CN112927509B - 一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估*** - Google Patents
一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估*** Download PDFInfo
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及交通冲突判断领域,尤其涉及一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估***。
背景技术
高速行驶的汽车间,容易发生各类碰撞事故,会造成人员伤害、财产损失或者环境破坏。造成这些不良后果的根本原因,主要是高速行驶的汽车具有较大的动能,遇到阻隔,能量意外释放,具有较大的破坏力。高速行驶的汽车是危险源,如果能够实现对行车过程中发生碰撞的因素进行评估,能够有效地减少行车碰撞发生的可能性;
在对行车风险评估过程中,一般研究无法通过动态测量车辆的运动参数实时给出风险状态评价,它们均基于司机在某一路段的平均或者最高速度是否超出路段的限制速度来评估风险状态,并假设司机在行驶过程中不会发生较大幅度的状态变化。这种简单的假设在复杂的道路交通环境中风险评估价值是极不准确的,进而无法清晰、实时地描述安全风险,为此提出了一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估***及方法,来解决以上提出的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估***。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估***,包括轨迹识别及预处理模块、风险评估模块和风险预警模块;
所述轨迹识别及预处理模块包括:
视频摄像头,用于捕捉车辆的车牌照信息并识别车辆长度li;
计算机及存储设备,用于将采集时段及范围内属于每辆车的瞬时坐标记录为轨迹序列(时间-坐标序列),并计算出车辆的运动参数;
所述轨迹识别及预处理模块用于实时捕捉、处理并储存车辆的运动坐标序列,所述轨迹识别与预处理模块的输出端连接有风险评估模块,所述风险评估模块用于实时监测车辆运动参数是否达到潜在冲突的判定阈值,并判断车辆间相应冲突类型、衡量风险严重程度,所述风险评估模块的输出端连接有风险预警模块,所述风险预警模块根据风险严重程度判定结果,通过预警提示设施发出对应的声光信号给予司机警告。
优选的,在风险评估模块中,潜在冲突状态判定阈值包括加速度<-4m/s2或者方向角变化超过30°/s;对判定为潜在事故状态的车辆,计算其与周围车辆的时间-相对距离序列和时间-方向角夹角序列计算机根据上述参数确定即将发生的交通冲突类别,包括潜在追尾冲突和潜在换道冲突。
优选的,在风险评估模块中,计算机通过计算车对保持当前状态行驶下去至发生碰撞的预估时间TTC作为冲突严重程度的判断指标。
优选的,所述风险预警模块包括:
处理器及信号转换设备,将风险评估模块获得的风险判定结果转换为电信号传输至各类警告设备;
LED灯光指示器,可以显示红、蓝两色灯光;
路侧高音喇叭,可以播放预设的声音信号。
优选的,风险预警模块针对风险判断结果进行不同方式的警告,通过闪光灯高速、红蓝交替闪烁以及高音喇叭播放警示音为不同等级的交通风险给出警告。
优选的,所述轨迹识别及预处理模块、风险评估模块、风险预警模块均包括处理器及信号转换设备并通过数据传输模块实现信号连接,所述信号传输模块用于实现数据内容在个模块子计算机中的数据传输,传输模式采用有线或无线数据传输手段。
本发明中,本发明依托上述实体模块和技术方案,根据实时捕捉、归类、分析得到的车辆运动参数序列,判断车辆间相应冲突类型及风险,计算衡量风险严重程度的指标并根据风险严重程度通过预警提示设施的对应信号给予司机警告,进而实现了对车间冲突风险的实时监测、评估与预防。
附图说明
图1为本发明的***流程图。
图2为本发明交通运行展示图。
图3为图2的数据参数图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
参照图1-3,一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估***,包括轨迹识别及预处理模块,轨迹识别及预处理模块包括:
视频摄像头,用于捕捉车辆的车牌照信息并识别车辆长度li;
计算机及存储设备,用于将采集时段及范围内属于每辆车的瞬时坐标记录为轨迹序列(时间-坐标序列),并计算出车辆的运动参数;
