一种车路协同预警方法、系统及设备与流程

1.本发明涉及车辆控制领域，尤其涉及一种车路协同预警方法、系统及设备。


背景技术：

2.《tcsae53-2017合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准(第一阶段)》中定义了车辆失控预警(control loss warning,clw)应用和前向碰撞预警(forward collision warning,fcw)功能；其中，fcw应用适用于普通道路或高速公路等车辆追尾碰撞危险的预警，辅助驾驶员避免或减轻前向碰撞，提高道路行驶安全。
3.目前的车路协同预警方法分为两种，一种是基于车载单元(on-boar,obu)传输的失控车辆信息进行判断，当失控车辆可能影响自车行驶路线时，则通过clw应用对自车驾驶员进行预警；另一种是通过高级驾驶辅助系统(advanced driver assistance system,adas)中的前向碰撞功能进行预警。
4.但是，在基于车载单元的车辆预警系统中，当车辆防抱死系统、车道偏离预警系统等功能触发时，会对外广播车辆失控信息，当其他车辆接收到信息时，如果判断失控车辆会对自身行驶路线造成影响，才进行警示，然而，这种情况下大多只判断前方车辆对自车的影响，而没有考虑后车车辆的威胁性；传统部标机中的驾驶辅助系统功能，只会对同车道前车进行检测，而无法检测到对向来车和后方来车的情况，且当失控车辆为同向前方的车辆的前车时，部标机不会进行警示，若前车突然变道，此时失控车辆此时变为前车，再进行预警就为时已晚。因此，无论是传统的车载单元还是部标机中，都只是对前方失控车辆的单一的预警播报，并将营运车辆和普通车辆的预警信息被划分为同一级别，在危险情况下不容易引起司机的重视，可能会发生无法挽回的损失。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种车路协同预警方法、系统及设备，旨在复杂场景中提供及时、多样和全方位的预警，提高用户体验感。
6.第一方面，本发明提供了一种车路协同预警方法，所述方法包括：
7.当接收到失控车辆的发出的预警广播信息，且车辆当前的行驶车辆类型为直行车道时，判断所述失控车辆是否为本车的同向前方的车辆；其中，所述预警广播信息包括：车辆属性；
8.若所述失控车辆为本车的同向前方的车辆，则获取驾驶辅助系统检测的第一距离，并以本车为坐标起点建立坐标系，分别以本车与所述失控车辆为圆心构建第一区域圆和第二区域圆；
9.当第一区域圆和第二区域圆相交时，根据所述失控车辆的车辆属性，进行预警。
10.本发明采用同时结合车载单元和驾驶辅助系统的功能，并在预警广播信息中添加车辆属性来识别车辆信息，能够精确失控车辆的类型，提供更加精准的预警，提高用户的使用感受；当失控车辆的相对位置为同向前车时，通过驾驶辅助系统检测失控车辆的距离，并
以本车为起点建立坐标，为失控车辆和本车分别标以区域圆来表示各自的定位覆盖范围，能够处理存在误差的定位并进行预警，从而降低使用卫星定位带来的定位误差，进而提高预警的精准度。
11.进一步，所述当第一区域圆和第二区域圆相交时，还包括：
12.当第一区域圆和第二区域圆不相交时，则判断所述失控车辆与本车的距离是否小于第一距离阈值；
13.若所述失控车辆与本车的距离小于第一距离阈值，则进行第一前车失控预警；
14.若所述失控车辆与本车的距离不小于第一距离阈值，则进行第二前车失控预警。
15.本发明采用通过失控车辆的相对位置判别本车与失控车辆的距离，并根据与距离阈值的数值关系，能够在复杂的行车环境中，能够为用户提供不同等级的预警，提高用户的使用感。
16.进一步，所述的车路协同预警方法，还包括：
17.若接收到的所述预警广播信息中的车辆属性与所述驾驶辅助系统检测到的车辆信息不符合时，则进行第一前车失控预警。
18.进一步，所述当第一区域圆和第二区域圆不相交时，则判断所述失控车辆与本车的距离是否小于第一距离阈值，还包括：
19.若所述失控车辆与本车的距离不小于第一距离阈值，则进行第二前车失控预警。
20.进一步，所述判断所述失控车辆是否为本车的同向前方的车辆，还包括：
21.根据所述预警广播信息，若所述失控车辆的是同向后方的车辆，则计算碰撞时间；
