本發(fā)明涉及一種交通安全預(yù)警技術(shù)，尤其是一種基于v2x的橫穿行人、二輪車預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

1、近年來隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展與人們生活水平的提高，居民汽車保有量不斷增加。車輛在提供交通便捷性的同時(shí)，也大大增加了交通事故的概率。其中，因?yàn)樾腥嘶蚨嗆囋跈C(jī)動車駕駛員視野盲區(qū)內(nèi)運(yùn)動，造成駕駛員剎車不及時(shí)而引發(fā)交通事故的“鬼探頭”事件成為造成人員傷亡的主要交通事故之一?！肮硖筋^”一般是指在行駛車輛前方的左右兩側(cè)有其他車輛或障礙物阻擋視線，也就是駕駛員的前方的左右兩側(cè)存在有視野盲區(qū)，從視野盲區(qū)中突然躥出非機(jī)動車或行人；這種情況下，駕駛員避讓不及時(shí)，往往造成車傷人亡的慘劇。因?yàn)槭掳l(fā)突然，彼此都沒有反應(yīng)與躲避的時(shí)間與空間，令人猝不及防，因此被稱為“鬼探頭”。

2、對于橫穿馬路的行人和二輪車等“鬼探頭”現(xiàn)象，現(xiàn)有技術(shù)主要有兩類解決方法：一是利用本車傳感器如攝像頭或雷達(dá)對可能出現(xiàn)的行人或二輪車進(jìn)行識別和判斷，進(jìn)而對本車進(jìn)行預(yù)警；二是利用路側(cè)單元對道路上的行人或者二輪車進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而以廣播的形式發(fā)送給道路上行駛的車輛。

3、但是，上述兩種方法在具體實(shí)施過程中，若僅僅采用第一種的單車傳感器進(jìn)行識別和判斷方式，存在有容易受到天氣或自車感知視野的影響、存在反應(yīng)速度慢、準(zhǔn)確度低、抗干擾能力弱等問題；若僅僅采用第二種的依靠路側(cè)單元對行人或者二輪車進(jìn)行監(jiān)測，存在有投入成本高、信號冗余等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種基于v2x的橫穿行人、二輪車預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法，以對道路交通中“鬼探頭”現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)警和對駕駛員進(jìn)行提醒、有效避免交通事故、提高道路交通安全可靠性。

2、本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。

3、本發(fā)明的一種基于v2x的橫穿行人、二輪車預(yù)警系統(tǒng)，包括環(huán)境感知模塊、車載通信模塊、信息處理模塊和車身控制模塊；

4、所述環(huán)境感知模塊設(shè)置于車輛上，環(huán)境感知模塊的多個(gè)傳感器用于采集本車周邊的多個(gè)障礙物信息za；對本車所處位置周圍的多個(gè)障礙物信息za進(jìn)行一次融合處理后獲得的障礙物信息za1，然后將障礙物信息za1發(fā)送給車載通信模塊和信息處理模塊；

5、所述車載通信模塊，接收本車的環(huán)境感知模塊發(fā)送過來的障礙物信息za1，通過v2x向附近的其他車輛廣播發(fā)送本車檢測到的障礙物信息za1，并接收本車附近的其他擁有本預(yù)警系統(tǒng)的車輛的車載通信模塊所實(shí)時(shí)發(fā)送的障礙物信息za2，同時(shí)將障礙物信息za2發(fā)送給信息處理模塊；

6、所述信息處理模塊，用于接收本車的環(huán)境感知模塊發(fā)送的本車的障礙物信息za1和車載通信模塊接收的障礙物信息za2，并對障礙物信息za1和障礙物信息za2進(jìn)行二次融合分析，并獲得二次融合分析后的障礙物信息za3，然后將障礙物信息za3發(fā)送給車身控制模塊；

7、所述車身控制模塊，利用信息處理模塊判斷后的障礙物信息za3，并根據(jù)判斷后的障礙物信息za3對自車進(jìn)行控制。

8、本發(fā)明的一種基于v2x的橫穿行人、二輪車預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法的特點(diǎn)也在于：

9、進(jìn)一步地，所述環(huán)境感知模塊包括多種采集車身周邊障礙物信息za的傳感器，每種傳感器用于采集一種障礙物信息za。

10、進(jìn)一步地，所述傳感器，包括但不限于攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波雷達(dá)和激光雷達(dá)。

11、進(jìn)一步地，所述環(huán)境感知模塊對本車所處位置周圍的多個(gè)障礙物信息za進(jìn)行一次融合處理的步驟如下：

12、步驟01：通過環(huán)境感知模塊測得的不同的障礙物信息za的障礙物位置速度向量obve；障礙物位置速度向量obve包括障礙物在x軸方向的位置坐標(biāo)obx、障礙物在y軸方向的位置坐標(biāo)oby、障礙物在x軸方向的速度值obvx和障礙物在y軸方向的速度值obvy；即：obve＝[obx,oby,obvx,obvy]；其中x軸和y軸為自車坐標(biāo)系的xy軸；

