CN104361760B - 一种基于车联网的紧急刹车智能控制方法 - Google Patents
一种基于车联网的紧急刹车智能控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于车联网的紧急刹车智能控制方法，包括以下步骤:车辆获取CAN总线信息，当发生紧急刹车时向外发出紧急刹车信息；车辆收到紧急刹车信息后，判断两车行驶方向的相关性和两车的前后位置关系；如果两车相关并且自身车辆在发出紧急刹车消息的邻近车辆的后方，计算两车之间的实际距离dis，碰撞反应距离RD；如果RD<dis<100米时，自身车辆发出语音预警，提醒驾驶员减速行驶；如果dis<RD时，自身车辆自动控制车辆刹车减速到安全速度。在保证高效、可靠的安全预警的同时，使用较小的通信代价和计算开销，降低了车载单元的能量消耗，为车联网的辅助行车安全机制提供了一种简单、有效紧急刹车智能控制方法。
Description
技术领域
本发明属于车联网安全技术领域，具体涉及一种基于车联网的紧急刹车智能控制方法。
背景技术
在我国经济发展和人民生活中，公路交通一直起着举足轻重的作用，然而进入新世纪以来，随着人民生活水平的提高，全国车辆保有量爆发性增长，这也导致了道路交通事故显著增加，大中城市的交通环境日益恶化，严重地影响了人民的日常生活和生命及财产安全。为了有效解决上述难题，车联网技术应运而生。车联网是指车辆间(车车)、车辆与道路间(车路)依托无线通信和物联网等技术而构成的开放式移动网络，通过车、路、物、人的感知互动与密切协作来减少和预防交通事故，提高交通安全，改善交通环境，提高路网通过能力。其具有自组织、部署方便、成本低廉、结构开放等特点，可以提供事故告警协作、碰撞预警协作、驾驶安全预警、交通管理、交通导航、车辆间音视频互连、互联网接入等各种服务。
因前后车刹车不同步而造成的交通事故很多，特别是最近几年，雾霾、沙尘、暴雨、暴雪等天气多发，更加增多了类似碰撞事故的发生。
因此有必要提供一种基于车联网的防止因紧急刹车而造成交通事故的控制方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于车联网的紧急刹车智能控制方法，该方法实现简单、时效性好，能够有效的解决紧急刹车时，后车司机因障碍物或恶劣天气条件视线受阻，无法及时获得刹车信息，或反应迟钝而导致的碰撞问题，极大的保障了行车的安全。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种基于车联网的紧急刹车智能控制方法，包括以下步骤:
(1)车辆以固定频率获取CAN总线信息和弯道信息，当发生紧急刹车时向外发出紧急刹车信息；
(2)车辆收到紧急刹车信息后，判断两车行驶方向的相关性和两车的前后位置关系；
(3)如果两车相关并且自身车辆在发出紧急刹车消息的邻近车辆的后方，计算两车之间的实际距离dis，碰撞反应距离RD；
(4)如果RD<dis<100米时，自身车辆发出语音预警，提醒驾驶员减速行驶；如果dis<RD时，自身车辆自动控制车辆刹车减速到安全速度。
优选的技术方案是：所述方法中紧急刹车信息包括车辆的紧急刹车标志位、经纬度坐标、行驶方向等信息。
进一步的，所述紧急刹车信息至少包括车辆的紧急制动标志位、经纬度坐标、行驶方向、行驶速度信息。
进一步的，所述两车的相关性根据两车的行驶方向判断，判断的公式为：c＝(b-a+360)％360，其中，a为本车的行驶方向，b为邻车的行驶方向，c为邻车与本车行驶方向的角度差，当c≤30或c≥330则认为两车的行驶方向是相关的。
进一步的，所述两车的前后位置关系的判断方法为，如果latd>0且且则认为本车在发生紧急刹车车辆的后方；
其中，latd＝lat′2-lat′1，lngd＝lng′2-lng′1，lat′1、lng′1为以本车行驶方向建立坐标后本车的纬度和经度，lat′2、lng′2为以本车行驶方向建立坐标后本车的纬度和经度。
进一步的，所述两车实际距离dis根据自身车辆的经纬度坐标和邻近车辆的经纬度坐标计算，公式为：
其中x1、y1分别为本车的经度和纬度坐标，x2、y2分别为邻车的经度和纬度坐标，R为地球半径常量。
进一步的，所述碰撞反应距离RD根据自身车辆的行驶速度和人对刹车反应的时间计算，计算公式为：