22.判断所述碰撞时间是否小于第一预警时间阈值，若所述碰撞时间小于第一预警时间阈值，则进行第一后车失控预警；
23.若所述碰撞时间不小于第一预警时间阈值，则进行第二后车失控预警，并实时检测，若碰撞时间小于第一预警时间阈值，则改为第一后车失控预警。
24.本发明采用对同向后方的失控车辆的相对位置的检测，计算本车与失控车辆的碰撞时间，并和预警时间进行判断，能够为用户提供后方失控车辆的预警，不让后方的失控车辆成为预警盲区，从而根据相对位置除了为用户提供同向前方的失控车辆的预警，还提供同向后方的失控车辆的预警，并根据碰撞时间，进行不同等级的预警，提供多样的车辆预警。
25.进一步，所述判断所述失控车辆是否为本车的同向前方的车辆，还包括：
26.根据所述预警广播信息，若所述失控车辆是对向车道的车辆，则计算碰撞时间；
27.判断所述碰撞时间是否小于第二预警时间阈值，若所述碰撞时间小于第二预警时间阈值，则进行第一对向车辆失控预警；
28.若所述碰撞时间不小于第二预警时间阈值，则进行第二对向车辆失控预警，并实时检测，一旦预警碰撞时间小于第二预警时间阈值，则改为第一对向车辆失控预警。
29.本发明通过对对向车道的失控车辆的相对位置的检测，计算本车与失控车辆的碰撞时间，并和预警时间进行判断，能够为用户提供对向车道的失控车辆的预警，从而根据相对位置除了为用户提供同向前方、同向后方的失控车辆的预警，还提供对向车道的失控车辆的预警，并根据碰撞时间，进行不同等级的预警，在复杂的行车环境中，进一步提供多样的车辆预警。
30.进一步，所述判断所述失控车辆是否为本车的同向前方的车辆，还包括：
31.根据所述预警广播信息，若所述失控车辆是同向左右的车辆，则进行第一左右车辆失控预警。。
32.本发明通过对同向左右的失控车辆的相对位置的检测，计算失控车辆到达或者即将本车的左右阈值区域后，能够为用户提供同向左右的失控车辆的预警，从而根据相对位置除了为用户提供同向前方、同向后方、对向车道的失控车辆的预警，还提供同向左右的失控车辆的预警，在复杂的行车环境中，能够提供全方位的车辆预警。
33.再进一步，所述根据所述失控车辆的车辆属性，进行预警，具体为：
34.判断所述失控车辆的车辆属性是否为危险车辆，若所述失控车辆的车辆属性是危险车辆，则进行第三前车失控预警；
35.若所述失控车辆的车辆属性不是危险车辆，则进行第一前车失控预警；其中，所述危险车辆包括：客车、货车、危化车。
36.本发明采用在预警广播信息中的车辆属性来标识不同的车辆类别，并根据车辆属性进行不同等级的预警，将属于危险车辆的失控车辆与普通失控车辆区分开，提供不同等级的预警，能够为用户区分不同失控车辆的危险程度，并以此提供多样化的预警服务，提高用户的使用感，避免用户对危险类型的失控车辆产生一般反应，能够避免更大的损失。
37.进一步，所述车路协同预警方法，还包括：
38.根据所述预警广播信息，若所述车辆当前的行驶车辆类型为弯道时，计算本车与所述失控车辆在弯道上的相对距离，以使修正本车与所述失控车辆的相对位置。
39.第二方面，本发明还提供一种车路协同预警系统，其特征在于，包括：
40.第一判断模块，用于当接收到失控车辆的发出的预警广播信息，且车辆当前的行驶车辆类型为直行车道时，判断所述失控车辆是否为本车的同向前方的车辆；其中，所述预警广播信息包括：车辆属性；
41.构建覆盖区域模块，用于若所述失控车辆为本车的同向前方的车辆，则获取驾驶辅助系统检测的第一距离，并以本车为坐标起点建立坐标系，分别以本车与所述失控车辆为圆心构建第一区域圆和第二区域圆；
42.预警模块，用于当第一区域圆和第二区域圆相交时，根据所述失控车辆的车辆属性，进行预警。
43.第三方面，本发明还提供一种车路协同预警设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述方法的步骤。
附图说明
44.图1是本发明实施例提供的一种的车路协同预警的流程示意图；
45.图2是本发明实施例提供的一种的弯道的车路协同预警的计算相对的示意图；
46.图3是本发明实施例提供的一种的同向前方的失控车辆的车路协同预警的示意图；
47.图4是本发明实施例提供的失控车辆的车路协同预警的流程示意图；
48.图5是本发明实施例提供的失控车辆的车路协同预警的系统结构示意图。
具体实施方式
