[發明專利]基于高頻高精度定位信息的車輛軌跡預測及碰撞預警方法

有效

• 申請號: 201811325623.0
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109523830B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 許甜;王佐;趙超杰;劉建蓓;高晉生;劉國圖
• 申請（專利權）人: 中交第一公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G08G1/16
• 分類號: G08G1/16;H04W4/02;H04W4/029;H04W4/40;G08B21/02
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

1.基于高頻高精度定位信息的車輛軌跡預測及碰撞預警方法，其特征在于：

包括以下步驟：

利用車載定位裝置采集的頻率為5hz、精度為厘米級的實時定位信息，根據鄰近時刻多個點的車輛位置、速度、方向角信息，擬合車輛行駛軌跡，預測目標時刻車輛位置，并根據輪廓沖突法，判斷如果車輛仍按當前速度、方向角行駛，目標時刻車輛是否與鄰近車輛存在碰撞風險，并根據發生輪廓沖突的目標時刻確定碰撞預警等級；

具體包括以下步驟：

步驟1，建立路側北斗連續運行基準站參考系統，車載定位裝置接收該系統播發的高精度差分改正數，并以1秒5次的頻率進行解算，生成厘米級的高精度車輛定位數據；

步驟2，利用多個鄰近點的根據車輛高頻位置、速度、方向角信息，擬合車輛運動軌跡，車輛軌跡被分為兩類：直線和圓曲線；

步驟3，選取目標預警時刻，利用車輛連續的高頻位置、速度、方位角信息，預測本時刻至目標時刻車輛沿預測軌跡的位移及目標時刻車輛位置；

步驟4，車輛位置坐標實質是車外天線安裝點位的坐標及方向角，根據天線點位和車輛外輪廓的位置關系，計算目標時刻車輛實際外輪廓頂點坐標；

步驟5，考慮駕駛員反應延遲，為避免避撞失效，根據不同車型區別設置縱、橫向冗余值，將車輛實際外輪廓頂點坐標轉化為計算外輪廓頂點坐標；

步驟6，選取目標時刻，預測在該時刻他車的計算外輪廓頂點坐標是否在自車四邊形之內或之上，若是，則判斷為目標時刻兩車會發生沖突；

步驟7，根據預警的目標時刻，相應確定預警等級；

步驟3具體為：

計算i時刻的加速度，以i時刻的位置、速度、方向角、加速度推算至目標時刻t的位移l；

將目標時刻選取為：i時刻后的1s、2s、3s；

若車輛行駛軌跡為直線，目標時刻坐標(x_t，y_t)預測方法為：

其中，α為車輛i時刻方向角；

若車輛沿圓曲線軌跡行進，目標時刻坐標(x_t，y_t)預測方法為：

其中，φ為車輛位移對應的圓心角：

步驟4具體為：

接收機輸出的高精度車輛定位數據，實際上是安裝在車輛上的天線的位置數據；為提高車輛輪廓計算精度，安裝天線時，應測量天線安裝點位與車輛各外輪廓邊緣的距離，并以天線安裝位置為原點，以車輛軸向為x軸構建車輛局部坐標系，并采用旋轉平移公式得到直行車輛外輪廓在實用坐標系下的坐標計算公式；車輛沿直線軌跡運動時，以i時刻的車輛方位角α為旋轉角，沿圓曲線軌跡運動時，需對旋轉角進行校正；

α₀＝α+Δα

其中，f為圓曲線偏向，左偏時取1，右偏時取-1；d為定位點至汽車后軸的距離；r為車輛軌跡圓曲線半徑。

2.根據權利要求1所述的基于高頻高精度定位信息的車輛軌跡預測及碰撞預警方法，其特征在于：

步驟1具體為：

構建包括RTK基準站、網絡傳輸系統、數據處理系統的路側北斗連續運行基準站參考系統；RTK基準站需建設三個組成三角網，車輛運行路徑需包含于三角網內；車輛定位裝置由車外天線和車內接收機構成，接收機主要元部件包括北斗衛星接收板卡、4G無線通信模塊、主控單元、電源管理單元、異步通信模塊。

3.根據權利要求2所述的基于高頻高精度定位信息的車輛軌跡預測及碰撞預警方法，其特征在于：

步驟2具體為：

首先選取鄰近三點位置坐標，判斷三點是否共線，若共線，則行車軌跡為直線，若不共線，則行車軌跡為圓曲線；

若行車軌跡為圓曲線，為提高精度，采用多個鄰近點擬合車輛的行車軌跡，5≤n≤10，具體思路為，運用最小二乘法，以鄰近點與軌跡圓心的距離與軌跡半徑的差的平方和為目標函數：

其中：(x_i，y_i)為鄰近點坐標，(x_c，y_c)和r分別為軌跡圓心和半徑；

采用最速下降法，求得目標函數Q最小時(x_c，y_c)和r的值，從而獲得車輛圓曲線行車軌跡。