一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突预警方法技术

本发明专利技术涉及一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突算法，用以在缺少信号灯的T型交叉路口主路车辆直行同时支路车辆转弯时的实时冲突判断，该方法包括以下步骤：1)根据交叉口车辆转弯过程特征量化转弯各阶段状态变化过程；2)结合高精度定位和车车协同技术获得车辆在交叉口附近的实时位置和运动状态数据预测转弯车辆三阶段持续时间；3)结合车车协同技术界定不同等级的冲突区域；4)根据路权分配原则、转弯三阶段持续时间和冲突区域预测结果建立实时交通冲突算法。与现有技术相比，本发明专利技术具有高精度定位、实时准确、考虑转弯微观过程和有效防止交叉口车辆冲突等优点。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突预警方法
本专利技术涉及交通安全
，尤其是涉及一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突算法。
技术介绍
道路交通事故是当今世界最严重的“公害”之一。随着车辆的大规模普及，车辆之间的冲突和碰撞问题日益严峻，并且多集中于交通信息环境复杂或环境突变的道路平面交叉口,特别是无信号T型交叉口。在此类交叉口附近，由于在途驾驶人无法在第一时间获得前方交叉口的交通、环境及其他横向车辆的信息，故而无法及时采取减速、避让等安全措施，是引发事故的主要原因之一，而交通冲突多发是其主要表现形式。以往的冲突模型未考虑转弯驾驶行为微观过程的问题，无法实现实时车辆信息的传递和处理，不能适应真实道路交叉口的高频动态交通环境变化的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突算法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突预警方法，用于在缺少信号灯的T型交叉路口主路车辆直行同时支路车辆转弯时的实时冲突判断，所述的方法包括以下步骤：S1、根据历史数据获得静态冲突区域，利用车车协同方法获得车辆实时信息，判断在静态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行步骤S2，否则表示行车安全；S2、根据转弯车辆实时信息预测第一阶段持续时间，根据转弯车辆车速、坐标数据和直行车辆坐标数据计算动态冲突区域，判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行冲突预警提示，并为直行车辆和转弯车辆分别提供建议速度，否则进行步骤S3；S3、判断转弯车辆是否存在第二阶段，若存在则进入步骤S4，若不存在则进入步骤S5；S4、根据转弯车辆实时信息预测第二阶段持续时间，根据转弯车辆车速、坐标数据和直行车辆坐标数据计算动态冲突区域，判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行冲突预警提示，并为直行车辆和转弯车辆分别提供建议速度，否则进行步骤S5；S5、根据转弯车辆实时信息预测第三阶段持续时间，根据转弯车辆车速、坐标数据和直行车辆坐标数据计算动态冲突区域，判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行冲突预警提示，并为直行车辆和转弯车辆分别提供建议速度，否则表示行车安全。所述的转弯车辆转弯过程分为三阶段：第一阶段为减速入弯阶段，第二阶段为稳态阶段，第三阶段为加速离开阶段。判断静态冲突区域内是否存在冲突可能的方法为根据车辆实时信息判断车辆是否同时进入静态冲突区域的边界内：支路右转冲突判断：主路直行车辆满足且支路右转车辆满足则在静态冲突区域内存在冲突可能；支路左转冲突判断：主路直行车辆满足且支路左转车辆满足则在静态冲突区域内存在冲突可能；其中，设T字路口为正T型，坐标原点为路口中心点，主路中心线向右为X轴正方向，支路中心线向上为Y轴正方向；a为静态冲突区域的左侧边界，即路口区域内转弯与直行碰撞事故多发区域在路口坐标系中的最小x值；b为静态冲突区域的右侧边界，即路口区域内转弯与直行碰撞事故多发区域在路口坐标系中的最大x值；c为静态冲突区域的下侧边界，即路口区域内转弯与直行碰撞事故多发区域在路口坐标系中的最小y值；d为静态冲突区域的上侧边界，即路口区域内转弯与直行碰撞事故多发区域在路口坐标系中的最大y值；XA为主路车辆X坐标；YB1为支路左转车辆Y坐标；YB2为支路右转车辆Y坐标；B为车辆平均宽度；l为车辆平均长度；θ为转弯车辆瞬时转角。