RD＝speed×T+BD
其中speed为自身车辆的行驶速度，T为人的反应时间常量，BD为刹车距离。
本发明还提供了一种基于车联网的紧急刹车智能控制***，包括GPS模块、CAN总线模块、无线通信模块和数据处理模块；
GPS模块用于以一定的频率采集车辆的经纬度信息和行驶方向；
CAN总线模块用于获取车辆刹车信息；
无线通信模块用于车辆间的数据通信；
数据处理模块用于对接收的数据进行处理和判断，并作出预警动作或者控制动作。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
1.实用性：车辆用无线通信技术进行车辆间的通信，用车辆的位置和运动状态来进行判断和预警，受天气条件和周围环境的影响比较小，故有很好的实用性。
2.可靠性：基于GPS技术获取的车辆位置比较精确，且无线通信稳定、可靠，由此作出的相关判断比较准确。
3.高效性：无线通信传输的数据少，通信开销小，而且相对传统的方发，处理单元不需要复杂的计算，只需要一些简单的判断就可以实现，所以比较高效，降低了车载单元的能量消耗，为车联网的辅助行车安全机制提供了一种简单、有效的紧急刹车智能控制方法。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明基于车联网的紧急刹车智能控制方法的流程图；
图2为本发明基于车联网的紧急刹车智能控制方法中经纬网示意图；
图3为本发明基于车联网的紧急刹车智能控制方法的应用场景图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例
本实施例的基于车联网的紧急刹车智能控制***，包括GPS模块、CAN总线模块、无线通信模块和数据处理模块；
GPS模块用于以一定的频率采集车辆的经纬度信息和行驶方向；
CAN总线模块用于获取车辆刹车信息；
无线通信模块用于车辆间的数据通信；
数据处理模块用于对接收的数据进行处理和判断，并作出预警动作或者控制动作。
***以固定频率(如5HZ)从控制器局域网络CAN获取本车车速，并以固定频率(如1Hz)通过实时无线通信来获取弯道信息，并时刻通过车载GPS***获得GPS信息，包括地面航向、经纬度坐标。
如图1所示，本实施例基于车联网的紧急刹车智能控制方法，包括以下步骤：
(1)车辆不断的获取CAN总线信息和弯道信息，当发生紧急刹车时向外发出紧急刹车信息；
(2)自身车辆收到紧急刹车信息后，根据两车的行驶方向判断两车行驶方向的相关性。如果两车行驶方向相关则进行步骤(3)，否则结束；
(3)根据两车的经纬度坐标和行驶方向来判断两车的前后位置关系，如果自身车辆在发出紧急刹车消息的邻近车辆的后方则进行步骤(4)，否则结束；
(4)根据自身车辆计算和邻近车辆的经纬度坐标计算出两车的实际距离dis，以及根据自身车辆的行驶速度和人体对刹车反应的时间计算出碰撞反应距离RD，继续进行步骤(5)；
(5)根据两车的实际距离dis与碰撞反应距离之间的关系进行预警或自动控制车辆刹车减速。当RD<dis<100的时，自身车辆产生紧急刹车电子刹车灯预警，提醒驾驶员减速行驶；当dis<RD的时，则自身车辆自动控制车辆刹车减速到安全速度。
步骤(1)中发送的紧急刹车信息至少包括紧急制动标志位、经纬度坐标、行驶方向、行驶速度。紧急刹车信息具体格式可以为〈开始位，紧急制动标志位，车辆经度，车辆纬度，行驶方向，行驶速度，结束位〉。
步骤(2)中根据两车的行驶方向判断两车行驶方向的相关性的方法为：设a表示本车的行驶方向(角度)，b表示邻车的行驶方向(角度)，c表示邻车与本车行驶方向的角度差，则c＝(b-a+360)％*360，单位为度，当c≤30或c≥330则认为两车的行驶方向是相关的，有可能发生碰撞，需要预警。
步骤(3)中根据两车的经纬度坐标和行驶方向判断两车的前后位置关系的方法如下：
以自身车辆为坐标原点建立坐标系，令lat1、lng1表示本车的纬度和经度，lat2、lng2表示邻车的纬度和经度，bearing等于本车的行驶方向。把平面直角坐标系旋转bearing。令lat′1、lng′1表示旋转坐标后本车的纬度和经度，lat′2、lng′2表示旋转坐标后邻车的纬度和经度，则：
