一種車(chē)輛碰撞風(fēng)險(xiǎn)算法及事故預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于道路交通安全領(lǐng)域，涉及一種車(chē)輛碰撞風(fēng)險(xiǎn)算法及事故預(yù)警方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的日趨完善，一個(gè)四通八達(dá)的國(guó)家交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)基本形成，但 是一個(gè)有目共睹的事實(shí)是與日倶增的道路交通系統(tǒng)的復(fù)雜性和擁擠度，特別是車(chē)輛增長(zhǎng)的 速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)道路和其它交通設(shè)施的增長(zhǎng)速度，交通堵塞及事故頻發(fā)等問(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán) 重。
[0003] 隨著交通安全管理水平的提升和車(chē)輛主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展，交通安全環(huán)境得到了 很大改善，尤其是高速公路交通環(huán)境，據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2003年以來(lái)，全國(guó)高速公路交通事故數(shù)量 呈逐步下降趨勢(shì)，累計(jì)下降幅度達(dá)到70%。然而，近幾年下降趨勢(shì)漸趨于飽和，且高速公路 重大交通安全事故傷亡人數(shù)與財(cái)產(chǎn)損失一直維持在高位?，F(xiàn)有技術(shù)方案和預(yù)防手段在高速 公路交通事故率進(jìn)一步降低方面的貢獻(xiàn)已經(jīng)達(dá)到極限，特別是重、特大交通事故傷亡、經(jīng)濟(jì) 損失的降低方面一直未能取得令人滿(mǎn)意的效果。
[0004] 隨著車(chē)輛對(duì)周邊行車(chē)、環(huán)境信息感知、融合和共享方面技術(shù)日益成熟，以及車(chē)載通 信技術(shù)的日益發(fā)展，對(duì)交通事故進(jìn)行預(yù)防和精確控制的可實(shí)現(xiàn)性越來(lái)越趨于現(xiàn)實(shí)。因此，建 立有效的道路交通事故預(yù)警系統(tǒng)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明需要解決的問(wèn)題是發(fā)明一種算法簡(jiǎn)單實(shí)用、安全可靠、響應(yīng)快速的車(chē)輛碰 撞風(fēng)險(xiǎn)算法及事故預(yù)警方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明功能，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] -種車(chē)輛碰撞風(fēng)險(xiǎn)算法及事故預(yù)警方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1，車(chē)載單元0BU通過(guò)讀取安裝在變速器輸出軸上的速度傳感器信息獲取自車(chē) 的速度V，通過(guò)調(diào)用車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的加速度信息獲取自車(chē)的加速度a，通過(guò)讀取安裝在方 向盤(pán)下方轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)的轉(zhuǎn)角傳感器信息獲取車(chē)輛當(dāng)前的轉(zhuǎn)角f，通過(guò)與道路地圖匹配獲取 車(chē)輛的實(shí)時(shí)航向角q，通過(guò)GPS/北斗導(dǎo)航實(shí)時(shí)測(cè)算兩車(chē)間的距離d;
[0009] 步驟2,所述路側(cè)單元RSU設(shè)有各自的所轄區(qū)域，通過(guò)道路及其所轄區(qū)域的車(chē)輛通 信獲取所屬區(qū)域范圍內(nèi)的車(chē)載單元0BU發(fā)送的參數(shù)，將上述參數(shù)傳輸給交通信息中心TIC;
[0010] 步驟3,交通信息中心TIC通過(guò)與路側(cè)單元RSU通信獲取路側(cè)單元RSU所轄區(qū)域車(chē)輛 的參數(shù)后，計(jì)算整條路網(wǎng)的車(chē)輛碰撞風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行信息發(fā)布，推送給路側(cè)單元RSU所轄車(chē)輛事 故預(yù)警信息，車(chē)載單元0BU并對(duì)來(lái)自路側(cè)單元RSU的預(yù)警信息進(jìn)行自車(chē)預(yù)警，使其減速、換 道、等待或者更換路徑。
[0011] 進(jìn)一步，所述的車(chē)載單元0BU由存儲(chǔ)模塊、DSRC通信模塊、預(yù)警模塊組成，主要用于 獲取、存儲(chǔ)自車(chē)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)并對(duì)自車(chē)事故風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)語(yǔ)音提示向駕駛員提供預(yù)警；
[0012] 所述的路側(cè)單元RSU由存儲(chǔ)模塊和DSRC通信模塊、5G/光纖通信模塊組成，主要對(duì) 區(qū)域內(nèi)的車(chē)輛參數(shù)傳輸及事故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息的推送；