49.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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
50.参见图1，是本发明实施例提供的一种的车路协同预警的流程示意图，包括步骤s11～s13，具体为：
51.步骤s11、当接收到失控车辆的发出的预警广播信息，且车辆当前的行驶车辆类型为直行车道时，判断所述失控车辆是否为本车的同向前方的车辆；其中，所述预警广播信息包括：车辆属性。
52.值得说明的是，由安装在失控车辆上的部标机发送预警信息给失控车辆的车载单元，失控车辆的车载单元将包含预警信息和状态信息的预警广播信息广播给周围的车辆，本车的车载单元接收预警广播信息。其中，失控车辆的状态信息包括：时刻、位置、速度、加速度、车头方向角、车体尺寸，预警信息除了包括车辆属性以外，还包括车道偏离预警信息、疲劳驾驶预警信息、前向碰撞预警信息。值得注意的是，若直接将车牌作为预警信息的新增字段，并由部标机进行广播，涉及到保密信息，这导致增加车牌字段比较困难，因此增加车辆属性作为识别失控车辆的字段。
53.其中，除了在直行车道对失控车辆进行预警以外，还可对弯道的失控车辆进行预警，包括：根据所述预警广播信息，若所述车辆当前的行驶车辆类型为弯道时，计算本车与所述失控车辆在弯道上的相对距离，以使修正本车与所述失控车辆的相对位置。
54.步骤s12、若所述失控车辆为本车的同向前方的车辆，则获取驾驶辅助系统检测的第一距离，并以本车为坐标起点建立坐标系，分别以本车与所述失控车辆为圆心构建第一区域圆和第二区域圆。
55.优选地，根据《tcsae53-2017合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准(第一阶段)》中传递的数据元素里的定义，由本车的部标机计算本车与同向前方的车辆在弯道上的相对距离，可表示为：
[0056][0057]
其中，r是本车的前进方向的曲率半径，d为根据本车的驾驶辅助系统计算出本车与同向前方的车辆的距离，y为以同向前方的车辆为圆心的区域圆的半径。
[0058]
那么，本车与同向前方的失控车辆的相对距离根据上式同理可计算为：
[0059][0060]
其中，x以本车为圆心的区域圆的半径，z是以失控车辆为圆心的区域圆的半径。参见图2，是本发明实施例提供的一种的弯道的车路协同预警的计算相对的示意图，图中，b为本车的前进方向的曲率半径的弯道圆心，a为以本车为区域圆的圆心，c为以同向前方的车辆为区域圆的圆心，e为以同向前方的失控车辆为区域圆的圆心，d根据本车的驾驶辅助系统计算出本车与同向前方的车辆的距离，f为根据本车的驾驶辅助系统计算出本车与同向前方的失控车辆的距离，r为以本车的前进方向的曲率半径，z以失控车辆为圆心的区域圆的半径，本车的驾驶辅助系统的定位精度也为x，距离单位为米。
[0061]
优选地，本车的前进方向的曲率半径范围为500～1000米。
[0062]
根据图2，可以计算出弧线中本车到同向前方的车辆的距离为同理可知，以同向前方的车辆为圆心的区域圆与弧线相交的距离为因此，可以计算得到本车与同向前方的车辆在弯道上的相对距离和本车与同向前方的失控车辆的相对距离。
[0063]
值得注意的是，对本车和失控车辆分别构建第一区域圆和第二区域圆，在保证一定的定位精度的要求下，可允许存在一定的定位误差，定位误差的范围为区域圆的覆盖范围。
[0064]
步骤s13、当第一区域圆和第二区域圆相交时，根据所述失控车辆的车辆属性，进行预警。
[0065]
具体地，判断所述失控车辆的车辆属性是否为危险车辆，若所述失控车辆的车辆属性是危险车辆，则进行第三前车失控预警；若所述失控车辆的车辆属性不是危险车辆，则进行第一前车失控预警；其中，所述危险车辆包括：客车、货车、危化车。
[0066]
其中，当本车的第一区域圆和同向前方的失控车辆的第二区域圆相交时，本车启动对失控车辆的车辆属性的识别任务，暂停驾驶员监测系统(driver monitor system,dms)任务，加载轻量级模型，识别车辆属性。识别车辆属性只判断四种属性，包括危险车辆和其他车辆，其中，危险车辆包括：客车、货车、危化车，根据车辆类型进行预警。具体地，第三前车失控预警为三级预警，需要进行语音警示，响起警告铃声，此时判定失控车辆对本车会构成重大威胁；第一前车失控预警为二级预警，需要进行二级预警并同时语音播报警示，此时判定失控车辆对本车会构成一定威胁；另外，第二前车失控预警为一级预警，只需要进行语音播报警示，此时判定失控车辆对本车会构成较小威胁。
