CN112258895A - 一种基于v2x的丁字路口碰撞判断方法 - Google Patents

一种基于v2x的丁字路口碰撞判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于V2X的丁字路口碰撞判断方法，包括以下步骤：计算得出车辆B相对车辆A的相对方位角β，相对航向角γ；通过车辆A与车辆B的转向灯开启情况判断两车行驶方向是否存在交叉点；计算车辆A到达路口的时间tA和车辆B到达路口的时间tB；计算车辆A到达路口的速度VA和车辆B到达路口的速度VB；根据相对方位角β和相对航向角γ之间的关系，车辆A与车辆B的转向灯开启情况，tA和tB之间的关系，VA和VB之间的关系，判断两车碰撞概率。本发明增加了车辆A和车辆B行驶轨迹存在交叉点的判断方法；通过车辆A和车辆B转向灯的信息状态，进一步提高了车辆A和车辆B预期的轨迹的精确度，减少了车辆A和车辆B发生碰撞的误判率。

Description

一种基于V2X的丁字路口碰撞判断方法
技术领域
本发明涉及信息技术领域，具体涉及一种基于V2X的丁字路口碰撞判断方法。
背景技术
V2X,即车与任何事物的联系，主要包括V2V车与车，V2I车与基础设施，V2P车与人，V2N车与云，详细一点就是车辆通过传感器，网络通讯技术与其它周边车、人、物进行通讯交流，并根据收集的信息进行分析、决策的一项技术。
汽车通过V2X网络通信感知行驶环境中其他交通参与者的状态信息，进而计算出是否对本车的行驶状态存在影响，然后对驾驶员进行相应的提醒。
现有技术专利号CN201510790332.9，名称为基于车辆速度和距离的交叉路口碰撞可能性的评估方法的发明给出了一种测算方法，基于车辆速度，车辆交叉口中心的距离以及车辆到达交叉口中心的时间进行计算，判断碰撞可能性。该方案缺少车辆A和车辆B行驶轨迹存在交叉点的判断方法；该方案只是通过时间来判定产生碰撞的可能性，但是没有考虑到车辆到达交叉点之前可能会出现行驶方向发生变化，并不会发生碰撞，发生误判的概率非常大。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于V2X的丁字路口碰撞判断方法，增加了车辆A和车辆B行驶轨迹存在交叉点的判断方法；通过车辆A和车辆B转向灯的信息状态，进一步提高了车辆A和车辆B预期的轨迹的精确度，减少了车辆A和车辆B发生碰撞的误判率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于V2X的丁字路口碰撞判断方法，包括以下步骤：
计算得出车辆B相对车辆A的相对方位角β，相对航向角γ；
通过车辆A与车辆B的转向灯开启情况判断两车行驶方向是否存在交叉点；
计算车辆A到达路口的时间tA和车辆B到达路口的时间tB；
计算车辆A到达路口的速度VA和车辆B到达路口的速度VB；
根据相对方位角β和相对航向角γ之间的关系，车辆A与车辆B的转向灯开启情况，tA和tB之间的关系，VA和VB之间的关系，判断两车碰撞概率。
进一步地，本方法还包括步骤：将判断结果在车辆A和车辆B中进行信息交互。
进一步地，计算相对方位角β和相对航向角γ的方法为：通过定位装置得到车辆A和车辆B的位置，根据车辆A和车辆B的历史轨迹坐标计算得出车辆B相对车辆A的相对方位角β，相对航向角γ。
更进一步地，所述定位装置为惯导装置或GPS。
进一步地，判断两车碰撞概率的方法为：分别建立相对方位角β和相对航向角γ关系碰撞标准，车辆A与车辆B的转向灯开启情况碰撞标准，当满足所有标准时，判断两车存在碰撞可能，并根据tA和tB之间关系，VA和VB之间关系进一步计算碰撞概率。
更进一步地，所述相对方位角β和相对航向角γ关系碰撞标准包括场景1，场景2，场景3和场景4；其中，
所述场景1为当β∈(0°，90°]，γ∈(180°，360°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点；
所述场景2为当β∈(90°，180°)，γ∈(270°，360°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点；
所述场景3为当β∈(180°，270°]，γ∈(0°，90°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点；
所述场景4为当β∈(270°，360°)，γ∈(0°，180°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点。
更进一步地，所述车辆A与车辆B的转向灯开启情况碰撞标准为：
在所述场景1中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；
在所述场景2中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率大；
在所述场景3中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；
