一种基于车路协同技术对车辆行驶状态进行监控的方法技术

本发明专利技术公开一种基于车路协同技术对车辆行驶状态进行监控的方法，是基于在路侧设置的路侧单元和在车辆上设置的车载单元通过LTE‑V技术实现。在道路沿途设置多组路侧单元，两组路侧单元之间可以通信，相邻两组路侧单元之间通信范围有重叠，每一组路侧单元与车载单元通过LTE‑V技术实时通信。当车辆驶入路侧单元监测范围时，由路侧单元与车载单元实时通信，计算在不同时刻的车辆位置信息，经过计算获得在不同时刻的速度加速度信息，进而形成包含车辆位置、速度、加速度、时间、行驶轨迹在内的车辆行驶状态信息。本发明专利技术的优点在于，在对车辆行驶状态信息监控过程中，完全不依赖卫星定位系统，而是基于车路协同技术，实时性、可靠性更强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车路协同技术对车辆行驶状态进行监控的方法
本专利技术涉及一种基于车路协同技术对车辆行驶状态的监控方法，属于汽车电子及智能化控制

技术介绍
车辆智能化系统(如ADAS)、自动驾驶系统都是以了解车辆当前行驶状态作为控制的前提，通过对车辆当前行驶状态与目标状态的对比，判断是否需要采取相应措施，对车辆进行控制，保证车辆的稳定性，提升行驶安全性。车辆行驶过程中车辆各个方向的位置信息和车辆速度、加速度等信息可以描述车辆的行驶状态，是表征行驶状态的重要信息，是车辆驾驶辅助系统、自动驾驶系统的重要信息来源。当前通常采用卫星定位系统获取车辆的位置信息，进而得到车辆的行驶状态信息。但是卫星定位系统信号强弱受环境影响大，在建筑物密集、有遮挡、通过隧道等情况下极易出现丢星或者没有信号的情况，在这种情况下，借助卫星定位系统获取车辆行驶状态信息手段不准确或者无法实现。车辆自动化等级越高，对车辆行驶状态信息的依赖性越强，车辆行驶状态信息丢失直接导致系统信息输入不完整，影响系统决策控制，直接影响车辆的行驶安全性。车路协同是指采用先进的无线通信和新一代互联网等技术，全方位实施车路动态实时信息交互，并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上开展车辆主动控制和道路协同管理，从而保障复杂交通环境下车辆行驶安全，提高路网运行效率的智能交通系统技术。所以，在建筑物密集、有遮挡、通过隧道等情况利用GPS等卫星定位手段获取车辆位置难度非常大的情况下，采用车路协同技术，利用车路通信技术，可以实现车辆行驶状态信息的获取。并且，本车的行驶状态信息也是其他车辆的重要交通环境信息，也是作为其他车辆决策控制的一个重要信息来源。基于车路协同技术，在路侧设置的路侧单元也可以将采集到的本车行驶状态信息直接传递给其他车辆，为附近车辆决策控制所用。
技术实现思路
为解决卫星定位信号缺失情况下车辆无法准确及时获得行驶状态信息的问题，本专利技术提供一种基于车路协同技术对车辆行驶状态进行监控的方法。该方法通过车载单元与路侧单元动态信息实时交互，通过相邻两路侧单元分时差获取车辆位置信息，以及车辆通过相邻两路侧单元采集的时间差，进而计算获得表征车辆行驶状态的速度、加速度信息，实现对车辆行驶状态的实时监控，为车辆智能化自动控制提供准确的车辆行驶状态信息。