lat′1＝lat1*cos(bearing)+lng1*sin(bearing)
lng′1＝lng1*cos(bearing)+lat1*sin(bearing)
lat′2＝lat2*cos(bearing)+lng2*sin(bearing)
lng′2＝lng2*cos(bearing)+lat2*sin(bearing)
令两车的纬度和经度坐标差分别为lat_d和lng_d，则：
latd＝lat′2-lat′1
lngd＝lng′2-lng′1
如果latd>0且且则认为本车在发生紧急刹车车辆的后方。
步骤(4)中，需要计算两个车辆的实际距离，公式为：
其中x1、y1分别为本车的经度和纬度坐标，x2、y2分别为邻车的经度和纬度坐标，R为地球半径常量。
利用GPS数据中的经纬度坐标计算车节点间距离的原理如下：
经纬网图上(如图2所示)，可以根据经纬度量算两点之间的距离。全球各地纬度1°的间隔长度都相等(因为所有经线的长度都相等)，大约是111.2km/1°。赤道上经度1°对应在地面上的弧长大约也是111.2km。由于各纬线从赤道向两极递减，60°纬线上的长度为赤道上的一半，所以在各纬线上经度差1°的弧长就不相等。在同一条纬线上(假设此纬线的纬度为α)经度1°对应的实际弧长大约为111.2cosαkm。因此，只要知道了任意两地间的纬度差，或者是赤道上任何两地的经度差，就可以计算它们之间的实际距离。两地间最近距离的判断：若两地经度差等于180°，则过两地的大圆为经线圈，两地最近距离为大圆中过两极点的劣弧；若两地经度差不等于180°，则过两地的大圆不是经线圈，而与经线圈斜交，两地最近距离不过极点，而是过两地。
步骤(4)中根据自身车辆的行驶速度和人对刹车反应的时间计算碰撞反应距离RD的方法为：
RD＝speed×T+BD
其中speed为自身车辆的行驶速度，T为人的反应时间常量，通常为0.7到1秒，BD为刹车距离，根据车速不同而不同，有一定的标准，例如50千米/小时至0的刹车距离的国家标准是19米。
步骤(5)中根据两车的实际距离dis和反应距离RD的关系来进行不同的反应，当RD<dis<100的时候，人有充分的时间来对紧急刹车做出相应的措施来避免碰撞，只需要声音、动画或文字的预警就可以了，当dis<RD的时候，人没有充足的时间对紧急刹车产生的预警做出相应的反应，故这时候需要车辆自主产生刹车来进行减速。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于车联网的紧急刹车智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)车辆以固定频率获取CAN总线信息和弯道信息，当发生紧急刹车时向外发出紧急刹车信息；
(2)车辆收到紧急刹车信息后，判断两车行驶方向的相关性和两车的前后位置关系；两车的前后位置关系的判断方法为，当latd>0且 且本车在发生紧急刹车车辆的后方；
其中，latd＝lat′2-lat′1，lngd＝lng′2-lng′1，lat′1、lng′1为以自身车辆为坐标原点建立的平面直角坐标系旋转bearing角度后的自身车辆的纬度和经度，lat′2、lng′2为以自身车辆为坐标原点建立的平面直角坐标系旋转bearing角度后的邻近车辆的纬度和经度，bearing等于自身车辆的行驶方向；
(3)如果两车相关并且自身车辆在发出紧急刹车消息的邻近车辆的后方，计算两车之间的实际距离dis，碰撞反应距离RD；所述两车的相关性根据两车的行驶方向判断，判断的公式为：c＝(b-a+360)％*360，其中，a为自身车辆的行驶方向，b为临近车辆的行驶方向，c为邻近车辆与自身车辆行驶方向的角度差，当c≤30或c≥330则认为两车的行驶方向是相关的；
(4)如果RD<dis<100米时，自身车辆发出语音预警，提醒驾驶员减速行驶；如果dis<RD时，自身车辆自动控制车辆刹车减速到安全速度。
2.根据权利要求1所述的基于车联网的紧急刹车智能控制方法，其特征在于，所述紧急刹车信息至少包括车辆的紧急制动标志位、经纬度坐标、行驶方向、行驶速度信息。
3.根据权利要求1所述的基于车联网的紧急刹车智能控制方法，其特征在于，所述两车实际距离dis根据自身车辆的经纬度坐标和邻近车辆的经纬度坐标计算，公式为：