[0067]
本发明采用同时结合车载单元和驾驶辅助系统的功能，并在预警广播信息中添加车辆属性来识别车辆信息，能够精确失控车辆的类型，提供更加精准的预警，提高用户的使用感受；当失控车辆的相对位置为同向前车时，通过驾驶辅助系统检测失控车辆的距离，并以本车为起点建立坐标，为失控车辆和本车分别标以区域圆来表示各自的定位覆盖范围，能够处理存在误差的定位并进行预警，从而降低使用卫星定位带来的定位误差，进而提高预警的精准度。
[0068]
在步骤s13中，还包括第一区域圆和第二区域圆不相交的情况，具体为：
[0069]
当第一区域圆和第二区域圆不相交时，则判断所述失控车辆与本车的距离是否小于第一距离阈值；若所述失控车辆与本车的距离小于第一距离阈值，则进行第一前车失控预警；若所述失控车辆与本车的距离不小于第一距离阈值，则进行第二前车失控预警。
[0070]
示例性地，本发明提供本车的区域圆与同向前方的失控车辆的区域圆不相交的情况，参见图3，是明本发明实施例提供的一种的同向前方的失控车辆的车路协同预警的示意图，图3中，a为以本车为区域圆的圆心，c为以同向前方的车辆为区域圆的圆心，e为以同向前方的失控车辆为区域圆的圆心，d根据本车的驾驶辅助系统计算出本车与同向前方的车辆的距离，f为根据本车的驾驶辅助系统计算出本车与同向前方的失控车辆的距离，x、y、z分别为以本车、同向前方的车辆、失控车辆为圆心的区域圆的半径，本车的驾驶辅助系统的定位精度也为x。
[0071]
图3(a)为本车与失控车辆的距离小于第一距离阈值，且失控车辆为本车的同向前
方的车辆的前车的情况，此时不会有直接碰撞的危险，但仍存在前车变道或前车急刹等可能导致追尾情况，需要进行第一前车失控预警；或者，若接收到的所述预警广播信息中的车辆属性与所述驾驶辅助系统检测到的车辆信息不符合时，也进行第一前车失控预警。根据图3(b)中显示，失控车辆与本车的距离不小于第一距离阈值，且失控车辆为本车的同向前方的车辆的前车，此时判定失控车辆对自车不会构成重大威胁，进行第二前车失控预警，即语音播报预警。
[0072]
值得注意的是，根据自车的驾驶辅助系统检测到自车与失控车辆的各自区域圆不相交，并且根据相距距离进行不同等级的预警；另外，虽然车载单元可以检测到在一定区域内的预警广播信息，但是并不会区分失控车辆在什么车道，所以还需要借助驾驶辅助系统检测同向前方车辆的车辆信息，将车辆信息和车辆属性进行比对，判断失控车辆是否是不相交且小于第一距离阈值的同向前方的车辆，然后进行分级预警。
[0073]
另外，车载单元是所有车辆自带的单元，只会传输失控车辆的预警广播信息，并不会准确声明在自车的什么位置，因此需要本车的部标机通过本车的车载单元获取的预警广播信息中失控车辆的状态信息计算相对距离；驾驶辅助系统是属于部标机的功能，部标机不是所有车自带的单元，提前安装后利用本车的驾驶辅助系统的摄像头检测到的车辆信息和预警广播信息中的车辆属性进行对比，以确定失控车辆与本车的是否为前后车的相对位置关系。
[0074]
本发明采用通过失控车辆的相对位置判别本车与失控车辆的距离，并根据与距离阈值的数值关系，能够在复杂的行车环境中，能够为用户提供不同等级的预警，提高用户的使用感。
[0075]
本发明还提供对同向后方的失控车辆的预警，包括：根据所述预警广播信息，若所述失控车辆的是同向后方的车辆，则计算碰撞时间；判断所述碰撞时间是否小于第一预警时间阈值，若所述碰撞时间小于第一预警时间阈值，则进行第一后车失控预警；若所述碰撞时间不小于第一预警时间阈值，则进行第二后车失控预警，并实时检测，若碰撞时间小于第一预警时间阈值，则改为第一后车失控预警。
[0076]
值得注意的是，当检测到失控车辆为同向后方的车辆时，驾驶员无法观测到失控车辆行驶情况，且由于驾驶辅助系统的摄像头只安装在车辆前方，也就无法用驾驶辅助系统的摄像头检测到后方的车辆信息，因此只能通过车载单元传输的失控车辆的状态信息进行计算碰撞时间；除此之外，进行第二后车失控预警之后，还需要通过车载单元实时检测失控车辆的状态信息，若碰撞时间小于第一预警时间阈值，则改为第一后车失控预警。具体地，第一后车失控预警为三级预警，需要进行语音警示，响起警告铃声，此时判定失控车辆对本车会构成重大威胁；第二后车失控预警为二级预警，需要进行二级预警并同时语音播报警示，此时判定失控车辆对本车会构成一定威胁。
