本發(fā)明涉及智能交通系統(tǒng)與汽車安全技術(shù)，具體是一種基于dsrc通信的異常車輛預警方法。

背景技術(shù)：

車輛發(fā)生異常故障時極易發(fā)生碰撞危險。對現(xiàn)有技術(shù)檢索發(fā)現(xiàn)，cn104924984a公開的名稱為“避免車輛發(fā)生連環(huán)撞的報警裝置”的專利文獻及cn104392621a公開的名稱為“一種基于車車通信的公路異常停車預警方法及其實現(xiàn)系統(tǒng)”的專利文獻介紹了針對異常停止車輛防止碰撞的方法。它們的特點是，通過gps定位獲取行駛車輛的位置信息，在車輛發(fā)生異常停車時通過無線通信模塊向外發(fā)出異常預警信息，周圍正常行駛的車輛接收異常預警語音提示及文本顯示信息，提前做出調(diào)整，從而主動繞開異常停車的車輛。上述方案存在的不足是，基于自選的無線通信模塊來傳遞異常預警信息，其通信網(wǎng)絡不具有統(tǒng)一性和標準性；其次，僅通過gps定位車輛位置存在較大的誤差，不能準確地描述車輛的實際行駛軌跡，在異常車輛不影響本車行駛路線的情況下會出現(xiàn)大量誤報。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于dsrc通信的異常車輛預警方法，其能夠準確地描述車輛的實際行駛軌跡，解決現(xiàn)有技術(shù)中車輛碰撞預警存在較大誤差的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于dsrc通信的異常車輛預警方法，其包括如下步驟：

步驟a：異常車輛實時獲取自身的行車信息，并將行車信息通過自身的dsrc收發(fā)端向周圍的正常車輛廣播發(fā)送。

步驟b：正常車輛通過自身的dsrc收發(fā)端接收來自異常車輛的行車信息，實時獲取自身的行車信息，正常車輛的數(shù)據(jù)融合模塊對異常車輛的行車信息和自身的行車信息進行時間同步、濾波以及融合處理后發(fā)送至正常車輛的中央處理器。

步驟c：正常車輛的中央處理器計算異常車輛和自身的行駛軌跡。

步驟d：正常車輛的中央處理器以自身當前的定位為坐標原點、航向為y軸方向建立相對平面坐標系，并將異常車輛和正常車輛的行駛軌跡轉(zhuǎn)換至該相對平面坐標系中。

步驟e：在相對平面坐標系下，正常車輛的中央處理器判斷異常車輛是否影響自身的行駛路線，若兩車的行駛軌跡在未來時刻相交或者兩車在x軸方向上的橫向距離小于間距閾值w，則進入步驟f；否則退出流程。

步驟f：正常車輛的中央處理器計算兩車發(fā)生碰撞所需的時間ttc，若ttc小于時間閾值t0，則發(fā)送報警信息到正常車輛的can總線上；若ttc大于時間閾值t0，則發(fā)送提醒信息到正常車輛的can總線上。

步驟g：正常車輛的can總線將預警信息發(fā)送到自身的車載顯示器，該車載顯示器在相對平面坐標系中顯示異常車輛的當前位置并通過語音發(fā)出預警信息。

其中，上述步驟a中，異常車輛的行車信息包括：異常車輛的經(jīng)緯度、航向角、速度、加速度和車輛狀態(tài)信號。

上述步驟b中，正常車輛的行車信息包括：正常車輛的經(jīng)緯度、航向角、速度和加速度。

上述步驟c中，車輛的行駛軌跡半徑其中，d表示車輛當前時刻與上一時刻位置之間的距離，該距離由當前的經(jīng)緯度和上一時刻的經(jīng)緯度計算得到；δ表示車輛當前時刻和上一時刻的航向角之差。

