基于交叉路口道路时空网格的车辆碰撞预警方法.pptx

Wang Chengdong（749891669@） Yunnan Key Laboratory of Computer Technology Application 2017.3.3 基于交叉路口道路时空网格的车辆碰撞预警方法北京邮电大学学报 2015年 第38卷 第2期  作者：谭国真（大连理工大学计算机科学与技术学院教授） 2017-6-7 一、相关背景的介绍 二、判定机制下车辆轨迹预测与速度建议 三、系统实验与分析 四、结论 2017-6-7 一、相关背景的介绍 1.大背景的介绍：城市交通道路中的交叉路口被认为是交通事故发生率较高的地区。车联网作为目前世界道路交通领域的研究前沿之一， 是解决交叉路口车辆安全行驶的有效手段，现今很多基于车联网的车－路协作式碰撞预警概念和原型已经被提出。 2.目前提出碰撞预警系统的挑战：①如何精确预测车辆运行轨迹; ②已经判断车辆在交叉路口存在碰撞危险时，如何给出车辆行驶的速度建议，使得车速调整到安全速度区间。 3.问题的定义：为了解决以上问题， 笔者提出了基于交叉路口道路时空网格车辆防避碰算法。该算法预测车辆运行轨迹，在车辆发生事故前发送预警消息，给出车辆安全速度区间，进行有效的碰撞危险规避，保证车辆在交叉路口行驶的安全性。 ， 二、判定机制下车辆轨迹预测与速度建议 1.预警系统相关单元：路侧单元、车载单元、通信单元 2.判定机制的总体概括：首先，将交叉路口划分为粒度n×m的小区域网格,车辆进入交叉路口区域后，通过未来某个时刻，车辆物理形态占用网格数中是否存在相同的1个或1组小区域网格来判定是否会发生潜在碰撞冲突。 3.交叉路口的划分：粒度n和m的取值某种程度上也影响着预警系统的性能，分析如下图1，所以一般双向四车道网格划分数为8 ～ 15，双向六车道为 12 ～20，可以保证预警系统的性能。 2017-6-7 二、判定机制下车辆轨迹预测与速度建议 2017-6-7 二、判定机制下车辆轨迹预测与速度建议 4. 交叉路口及车辆信息：路口确认线到路口的距离为 d，交叉路口划分为 n × m 网格，并建立直角坐标系，如图 2 所示，车辆的状态用向量 k = ( x，y，h，w，L，v，a，f，θ，φ) 表示。 2017-6-7 5.车辆占用网格：车辆进入交叉路口网格中时， 通过 GPS 获得起始t0时刻车辆的坐标 Z( x0， y0 ) ; 通过车辆内部传感器获得此刻的车辆前轮转动的转向角φ、车辆速度v和加速度a; 已知车辆 h、w 和 L．车辆中轴线与 x 轴夹角θ可用式(1) 计算，如图 2( b) 所示． 二、判定机制下车辆轨迹预测与速度建议 2017-6-7 二、判定机制下车辆轨迹预测与速度建议 2017-6-7 二、判定机制下车辆轨迹预测与速度建议 2017-6-7 二、判定机制下车辆轨迹预测与速度建议 6.车辆轨迹预测方程：车辆到达路口区域线时，此刻的速度为 vf、加速度为 af 和时间为 tf， 车辆轨迹预测分为以下两部分。 2017-6-7 2017-6-7 二、判定机制下车辆轨迹预测与速度建议 7.车辆冲突程度界定：车载单元接收到路侧单元发送的预警信息，以最大减速度进行减速( 以干燥沥青路面的小型车减速度 7. 4 m /s2 为例) ，到达冲突点速度为 v，则避险时间 T1. 71 + 0. 14v． 比较避险时间和冲突时间之间 关系，可以得出车辆间冲突程度: 0 ＜ e≤0. 5 严重( 红色) ; 0. 5 ＜ e≤1 中度严重( 黄色) ; e ＞ 1 轻度( 绿色) 。 2017-6-7 二、判定机制下车辆轨迹预测与速度建议 8.车辆碰撞避险安全速度建议：处于避险规则中低优先级的车辆为 LowVeh， 高优先级的车辆为 HighVeh．令 t 为 LowVeh 调整速度前到达冲突点的时间， 根据 LowVeh 在冲突点的冲突情形可以确定延迟时间 Δt，使 LowVeh 在 t + Δt 时刻到达冲突点，避免冲突。Δt 为 2017-6-7 三、系统实验与分析 1.仿真验证：仿真实验利用了 AIM 仿真器基于时空网格同步模型的冲突检测机制， 并对该仿真器有关冲突检测算法的核心代码进行修改，实验场景: 无信号双向六车道交叉路口; 无信号双向四车道交叉路口; 有信号双向六车道交叉路口．交叉路口信息: 交叉路口单车道宽为 2. 2 m; 双向四车道网格划分粒度为 9 × 9， 双向六车道网格划分为15 × 15．