在所述场景4中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过两车之间的相对方向角、相对航向角判定两车之间的位置关系，能够相对精确的判断出两车行驶方向是否存在交叉点；通过增加对两车转向灯的信息输入，进一步精确了两车的预期行驶方向，进而降低发生碰撞误判率。
附图说明
图1为本发明实施例的逻辑流程图；
图2为本发明实施例的硬件结构示意图；
图3为本发明实施例的车辆位置示意图；
图4为本发明实施例中相对方位角β和相对航向角γ关系碰撞标准的示意图；
图5为本发明实施例中车辆A与车辆B的转向灯开启情况碰撞标准场景1的示意图；
图6为本发明实施例中车辆A与车辆B的转向灯开启情况碰撞标准场景2的示意图；
图7为本发明实施例中车辆A与车辆B的转向灯开启情况碰撞标准场景3的示意图；
图8为本发明实施例中车辆A与车辆B的转向灯开启情况碰撞标准场景4的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明的技术方案为：一种基于V2X的丁字路口碰撞判断方法，如图1所示，包括以下步骤：
计算得出车辆B相对车辆A的相对方位角β，相对航向角γ；
通过车辆A与车辆B的转向灯开启情况判断两车行驶方向是否存在交叉点；
计算车辆A到达路口的时间tA和车辆B到达路口的时间tB；
计算车辆A到达路口的速度VA和车辆B到达路口的速度VB；
根据相对方位角β和相对航向角γ之间的关系，车辆A与车辆B的转向灯开启情况，tA和tB之间的关系，VA和VB之间的关系，判断两车碰撞概率。
进一步地，本方法还包括步骤：将判断结果在车辆A和车辆B中进行信息交互。
如图2所示，给出了车辆-车辆(V2V)直接通信***架构，其通常包括了以下几个子***：
1、无线电通信***——接收和发送V2X PC5信号。
2、天线——实现射频信号的接收和发送。
3、信息处理计算单元主要负责将其接收到的数据和/或感知到的数据进行处理，该单元与其他车辆的车载设备单元进行信息交互，配备此终端设备的车辆会周期性不停地广播当前车辆的行驶状态信息，包括但不限于速度、加速度、刹车状态、车辆信号灯状态等。
进一步地，计算相对方位角β和相对航向角γ的方法为：通过定位装置得到车辆A和车辆B的位置，根据车辆A和车辆B的历史轨迹坐标计算得出车辆B相对车辆A的相对方位角β，相对航向角γ。
如图3所示，图中SA表示车辆A到交叉点中心的距离，SB表示车辆B到交叉点中心的距离，SAB表示车辆A与车辆B的距离，假设车辆A为本车，以本车为原点建议坐标系，然后再计算出车辆B在本坐标系内的位置和行驶方向。
车辆B在车辆A为原点建立的坐标系方位角为β，取值范围为[0,2π]，指在本坐标系中，从坐标轴纵轴正方向起，顺时针量到本车质心与邻车质心的直线间的夹角，即为相对于与本车的方位角。在本坐标系下车辆A的坐标为原点原点(0,0)，车辆B坐标为(X_r,Y_r)，车辆B在本坐标下的方位角计算公式为：
Figure BDA0002736767960000061
车辆B在车辆A为原点建立的坐标系航向角为α，取值范围为[0,2π]，即0～360°，指在本坐标系中，从坐标轴纵轴正方向起，顺时针量到本车坐标系原点与邻车航向的矢量所决定的直线间的夹角，即为车辆B在本坐标系下的航向角。
更进一步地，所述定位装置为惯导装置或GPS。
进一步地，判断两车碰撞概率的方法为：分别建立相对方位角β和相对航向角γ关系碰撞标准，车辆A与车辆B的转向灯开启情况碰撞标准，当满足所有标准时，判断两车存在碰撞可能，并根据tA和tB之间关系，VA和VB之间关系进一步计算碰撞概率。
更进一步地，所述相对方位角β和相对航向角γ关系碰撞标准包括场景1，场景2，场景3和场景4；如图4所示，
所述场景1为当β∈(0°，90°]，γ∈(180°，360°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点；
所述场景2为当β∈(90°，180°)，γ∈(270°，360°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点；
所述场景3为当β∈(180°，270°]，γ∈(0°，90°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点；
所述场景4为当β∈(270°，360°)，γ∈(0°，180°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点。
根据车辆A和车辆B当前转向灯的状态判断两台车到达路口时的轨迹变化，转向灯未打开认为车辆直行通过交叉点，左转向灯打开，车辆在交叉点进行左转，右转向灯打开，车辆在交叉点进行右转，进一步筛选出发生碰撞的范围。
更进一步地，所述车辆A与车辆B的转向灯开启情况碰撞标准为：
如图5所示，在所述场景1中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；
如图6所示，在所述场景2中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率大；
如图7所示，在所述场景3中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；
