CN111516681B - 基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法及*** - Google Patents

基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法及***，***包括风险数据采集，采集道路环境、车辆运行数据、OBD数据以及车辆原始数据；风险识别，识别汽车转弯行驶过程中内轮差的风险源及其特性。根据汽车转弯行驶内轮差风险源数据库评估风险源Ai的风险值RAi，风险评估，评估内轮差总体风险等级；风险预警，根据内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法，降低、消除或控制风险。本发明采用对内轮差进行总体安全风险管理，避免汽车转弯行驶时因内轮差各种风险源引发交通事故，保证汽车转弯行驶安全。

Description

基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法及***
技术领域
本发明属于汽车行驶安全风险管理技术领域，具体涉及一种基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法及***。
背景技术
近年来，随着世界经济的持续快速发展，机动车保有量迅猛增加，截至2019年底，全球机动车保有量达12.9亿辆(中国3.48亿辆)，每年死于车祸有125万人(中国6.3万人)，道路交通安全形势十分严峻。在汽车行驶过程中，危险的道路条件、变差的车辆技术性能和失控的驾驶都会造成车祸的意外发生，如同突发性的矿难、洪水一样难以预防，使机动车安全成为交通事故的第一“杀手”，世界各国对机动车安全都非常重视。
内轮差是导致车辆转弯行驶过程中发生交通事故的最主要因素之一，是一个不可忽略的重要隐形杀手。车辆在右转弯时，内前轮转弯半径与内后轮转弯半径之差就是内轮差。内轮差成为车辆转弯行驶危险源的原因：一是我国实行左方向盘靠右行驶的通行方式，坐在驾驶室左侧的驾驶员对右侧后视镜的可视范围有限，出现视觉盲区，内轮差处于驾驶员的视觉盲区；二是右转弯行驶时候，内后轮转弯半径小于内前轮转弯半径，如果车辆与障碍物距离小于内轮差，内前轮能够通过，而内后轮容易碰撞或碾压障碍物导致交通事故。因此，内轮差是汽车转弯行驶过程中不可消除的属性，在一定的危险道路和驾驶条件下，会造成人员伤亡和财产损失。
作为车辆转弯行驶过程中的重大安全隐患，我们要对内轮差进行安全管理：一是安全识别，识别内轮差的风险源并确定其特性；二是安全评估，评估内轮差总体风险等级；三是安全预警，根据内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法，降低、消除或控制风险。这对避免汽车转弯行驶内轮差风险引发交通事故，保证汽车高速行驶安全，具有十分重要作用。
目前，对内轮差监测和报警只是涉及对位于内轮差区域内障碍物距离个别参数，不能反应内轮差所有风险源，没有对汽车转弯行驶过程中内轮差的总体风险、众多风险源进行安全识别、评估、预警、控制等安全风险管理方法，从而无法确定内轮差总体风险等级和主要致险因素、控制指标及控制范围，从而难以根据内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法降低、消除或控制内轮差风险，保证汽车转弯行驶的行驶安全。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法及***，采用对内轮差进行总体安全风险管理，避免汽车转弯行驶时因内轮差各种风险源引发交通事故，保证汽车转弯行驶安全。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法，包括下述步骤：
风险数据采集，采集道路环境、车辆运行数据、OBD数据以及车辆原始数据；
风险识别，识别汽车转弯行驶过程中内轮差的风险源及其特性，根据汽车转弯行驶内轮差风险源数据库评估风险源Ai的风险值RAi，所述风险源数据包括道路行驶条件、车辆技术条件及车辆控制指标风险源数据；所述道路行驶条件风险源数据包括急转弯路段A1、陡坡路段A2、侧险要路段A3、人口和车辆密集路口A4；所述车辆技术条件风险源数据包括汽车轴距A5、汽车轮距A6、车辆和行人障碍物距离A7；所述车辆控制指标风险源数据包括前轮转向角A8和行驶速度A9；
风险评估，评估内轮差总体风险等级；函数表示如下：
Figure BDA0002488287230000031
设计轮胎工作条件总体风险等级判断规则为:
