[發明專利]一種基于邊緣計算的車輛行人碰撞避免方法

在審

• 申請號: 202010143534.5
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111489585A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 馮勇;李宇桐
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G08G1/16
• 分類號: G08G1/16;H04W4/02;H04W4/44;H04W24/06
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種基于邊緣計算的車輛行人碰撞避免方法，其特征在于：包括以下步驟：

Step1：建立行人設備到車輛通信的網絡模型：在十字路口或者道路邊緣布置路側單元(RSU)/基站、與所述路側單元(RSU)/基站連接的移動邊緣計算(MEC)服務器，所述行人設備為具備GPS模塊的智能手機，所述行人設備和車輛能在所述網絡模型覆蓋范圍內實現通信；

Step2：根據車輛和行人設備當前信息和歷史信息，利用卡爾曼濾波器來對車輛和行人未來位置分別進行預測；

Step3：根據Step2中預測到的車輛和行人路徑，根據相互運動關系，運行車輛行人碰撞避免算法，對可能發生的碰撞進行預警。

2.根據權利要求1所述的一種基于邊緣計算的車輛行人碰撞避免方法，其特征在于：所述Step2中預測車輛未來位置的具體步驟為：

假設汽車具有恒定轉率和速度，選取車輛的狀態向量為:

X＝[x y v θ ω]^T

θ為偏航角，是追蹤的目標車輛在當前車輛坐標系下與x軸的夾角，逆時針方向為正，取值范圍是[0，2π)，ω是偏航角速度；行駛的汽車由于道路和交規等的限制其運動狀態一般是直行或者轉彎，這倆種運動狀態都可以用此種狀態向量來表示，當ω≠0時是非直線行駛，此時模型的狀態轉移函數為：

當ω＝0時為直線行駛，此時模型的狀態轉移函數變為：

對于(1)和(2)的多元函數，使用多元泰勒級數進行展開，忽略高階級數，只考慮利用雅克比矩陣進行線性化，在此模型中，對各個元素求偏導數可以得到雅可比矩陣J_A，當ω≠0時：

當ω＝0時，雅可比矩陣為：

計算處理噪聲帶來的不確定性Q；在所述網絡模型中，噪聲的引入主要來源于兩處：直線加速度和偏航角加速度噪聲，所述直線加速度和偏航角加速度噪聲會影響狀態量(x，y，v，θ，ω)，所述直線加速度和偏航角加速度對狀態的影響的表達式如下：

其中μ_a，為直線上和轉角上的加速度，Q就是處理噪聲的協方差矩陣，其表達式為：

Q＝E[n·n^T]＝E[Gμμ^TG^T]＝G·E[μμ^T]·G^T (4)

其中

所以，在CTRV模型中的處理噪聲的協方差矩陣Q的計算公式就是：

建立量測方程時選取激光雷達和雷達這倆個傳感器收集的數據來進行傳感器融合預測車輛軌跡；

首先是激光雷達，其的數據處于笛卡爾坐標系，可檢測到車輛位置，但沒有速度信息，其測量值為目標車輛的坐標(x，y)；因此，激光雷達的測量模型仍然是線性的，其測量矩陣為：

相應的量測方程為：

其次是雷達，其測量的目標車輛數據處于極坐標系下，雷達的預測映射到測量空間是非線性的^[16]，其表達式為：

此時使用h(x)來表示這樣一個非線性映射，那么在求解卡爾曼增益時也要將該非線性過程使用泰勒公式將其線性化，參照預測過程，求解h(x)的雅可比矩陣：

預測和修正模型中的未知參數J_H，J_A，Q，R(處理噪聲，一般由廠商提供)都已求解完畢，之后就能根據所述網絡模型對數據進行濾波處理，從而實現車輛未來位置的預測。