一種基于dsrc車車通信技術的防撞預警方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于交通道路車輛間碰撞研究技術領域，具體是一種基于DSRC(專用短程 通信技術）車車通信技術的防撞預警算法，根據(jù)自車位置、速度信息與其他車輛的位置、速 度信息計算兩車是否存在碰撞危險。
【背景技術】
[0002] 代科技的飛速發(fā)展，使得交通網(wǎng)絡也復雜起來，在經濟高速發(fā)展模式下，車輛的增 長速度已遠遠高于道路和其它交通設施的建設速度，特別是私有汽車保有量的增長給道路 通行量帶來了不小的挑戰(zhàn)。私有汽車在帶給人們更快的效率和更舒適的駕車環(huán)境的同時， 也帶來了更多的交通事故。如何減少交通事故的發(fā)生，已成為當今世界交通安全的重要課 題。
[0003] 車輛在高速行駛過程中，由于交通環(huán)境的影響和駕駛員反應能力受限，導致交通 事故增多。這些應為人自身缺點而加大交通事故風險的因素又無法通過規(guī)范駕駛員行為加 以有效克服。智能交通系統(tǒng)（ITS，IntelligentTransportationSystem)是解決大部分交 通問題的根本途徑，它隨當代科技充分發(fā)展進步而產生，是目前公認的減少交通事故、改善 行車環(huán)境、提高通行效率及減少空氣污染等的最佳途徑。因此，開發(fā)研究能實時獲取道路或 車輛信息，及時提醒駕駛員或自動采取措施以避免事故發(fā)生的汽車防碰撞報警系統(tǒng)，就成 了解決道路交通安全問題的重要課題。
[0004] 基于機器視覺方式的防撞預警技術是通過車載攝像機采集車輛行駛時的外部道 路信息，通過計算機處理后，對前方即將發(fā)生的危險情況進行報警^這種方法檢測信息量 大、能夠遙測，非常適合用于路徑的識別與跟蹤。但該方法的缺點是數(shù)據(jù)處理量大，對硬件 會有很高的要求，還受限于道路環(huán)境、路面環(huán)境、氣候條件以及光線條件等的影響。
[0005] 基于測距的車輛防撞技術在直行道路上有很好的精確度，但在彎道或十字路口并 不適用。由于測距技術的高方向性，在轉彎的道路或十字路口上存在很大的局限性，而彎道 和十字路口是交通事故的多發(fā)路段，是最需做好防范措施的路段。
[0006] 基于車車通信的防撞技術多依賴于車輛的GPS信息，只要對方的車輛在DSRC的通 信范圍內就能夠很好地預測其他車輛與自車的相對位置，知己知彼。并且基于測距的防撞 技術將車輛間的位置關系映射到一維的坐標系中，而基于車車通信的防撞技術則可以將車 輛間的位置關系映射到二維坐標系甚至是三維、四維坐標系中，更加適合用于車輛間的防 撞。利用GPS技術進行防撞預警，硬件上不需要對汽車進行額外擴展，對于控制成本、提高 產品性價比有著絕對的優(yōu)勢，并且能夠融入智能交通系統(tǒng)（ITS)，完善系統(tǒng)功能。

【發(fā)明內容】

[0007] 針對以下現(xiàn)有的不足，提出了一種更加適合用于車輛間的防撞、控制成本、融入智 能交通系統(tǒng)（ITS)，完善系統(tǒng)功能的基于DSRC車車通信技術的防撞預警方法方法。。本發(fā)明 的技術方案如下：一種基于DSRC車車通信技術的防撞預警方法，其特征在于，包括以下步 驟：
[0008] 101、在車輛行進過程中，獲取其他車輛的BSM(基本安全消息）信息及自車最新 BSM(基本安全消息）信息；
[0009]102、建立自車經煒度坐標系，并根據(jù)兩車之間的經煒度坐標計算兩車距離：
[0010] 103、將其他車的車輛坐標系映射到自車的坐標系中，并計算自車軌跡及他車軌 跡：
[0011] 104、根據(jù)碰撞情形的不同，選擇基于車車通信的防撞預測模型，判斷是否存在碰 撞危險；若是則發(fā)出警報，否則返回到步驟101。
[0012] 進一步的，步驟102中建立自車經煒度坐標系具體包括：以自車位置為原點，自車 線速度方向為y軸正方向，右手垂直方向為X軸正方向的二維直角坐標系稱為自車坐標系， 記為W〇太坐標系，
[0013] 進一步的，還包括將車輛自車坐標系與車輛經煒度坐標系進行轉換的步驟，具體 為：車輛經煒度坐標系以自車位置為原點，以向北的經線方向為y軸正方向，向東的煒線方 向為X軸正方向，記為x〇y坐標系，車輛行駛方向與y軸正軸的順時針夾角為θi，車輛經煒 度坐標順時針旋轉θ1角度即得到車輛的自車坐標系，車輛自車坐標系與車輛經煒度坐標 系的轉換關系為：
[0014]
[0015]或
[0016]
[0017] 其中，xoy坐標系為車輛經煒度坐標系，X'oy'坐標系為自車坐標系。
[0018] 進一步的，步驟102根據(jù)兩車之間的經煒度坐標計算兩車距離的步驟具體為：
[0019]設第一點A的經煒度為（LonA，LatA)，第二點B的經煒度為（LonB，LatB)，根據(jù)三 角關系推導，可以得到計算兩地弧長距離的如下公式： 「00201
[0021] 這里，R表示地球的平均半徑。