R≥65或RA1＝100或RA2＝100或RA4＝100或RA7＝100重大风险源
55≤R<65 较大风险源
45≤R<55 一般风险源
35≤R<45 较小风险源；
风险预警，根据内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法，降低、消除或控制风险：红色预警代表重大风险、黄色预警代表较大风险、蓝色预警代表一般风险、绿色预警代表较小风险，提醒驾驶员根据预警采取对应行驶决策。
作为优选的技术方案，所述道路环境信息，是通过摄像头来感知转弯路段、陡坡路段、侧险要路段、人口以及车辆密集路口。
作为优选的技术方案，所述车辆运行数据，是通过超声波雷达、惯性测量单元感知车辆与行人障碍物距离、前轮转向角。
作为优选的技术方案，所述OBD数据，是通过车辆自带的OBD装置来读取车辆速度。
作为优选的技术方案，所述轮胎原始数据，包括输入汽车轴距和汽车轮距。
作为优选的技术方案，所述内轮差风险源数据库中，道路行驶条件占比30％，车辆技术条件占比20％，车辆驾驶控制指标占比50％；
所述道路行驶条件中，急转弯路段A1的权重为10％，陡坡路段A2的权重为10％，路侧险要路段A3的权重为5％，人口、车辆密集路口A4的权重为5％；
所述车辆技术条件中，车辆轴距A5的权重为10％，轮距dA6的权重为10％；
在车辆驾驶控制指标中，前轮转向角A8车辆的权重为15％，行人障碍物距离A7的权重为20％，行驶速度A9的权重为15％。
作为优选的技术方案，在急转弯路段A1项下，如出现急转弯B1，则对应分值为100分；如出现缓和转弯C1，则对应分值为50分；
在陡坡路段A2项下，如出现陡坡B2，则对应分值为100分；如出现缓坡C2，则对应分值为50分；
在路侧险要路段A3项下，如出现临崖临水B3，则对应分值为100分；
人口、车辆密集路口A4项下，如出现密集B4，则对应分值为100分；
在车辆轴距A5项下，如是特大型车轴距B5，则对应分值为100分；如是大型车轴距C5，则对应分值为80分，如是中型车轴距D5，则对应分值为40分，如是小型车轴距E5，则对应分值为20分；
在轮距A6项下，如是特大型车轮距B6，则对应分值为100分；如是大型车轮距C6，则对应分值为80分，如是中型车轮距D6，则对应分值为40分，如是小型车轮距F6，则对应分值为20分；
在前轮转向角A8项下，如是一级B8，则对应分值为100分，如是二级C8，则对应分值为70分；
在车辆、行人障碍物距离A7项下，如是一级B7，则对应分值为100分，如是二级C7，则对应分值为50分；
在行驶速度A9项下，如是一级B9，则对应分值为100分，如是二级C9，则对应分值为70分；如是三级D9，对应分值为0分。
作为优选的技术方案，所述行驶决策具体为：
红色预警采取危急行驶决策：停车避让车辆行人通过；
黄色预警采取紧急行驶决策：低速避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度；
蓝色预警采取防御行驶决策：减速避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度；
绿色预警采取正常行驶决策：行车避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度。
本发明还提供了一种基于内轮差的汽车高速行驶安全预警***，包括风险数据采集模块、风险识别模块、风险评估模块和风险预警模块；
所述风险数据采集模块，用于采集道路环境、车辆运行数据、OBD数据以及车辆原始数据；
所述风险识别模块，用于识别汽车转弯行驶过程中内轮差的风险源及其特性，根据汽车转弯行驶内轮差风险源数据库评估风险源Ai的风险值RAi，所述风险源数据包括道路行驶条件、车辆技术条件及车辆控制指标风险源数据；
所述风险评估模块，用于评估内轮差总体风险等级；
所述风险预警模块，用于根据内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法，降低、消除或控制风险：红色预警代表重大风险、黄色预警代表较大风险、蓝色预警代表一般风险、绿色预警代表较小风险，提醒驾驶员根据预警采取对应行驶决策。
作为优选的技术方案，所述评估内轮差总体风险等级，函数表示如下：
Figure BDA0002488287230000051
设计轮胎工作条件总体风险等级判断规则为:
R≥65或RA1＝100或RA2＝100或RA4＝100或RA7＝100重大风险源
55≤R<65 较大风险源
45≤R<55 一般风险源