判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能的方法为根据车辆是否在各阶段持续时间内同时进入动态冲突区域的边界内，具体为：动态冲突区域冲突判别规则：假设：A车为主路左侧直行车辆，B1车为支路左转车辆；B2车为支路右转车辆；其中，设T字路口为正T型，坐标原点为路口中心点，主路中心线向右为X轴正方向，支路中心线向上为Y轴正方向；支路右转车辆与主路直行车辆冲突发生条件：支路左转车辆与主路直行车辆冲突发生条件：XA为主路直行车辆X坐标；XB1为支路左转车辆X坐标；XB2为支路右转车辆X坐标；YA为主路直行车辆Y坐标；YB1为支路左转车辆Y坐标；YB2为支路右转车辆Y坐标；L为动态区域边界长度；θ为转弯车辆瞬时转角；B为车辆平均宽度。所述静态冲突区域的边界根据视频监控获得的历史数据估计获得，静态冲突区域包含90％以上的历史冲突点位置。所述动态冲突区域的边界计算方法为：动态冲突区域中心点坐标为：(Xcp,Ycp)＝(XB,YB)XCP＝XB＝XB0±∫(VBx0+axt)dtYCP＝YA＝YB＝YB0±∫(VBy0+ayt)dt其中，设T字路口为正T型，坐标原点为路口中心点，主路中心线向右为X轴正方向，支路中心线向上为Y轴正方向；Xcp、Ycp分别为动态冲突区域中心点X、Y坐标；XB、YB分别为转弯车辆X、Y坐标；XB0、YB0、VBx0、VBy0为每次数据更新后的支路车B的X坐标、支路车B的Y坐标、支路车辆X方向速度分量和支路车辆Y方向速度分量初始参数；t为每次数据更新后重新计算得到的车辆在各个阶段的预期持续时间；ax为支路车沿X轴的加速度；ay为支路车沿Y轴的加速度；XA为主路车A的X坐标；XB为支路车B的X坐标；YA为主路车A的Y坐标；YB为支路车B的Y坐标。XCP、YCP冲突区域中心点坐标；动态冲突区域边界长度为：Δ＝V*(t反应+t程序+t通信)+S式中：t反应为驾驶员反应时间；t程序为DSRC程序计算耗时t通信为DSRC通信时间；L为动态冲突区域边界长度；BA为直行车辆宽度；BB为支路车辆宽度；θA为主路直行车辆瞬时转角；θB为支路车辆瞬时转角；Δ为延伸距离；S—安全净距，该值根据驾驶员偏好设置，或车长；V为转弯车量车速km/h；LA为动态冲突边界的宽；LB为动态冲突边界的长。判断是否存在第二阶段的方法为：采用二元logit模型进行建模，支路车辆右转第二阶段判断模型表达式：V11：转弯阶段一末车速；当P1大于0.5时，判断为存在转弯第二阶段，否则判断为不存在；支路车辆左转第二阶段判断模型表达式：T11：转弯阶段一持续时间；当P2大于0.5时，判断为存在转弯第二阶段，否则判断为不存在。各阶段持续时间计算方法为：支路右转第一阶段持续时间：N主左：转弯前主路左侧直行车辆数，即转弯车开始转弯前一秒时主路左侧直行车辆数；转弯前主路左侧直行车速，即转弯车开始转弯前一秒时主路左侧直行车辆的平均车速km/h；转弯第一阶段横向加速度变化率，即当前时刻转弯车的横向加速度变化率m/s3；V10：转弯第一阶段初始车速，即转弯第一阶段开始时刻转弯车的车速km/h；t刹1：刹车一阶段纵向加速度持续变化时间，即转弯第一阶段中转弯车第一次踩刹车时的纵向加速度连续变化的持续时间s；支路左转第一阶段持续时间：N主右t：转弯时主路右侧直行来车数，即当前时刻主路右侧直行来车数；转弯前主路右侧直行车速，即转弯前主路右侧直行车的平均车速km/h；转弯第一阶段横向加速度变化率，即当前时刻转弯车的横向加速度变化率m/s3；V10：转弯第一阶段初始车速，即转弯第一阶段开始时转弯车的车速km/h；s10：转弯第一阶段初始距交叉口入口距离，即转弯第一阶段初始时刻转弯车距离交叉口入口的距离m；支路右转第二阶段持续时间：Ln(T12)＝1.090+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突预警方法，用于在缺少信号灯的T型交叉路口主路车辆直行同时支路车辆转弯时的实时冲突判断，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：S1、根据历史数据获得静态冲突区域，利用车车协同方法获得车辆实时信息，判断车辆在静态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行步骤S2，否则表示行车安全；S2、根据转弯车辆实时信息预测第一阶段持续时间，根据转弯车辆车速、坐标数据和直行车辆坐标数据计算动态冲突区域，判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行冲突预警提示，并为直行车辆和转弯车辆分别提供建议速度，否则进行步骤S3；S3、判断转弯车辆是否存在第二阶段，若存在则进入步骤S4，若不存在则进入步骤S5；S4、根据转弯车辆实时信息预测第二阶段持续时间，根据转弯车辆车速、坐标数据和直行车辆坐标数据计算动态冲突区域，判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行冲突预警提示，并为直行车辆和转弯车辆分别提供建议速度，否则进行步骤S5；S5、根据转弯车辆实时信息预测第三阶段持续时间，根据转弯车辆车速、坐标数据和直行车辆坐标数据计算动态冲突区域，判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行冲突预警提示，并为直行车辆和转弯车辆分别提供建议速度，否则表示行车安全。...

