專利名稱：一種基于短程無線通信的車輛危險警告信息傳遞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車與車之間的短程無線通信方法。

背景技術(shù)：
近年來，高速公路交通事故居高不下，其中追尾碰撞事故占75％以上。研發(fā)高性能的車輛主動避撞系統(tǒng)成為提高車輛在高速行駛過程中的主動安全性能，降低追尾碰撞事故發(fā)生率的迫切需要。
車輛行駛過程中對前方異常行駛車輛的快速檢測是車輛主動避撞系統(tǒng)高效實現(xiàn)的基礎(chǔ)。目前，國內(nèi)外科研單位一直致力于研究采用短程無線通信技術(shù)來解決檢測前方異常行駛車輛時間延遲過大問題。然而，車輛通過短程無線通信技術(shù)發(fā)布危險警告信息時，存在因車輛傳遞危險警告信息的鏈效應(yīng)而引發(fā)的信息泛洪問題。同時，現(xiàn)有的避撞系統(tǒng)接收危險警告信息之后無法確定異常行駛車輛與自己的位置關(guān)系，使得與異常行駛車輛不在相同行駛軌跡的車輛采取不必要的避撞措施，從而導(dǎo)致該路段通行效率的下降。


發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有車輛通過短程無線通信技術(shù)發(fā)布危險警告信息時的信息泛洪、無法確定當(dāng)前車輛與異常行駛車輛之間的位置關(guān)系、降低通行效率的不足，本發(fā)明提供一種能夠有效避免信息泛洪、確定當(dāng)前車輛與異常行駛車輛之間的位置關(guān)系、提高通行效率的基于短程無線通信的車輛危險警告信息傳遞方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種基于短程無線通信的車輛危險警告信息傳遞方法，包括以下步驟 1)、確定當(dāng)前車輛在高斯平面直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值大地坐標(biāo)系(B，L)轉(zhuǎn)化為高斯平面直角坐標(biāo)系(X，Y)，建立以中央子午線與赤道交點的投影為原點S，中央子午線的投影為縱坐標(biāo)x軸，赤道的投影為橫坐標(biāo)y軸的高斯平面直角坐標(biāo)系[S；η1，η2]，把車輛經(jīng)緯度地理坐標(biāo)直接映射到高斯平面直角坐標(biāo)系； 2)、建立異常行駛車輛局部平面直角坐標(biāo)系當(dāng)前車輛從危險警告信息中解析出異常行駛車輛的GPS位置信息，建立局部平面直角坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]，以異常行駛車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值為原點O，車輛行駛速度方向為縱坐標(biāo)，把當(dāng)前車輛的GPS位置信息轉(zhuǎn)換至異常行駛車輛的局部平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)系數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換規(guī)則如下 其中，(x0，y0)＝F(B0，L0)為異常行駛車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值，(x，y)＝F(B，L)為當(dāng)前車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值，(xvehicle，yvehicle)為當(dāng)前車輛在坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]中的坐標(biāo)值，θ為車輛航向角； 3)、當(dāng)異常行駛車輛廣播式發(fā)布危險警告信息后，在道路幾何約束條件下判斷車輛與異常行駛車輛的相對位置關(guān)系，滿足當(dāng)前車輛為異常行駛車輛的跟隨車輛的兩個條件為 ①在已建立的異常行駛車輛局部平面直角坐標(biāo)系中，如果當(dāng)前車輛與異常行駛車輛的縱坐標(biāo)的差值 ②如果當(dāng)前車輛與異常行駛車輛的航向角的差值θ0-θi＜90°；確定當(dāng)前車輛為異常行駛車輛的跟隨車輛后，提醒駕駛員及時采取避撞措施。
進(jìn)一步，在所述步驟3)中，選擇與異常行駛車輛空間直線距離最大并處于無線射頻覆蓋范圍的跟隨車輛作為危險警告信息中繼傳遞車輛，式2為坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]中的空間直線距離計算公式 中繼傳遞車輛是指首先轉(zhuǎn)發(fā)危險警告信息的跟隨車輛，根據(jù)車輛與異常行駛車輛的空間直線距離值設(shè)定轉(zhuǎn)發(fā)危險警告信息等待時間Ti，為滿足空間直線距離最大的跟隨車輛優(yōu)先成為中繼傳遞車輛，根據(jù)高速公路交通流特點，設(shè)定其中rradio為短程無線通信有效傳播距離，則Ti值最小的車輛成為中繼傳遞車輛；等待時間Ti結(jié)束之前，其他跟隨車輛接收到的轉(zhuǎn)發(fā)信息與已接收的危險警告信息事件相同時，該中繼傳遞車輛取消等待轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為設(shè)計了一種改進(jìn)的基于短程無線通信的車輛危險警告信息傳遞方法，在局部路段建立車輛位置信息參考坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上確定異常行駛車輛與周圍車輛的相對位置關(guān)系，實現(xiàn)方向性傳播危險警告信息。同時，選擇離異常行駛車輛空間直線距離最大，并處于無線射頻覆蓋范圍的跟隨車輛作為中繼傳遞車輛。