轨迹识别及预处理模块通过实时摄取的现场图像实时捕捉、处理并储存监测区域内任一车辆(表示为i)在固定坐标系下按照时间顺序的绝对坐标序列及车辆长度li;根据车辆的绝对坐标序列,动态计算出车辆的在绝对坐标系下的最后速度最后加速度最后方向角及最后方向角速度另外视频识别辨认出车辆所在车道,并将车辆绝对轨迹、车辆对相对轨迹按车牌照和行驶车道为索引进行保存,时间持续至车辆脱离监控识别范围之后,再对未判定为冲突的相关车辆数据进行删除处理。
轨迹识别与预处理模块的输出端连接有风险评估模块。风险评估模块实时监测车辆运动参数是否达到潜在冲突的判定阈值,当识别到车辆(用i表示)加速度<-4m/s2或方向角变化超过30°/s时,判定当前车辆为潜在冲突状态;对于标记为潜在冲突状态的车辆i,将其自身的坐标及运动参数,其临近车道的车辆、同车道前后车的车辆坐标及运动参数一并提取,供计算机分析车辆间的相对运动关系。计算车辆i与任一临近车辆j,与周围车辆的时间-相对距离序列和时间-方向角夹角序列其中:
风险评估模块根据上述车对相关序列判断冲突类型属于追尾类型冲突还是换道类型冲突:若则判定车对间存在潜在追尾冲突;若判定车辆间存在潜在换道冲突。在判定为潜在追尾冲突的下一检测瞬时,读取该车与其他车辆构成的车辆对(以车辆对i、j为例)最后两组时间-相对距离坐标和并按以下公式求过该两点的直线与横轴(时间t)的交点以及该车对保持当前状态行驶下去至发生碰撞的时间TTCij:
在判定为潜在换道冲突的下一检测瞬时,读取该车与其他车辆构成的车辆对(以车辆对i、j为例)最后两组绝对坐标 及分别计算二者过最后两组坐标点得到的直线交点(由于事先筛选了距离接近条件,该方程一定有解,且位于二车行驶路线的前方):
冲突指标TTCij的计算按如下规则确定:
②若否,判断i、j两车不会发生冲突,停止冲突分析与相关指标计算,保持坐标获取与潜在冲突判定;
②若否,判断i、j两车不会发生冲突,停止冲突分析与相关指标计算,保持坐标获取与潜在冲突判定。
对于计算得到的冲突指标TTCij,按照TTCij<2.3s时判定为严重冲突、2.3s≤TTCij≤6s时判定为一般冲突、TTCij>6s时判定为不会发生冲突。
风险评估模块的输出端连接有风险预警模块。风险预警模块包括处理器、信号转换设备,能够将风险评估模块获得的冲突的判定结果转换为电信号传输至各类警告设备,用于根据冲突严重等级判断结果,并通过路侧的灯光和声音设备向驾驶员发布预警信息;
风险预警模块的工作方式为针对风险判断结果进行不同方式的警告:判定为严重冲突时,冲突车对后车位置及前方15m的中央分隔带该侧及路侧的警示闪光灯高速、红蓝交替闪烁,喇叭播尖锐警示音,持续至冲突解除。若其后发生交通事故,闪光灯将持续闪烁至事故处理结束,交通恢复;
判定为一般冲突时,冲突车对后车位置及前方15m的中央分隔带该侧及路侧的警示闪光灯红蓝交替闪烁,喇叭广播“请注意车距”语音,持续至冲突解除或判定TTC减小至2.3s内;
判定为不会发生冲突时不进行警示灯及语音警告。
轨迹识别及预处理模块、风险评估模块、风险预警模块均通过数据传输模块实现信号连接,信号传输模块用于实现数据内容在个模块子计算机中的数据传输,传输模式采用有线或无线数据传输手段,传输模式采用有线或无线数据传输手段。
根据实时捕捉、归类、分析得到的车辆运动参数序列,判断车辆间相应冲突类型及风险,计算衡量风险严重程度的指标,并根据风险严重程度通过预警提示设施的对应信号给予司机警告,进而实现了对车间冲突风险的实时监测、评估与预防。
下面为一组具体运行的数据情况;
当i、j两辆车在高速公路某直线路段行驶时,轨迹识别及预处理模块通过雷达捕捉到两辆车的运动轨迹,识别出二车长度l陕A-12345=4.2m、l陕A-XXXXX=9.6m,并通过计算设备实时获得车辆的运动参数,以摄像头识别到的车牌照信息为索引保存。二车相关参数如下列表格所示:
之后,这些实时参数数组由数据传输设备传输至风险评估模块。
由于陕A-XXXXX于13:35:51被识别到加速度为-4.558m/s2,处在<-4m/s2的风险识别范围之内,故判定其为潜在冲突车辆,建立陕A-XXXXX与相邻车道车辆陕A-12345的风险车辆对。计算机单元计算两辆车的车间运动参数为:
在201125-13:35:51至201125-13:35:52时段,二者的车间距离满足随时间不断减小的判断标准,因此,根据二者的方向角夹角关系判定二者可能发生的类型是追尾事故(虽然过程中产生了换道,但不代表最终的事故类型是换道类型事故)。计算机根据二车的坐标参数,计算得到二者的冲突指标为TTCXXXXX-12345=1.72s,处于高风险状态。此时,冲突车对后车位置及前方15m的中央分隔带该侧及路侧的警示闪光灯高速、红蓝交替闪烁,发出警示,路侧高音喇叭播尖锐警示音警告。陕A-XXXXX的驾驶员听到警告提示,立刻向反方向轻打转向盘并轻微刹车,待车辆恢复控制后恢复正常速度行驶。***维持检测状态下一秒再次检测后,计算机判定201125-13:35:52至201125-13:35:53时段内车间距离增大,双方不再具备发生交通冲突的条件,因此警示灯及播音设备的风险警示预警解除,各设备保持继续监测车对参数,直至车对中的所有车辆脱离监控范围。