[0013]所述的交通信息中心TIC由存儲(chǔ)模塊、信息處理模塊以及5G/光纖通信模塊組成， 負(fù)責(zé)對(duì)整條路(路網(wǎng))進(jìn)行交通事故風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)；
[0014] 所述的信息通信單元ICU為DSRC通信模塊，5G/光纖通信模塊，實(shí)現(xiàn)交通信息中心 TIC與路側(cè)單元RSU以及路側(cè)單元RSU與車(chē)載單元0BU的通信。
[0015] 進(jìn)一步，通過(guò)DSRC技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛和路側(cè)單元RSU通信，通過(guò)光纖/5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息 通信單元TIC與路側(cè)單元RSU之間的通信。
[0016] 進(jìn)一步，所述預(yù)警信息分為三種情況：
[0017] 當(dāng)車(chē)輛自身發(fā)生自身故障或者不安全駕駛行為時(shí)，自車(chē)根據(jù)檢測(cè)到的信息實(shí)時(shí)車(chē) 內(nèi)預(yù)警及周?chē)?chē)輛預(yù)警；
[0018] 當(dāng)車(chē)輛發(fā)生交通事故且道路仍可通行時(shí)，實(shí)行小區(qū)域內(nèi)預(yù)警，提醒車(chē)輛減速慢行；
[0019] 當(dāng)發(fā)生交通事故且道路不可通行時(shí)，實(shí)行大區(qū)域預(yù)警，即告知車(chē)輛繞行或者提前 下高速。
[0020] 進(jìn)一步，所述交通信息中心TIC具體執(zhí)行以下步驟：
[0021] 步驟3.1，交通信息中心TIC計(jì)算路側(cè)單元RSU所轄通信區(qū)域內(nèi)車(chē)道上任意兩車(chē)1\、 Tj之間的碰撞概率p = f (Ti，Tj);并設(shè)定：絕對(duì)安全距離(Sa):前車(chē)突然停止時(shí)，即速度瞬時(shí) 為零，保證后車(chē)停下且不與之碰撞的間距；相對(duì)安全距離（Sr):前車(chē)遇到危險(xiǎn)情況減速，后 車(chē)隨之減速，保證后車(chē)不與之碰撞的間距；因此，車(chē)輛碰撞風(fēng)險(xiǎn)為：
[0022]
其中，number(Sr<dist<S a)表示二維平面上車(chē)間距離 dist落于絕對(duì)安全距離Sa和相對(duì)安全距離Sr的次數(shù)，number為總次數(shù)。
[0023] 步驟3.2，采用蒙特卡洛模擬的方法對(duì)上述p進(jìn)行求解：
[0024]
數(shù)；
[0025] 步驟3.3,對(duì)于k(k>2)輛車(chē)參與的事故，即連環(huán)交通事故，當(dāng)前實(shí)時(shí)道路交通事件 RilrhK，···，^}，車(chē)輛行駛狀態(tài)是人、車(chē)、路和環(huán)境共同作用的結(jié)果，車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)與影響 因素存在函數(shù)關(guān)系：[v，a，0，d]=f(R)，則t時(shí)刻區(qū)域內(nèi)兩車(chē)的碰撞發(fā)生概率
ci, j表不車(chē)輛i和j相撞，則pi, j表不狀態(tài)ci, j存在的概率。根據(jù) Pt建立區(qū)域車(chē)輛狀態(tài)空間〇=[(31,2，(：1,3，~(^]，則切寸刻連環(huán)交通事故發(fā)生的概率 ：
[0026]
[0027]步驟3.4:對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)并預(yù)警:對(duì)于有k車(chē)參與的交通事故^將風(fēng)險(xiǎn) 分為五級(jí)，分別為{' 5級(jí)，80~100 %，紅色'、' 4級(jí)，60~80 %，橙色'、' 3級(jí)，40 %~60 %，黃 色'、'2級(jí)，20~40%，藍(lán)色'、'1級(jí)，0~20%，綠色'}。
[0028]本發(fā)明的有益效果為：
[0029] 1)本發(fā)明系統(tǒng)大大改善數(shù)據(jù)的傳輸延遲性和保密性問(wèn)題:搭建的基于DSRC、5G和 光纖通信的信息通信單元通信延遲理論上在50ms左右，通過(guò)DSRC技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛和路側(cè)單元 RSU通信，通過(guò)光纖/5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息通信單元TIC與路側(cè)單元RSU之間的通信，應(yīng)用于交通 擁塞和交通事故預(yù)防方面更加趨于現(xiàn)實(shí)。
[0030] 2)RSU通過(guò)光纖/5G技術(shù)將區(qū)域內(nèi)車(chē)輛參數(shù)傳遞給TIC進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算，并把結(jié)果通 過(guò)RSU推送給車(chē)載單元0BU實(shí)施預(yù)警，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)交通事故進(jìn)行預(yù)防和精確控制，進(jìn)而 能有效避免交通堵塞及事故頻發(fā)。
[0031] 3)本發(fā)明風(fēng)險(xiǎn)算法較為簡(jiǎn)單，實(shí)用，對(duì)兩車(chē)碰撞風(fēng)險(xiǎn)采用曲線(xiàn)擬合，并對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn) 進(jìn)行分級(jí)并預(yù)警，不需要每次都要重復(fù)的計(jì)算，且對(duì)多車(chē)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算數(shù)據(jù)量較小，本方法相較 于其他已有算法計(jì)算占時(shí)較小，響應(yīng)快速且準(zhǔn)確度高。