本發(fā)明的有益效果1、確定車輛與異常行駛車輛相對位置關(guān)系的前提下，實現(xiàn)選擇性接收危險警告信息；2、同時，解決了在交通環(huán)境中采用短程無線通信技術(shù)發(fā)布危險警告信息時存在的信息泛洪問題，保證有限的信道資源滿足危險警告信息低時間延遲率傳播；3、提高了通行效率。



圖1是典型高速公路交通環(huán)境的示意圖。
圖2是危險警告信息中繼傳遞車輛選擇示意圖。

具體實施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照圖1和圖2，一種基于短程無線通信的車輛危險警告信息傳遞方法，包括以下步驟 1)、確定當(dāng)前車輛在高斯平面直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值大地坐標(biāo)系(B，L)轉(zhuǎn)化為高斯平面直角坐標(biāo)系(X，Y)，建立以中央子午線與赤道交點的投影為原點S，中央子午線的投影為縱坐標(biāo)x軸，赤道的投影為橫坐標(biāo)y軸的高斯平面直角坐標(biāo)系[S；η1，η2]，把車輛經(jīng)緯度地理坐標(biāo)直接映射到高斯平面直角坐標(biāo)系； 2)、建立異常行駛車輛局部平面直角坐標(biāo)系當(dāng)前車輛從危險警告信息中解析出異常行駛車輛的GPS位置信息，建立局部平面直角坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]，以異常行駛車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值為原點O，車輛行駛速度方向為縱坐標(biāo)，把當(dāng)前車輛的GPS位置信息轉(zhuǎn)換至異常行駛車輛的局部平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)系數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換規(guī)則如下 其中，(x0，y0)＝F(B0，L0)為異常行駛車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值，(x，y)＝F(B，L)為當(dāng)前車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值，(xvehicle，yvehicle)為當(dāng)前車輛在坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]中的坐標(biāo)值，θ為車輛航向角； 3)、當(dāng)異常行駛車輛廣播式發(fā)布危險警告信息后，在道路幾何約束條件下判斷車輛與異常行駛車輛的相對位置關(guān)系，滿足當(dāng)前車輛為異常行駛車輛的跟隨車輛的兩個條件為 ①在已建立的異常行駛車輛局部平面直角坐標(biāo)系中，如果當(dāng)前車輛與異常行駛車輛的縱坐標(biāo)的差值 ②如果當(dāng)前車輛與異常行駛車輛的航向角的差值θ0-θi＜90°； 確定該車輛為異常行駛車輛的跟隨車輛后，通過聲光等方式提醒駕駛員及時采取避撞措施。
進(jìn)一步，在所述步驟3)中，選擇與異常行駛車輛空間直線距離最大并處于無線射頻覆蓋范圍的跟隨車輛作為危險警告信息中繼傳遞車輛，式2為坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]中的空間直線距離計算公式 中繼傳遞車輛是指首先轉(zhuǎn)發(fā)危險警告信息的跟隨車輛，根據(jù)車輛與異常行駛車輛的空間直線距離值設(shè)定轉(zhuǎn)發(fā)危險警告信息等待時間Ti，為滿足空間直線距離最大的跟隨車輛優(yōu)先成為中繼傳遞車輛，根據(jù)高速公路交通流特點，設(shè)定其中rradio為短程無線通信有效傳播距離，則Ti值最小的車輛成為中繼傳遞車輛；等待時間Ti結(jié)束之前，其他跟隨車輛接收到的轉(zhuǎn)發(fā)信息與已接收的危險警告信息事件相同時，該中繼傳遞車輛取消等待轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。
本實施例中，道路幾何約束條件下確定車輛與異常行駛車輛的位置關(guān)系短程無線通信的廣播特性決定危險警告信息的發(fā)布不具備方向性，當(dāng)車輛因機(jī)械故障、車輛變更車道而成為異常行駛車輛時，其車載單元(Onboard Unit，簡稱OBU)以一定的頻度向周圍發(fā)布危險警告信息，該信息主要包括三部分內(nèi)容車輛GPS位置信息、車輛航向角以及意外事件編號。處于異常行駛車輛無線射頻覆蓋范圍的其他行駛車輛都將接收到該信息，但并非所有車輛都需要采取制動減速等避撞措施。
