[發明專利]一種基于車輛行駛軌跡預測的高速公路合流區交通沖突判別方法

在審

• 申請號: 201910522080.X
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110310516A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 于海洋;焦港欣;任毅龍;王飛;楊陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G08G1/16
• 分類號: G08G1/16;G08G1/01
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張宏偉

本發明公開了一種基于車輛行駛軌跡預測的高速公路合流區交通沖突判別方法，其步驟如下：(1)在合流區區域內建立一個二維坐標系；(2)根據時間劃分車輛軌跡數據集處理順序的優先級；(3)對處于同一優先級的初始時刻的合流區車輛的行駛軌跡數據集進行分類，(4)基于車輛行駛軌跡數據集，采用卡爾曼濾波法對每個車道上的每一個車輛進行車輛行駛軌跡點預測；(5)對上述坐標點進行線性擬合然后基于函數表達式繪制車輛軌跡線；(6)對上述軌跡交叉點進行沖突判斷；該方法創新性地從車輛軌跡角度進行高速公路合流區車輛是否存在交通沖突的判別，并結合軌跡點時空信息建立數學模型進行函數擬合，確保了方法的可靠性和可行性。

技術領域

本發明涉及一種交通安全領域，具體而言，是涉及一種高速公路安全領域的交通沖突區域判別方法方法，尤其是，是涉及一種基于車輛行駛軌跡預測的高速公路合流區交通沖突判別方法。

背景技術

隨著我國高速公路建設事業的不斷發展，高速公路中的安全管理問題的重要性也在日益凸顯，特別是車輛由高速公路入口經過合流區匯入高速公路主干道時，可能引發交通沖突問題。交通沖突是指在可觀測的條件下，2個或2個以上交通參與者在空間和時間上相互接近，以至于如果其中任何一方不改變其行駛軌跡，將會有發生碰撞的風險。而合流區是高速公路常見的交通沖突事故高發區域，若是能夠通過一定的技術手段提前感知判別合流區的交通沖突可能發生的時間和地點，將有助于大大提升高速公路合流區的安全性、降低合流區交通事故發生的概率。

目前，現有技術中主要集中于信號燈控制下的交通沖突的研究，針對合流區的交通沖突研究相對較少，大部分集中在安全評價指標體系和評價方法的構建方面，且使用的模型方法較為復雜，難以直接在實際應用中使用。

因此，有必要填補這一空缺，故本發明考慮到實際應用的便捷性，將合流區實際車輛行駛過程的交通沖突判別問題轉化為合流區物體運動軌跡的重合判別問題，考慮到實際車輛的大小和實際車流的波動性等因素，以車輛行駛軌跡交叉點為圓心，以一個標準小汽車車長為半徑確定一個圓形區域，再進一步的沖突存在性的確定。

發明內容

本發明所要解決的問題是填補便于實際應用的合流區車輛沖突判別技術的空白，提供了一種基于車輛行駛軌跡預測的高速公路合流區交通沖突判別方法。

為解決上述技術問題，本發明是采用如下技術方案實現的：

基于車輛行駛軌跡預測的高速公路合流區交通沖突判別方法的步驟如下：

步驟一、在合流區區域內建立一個二維坐標系；

合流區范圍內建立一個以主干道最外側的車道中心線與匝道最靠近主干道的路肩的延長線的交點為原點，以高速公路主干道最外側的車道線為橫軸、以過原點與橫軸垂直的線為縱軸的二維坐標系。

步驟二、根據時間劃分車輛軌跡數據集處理順序的優先級；

根據時間劃分車輛軌跡數據處理順序的優先級是指從時間的角度劃分車輛軌跡數據集處理的先后順序，劃分優先級的原則是先進入合流區的車輛先進行軌跡預測，車輛軌跡數據的表達形式是基于上述二維坐標系進行車輛的中心位置的行駛軌跡點的坐標表示；

步驟三、對處于同一優先級的初始時刻的合流區車輛的行駛軌跡數據集進行分類；

為合流區主干道的最外側最靠近匝道的車道上的車輛行駛軌跡數據集和匝道每一條車道上的車輛的行駛軌跡數據集兩類，每種軌跡數據集均包括車輛的橫向方向，即X方向，的位置值、速度分量、加速度分量；和縱向方向，即Y方向，的位置值、速度分量、加速度分量；

步驟四、基于車輛行駛軌跡數據集，對每個車道上的每一個車輛進行行駛軌跡點預測；