13、步驟02：環(huán)境感知模塊包含多個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器輸出的感知結(jié)果為m個(gè)障礙物的位置速度向量obve；計(jì)算任意兩個(gè)來自不同傳感器的位置速度向量obve之間的余弦相似度s；

14、步驟03：不同傳感器感知到同一障礙物時(shí)，第i個(gè)傳感器被賦予一個(gè)權(quán)重值wi，第i個(gè)傳感器的置信度為zi；根據(jù)步驟02中障礙物信息的匹配結(jié)果，獲取感知到該障礙物的傳感器序列，計(jì)算綜合得分值，即為該障礙物的置信度zz；置信度zz計(jì)算公式如下公式(12)；

15、

16、式(12)中，n為步驟02中匹配成功的傳感器數(shù)量，i表示第i個(gè)傳感器；

17、步驟04：根據(jù)步驟03得到的障礙物的置信度zz，基于置信度閾值選出融合后的障礙物，濾除置信度zz過低的障礙物后，輸出參考障礙物obi；

18、步驟05：對障礙物類型進(jìn)行篩選，去除非行人或二輪車類型的障礙物，作為環(huán)境感知模塊輸出的障礙物信息za1。其中，障礙物信息za1的障礙物位置速度向量為obve＝[obx,oby,obvx,obvy]。

19、步驟06：根據(jù)步驟05得到的障礙物信息za1，增加障礙物的附屬信息，包括發(fā)現(xiàn)障礙物的絕對時(shí)間zt、障礙物類型zl、障礙物信息的置信度zz和障礙物的位置速度信息obve；

20、進(jìn)一步地，所述的信息處理模塊，能夠?qū)Ρ拒嚫兄降恼系K物信息za1以及接收到的其他擁有本系統(tǒng)的車輛發(fā)送的障礙物信息za2進(jìn)行二次融合分析，并將二次融合分析后的障礙物信息za3作為車身控制模塊的輸入。

21、進(jìn)一步地，所述信息處理模塊會根據(jù)感知和接收到的障礙物信息的碰撞時(shí)間ttc(time?to?collision)的高低，對障礙物進(jìn)行排序，選取ttc最小的障礙物作為車身控制模塊的輸入，若存在ttc相同的多個(gè)障礙物，選取距離本車位置最近的障礙物作為車身控制模塊的輸入；

22、所述二次融合分析具體步驟如下：

23、步驟st1：對融合處理后的za1中的多個(gè)障礙物信息進(jìn)行ttc排序，選取ttc最小障礙物，進(jìn)入步驟st3；若存在多個(gè)障礙物的ttc并列最小，進(jìn)入步驟st2；

24、步驟st2：計(jì)算每個(gè)障礙物到本車的距離d，選擇距離本車位置最近的障礙物信息；計(jì)算公式見如下公式13；

25、

26、步驟st3：對步驟st1或st2得到的障礙物信息za1和廣播接收到的障礙物信息za2進(jìn)行判斷處理，選擇ttc最小的障礙物作為za3；若存在多個(gè)障礙物的ttc并列最小，進(jìn)入步驟st4；

27、步驟st4：計(jì)算障礙物za1和za2距離本車的位置，計(jì)算過程同步驟st2；選擇距離本車位置最近的作為障礙物信息za3；

28、步驟st5：將障礙物信息za3作為車身控制模塊的輸入。

29、進(jìn)一步地，所述的車身控制模塊，可以根據(jù)障礙物信息處理模塊得到的信息對自車進(jìn)行控制，控制過程包括如下步驟：

30、步驟st01：若自車傳感器沒有檢測到障礙物信息za1且車載通信模塊沒有接收到障礙物信息za2的時(shí)候，即障礙物信息za3不存在，自車不進(jìn)行任何動作；

31、步驟st02：若自車傳感器檢測到障礙物信息但車載通信模塊沒有接收到障礙物信息時(shí)，首先將障礙物信息進(jìn)行廣播，隨后計(jì)算碰撞時(shí)間ttc；依據(jù)障礙物的碰撞時(shí)間ttc：若ttc小于預(yù)警時(shí)間閾值，在自車儀表盤上對駕駛員進(jìn)行提醒；若ttc小于減速閾值，自車會進(jìn)行預(yù)減速，保證障礙物能夠順利通過；若ttc小于緊急制動閾值，自車提前進(jìn)行緊急停車；

32、步驟st03：若自車沒有檢測到障礙物信息但接收到廣播提供的障礙物信息時(shí)，自車將計(jì)算碰撞時(shí)間ttc來判斷步驟步驟st02中需要執(zhí)行的動作；