[0032] 4)本發(fā)明不僅對(duì)兩車(chē)碰撞事故，而且能對(duì)多車(chē)連環(huán)事故進(jìn)行有效預(yù)警，預(yù)警根據(jù) 情況分為車(chē)內(nèi)預(yù)警、限于RSU所轄區(qū)域小范圍預(yù)警以及整條路(路網(wǎng)）大范圍預(yù)警。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的信息流程圖；
[0035]圖3為本發(fā)明兩車(chē)碰撞概率的Mentr-Carlo計(jì)算流程圖；
[0036]圖4風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0038]如圖1所示，一種車(chē)輛碰撞風(fēng)險(xiǎn)算法及事故預(yù)警系統(tǒng)包括:包括車(chē)載單元0BU、路側(cè) 單元RSU、交通信息中心TIC以及信息通信單元I⑶。所述的車(chē)載單元0BU由存儲(chǔ)模塊、DSRC通 信模塊、預(yù)警模塊組成，主要用于獲取、存儲(chǔ)自車(chē)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)并對(duì)自車(chē)事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警； 所述的RSU由存儲(chǔ)模塊和DSRC、5G/光纖通信模塊組成，主要對(duì)區(qū)域內(nèi)的車(chē)輛參數(shù)傳輸及事 故風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息的推送;所述的TIC由存儲(chǔ)模塊、信息處理模塊以及5G/光纖通信模塊組成， 負(fù)責(zé)對(duì)整條路(路網(wǎng)）進(jìn)行交通事故風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè);所述的ICU即DSRC通信模塊，5G/光纖通信模 塊，實(shí)現(xiàn)TIC與RSU以及RSU與車(chē)載單元0BU的通信，系統(tǒng)的信息交互如圖2所示。
[0039]上述預(yù)警模塊可以通過(guò)語(yǔ)音提示向駕駛員提供預(yù)警;所述信息處理模塊采用單片 機(jī)，輸入信息為車(chē)輛行駛參數(shù)，包括車(chē)輛速度、加速度、航向角、車(chē)距，計(jì)算兩車(chē)事故概率及 連環(huán)交通事故發(fā)生概率進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)量化，輸出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
[0040]本發(fā)明所述的車(chē)載單元0BU通過(guò)讀取安裝在變速器輸出軸上的速度傳感器信息獲 取自車(chē)的速度V、通過(guò)調(diào)用車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)ESP的加速度信息獲取自車(chē)的加速度a，通過(guò)讀取安 裝在方向盤(pán)下方轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)的轉(zhuǎn)角傳感器信息獲取車(chē)輛當(dāng)前的轉(zhuǎn)角f，通過(guò)與道路地圖匹 配獲取車(chē)輛的實(shí)時(shí)航向角q，通過(guò)GPS/北斗導(dǎo)航實(shí)時(shí)測(cè)算兩車(chē)間的距離d，并對(duì)來(lái)自路側(cè)單 元RSU的預(yù)警信息進(jìn)行自車(chē)預(yù)警，使其減速、換道、等待或者更換路徑。
[0041 ]本發(fā)明所述的路側(cè)單元RSU有各自的所轄區(qū)域，如圖1所示RSU1、RSU2分別對(duì)應(yīng)區(qū) 域Areal、Are2,通過(guò)C2R(車(chē)路通信)獲取所屬區(qū)域范圍內(nèi)的車(chē)載單元0BU發(fā)送的參數(shù)，將上 述參數(shù)傳輸給交通信息中心TIC，并推送來(lái)自交通信息中心TIC的事故預(yù)警信息到車(chē)載單元 OBU 上。
[0042]本發(fā)明所述的交通信息中心TIC通過(guò)與路側(cè)單元RSU通信獲取路側(cè)單元RSU所轄區(qū) 域車(chē)輛的參數(shù)，計(jì)算整條路(路網(wǎng)）的車(chē)輛碰撞風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行信息發(fā)布，推送給RSU所轄車(chē)輛事 故預(yù)警信息。
[0043]本發(fā)明所述信息通信單元ICU通過(guò)DSRC技術(shù)實(shí)現(xiàn)C2R通信，通過(guò)DSRC技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛 和路側(cè)單元RSU通信，通過(guò)光纖/5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息通信單元TIC與路側(cè)單元RSU之間的通信。 [0044]本發(fā)明所述的預(yù)警分為三種情況：
[0045] i)當(dāng)車(chē)輛自身發(fā)生自身故障或者不安全駕駛行為時(shí)，自車(chē)根據(jù)檢測(cè)到的信息實(shí)時(shí) 車(chē)內(nèi)預(yù)警及周?chē)?chē)輛預(yù)警。
[0046] ii)當(dāng)車(chē)輛發(fā)生交通事故且仍可通行時(shí)，實(shí)行小區(qū)域內(nèi)預(yù)警，提醒車(chē)輛減速慢行。
[0047] iii)