本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于车路协同技术对车辆行驶状态进行监控的方法，是基于在路侧设置的路侧单元和在行驶车辆上设置的车载单元通过LTE-V技术实时通信实现；其中，在监测道路上沿途设置有多组路侧单元，相邻两组路侧单元之间可以实时通信，并且相邻两组路侧单元之间的有效通信覆盖范围有重叠，并且每一组路侧单元中的各个路侧单元都可与所述车载单元通过LTE-V技术实时通信；其获取车辆行驶状态信息的实施步骤如下：1)当装有车载单元的车辆驶入第一组路侧单元监测范围内时，由第一组路侧单元与车载单元实时通信，计算在t0时刻车辆的位置信息，记为(x0,y0,z0)，并传递给第二组路侧单元；2)通过实时通信，所述第二组路侧单元在经过△t时间后获取车辆的第二个位置信息，记为(x1,y1,z1)，并计算车辆在由(x0,y0,z0)到(x1,y1,z1)期间的平均速度以及加速度：vx、vy,、vz分别为车辆在x、y、z三个方向上的平均速度，ax、ay、az分别为车辆在x、y、z三个方向上的加速度；3)按照1)～2)的方法，以后各组路侧单元依次根据相邻两次测量的车辆位置信息，逐步计算车辆每隔一定时间间隔的速度和加速度，形成包含车辆位置、速度、加速度、时间、行驶轨迹在内的车辆行驶状态信息，以LTE-V通信技术发送给车载单元，车载单元与自车CAN网络连接，车辆即可实时获得自身行驶状态信息。进一步地，每一组路侧单元由三个接近的路侧单元组成。进一步地，由三个路侧单元完成对车载单元的定位：首先，在路侧单元安装定位时即标定出路侧单元的经度、纬度、高度信息；其次，在测量时，将三个路侧单元和车载单元投影到同一平面坐标系下，分别记投影坐标为(xa,ya)、(xb,yb)、(xc,yc)、(xd,yd)，其中(xa,ya)、(xb,yb)、(xc,yc)即为三个路侧单元的经度、纬度信息，已知，(xd,yd)为车载单元的经度、纬度信息，未知；设路侧单元的高度均为L，车载单元的高度均为h，均已知，通过车载单元与三个路侧单元的通信可获得距三个路侧单元的距离，计作dad、dbd、dcd，均已知；记车载单元距三个路侧单元在平面投影坐标系内的距离分别为a、b、c，则有：a、b、c三段距离可求；进一步，根据以下公式计算出车载单元的平面投影坐标(xd,yd)：a2＝(xd-xa)2+(yd-ya)2b2＝(xd-xb)2+(yd-yb)2c2＝(xd-xc)2+(yd-yc)2结合车载单元的高度h，即得到车载单元的经度、纬度、高度信息，车载单元的位置得到确定。进一步地，所述路侧单元可布置于道路一侧或两侧，每两个相邻路侧单元之间间隔一定距离，所有路侧单元组合构成对监测路段内信息采集范围的全覆盖。进一步地，所述路侧单元主要由处理器、通信模块、数据存储器、信息采集器、实时时钟、供电模块和电源管理系统、数据接口、线缆组成。进一步地，所述车载单元主要由处理器、数据存储器、车辆状态信息采集器、通信模块、数据接口组成。进一步地，所述路侧单元将获得的本车行驶状态信息发送给同车道其他装有车载单元的车辆，作为其他车辆的信息输入。与现有技术相比，本专利技术显著的有益效果为：1.本专利技术在完成对车辆行驶状态信息监控过程中，完全不依赖卫星定位系统，基于车路协同技术，依靠路侧单元与车载单元采用短距离通信方式获取车辆信息，完全不依赖卫星定位系统实现对车辆行驶状态进行动态监控，实时性、可靠性更强。2.路侧单元之间可以实时动态通信，路侧单元之间信息交互采用无线通信和光纤通信方式，最大程度保证实时性和可靠性。只要车辆行驶在路侧单元的有效覆盖范围内，该方法就可以对车辆的行驶状态实现全过程监控。3.路侧单元可以与所有装有车载单元的车辆实现通信，车辆之间可以根据需求获取其他车辆的行驶状态信息作为本车的重要信息输入。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。附图说明图1为路侧单元的布局以及与装有车载单元的车辆之间的关系图；图2为三个路侧单元与车载单元的空间关系转化到平面坐标系中的关系图；图3为计算路侧单元与车载单元之间平面投影距离的方法图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本专利技术技术方案作的唯一限定，凡是在本专利技术技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本专利技术的保护范围。