35≤R<45 较小风险源。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1.本发明采用对内轮差进行总体安全风险管理，避免汽车转弯行驶时因内轮差各种风险源引发交通事故，保证汽车转弯行驶安全。
2.本发明采用在汽车转弯行驶过程中对内轮差所有风险源进行安全识别，确定内轮差总体风险，使得因内轮差导致的风险可以预期。
3.本发明采用在汽车转弯行驶过程中对内轮差进行总体安全评估，具有确定内轮差总体风险等级和主要致险因素、控制指标及控制范围优点。
4.本发明采用在汽车转弯行驶过程中对内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法，提醒驾驶员根据预警采取对应行驶决策，具有降低、消除或控制内轮差风险优点。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明汽车在转弯行驶过程中内轮差示意图。
图3是本发明的***结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
请参见图1，本实施例提供的基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法，该方法包括以下步骤：
步骤101风险数据采集，采集道路环境、车辆运行数据、OBD数据以及车辆原始数据。
所述道路环境是感知转弯路段、陡坡路段、侧险要路段、人口、车辆密集路口；
所述车辆运行数据是感知车辆与行人障碍物距离、前轮转向角；
所述OBD数据读取模块读取车辆速度；
所述车辆原始数据是指输入汽车轴距、汽车轮距。
步骤102识别汽车转弯行驶过程中内轮差的风险源及其特性。根据汽车转弯行驶内轮差风险源数据库评估风险源Ai的风险值RAi，所述风险源数据包括道路行驶条件、车辆技术条件及车辆控制指标风险源数据i。
更进一步的，请参见表1，所述风险源数据具体为：
所述道路行驶条件风险源数据包括急转弯路段A1、陡坡路段A2、侧险要路段A3、人口和车辆密集路口A4；
所述车辆技术条件风险源数据包括汽车轴距A5、汽车轮距A6、车辆和行人障碍物距离A7；
所述车辆控制指标风险源数据包括前轮转向角A8和行驶速度A9。
表1内轮差风险源数据库
Figure BDA0002488287230000071
Figure BDA0002488287230000081
相关参量计算公式具如下：
1.平曲线半径R计算：
Figure BDA0002488287230000091
I表示圆心角弧长,n表示圆心角度数。
2.最大前轮转向角(左前轮转向角)α2max计算：
α2max≈L/R2
L表示车辆轴距,R2表示左前轮的转向半径(最小转弯半径)。
3.最大内轮差ΔRmax计算：
Figure BDA0002488287230000092
L表示车辆轴距,α2表示左前轮的转向角。
4.车辆最大行驶速度vmax计算：
Figure BDA0002488287230000093
μy表示在0到1之间常系数,L2表示后轮到汽车重心间的距离,α2表示左前轮的转向角。
步骤103评估内轮差总体风险等级。设计一种内轮差总体风险评估计算方法，函数表示为：
Figure BDA0002488287230000094
设计轮胎工作条件总体风险等级判断规则为:
R≥65或RA1＝100或RA2＝100或RA4＝100或RA7＝100重大风险源
55≤R<65 较大风险源
45≤R<55 一般风险源
35≤R<45 较小风险源。
步骤104风险预警，根据内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法，降低、消除或控制风险：红色预警代表重大风险、黄色预警代表较大风险、蓝色预警代表一般风险、绿色预警代表较小风险，提醒驾驶员根据预警采取对应行驶决策：
红色预警采取危急行驶决策：停车避让车辆行人通过；
黄色预警采取紧急行驶决策：低速避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度；
蓝色预警采取防御行驶决策：减速避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度；
绿色预警采取正常行驶决策：行车避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度。
参见图2，为汽车在转弯行驶过程中内轮差示意图，图中，L表示车辆轴距；L1表示前轮到汽车重心间的距离；L2表示后轮到汽车重心间的距离；d表示车辆轮距；m表示汽车的质量；μy表示在0到1之间常系数；α1表示右前轮的转向角；α2表示左前轮的转向角；R1表示右前轮的转向半径；R2表示左前轮的转向半径(最小转弯半径)；R3表示右后轮的转向半径；R表示车身的转向半径；S2表示内轮差区域；p表示车辆与障碍物距离。