[0022] 進一步的，步驟103將其他車的車輛坐標系映射到自車的坐標系中具體包括：以 x〇y坐標系為自車經煒度坐標系，記X" 〇"y"坐標系為其他車輛的"自車坐標系"。正北 方向與其他車輛的順時針夾角為θ2，兩車的直線距離為L，假設X" 〇" y"坐標系的坐標 原點〇"在x〇y坐標系中的坐標為（X。"，y。"），則X" 〇"y"坐標系與x〇y坐標系的變 換關系式為：
[0023]
[0024]
[0025]
[0026] 進一步的，步驟104中基于車車通信的防撞有三種模型：最小安全車距模型、交叉 路口防撞模型和側向最小安全距離模型。
[0027] 進一步的，所述BSM信息主要包括車輛的經煒度、海拔、速度、加速度及行駛方向 等信息。
[0028] 本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：
[0029] 本發(fā)明采用DSRC的通信距離在1000米以下，因此通信距離的限制直接過濾掉了 無需對其進行防撞預警計算的車輛，降低了計算量，提高了防撞算法的效率。除了道路兩旁 的建筑物和山體的遮擋影響通信距離外，該方法不受道路形狀的限制，較基于測距的防撞 算法具有更強的通用性。
[0030] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是較其他方法受到更少的限制，添加軌跡預 測功能，是防撞算法適應性更廣，實用性更強。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例防撞預警計算流程；
[0032]圖2是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例汽車的制動過程；
[0033] 圖3是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例運動車輛間距示意圖；
[0034] 圖4是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例超車示意圖；
[0035]圖5是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例交叉路口模型；
[0036] 圖6是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例彎道絕對視距；
[0037]圖7是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例一個交點情況下的車輛軌跡；
[0038]圖8是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例兩個交點情況下的車輛軌跡；
[0039]圖9是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例無數(shù)個交點情況下的車輛軌跡。
【具體實施方式】
[0040] 以下結合附圖，對本發(fā)明作進一步說明：
[0041] 如圖1所示，本發(fā)明依賴于DSRC協(xié)議2中定義的BSM消息（基礎安全消息），以及 對消息的處理和使用。在整個碰撞預警的計算過程中，BSM消息是車輛信息的載體，當車輛 接收到其他的車輛的BSM消息后，應當對消息進行解析，并結合自車的相應信息計算，確定 是否有碰撞的危險存在。
[0042] 防撞預警計算的整個流程如圖1所示。
[0043] 按照以上所述，本發(fā)明的功能實現(xiàn)包括以下七個方面：
[0044] 1)建立自車經煒度坐標系：車輛經煒度坐標系以自車位置為原點，以向北的經線 方向為y軸，向東的煒線方向為X軸。車輛行駛方向與y軸正軸的順時針夾角為，車輛 經煒度坐標系可由車輛的自車坐標系3逆時針旋轉θi角度得到。
[0045] 2)計算兩車距離：以0度經線、煒線為基準，可根據(jù)地球表面任意兩點的經煒度就 可以計算出這兩點間的地表距離。在知曉兩車經煒度的條件下，可計算出兩車的直線距離； 在結合道路形狀的狀況下，可估算出兩車的曲線距離。
[0046] 3)其他車輛坐標系在自車經煒度坐標系中的映射：當自車獲取到其他車輛的車 身位置等信息后，可根據(jù)其經煒度信息、速度、轉向等信息建立其相應的經煒度坐標系，并 映射到自車坐標系中。
[0047] 4)計算自車軌跡及他車軌跡：根據(jù)車輛的速度、角加速度、經煒度等信息可在其 自車經煒度坐標系中建立軌跡方程；另外，知曉其他車輛的相關信息及其與自車相對位置 的情況下，也可在自車經煒度坐標系中建立他車的軌跡方程。
[0048] 5)判斷防撞模型：依據(jù)碰撞情形的不同，基于車車通信的防撞有三種模型：最小 安全車距模型、交叉路口防撞模型和側向最小安全距離模型；兩車之間所應使用的防撞模 型可由兩車的運行狀態(tài)及兩車的軌跡方程推斷。
[0049] 6)碰撞點求解：若兩車之間存在碰撞危險，則根據(jù)兩車軌跡可求解車兩車的碰撞 點及碰