一种基于车路协同技术对车辆行驶状态进行监控的方法，该方法基于在路侧设置的路侧单元1和在车上设置的车载单元2实现。如图1所示，路侧单元1布置在道路两侧或一侧，可隔段设置，其间距满足在监测路段内信息采集范围全覆盖即可。路侧单元1是用以实现与车辆通信的路侧装置。路侧单元1主要由处理器、通信模块、数据存储器、信息采集器、实时时钟、供电模块和电源管理系统、数据接口、线缆等组成。路侧单元1可以通过LTE-V移动通信技术与安装在车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车路协同技术对车辆行驶状态进行监控的方法，其特征在于：是基于在路侧设置的路侧单元和在行驶车辆上设置的车载单元通过LTE‑V技术实时通信实现；其中，在监测道路上沿途设置有多组路侧单元，相邻两组路侧单元之间可以实时通信，并且相邻两组路侧单元之间的有效通信覆盖范围有重叠，并且每一组路侧单元中的各个路侧单元都可与所述车载单元通过LTE‑V技术实时通信；其获取车辆行驶状态信息的实施步骤如下：1)当装有车载单元的车辆驶入第一组路侧单元监测范围内时，由第一组路侧单元与车载单元实时通信，计算在t0时刻车辆的位置信息，记为(x0,y0,z0)，并传递给第二组路侧单元；2)通过实时通信，所述第二组路侧单元在经过△t时间后获取车辆的第二个位置信息，记为(x1,y1,z1)，并计算车辆在由(x0,y0,z0)到(x1,y1,z1)位置期间的平均速度以及加速度信息：

【技术特征摘要】
1.一种基于车路协同技术对车辆行驶状态进行监控的方法，其特征在于：是基于在路侧设置的路侧单元和在行驶车辆上设置的车载单元通过LTE-V技术实时通信实现；其中，在监测道路上沿途设置有多组路侧单元，相邻两组路侧单元之间可以实时通信，并且相邻两组路侧单元之间的有效通信覆盖范围有重叠，并且每一组路侧单元中的各个路侧单元都可与所述车载单元通过LTE-V技术实时通信；其获取车辆行驶状态信息的实施步骤如下：1)当装有车载单元的车辆驶入第一组路侧单元监测范围内时，由第一组路侧单元与车载单元实时通信，计算在t0时刻车辆的位置信息，记为(x0,y0,z0)，并传递给第二组路侧单元；2)通过实时通信，所述第二组路侧单元在经过△t时间后获取车辆的第二个位置信息，记为(x1,y1,z1)，并计算车辆在由(x0,y0,z0)到(x1,y1,z1)位置期间的平均速度以及加速度信息：vx、vy,、vz分别为车辆在x、y、z三个方向上的平均速度，ax、ay、az分别为车辆在x、y、z三个方向上的加速度；3)按照1)～2)的方法，以后各组路侧单元依次根据相邻两次测量的车辆位置信息，逐步计算车辆每隔一定时间间隔的速度和加速度，形成包含车辆位置、速度、加速度、时间、行驶轨迹在内的车辆行驶状态信息，以LTE-V通信技术发送给车载单元，车载单元与自车CAN网络连接，车辆即可实时获得自身行驶状态信息。2.根据权利要求1所述的基于车路协同技术对车辆行驶状态进行监控的方法，其特征在于：每一组路侧单元由三个接近的路侧单元组成。3.根据权利要求1或2所述的基于车路协同技术对车辆行驶状态进行监控的方法，其特征在于：由三个路侧单元完成对车载单元的定位，首先，在路侧单元安装定位时即标定出路侧单元的经度、纬度、高度信息；其次，在测量时，将三个路侧单元和车载单元投影...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智超，周炜，李文亮，高金，曹琛，张学文，李臣，张禄，晋杰，曹晋阳，侯琛，姜山，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11