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
<mi>s</mi>
<mo>=</mo>
<mi>&pi;</mi>
<mo>/</mo>
<mn>180</mn>
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<mi>R</mi>
<mo>&times;</mo>
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<mrow>
<mo>(</mo>
<msqrt>
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<mi>cos</mi>
<mi> </mi>
<msub>
<mi>x</mi>
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</msub>
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<mi>cos</mi>
<mi> </mi>
<msub>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mi>c</mi>
<mi>o</mi>
<mi>s</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>y</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mi>sin</mi>
<mi> </mi>
<msub>
<mi>x</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mi>sin</mi>
<mi> </mi>
<msub>
<mi>x</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
</msqrt>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中x1、y1分别为本车的经度和纬度坐标，x2、y2分别为邻车的经度和纬度坐标，R为地球半径常量。
4.根据权利要求1所述的基于车联网的紧急刹车智能控制方法，其特征在于，所述碰撞反应距离RD根据自身车辆的行驶速度和人对刹车反应的时间计算，计算公式为：
RD＝speed×T+BD
其中speed为自身车辆的行驶速度，T为人的反应时间常量，BD为刹车距离。
5.一种基于车联网的紧急刹车智能控制***，其特征在于，包括GPS模块、CAN总线模块、无线通信模块和数据处理模块；
GPS模块用于以一定的频率采集车辆的经纬度信息和行驶方向；
CAN总线模块用于获取车辆刹车信息；
无线通信模块用于车辆间的数据通信；
数据处理模块用于对接收的数据进行处理和判断，判断两车行驶方向的相关性和两车的前后位置关系，并作出预警动作或者控制动作；
所述两车的前后位置关系的判断方法为：当latd>0且且本车在发生紧急刹车车辆的后方；
其中，latd＝lat′2-lat′1，lngd＝lng′2-lng′1，lat′1、lng′1为以自身车辆为坐标原点建立的平面直角坐标系旋转bearing角度后的自身车辆的纬度和经度，lat′2、lng′2为以自身车辆为坐标原点建立的平面直角坐标系旋转bearing角度后的邻近车辆的纬度和经度，bearing等于自身车辆的行驶方向；
如果两车相关并且自身车辆在发出紧急刹车消息的邻近车辆的后方，计算两车之间的实际距离dis，碰撞反应距离RD；所述两车的相关性根据两车的行驶方向判断，判断的公式为：c＝(b-a+360)％*360，其中，a为自身车辆的行驶方向，b为临近车辆的行驶方向，c为邻近车辆与自身车辆行驶方向的角度差，当c≤30或c≥330则认为两车的行驶方向是相关的；如果RD<dis<100米时，自身车辆发出语音预警，提醒驾驶员减速行驶；如果dis<RD时，自身车辆自动控制车辆刹车减速到安全速度。
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