在道路交通環(huán)境中，異常行駛車輛發(fā)布的危險警告信息只對跟隨車輛有效，不影響其他車輛的行駛狀態(tài)。如圖1所示，車輛1為異常行駛車輛，車輛2為車輛1的前方行駛車輛，車輛3為車輛1的跟隨行駛車輛，車輛4為同路段反向行駛車輛，車輛2、車輛3以及車輛4都為正常行駛車輛并且都處于車輛1的無線射頻覆蓋范圍。顯然，當(dāng)車輛1發(fā)生機(jī)械故障緊急停車時，具有相同行駛軌跡的跟隨車輛2接收到危險警告信息后必須采取相應(yīng)的避撞措施，而車輛3、車輛4的行駛狀態(tài)則不受車輛1的影響。因此，車輛是否采取避撞措施的關(guān)鍵是確定車輛是否為異常行駛車輛的跟隨行駛車輛。
本發(fā)明提出了在道路幾何約束條件下確定車輛與異常行駛車輛的位置關(guān)系，車輛從獲取得到的危險警告信息中提取異常行駛車輛航向角等行駛狀態(tài)特征信息，分析與異常行駛車輛的相對位置關(guān)系，所得結(jié)果作為是否采取避撞措施的決策。
該方法主要包括以下幾個步驟 1)確定車輛在高斯平面直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值車輛之間的相對距離值因車輛位置信息從大地坐標(biāo)系向高斯平面直角坐標(biāo)系投影所帶來的誤差為微米級，為了簡化后續(xù)的分析計算，我們把大地坐標(biāo)系(B，L)轉(zhuǎn)化為高斯平面直角坐標(biāo)系(X，Y)，投影函數(shù)設(shè)為常數(shù)1。建立了以中央子午線與赤道交點的投影為原點S，中央子午線的投影為縱坐標(biāo)x軸，赤道的投影為橫坐標(biāo)y軸的高斯平面直角坐標(biāo)系[S；η1，η2]，把車輛經(jīng)緯度地理坐標(biāo)直接映射到高斯平面直角坐標(biāo)系。
2)建立異常行駛車輛局部平面直角坐標(biāo)系車輛從危險警告信息中解析出異常行駛車輛GPS位置信息之后，建立局部平面直角坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]，以異常行駛車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值為原點O，車輛行駛速度方向為縱坐標(biāo)，把車輛的GPS位置信息轉(zhuǎn)換至異常行駛車輛的局部平面直角坐標(biāo)系。
坐標(biāo)系數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換規(guī)則如下 其中(x0，y0)＝F(B0，L0)為異常行駛車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值，(x，y)＝F(B，L)為車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值，(xvehicle，yvehicle)為車輛在坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]中的坐標(biāo)值，θ為車輛航向角。
3)在道路幾何約束條件下判斷車輛與異常行駛車輛的相對位置關(guān)系確定車輛為異常行駛車輛的跟隨車輛需要滿足以下兩個要求①在已建立的異常行駛車輛局部平面直角坐標(biāo)系中，車輛與異常行駛車輛的縱坐標(biāo)的差值排除車輛為前方行駛車輛。②車輛與異常行駛車輛的航向角的差值θ0-θi＜90°，排除車輛為同路段反向行駛車輛。
2.危險警告信息中繼傳遞車輛的選擇 短程無線通信射頻覆蓋范圍有限，為實現(xiàn)把危險警告信息分發(fā)給處于射頻覆蓋范圍之外而又存在追尾碰撞危險的跟隨車輛，同時，為了避免車輛傳遞危險警告信息的鏈效應(yīng)引發(fā)信息泛洪，本發(fā)明提出了危險警告信息的中繼傳遞車輛選擇方法。
如圖2所示，車輛1為異常行駛車輛，車輛2為車輛1的前方行駛車輛，車輛3、車輛4和車輛5為車輛1的跟隨車輛，并處于車輛1的無線射頻覆蓋范圍，車輛6處于車輛1的無線射頻覆蓋范圍之外，并且存在與前方車輛發(fā)生追尾碰撞的可能。為擴(kuò)大危險警告信息的傳遞范圍，讓后續(xù)的跟隨車輛及時接收前方的異常交通狀況信息，兼顧局部路段無線信道的傳輸質(zhì)量，本發(fā)明提出危險警告信息的單路由傳遞。
我們選擇與異常行駛車輛空間直線距離最大并處于無線射頻覆蓋范圍的跟隨車輛作為危險警告信息中繼傳遞車輛，式2為坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]中的空間直線距離計算公式。
中繼傳遞車輛是指首先轉(zhuǎn)發(fā)危險警告信息的跟隨車輛，根據(jù)車輛與異常行駛車輛的空間直線距離值設(shè)定轉(zhuǎn)發(fā)危險警告信息等待時間Ti，為滿足空間直線距離最大的跟隨車輛優(yōu)先成為中繼傳遞車輛，根據(jù)高速公路交通流特點，設(shè)定其中rradio為短程無線通信有效傳播距離，則Ti值最小的車輛成為中繼傳遞車輛。等待時間Ti結(jié)束之前，其他跟隨車輛接收到的轉(zhuǎn)發(fā)信息與已接收的危險警告信息事件號相同時，該車輛取消等待轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，避免因重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)信息而影響無線信道信息傳輸效率。