上述步驟f中，時間閾值t0表示正常車輛以當前速度減速到零需要的最短時間與駕駛員的反應時間之和。

優(yōu)選地，所述步驟c中，若δ小于校正值k_calibration，則中央處理器判定車輛沿直線行駛，行駛軌跡半徑r設置為恒定值r_default。

本方案以正常車輛的實時位置為坐標原點，航向為縱軸建立相對平面坐標系，將異常車的位置轉(zhuǎn)換至該相對平面坐標系下的位置坐標，根據(jù)車輛軌跡和異常車在本車坐標系中的位置坐標，判斷異常車輛是否影響正常車輛的行駛路線，通過計算正常車輛和異常車輛發(fā)生碰撞所需要的時間，判斷該時間與設定的預警時間的大小關系，根據(jù)預警規(guī)則得到預警信息并將該預警信息通過can總線將預警信息發(fā)送到車載顯示器，通過顯示器顯示異常車輛相對于本車的位置并通過語音發(fā)出預警信息。

本方案通過對異常車輛和正常車輛的行駛軌跡進行識別，大大減少了誤報的情況，適用于直道和彎道；本方法采用dsrc通信，其具備統(tǒng)一的國際標準，互換性、兼容性強，傳輸速率高，傳輸延遲短，能承載大寬帶的車載應用信息，數(shù)據(jù)準確可靠，與傳統(tǒng)傳感器相比，受天氣因素、地理環(huán)境、障礙物遮擋等的影響很小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的應用場景圖；

圖2為異常車輛和正常車輛基于本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

以圖1所示應用場景為例，正常車輛11和異常車輛12位于同一車道。當然，實際路況可能更復雜，以異常車輛12為中心，能夠與其建立起通信關系的所有車輛均可以視為正常車輛，正常車輛11和異常車輛12的概念是相對的，當正常車輛出現(xiàn)拋錨，其就成為了異常車輛，那么其就需要向外廣播處于異常狀態(tài)；當異常車輛排除故障，其就成為了正常車輛，那么其就停止向外廣播異常狀態(tài)信息。

基于上述概念，基于本發(fā)明的方法，其實每輛車在相關硬件的配置上是相同的，即是需要有高精度gps差分系統(tǒng)，采集車輛的經(jīng)緯度和航向角；需要有數(shù)據(jù)采集器，從自身的can總線讀取本車的速度、加速度、車輛狀態(tài)信號等；需要設置dsrc收發(fā)端，實現(xiàn)車與車之間的dsrc通信；需要設置數(shù)據(jù)融合模塊，同步、濾波、融合處理不同車輛之間的行車數(shù)據(jù)；需要中央處理器，借用車輛的中控器即可，內(nèi)嵌車輛軌跡識別模塊和車輛坐標轉(zhuǎn)換模塊，車輛軌跡識別模塊對車輛軌跡進行識別，實現(xiàn)車輛的行駛軌跡計算；車輛坐標轉(zhuǎn)換模塊以本車為原點，自身車輛航向為縱軸，建立一個相對于gps定位下的相對平面坐標系，以自身車輛為參考，將異常車輛的位置和行駛軌跡轉(zhuǎn)換至相對平面坐標系下。

如圖2所示，異常車輛12通過gps21采集自身的經(jīng)緯度和航向角，從can總線29上讀取自身的速度、加速度、車輛異常狀態(tài)信號；然后通過dsrc收發(fā)端23將采集到的上述行車信息發(fā)送到正常車輛11的dsrc收發(fā)端24。正常車輛通過gps22采集本車的經(jīng)緯度和航向角，從本車can總線30讀取本車的速度、加速度，通過本車的數(shù)據(jù)融合模塊26將本車11和異常車12的數(shù)據(jù)進行時間同步、濾波以及融合處理后發(fā)送到本車的中央處理器28中。在正常車輛的中央處理器中，根據(jù)識別的車輛軌跡和異常車輛在相對平面坐標系中的位置坐標，判斷異常車輛是否影響本車行駛路線，若異常車輛影響本車行駛路線，則存在碰撞危險。那么再通過計算本車和異常車輛發(fā)生碰撞所需要的時間，判斷該時間與設定的預警時間閾值的大小關系，根據(jù)預警規(guī)則將處理得到的預警信息發(fā)送到本車can總線30上。最后通過本車can總線30將預警信息發(fā)送到車載顯示器32，通過顯示器顯示異常車12在本車坐標系下的位置并通過語音發(fā)出報警信息。當異常車輛12排除異常狀況后，就成為正常車輛；而正常車輛11出現(xiàn)異常，也就成為異常車輛，此時，原本的異常車輛12獲取正常車輛11和自身的行車信息，通過數(shù)據(jù)融合模塊25將兩車的數(shù)據(jù)進行時間同步、濾波以及融合處理后發(fā)送到中央處理器27中，經(jīng)判定后將預警信息發(fā)送到車載顯示器31。

