【技术实现步骤摘要】
一种高速公路车路协同环境下车辆换道瞬时风险识别方法
本专利技术涉及高速公路车辆换道安全性的
，尤其是指一种高速公路车路协同环境下车辆换道瞬时风险识别方法。
技术介绍
高速公路交通事故所带来的损失与致死率远高于普通道路，究其原因主要是由于高速公路行驶速度高，一旦发生交通事故，车辆高速碰撞释放的巨大动能足以对车辆与驾驶人造成严重创伤，同时容易因此导致连续追尾等二次碰撞事件的发生。由于高速公路行车的相对封闭性，车道变换与车道保持是高速公路典型的两种驾驶行为模式，与行车安全紧密相连。因此，准确地提前识别车辆执行车道变换时的瞬时风险，有助于完善车辆预警系统的技术体系，提高车辆运行安全性，为车路协同环境下智能车辆的安全运行提供理论基础与技术支撑。目前，大部分车辆换道研究主要集中在基于当前换道安全条件评估车辆换道安全性，而对周围车辆未来运动轨迹的影响研究却鲜有关注，忽略换道过程中不确定性因素及车辆间交互作用对车辆换道安全的影响，从而降低了换道风险的识别率。此外，已有研究更注重风险识别的实时性，而忽略了风险的可预测性，对风险的识别存在显著的时滞性，且难以提前识别换道风险并对...
【技术保护点】
1.一种高速公路车路协同环境下车辆换道瞬时风险识别方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选定目标车辆，获取道路几何条件、车辆几何参数、目标车辆运动状态数据、周围车辆运动状态数据、周围交通条件和路面摩擦系数；2)以目标车辆为原点建立二维笛卡尔坐标系，并均匀地划分为m×n个栅格单元，将每个栅格单元内出现车辆的现象视为栅格单元中心处出现车辆；3)建立目标车辆换道轨迹预测模型，计算目标车辆换道过程中的位移与位置；4)建立周围车辆运动轨迹预测模型，计算周围车辆在目标车辆换道期间的位移与位置；5)建立车辆换道冲突识别模型，明确不同换道冲突类型的冲突条件；6)计算冲突动能损失的大小，并基于...
【技术特征摘要】
1.一种高速公路车路协同环境下车辆换道瞬时风险识别方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选定目标车辆，获取道路几何条件、车辆几何参数、目标车辆运动状态数据、周围车辆运动状态数据、周围交通条件和路面摩擦系数；2)以目标车辆为原点建立二维笛卡尔坐标系，并均匀地划分为m×n个栅格单元，将每个栅格单元内出现车辆的现象视为栅格单元中心处出现车辆；3)建立目标车辆换道轨迹预测模型，计算目标车辆换道过程中的位移与位置；4)建立周围车辆运动轨迹预测模型，计算周围车辆在目标车辆换道期间的位移与位置；5)建立车辆换道冲突识别模型，明确不同换道冲突类型的冲突条件；6)计算冲突动能损失的大小，并基于此进行换道风险等级划分，用不同颜色表示；7)通过计算机编程实现车辆换道风险识别，并输出潜在换道风险等级及其对应的颜色。2.根据权利要求1所述的一种高速公路车路协同环境下车辆换道瞬时风险识别方法，其特征在于：在步骤1)中，所述道路几何条件包括车道宽度和车道数，能够通过车载导航地图或视频识别获取；所述车辆几何参数包括车辆长度和车辆宽度，能够通过读取车身电子标签信息或视频识别获取；所述目标车辆运动状态数据包括目标车辆的速度、加速度、车辆位置及换道时车身与车道中线夹角，能够通过目标车辆传感器获取车辆实时运动数据；所述周围车辆运动状态数据包括周围车辆的速度、加速度、车辆位置及车身与车道中线夹角，能够通过目标车辆的传感器或车路协同平台获取周围车辆实时运动数据；所述周围交通条件包括目标车辆分别与目标车道前车、后车的车辆间距，能够从目标车辆的传感器或车路协同平台获取；路面摩擦系数包括不同天气情况下的路面摩擦系数，能够通过专家法或相关标准设定。