權(quán)利要求
1.一種基于短程無線通信的車輛危險警告信息傳遞方法，其特征在于所述車輛危險警告信息傳遞方法包括以下步驟
1)、確定當(dāng)前車輛在高斯平面直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值大地坐標(biāo)系(B，L)轉(zhuǎn)化為高斯平面直角坐標(biāo)系(X，Y)，建立以中央子午線與赤道交點的投影為原點S，中央子午線的投影為縱坐標(biāo)x軸，赤道的投影為橫坐標(biāo)y軸的高斯平面直角坐標(biāo)系[S；η1，η2]，把車輛經(jīng)緯度地理坐標(biāo)直接映射到高斯平面直角坐標(biāo)系；
2)、建立異常行駛車輛局部平面直角坐標(biāo)系當(dāng)前車輛從危險警告信息中解析出異常行駛車輛的GPS位置信息，建立局部平面直角坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]，以異常行駛車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值為原點O，車輛行駛速度方向為縱坐標(biāo)，把當(dāng)前車輛的GPS位置信息轉(zhuǎn)換至異常行駛車輛的局部平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)系數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換規(guī)則如下
其中，(x0，y0)＝F(B0，L0)為異常行駛車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值，(x，y)＝F(B，L)為當(dāng)前車輛在坐標(biāo)系[S；η1，η2]中的坐標(biāo)值，(xvehicle，yvehicle)為當(dāng)前車輛在坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]中的坐標(biāo)值，θ為車輛航向角；
3)、當(dāng)異常行駛車輛廣播式發(fā)布危險警告信息后，在道路幾何約束條件下判斷車輛與異常行駛車輛的相對位置關(guān)系，滿足當(dāng)前車輛為異常行駛車輛的跟隨車輛的兩個條件為
①在已建立的異常行駛車輛局部平面直角坐標(biāo)系中，如果當(dāng)前車輛的縱坐標(biāo)xvehiclei與異常行駛車輛的縱坐標(biāo)xvehicle0的差值
②如果當(dāng)前車輛與異常行駛車輛的航向角的差值θ°-θi＜90°；
確定當(dāng)前車輛為異常行駛車輛的跟隨車輛后，提醒駕駛員及時采取避撞措施。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于短程無線通信的車輛危險警告信息傳遞方法，其特征在于在所述步驟3)中，選擇與異常行駛車輛空間直線距離最大并處于無線射頻覆蓋范圍的跟隨車輛作為危險警告信息中繼傳遞車輛，式2為坐標(biāo)系[O；η′1，η′2]中的空間直線距離計算公式
中繼傳遞車輛是指首先轉(zhuǎn)發(fā)危險警告信息的跟隨車輛，根據(jù)車輛與異常行駛車輛的空間直線距離值設(shè)定轉(zhuǎn)發(fā)危險警告信息等待時間Ti，為滿足空間直線距離最大的跟隨車輛優(yōu)先成為中繼傳遞車輛，根據(jù)高速公路交通流特點，設(shè)定其中rradio為短程無線通信有效傳播距離，則Ti值最小的車輛成為中繼傳遞車輛；等待時間Ti結(jié)束之前，其他跟隨車輛接收到的轉(zhuǎn)發(fā)信息與已接收的危險警告信息事件相同時，該中繼傳遞車輛取消等待轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。
全文摘要
一種基于短程無線通信的車輛危險警告信息傳遞方法，包括以下步驟1)確定當(dāng)前車輛在高斯平面直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值；2)建立異常行駛車輛局部平面直角坐標(biāo)系；3)當(dāng)異常行駛車輛廣播式發(fā)布危險警告信息后，在已建立的異常行駛車輛局部平面直角坐標(biāo)系中，如果當(dāng)前車輛與異常行駛車輛的縱坐標(biāo)的差值且同時滿足當(dāng)前車輛與異常行駛車輛的航向角的差值θ0-θi＜900，確定該車輛為異常行駛車輛的跟隨車輛后，通過聲光等方式提醒駕駛員及時采取避撞措施。本發(fā)明能夠有效避免信息泛洪、實現(xiàn)車輛選擇性接收危險警告信息。
文檔編號H04B5/00GK101727758SQ200910155060
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者董紅召, 陳煒烽, 郭明飛, 郭海峰, 陳寧 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)