本发明通过上述的轨迹识别及预处理模块、信号转换装置、风险评估模块和风险预警模块以及模块所依据的参数内容,能够计算其相应冲突风险,根据评估指标模块中的各项风险指标,进而实现了对行车安全风险的精准评估;
在本发明的描述中,需要理解的是,具体数值概念“两车”、“2.3s”、“6s”、“<-4m/s2”、“30°”、“180°”、“15m”、“5m/个”、“50m/个”,以及代数形式的变量概念 “《·4m/s2”、 “li”、“lj”、“TTCij”等均仅是为了具体描述算法的特定实现状态而选取的特定值,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所涉及到的步骤、***和设备只是针对这些特定参数而设计的,因此不能理解为对本发明的限制。
以上,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估***,其特征在于,包括轨迹识别及预处理模块、风险评估模块和风险预警模块,
所述轨迹识别及预处理模块包括:
视频摄像头,用于捕捉车辆的车牌照信息并识别车辆长度li;
计算机及存储设备,用于将采集时段及范围内属于每辆车的瞬时坐标记录为时间-坐标轨迹序列,并计算出车辆的运动参数;
所述轨迹识别及预处理模块用于实时捕捉、处理并储存车辆的运动坐标序列,所述轨迹识别与预处理模块的输出端连接有风险评估模块,所述风险评估模块用于实时监测车辆运动参数是否达到潜在冲突的判定阈值,并判断车辆间相应冲突类型、衡量风险严重程度,所述风险评估模块的输出端连接有风险预警模块,所述风险预警模块根据风险严重程度判定结果,通过预警提示设施发出对应的声光信号给予司机警告;
在风险评估模块中,潜在冲突状态判定阈值包括加速度<-4m/s2或者方向角变化超过30°/s;对判定为潜在事故状态的车辆,计算其与周围车辆的时间-相对距离序列和时间-方向角夹角序列计算机根据上述参数确定即将发生的交通冲突类别,包括潜在追尾冲突和潜在换道冲突;
风险评估模块实时监测车辆运动参数是否达到潜在冲突的判定阈值,当识别到车辆i加速度<-4m/s2或方向角变化超过30°/s时,判定当前车辆为潜在冲突状态;对于标记为潜在冲突状态的车辆i,将其自身的坐标及运动参数,其临近车道的车辆、同车道前后车的车辆坐标及运动参数一并提取,供计算机分析车辆间的相对运动关系;
风险评估模块根据上述车对相关序列判断冲突类型属于追尾类型冲突还是换道类型冲突:若θt ij∈[0°,30°],则判定车对间存在潜在追尾冲突;若θt ij∈[30°,180°],判定车辆间存在潜在换道冲突;
在判定为潜在追尾冲突的下一检测瞬时,读取该车与其他车辆构成的车辆对i、j最后两组时间-相对距离坐标和并按以下公式求过该两点的直线与代表时间t的横轴的交点以及该车对保持当前状态行驶下去至发生碰撞的时间TTCij:
冲突指标TTCij的计算按如下规则确定:
若否,判断i、j两车不会发生冲突,停止冲突分析与相关指标计算,保持坐标获取与潜在冲突判定;
若否,判断i、j两车不会发生冲突,停止冲突分析与相关指标计算,保持坐标获取与潜在冲突判定;
对于计算得到的冲突指标TTCij,按照TTCij<2.3s时判定为严重冲突、2.3s≤TTCij≤6s时判定为一般冲突、TTCij>6s时判定为不会发生冲突。
2.根据权利要求1所述的一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估***,其特征在于,在风险评估模块中,计算机通过计算车对保持当前状态行驶下去至发生碰撞的预估时间TTC作为冲突严重程度的判断指标。
3.根据权利要求2所述的一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估***,其特征在于,所述风险预警模块包括:
处理器及信号转换设备,将风险评估模块获得的风险判定结果转换为电信号传输至各类警告设备;
LED灯光指示器,可以显示红、蓝两色灯光;
路侧高音喇叭,可以播放预设的声音信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估***,其特征在于,风险预警模块针对风险判断结果进行不同方式的警告,通过闪光灯高速、红蓝交替闪烁以及高音喇叭播放警示音为不同等级的交通风险给出警告。
5.根据权利要求4所述的一种基于交通冲突技术的道路行车安全风险评估***,其特征在于,所述轨迹识别及预处理模块、风险评估模块、风险预警模块均通过数据传输模块实现信号连接,所述数据传输模块用于实现数据内容在个模块子计算机中的数据传输,传输模式采用有线或无线数据传输手段。
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