33、步驟st04：若自車傳感器檢測到障礙物且車載通信模塊接收到障礙物信息時(shí)，首先對目標(biāo)信息依據(jù)ttc進(jìn)行排序，然后根據(jù)判斷后的障礙物信息za3來控制自車進(jìn)行步驟st02中需要執(zhí)行的動作。

34、進(jìn)一步地，所述碰撞時(shí)間ttc的計(jì)算方式如下：

35、ttc的計(jì)算方式為，自當(dāng)前時(shí)刻tt至最大碰撞時(shí)間ttcmax內(nèi)，按照步長tstep對自車和每個(gè)障礙物的位置信息依據(jù)運(yùn)動學(xué)定律進(jìn)行預(yù)測，得到未來某一時(shí)刻tk＝tt+k·tstep的自車位置[x(tk)，y(tk)]和障礙物的位置[obx(tk)，oby(tk)]；假設(shè)自車和各個(gè)障礙物均為特定尺寸的矩形邊框(bounding?box)，對自車矩形邊框和障礙物的矩形邊框從x軸和y軸方向進(jìn)行重疊檢測；若在tk時(shí)刻自車矩形邊框和某一障礙物矩形邊框有重疊，則認(rèn)為有碰撞風(fēng)險(xiǎn)，記錄此時(shí)的tk為當(dāng)前障礙物的碰撞時(shí)間ttc。

36、本發(fā)明還公開了一種基于v2x的橫穿行人、二輪車預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警方法，其特征是，包括如下步驟：

37、步驟st1：環(huán)境感知模塊采集本車周邊的障礙物信息za，對本車所處位置周圍的障礙物信息za進(jìn)行判斷和識別，然后將障礙物信息za1發(fā)送給車載通信模塊和信息處理模塊；

38、步驟st2：車載通信模塊接收本車的環(huán)境感知模塊發(fā)送的障礙物信息za1，向附近的其他車輛廣播發(fā)送本車檢測到的實(shí)時(shí)障礙物信息zal，并接收本車附近的其他車輛的車載通信模塊所發(fā)送的實(shí)時(shí)障礙物信息za2，同時(shí)將實(shí)時(shí)障礙物信息za2發(fā)送給信息處理模塊；

39、步驟st3：信息處理模塊接收本車的環(huán)境感知模塊發(fā)送的本車的實(shí)時(shí)障礙物信息zal和車載通信模塊發(fā)送的實(shí)時(shí)障礙物信息za2，并對實(shí)時(shí)障礙物信息za1和實(shí)時(shí)障礙物信息za2進(jìn)行二次融合分析，并獲得二次融合分析后的融合障礙物信息za3，將融合障礙物信息za3發(fā)送給車身控制模塊和車載通信模塊；

40、步驟st4：車身控制模塊獲取信息處理模塊獲得對比分析后障礙物信息za3，并根據(jù)融合障礙物信息za3對自車進(jìn)行控制。

41、與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

42、本發(fā)明公開了一種基于v2x的橫穿行人、二輪車預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法，包括環(huán)境感知模塊、信息處理模塊、車身控制模塊和車載通信模塊；環(huán)境感知模塊設(shè)置于車輛上，用于采集本車周邊的障礙物信息；車載通信模塊接收本車的環(huán)境感知模塊發(fā)送的障礙物信息za，廣播發(fā)送本車檢測到的實(shí)時(shí)障礙物信息za1并其他車輛的實(shí)時(shí)障礙物信息za2；信息處理模塊獲取實(shí)時(shí)障礙物信息za1和實(shí)時(shí)障礙物信息za2并進(jìn)行融合，獲得融合后的融合障礙物信息za3；車身控制模塊根據(jù)融合障礙物信息za3來對自車進(jìn)行控制。

43、本發(fā)明的基于v2x的橫穿行人、二輪車預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法，使用了數(shù)據(jù)融合的策略對盲區(qū)內(nèi)的障礙物目標(biāo)進(jìn)行檢測，增加了檢測的準(zhǔn)確率，大大降低了“鬼探頭”情況下發(fā)生交通事故的概率；無需在路邊額外鋪設(shè)其他的路側(cè)單元，利用車輛自身的車載信息采集裝置即可完成檢測任務(wù)，節(jié)省了大量的公共資源；此外，此系統(tǒng)也可以工作在低功耗模式下，能夠有效利用路邊停放的車輛，提高了檢測的能力。

44、本發(fā)明的基于v2x的橫穿行人、二輪車預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法，具有能夠“鬼探頭”情形中的視覺盲區(qū)內(nèi)的障礙物目標(biāo)進(jìn)行檢測、降低交通事故的發(fā)生概率等優(yōu)點(diǎn)。