[0077]
本发明还提供对对向车道的失控车辆的预警，包括：据所述预警广播信息，若所述失控车辆是对向车道的车辆，则计算碰撞时间；判断所述碰撞时间是否小于第二预警时间阈值，若所述碰撞时间小于第二预警时间阈值，则进行第一对向车辆失控预警；若所述碰撞时间不小于第二预警时间阈值，则进行第二对向车辆失控预警，并实时检测，一旦预警碰撞时间小于第二预警时间阈值，则改为第一对向车辆失控预警。
[0078]
值得注意的是，由于对向行驶，相对位置会急剧缩短，需要根据对向车道的失控车
辆与本车的位置和各自的速度计算得出即将碰撞的时间，在此时，可以根据驾驶辅助系统检测失控车辆的车辆属性，并根据车载单元接收到的预警广播信息计算碰撞时间。具体地，第一对向车辆失控预警为三级预警，需要进行语音警示，响起警告铃声，此时判定失控车辆对本车会构成重大威胁；第二对向车辆失控预警为二级预警，需要进行二级预警并同时语音播报警示，此时判定失控车辆对本车会构成一定威胁。
[0079]
本发明还提供对同向左右的失控车辆的预警，包括：根据所述预警广播信息，若所述失控车辆是同向左右的车辆，则进行第一左右车辆失控预警。
[0080]
值得注意的是，通过车载单元间传输的预警广播信息给的位置信息以及方向角，可以计算出失控车辆是否与本车处在平行行驶，若处于或者即将处于平行行驶，留给驾驶员反应的时间较少，且卫星定位存在误差，因此一旦本车的部标机判定失控车辆处在本车左右阈值区域内，则立刻进行第一左右车辆失控预警；其中，第一左右车辆失控预警为三级左右车辆失控预警，同时进行语音警示，响起警告铃声，此时判定失控车辆对本车会构成重大威胁。
[0081]
本发明根据相对位置为用户提供同向前方、同向后方、对向车道、同向左右的失控车辆的预警，在复杂的行车环境中，能够提供全方位的车辆预警。
[0082]
本发明还提供了完整的车路协同预警方法，参见图4，是本发明实施例提供的失控车辆的车路协同预警的流程示意图，针对直行道路和弯道，都提供了同向前方、同向后方、对向车道、同向左右的失控车辆的分级预警。
[0083]
本发明还提供一种车路协同预警系统，参见图5，是本发明实施例提供的失控车辆的车路协同预警的系统结构示意图，包括：第一判断模块51、构建覆盖区域模块52、预警模块53。
[0084]
第一判断模块51，用于当接收到失控车辆的发出的预警广播信息，且车辆当前的行驶车辆类型为直行车道时，判断所述失控车辆是否为本车的同向前方的车辆；其中，所述预警广播信息包括：车辆属性；
[0085]
构建覆盖区域模块52，用于若所述失控车辆为本车的同向前方的车辆，则获取驾驶辅助系统检测的第一距离，并以本车为坐标起点建立坐标系，分别以本车与所述失控车辆为圆心构建第一区域圆和第二区域圆；
[0086]
预警模块53，用于当第一区域圆和第二区域圆相交时，根据所述失控车辆的车辆属性，进行预警。
[0087]
本发明还提供一种车路协同预警设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述车路协同预警方法的步骤。
[0088]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例还可提供包括计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0089]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序
指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0090]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0091]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0092]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。