離由當(dāng)前的經(jīng)緯度和上一時(shí)刻的經(jīng)緯度計(jì)算得到；δ表示車輛當(dāng)前時(shí)刻和上一時(shí)刻的航向角之差。

步驟d：正常車輛11的中央處理器28以自身當(dāng)前的定位為坐標(biāo)原點(diǎn)、航向?yàn)閥軸方向建立相對平面坐標(biāo)系，并將異常車輛12和正常車輛11的行駛軌跡轉(zhuǎn)換至該相對平面坐標(biāo)系中。那么異常車輛12的位置在該坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)為(xrv，yrv)，xrv表示異常車輛12相對于正常車輛11的橫向距離，yrv表示異常車輛12相對于正常車輛11的縱向距離。

步驟e：在相對平面坐標(biāo)系下，正常車輛11的中央處理器28判斷異常車輛12是否影響自身的行駛路線，若兩車的行駛軌跡在未來時(shí)刻相交或者兩車在x軸方向上的橫向距離小于間距閾值w，則進(jìn)入步驟f；否則退出流程。

步驟f：正常車輛11的中央處理器28計(jì)算兩車發(fā)生碰撞所需的時(shí)間ttc，若ttc小于時(shí)間閾值t0，則發(fā)送報(bào)警信息到正常車輛11的can總線30上；若ttc大于時(shí)間閾值t0，則發(fā)送提醒信息到正常車輛11的can總線30上。其中，時(shí)間閾值t0表示正常車輛11以當(dāng)前速度減速到零需要的最短時(shí)間與駕駛員的反應(yīng)時(shí)間之和。當(dāng)正常車輛11和異常車輛12到達(dá)兩車軌跡相交點(diǎn)所需的時(shí)間點(diǎn)存在交涉時(shí)，則認(rèn)為兩車是在將來的ttc時(shí)間后發(fā)生碰撞；當(dāng)兩車不存在交涉時(shí)，表示以當(dāng)前的行車狀態(tài)兩車能夠錯(cuò)開，則認(rèn)為兩車在將來不會碰撞，碰撞發(fā)生在無限久以后，ttc取值無窮大，但仍需要發(fā)送提醒信息，以防兩車的行車狀況突變，車輛來不及作出反應(yīng)。

步驟g：正常車輛11的can總線30將預(yù)警信息發(fā)送到自身的車載顯示器，該車載顯示器在相對平面坐標(biāo)系中顯示異常車輛12的當(dāng)前位置并通過語音發(fā)出預(yù)警信息；

所述步驟c中，若δ小于校正值k_calibration，則中央處理器判定車輛沿直線行駛，行駛軌跡半徑r設(shè)置為恒定值r_default。隨著采集到的經(jīng)緯度和航向角的不斷更新，r也不斷同步更新，相對平面坐標(biāo)系的原點(diǎn)也在更新，結(jié)合航向角就能得到車輛實(shí)時(shí)更新的行駛軌跡。