3.根据权利要求1所述的一种高速公路车路协同环境下车辆换道瞬时风险识别方法，其特征在于：在步骤2)中，以目标车辆为原点建立坐标系并对其进行栅格划分，包括以下步骤：2.1)建立坐标系：以目标车辆为原点，目标车辆行进方向为Y轴正向，目标车辆右侧方向为X轴正向，建立平面直角坐标系；2.2)栅格划分：以目标车辆为原点，在平面坐标系X轴与Y轴均匀插入m-1、n-1个点，将目标车辆行进区域划分为m×n个栅格，其中m、n均为正整数且其取值必须使得每一个栅格长度与宽度均小于车辆宽度，以反映车辆的到达，具体取值视高速公路横断面宽度与路段限速条件而定，则有：-M＝x1＜x2＜…＜xj＜…＜xm＜xm+1＝M-N＝y1＜y2＜…＜yi＜…＜yn＜yn+1＝N式中，xj为第j列分点的横坐标，yi为第i行分点纵坐标，设横断面宽度为2M，冲突时间内目标车辆的最大行进距离为N；2.3)近似化处理：将每个栅格单元内出现车辆的现象视为栅格单元中心处出现车辆，则第i行第j列的栅格记为Rec(xij,yij)，其形心坐标(xij,yij)记为：式中：xj为第j列分点的横坐标，yi为第i行分点的纵坐标。4.根据权利要求1所述的一种高速公路车路协同环境下车辆换道瞬时风险识别方法，其特征在于：在步骤3)中，根据目标车辆运动状态与初始位置，预测目标车辆换道过程中位移与的位置，包括以下步骤：3.1)计算目标车辆在t时刻的纵向位移，即Y轴方向位移，已知目标车辆当前速度v0、加速度a0、换道时车身与车道中线的夹角θ以及前k秒的加速度ak，则目标车辆在t时刻的纵向位移为：vy＝v0cosθay＝a0cosθ式中，△ay为目标车辆在t时刻的纵向加速度变化平均值；Sy为目标车辆在t时刻的纵向位移，单位：m；vy为目标车辆当前时刻的纵向速度，单位：m/s；ay为目标车辆当前时刻的纵向加速度，单位：m/s2；3.2)计算目标车辆在t时刻内的横向位移，即X轴方向位移，车辆在t时刻的横向加速度由下式描述：积分可得车辆换道过程中的横向位移大小为：式中，tc为目标车辆从换道开始至换道完成的总时间，单位：s；D为车道宽度，单位：m；Sx为目标车辆在t时刻的横向位移，车辆向左位移为负值，车辆向右位移为正值，单位：m；ax为t时刻目标车辆的横向加速度，单位：m/s2；3.3)计算目标车辆在t时刻的位置，已知目标车辆的起始位置G(x0,y0)与t时刻的横纵向位移，则目标车辆在t时刻的位置G(xt,yt)为：xt＝x0+Sxyt＝y0+Sy式中，x0为目标车辆初始位置的横向坐标；y0为目标车辆初始位置的纵向坐标；xt为目标车辆t时刻的横向坐标；yt为目标车辆t时刻的纵向坐标；Sx为目标车辆在t时刻的横向位移，车辆向左位移为负值，车辆向右位移为正值，单位：m；Sy为目标车辆在t时刻的纵向位移，单位：m。5.根据权利要求1所述的一种高速公路车路协同环境下车辆换道瞬时风险识别方法，其特征在于：在步骤4)中，根据周围车辆运动状态与初始位置，计算周围车辆在目标车辆换道期间的位移与位置，包括以下步骤：4.1)计算周围车辆在t时刻位置Gh(xht,yht)的纵向坐标，已知周围车辆的起始位置Gh(xh0,yh0)、当前速度vh、加速度ah、车身与车道中线的夹...
【专利技术属性】
技术研发人员：温惠英，吴嘉彬，段雨宸，吴丽莎，谭永鑫，张克雄，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
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