【技术特征摘要】
1.一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突预警方法，用于在缺少信号灯的T型交叉路口主路车辆直行同时支路车辆转弯时的实时冲突判断，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：S1、根据历史数据获得静态冲突区域，利用车车协同方法获得车辆实时信息，判断车辆在静态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行步骤S2，否则表示行车安全；S2、根据转弯车辆实时信息预测第一阶段持续时间，根据转弯车辆车速、坐标数据和直行车辆坐标数据计算动态冲突区域，判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行冲突预警提示，并为直行车辆和转弯车辆分别提供建议速度，否则进行步骤S3；S3、判断转弯车辆是否存在第二阶段，若存在则进入步骤S4，若不存在则进入步骤S5；S4、根据转弯车辆实时信息预测第二阶段持续时间，根据转弯车辆车速、坐标数据和直行车辆坐标数据计算动态冲突区域，判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行冲突预警提示，并为直行车辆和转弯车辆分别提供建议速度，否则进行步骤S5；S5、根据转弯车辆实时信息预测第三阶段持续时间，根据转弯车辆车速、坐标数据和直行车辆坐标数据计算动态冲突区域，判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能，若存在则进行冲突预警提示，并为直行车辆和转弯车辆分别提供建议速度，否则表示行车安全。2.根据权利要求1所述的一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突预警方法，其特征在于，所述转弯车辆的转弯过程分为三阶段：第一阶段为减速入弯阶段，第二阶段为稳态阶段，第三阶段为加速离开阶段。3.根据权利要求1所述的一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突预警方法，其特征在于，判断静态冲突区域内是否存在冲突可能的方法为：支路右转冲突判断：主路直行车辆满足且支路右转车辆满足则在静态冲突区域内存在冲突可能；支路左转冲突判断：主路直行车辆满足且支路左转车辆满足则在静态冲突区域内存在冲突可能；其中，设T字路口为正T型，坐标原点为路口中心点，主路中心线向右为X轴正方向，支路中心线向上为Y轴正方向；a为静态冲突区域的左侧边界，即路口区域内转弯与直行碰撞事故多发区域在路口坐标系中的最小x值；b为静态冲突区域的右侧边界，即路口区域内转弯与直行碰撞事故多发区域在路口坐标系中的最大x值；c为静态冲突区域的下侧边界，即路口区域内转弯与直行碰撞事故多发区域在路口坐标系中的最小y值；d为静态冲突区域的上侧边界，即路口区域内转弯与直行碰撞事故多发区域在路口坐标系中的最大y值；XA为主路车辆X坐标；YB1为支路左转车辆Y坐标；YB2为支路右转车辆Y坐标；B为车辆平均宽度；l为车辆平均长度；θ为转弯车辆瞬时转角。4.根据权利要求1所述的一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突预警方法，其特征在于，判断在动态冲突区域内是否存在冲突可能的方法为根据车辆是否在各阶段持续时间内同时进入动态冲突区域的边界内，具体为：动态冲突区域冲突判别规则：假设：A车为主路左侧直行车辆，B1车为支路左转车辆；B2车为支路右转车辆；其中，设T字路口为正T型，坐标原点为路口中心点，主路中心线向右为X轴正方向，支路中心线向上为Y轴正方向；支路右转车辆与主路直行车辆冲突发生条件：支路左转车辆与主路直行车辆冲突发生条件：XA为主路直行车辆X坐标；XB1为支路左转车辆X坐标；XB2为支路右转车辆X坐标；YA为主路直行车辆Y坐标；YB1为支路左转车辆Y坐标；YB2为支路右转车辆Y坐标；L为动态区域边界长度；θ为转弯车辆瞬时转角；B为车辆平均宽度。5.根据权利要求3所述的一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突预警方法，其特征在于，所述静态冲突区域的各边界根据视频监控获得的历史数据估计获得，静态冲突区域包含90％以上的历史冲突点位置。6.根据权利要求4所述的一种基于高精度定位和车车协同的实时交通冲突预警方法，其特征在于，所述动态冲突区域的边界计算方法为：动态冲突区域中心点坐标为：(Xcp,Ycp)＝(XB,YB)XCP＝XB＝XB0±∫(VBx0+axt)dtYCP＝YA＝YB＝YB0±∫(VBy0+ayt)dt其中，设T字路口为正T型，坐标原点为路口中心点，主路中心线向右为X轴正方向，支路中心线向上为Y轴正方向；XB0、YB0、VBx0、VBy0为每次数据更新后的支路车的X坐标、支路车的Y坐标、支路车辆X方向速度分量和支路车辆Y方向速度分量初始参数；t为每次数据更新后重新计算得到的车辆在各个阶段的预期持续时间；ax为支路车辆沿X轴的加速度；ay为支路车辆沿Y轴的加速度；XA为主路直行车辆车X坐标；XB为支路转弯车辆X坐标；YA为主路直行车辆Y坐标；YB为支路转弯车辆Y坐标；Xcp、Ycp分别为动态冲突区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊骅，李易，张兰芳，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31