如图8所示，在所述场景4中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小。
本发明通过两车之间的相对方向角、相对航向角判定两车之间的位置关系，能够相对精确的判断出两车行驶方向是否存在交叉点；通过增加对两车转向灯的信息输入，进一步精确了两车的预期行驶方向，进而降低发生碰撞误判率。
应当理解的是，本专利中关于tA和tB的计算与使用，VA和VB的计算与使用均属于现有技术，故不多作叙述。
以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围做出限定，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种基于V2X的丁字路口碰撞判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算得出车辆B相对车辆A的相对方位角β，相对航向角γ；
通过车辆A与车辆B的转向灯开启情况判断两车行驶方向是否存在交叉点；
计算车辆A到达路口的时间tA和车辆B到达路口的时间tB；
计算车辆A到达路口的速度VA和车辆B到达路口的速度VB；
根据相对方位角β和相对航向角γ之间的关系，车辆A与车辆B的转向灯开启情况，tA和tB之间的关系，VA和VB之间的关系，判断两车碰撞概率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤：将判断结果在车辆A和车辆B中进行信息交互。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算相对方位角β和相对航向角γ的方法为：通过定位装置得到车辆A和车辆B的位置，根据车辆A和车辆B的历史轨迹坐标计算得出车辆B相对车辆A的相对方位角β，相对航向角γ。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定位装置为惯导装置或GPS。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断两车碰撞概率的方法为：分别建立相对方位角β和相对航向角γ关系碰撞标准，车辆A与车辆B的转向灯开启情况碰撞标准，当满足所有标准时，判断两车存在碰撞可能，并根据tA和tB之间关系，VA和VB之间关系进一步计算碰撞概率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述相对方位角β和相对航向角γ关系碰撞标准包括场景1，场景2，场景3和场景4；其中，
所述场景1为当β∈(0°，90°]，γ∈(180°，360°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点；
所述场景2为当β∈(90°，180°)，γ∈(270°，360°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点；
所述场景3为当β∈(180°，270°]，γ∈(0°，90°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点；
所述场景4为当β∈(270°，360°)，γ∈(0°，180°)时，判断存在碰撞可能，两车存在交叉点。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述车辆A与车辆B的转向灯开启情况碰撞标准为：
在所述场景1中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；
在所述场景2中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率大；
在所述场景3中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；
在所述场景4中：A车转向灯未打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率极小；A车转向灯未打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率大；A车转向灯未打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车左转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车左转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车左转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小；A车右转向灯打开，B车转向灯未打开，判断碰撞概率大；A车右转向灯打开，B车左转向灯打开，判断碰撞概率极小；A车右转向灯打开，B车右转向灯打开，判断碰撞概率小。
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