dsrc(dedicatedshortrangecommunications，專用短程通信技術(shù))是一種高效的無線通信技術(shù)，它可以實現(xiàn)在特定的區(qū)域內(nèi)對高速運動下的移動目標的識別和雙向通信，實時傳輸圖像、語音和數(shù)據(jù)信息，實則異常車輛的行駛軌跡由自身的中央處理器計算后發(fā)送到正常車輛，還是正常車輛的中央處理器對其進行計算，在dsrc通信下，都是可實現(xiàn)的。

如圖3所示，本方法具體步驟如下：

步驟a：異常車輛12實時獲取自身的行車信息，并將行車信息通過自身的dsrc收發(fā)端23向周圍的正常車輛11廣播發(fā)送。異常車輛12的行車信息包括：異常車輛12的經(jīng)緯度、航向角、速度、加速度和車輛狀態(tài)信號。

步驟b：正常車輛11通過自身的dsrc收發(fā)端24接收來自異常車輛12的行車信息，實時獲取自身的行車信息，正常車輛11的行車信息包括：正常車輛11的經(jīng)緯度、航向角、速度和加速度。正常車輛11的數(shù)據(jù)融合模塊對異常車輛12的行車信息和自身的行車信息進行時間同步、濾波以及融合處理后發(fā)送至正常車輛11的中央處理器28。

步驟c：正常車輛11的中央處理器28計算異常車輛12和自身的行駛軌跡。車輛的行駛軌跡半徑其中，d表示車輛當前時刻與上一時刻位置之間的距離，該距離由當前的經(jīng)緯度和上一時刻的經(jīng)緯度計算得到；δ表示車輛當前時刻和上一時刻的航向角之差。

步驟d：正常車輛11的中央處理器28以自身當前的定位為坐標原點、航向為y軸方向建立相對平面坐標系，并將異常車輛12和正常車輛11的行駛軌跡轉(zhuǎn)換至該相對平面坐標系中。那么異常車輛12的位置在該坐標系下的位置坐標為(xrv，yrv)，xrv表示異常車輛12相對于正常車輛11的橫向距離，yrv表示異常車輛12相對于正常車輛11的縱向距離。

步驟e：在相對平面坐標系下，正常車輛11的中央處理器28判斷異常車輛12是否影響自身的行駛路線，若兩車的行駛軌跡在未來時刻相交或者兩車在x軸方向上的橫向距離小于間距閾值w，則進入步驟f；否則退出流程。

步驟f：正常車輛11的中央處理器28計算兩車發(fā)生碰撞所需的時間ttc，若ttc小于時間閾值t0，則發(fā)送報警信息到正常車輛11的can總線30上；若ttc大于時間閾值t0，則發(fā)送提醒信息到正常車輛11的can總線30上。其中，時間閾值t0表示正常車輛11以當前速度減速到零需要的最短時間與駕駛員的反應時間之和。當正常車輛11和異常車輛12到達兩車軌跡相交點所需的時間點存在交涉時，則認為兩車是在將來的ttc時間后發(fā)生碰撞；當兩車不存在交涉時，表示以當前的行車狀態(tài)兩車能夠錯開，則認為兩車在將來不會碰撞，碰撞發(fā)生在無限久以后，ttc取值無窮大，但仍需要發(fā)送提醒信息，以防兩車的行車狀況突變，車輛來不及作出反應。

步驟g：正常車輛11的can總線30將預警信息發(fā)送到自身的車載顯示器，該車載顯示器在相對平面坐標系中顯示異常車輛12的當前位置并通過語音發(fā)出預警信息；

所述步驟c中，若δ小于校正值k_calibration，則中央處理器判定車輛沿直線行駛，行駛軌跡半徑r設置為恒定值r_default。隨著采集到的經(jīng)緯度和航向角的不斷更新，r也不斷同步更新，相對平面坐標系的原點也在更新，結(jié)合航向角就能得到車輛實時更新的行駛軌跡。