请参见图3，本实施例的另一个实施例提供的基于内轮差的汽车高速行驶安全预警***，包括风险数据采集模块100、风险识别模块200、风险评估模块300和风险预警模块400；
所述风险数据采集模块100，用于采集道路环境、车辆运行数据、OBD数据以及车辆原始数据；
所述风险识别模块200，用于识别汽车转弯行驶过程中内轮差的风险源及其特性，根据汽车转弯行驶内轮差风险源数据库评估风险源Ai的风险值RAi，所述风险源数据包括道路行驶条件、车辆技术条件及车辆控制指标风险源数据；
所述风险评估模块300，用于评估内轮差总体风险等级；
所述风险预警模块400，用于根据内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法，降低、消除或控制风险：红色预警代表重大风险、黄色预警代表较大风险、蓝色预警代表一般风险、绿色预警代表较小风险，提醒驾驶员根据预警采取对应行驶决策。
在其中一个实施例中，所述轮胎技术条件风险源数据包括轮胎出厂时间A3、轮胎行驶里程A4、轮胎耐温等级A5、轮胎负荷A6、轮胎气压A7和轮胎温度A8；
所述车辆控制指标风险源数据包括行驶速度A9、行驶加速度A10和连续行驶时间A11。
所述风险评估模块300，用于评估轮胎工作条件总体风险等级；
在其中一个实施例中，所述评估内轮差总体风险等级，函数表示如下：
Figure BDA0002488287230000111
设计轮胎工作条件总体风险等级判断规则为:
R≥65或RA1＝100或RA2＝100或RA4＝100或RA7＝100重大风险源
55≤R<65 较大风险源
45≤R<55 一般风险源
35≤R<45 较小风险源
所述风险预警模块，用于根据内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法，降低、消除或控制风险：红色预警代表重大风险、黄色预警代表较大风险、蓝色预警代表一般风险、绿色预警代表较小风险，提醒驾驶员根据预警采取对应行驶决策。
红色预警采取危急行驶决策：停车避让车辆行人通过；
黄色预警采取紧急行驶决策：低速避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度；
蓝色预警采取防御行驶决策：减速避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度；
绿色预警采取正常行驶决策：行车避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度；
在本说明书的描述中，参考术语“具体实施方式”、“实施例”、“其中一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法，其特征在于，包括下述步骤：
风险数据采集，采集道路环境、车辆运行数据、OBD数据以及车辆原始数据；
风险识别，识别汽车转弯行驶过程中内轮差的风险源及其特性，根据汽车转弯行驶内轮差风险源数据库评估风险源Ai的风险值RAi，所述风险源数据包括道路行驶条件、车辆技术条件及车辆控制指标风险源数据；所述道路行驶条件风险源数据包括急转弯路段A1、陡坡路段A2、侧险要路段A3、人口和车辆密集路口A4；所述车辆技术条件风险源数据包括汽车轴距A5、汽车轮距A6、车辆和行人障碍物距离A7；所述车辆控制指标风险源数据包括前轮转向角A8和行驶速度A9；
风险评估，评估内轮差总体风险等级；函数表示如下：
Figure FDA0002893144770000011
设计轮胎工作条件总体风险等级判断规则为:
R≥65或RA1＝100或RA2＝100或RA4＝100或RA7＝100重大风险源
55≤R<65 较大风险源
45≤R<55 一般风险源
35≤R<45 较小风险源；
风险预警，根据内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法，降低、消除或控制风险：红色预警代表重大风险、黄色预警代表较大风险、蓝色预警代表一般风险、绿色预警代表较小风险，提醒驾驶员根据预警采取对应行驶决策。
2.根据权利要求1所述基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法，其特征在于，所述道路环境信息，是通过摄像头来感知转弯路段、陡坡路段、侧险要路段、人口以及车辆密集路口。
3.根据权利要求1所述基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法，其特征在于，所述车辆运行数据，是通过超声波雷达、惯性测量单元感知车辆与行人障碍物距离、前轮转向角。
4.根据权利要求1所述基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法，其特征在于，所述OBD数据，是通过车辆自带的OBD装置来读取车辆速度。
5.根据权利要求1所述基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法，其特征在于，所述轮胎原始数据，包括输入汽车轴距和汽车轮距。
6.根据权利要求1所述基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法，其特征在于，所述内轮差风险源数据库中，道路行驶条件占比30％，车辆技术条件占比20％，车辆驾驶控制指标占比50％；
所述道路行驶条件中，急转弯路段A1的权重为10％，陡坡路段A2的权重为10％，路侧险要路段A3的权重为5％，人口、车辆密集路口A4的权重为5％；
所述车辆技术条件中，车辆轴距A5的权重为10％，轮距dA6的权重为10％；
在车辆驾驶控制指标中，前轮转向角A8车辆的权重为15％，行人障碍物距离A7的权重为20％，行驶速度A9的权重为15％。
7.根据权利要求6所述基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法，其特征在于，在急转弯路段A1项下，如出现急转弯B1，则对应分值为100分；如出现缓和转弯C1，则对应分值为50分；
在陡坡路段A2项下，如出现陡坡B2，则对应分值为100分；如出现缓坡C2，则对应分值为50分；
在路侧险要路段A3项下，如出现临崖临水B3，则对应分值为100分；
人口、车辆密集路口A4项下，如出现密集B4，则对应分值为100分；
在车辆轴距A5项下，如是特大型车轴距B5，则对应分值为100分；如是大型车轴距C5，则对应分值为80分，如是中型车轴距D5，则对应分值为40分，如是小型车轴距E5，则对应分值为20分；
在轮距A6项下，如是特大型车轮距B6，则对应分值为100分；如是大型车轮距C6，则对应分值为80分，如是中型车轮距D6，则对应分值为40分，如是小型车轮距F6，则对应分值为20分；
在前轮转向角A8项下，如是一级B8，则对应分值为100分，如是二级C8，则对应分值为70分；
在车辆、行人障碍物距离A7项下，如是一级B7，则对应分值为100分，如是二级C7，则对应分值为50分；
在行驶速度A9项下，如是一级B9，则对应分值为100分，如是二级C9，则对应分值为70分；如是三级D9，对应分值为0分。
8.根据权利要求1所述基于内轮差的汽车高速行驶安全预警方法，其特征在于，所述行驶决策具体为：
红色预警采取危急行驶决策：停车避让车辆行人通过；
黄色预警采取紧急行驶决策：低速避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度；
蓝色预警采取防御行驶决策：减速避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度；
绿色预警采取正常行驶决策：行车避让车辆行人通过，并控制前轮转向角度小于前轮最大转向角度，车辆行驶速度小于车辆最大行驶速度。
9.基于内轮差的汽车高速行驶安全预警***，其特征在于，包括风险数据采集模块、风险识别模块、风险评估模块和风险预警模块；
所述风险数据采集模块，用于采集道路环境、车辆运行数据、OBD数据以及车辆原始数据；
所述风险识别模块，用于识别汽车转弯行驶过程中内轮差的风险源及其特性，根据汽车转弯行驶内轮差风险源数据库评估风险源Ai的风险值RAi，所述风险源数据包括道路行驶条件、车辆技术条件及车辆控制指标风险源数据；
所述风险评估模块，用于评估内轮差总体风险等级；
所述评估内轮差总体风险等级，函数表示如下：
Figure FDA0002893144770000031
设计轮胎工作条件总体风险等级判断规则为:
R≥65或RA1＝100或RA2＝100或RA4＝100或RA7＝100重大风险源
55≤R<65 较大风险源
45≤R<55 一般风险源
35≤R<45 较小风险源
所述风险预警模块，用于根据内轮差总体风险等级向驾驶员提供预警方法，降低、消除或控制风险：红色预警代表重大风险、黄色预警代表较大风险、蓝色预警代表一般风险、绿色预警代表较小风险，提醒驾驶员根据预警采取对应行驶决策。
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