[發明專利]一種匝道處車輛危險駛離主道行為的預警系統及方法

有效

• 申請號: 202110201408.5
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112967501B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 孫秦豫;許清津;付銳;郭應時;袁偉;王暢
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/054;G08G1/16;G06V20/54;G06V20/62;G08B31/00
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種匝道處車輛危險駛離主道行為的預警方法，基于匝道處車輛危險駛離主道行為的預警系統實現，所述系統包括：雷達-視頻一體化監控設備、LED情報板、高音喇叭、警示燈和數據處理中心；其中，所述雷達-視頻一體化監控設備上集成有毫米波雷達和攝像頭；所述毫米波雷達用于實時監測來車的位置和運動參數，所述攝像頭用于采集當前道路的圖像；

所述雷達-視頻一體化監控設備安裝于匝道口的標志牌上，所述雷達-視頻一體化監控設備通過光纖與數據處理中心連接；所述數據處理中心通過光纖分別與LED情報板、高音喇叭、警示燈連接；

所述LED情報板和警示燈分別設置于匝道口的前方，即來車方向側，用于提前對危險車輛的后方車輛進行提醒；

所述LED情報板分別設置于匝道口的前方100米、200米、300米、400米、500米；

所述高音喇叭設置于匝道口的前方，用于對危險駕駛車輛的駕駛員進行警示；

其中，所述運動參數為車輛的速度、縱向加速度和橫向加速度位；

所述警示燈布置于匝道口前方500米的道路兩側，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，毫米波雷達實時采集匝道口前方道路的點云數據；攝像頭實時采集道路圖像；其中，由點云數據可得到監測范圍內所有車輛的位置和運動參數；

步驟2，根據該匝道口前方道路的點云數據，判斷是否存在危險駛離主道行為，若是，則通過警示燈進行警示，并轉入步驟3；

所述危險駛離主道判斷條件為：

(a)存在車輛縱向車速大于等于0小于80km/h，且持續時間大于2s；

(b)存在車輛縱向加速度小于-3m/s²，且持續時間大于0.5s；

(c)存在車輛的橫向加速度大于0.5m/s²，且橫向車速大于0，且與相鄰右側車道的車道線間的橫向距離小于0.5米；

其中，橫向加速度的方向為由當前車道垂直指向右側相鄰車道；

若某車輛滿足上述任一條件，則判斷為存在危險駛離主道行為；

步驟3，根據存在危險駛離主道行為的車輛的位置，通過時空配準法確定該車輛在對應時刻的道路圖像中的位置，并對該位置處的車輛進行車牌號碼識別，得到該車輛的車牌號碼；將該車牌號碼分別通過LED情報板和高音喇叭進行顯示和播報，以對危險駛離主道車輛及其后方車輛進行預警。

2.根據權利要求1所述的匝道處車輛危險駛離主道行為的預警方法，其特征在于，所述根據該匝道口前方道路的點云數據，判斷是否存在危險駛離主道行為，具體為：

(2.1)根據該匝道口前方道路的點云數據，確定該點云數據對應的毫米波雷達，據此人工對該匝道口前方道路的車道線進行標定，確定每個車輛所處的車道；

(2.2)對于最右側車道上的車輛默認不存在危險行為；

(2.3)對于其余車道上的車輛，采用危險駛離主道判斷條件判斷是否存在危險駛離主道行為。

3.根據權利要求1所述的匝道處車輛危險駛離主道行為的預警方法，其特征在于，所述根據存在危險駛離主道行為的車輛的位置，通過時空配準法確定該車輛在對應時刻的道路圖像中的位置，具體為：

(3.1)確定與每一幀雷達數據時間間隔最小的道路圖像，即將雷達每幀點云數據與道路圖像進行時間匹配，找到危險駛離主道行為的車輛對應的道路圖像；

(3.2)對雷達點云數據與匹配的道路圖像進行空間匹配，即通過坐標轉換找到危險駛離主道行為的車輛在該道路圖像上的位置。

4.根據權利要求3所述的匝道處車輛危險駛離主道行為的預警方法，其特征在于，所述空間匹配的具體步驟為：

(a)建立世界坐標系O_w-X_wY_wZ_w，以毫米波雷達所處位置為原點建立雷達坐標系，設雷達檢測到危險駛離主道行為的車輛即目標車輛的位置坐標為(r,α)；其中，r為雷達掃描半徑，α為雷達掃描角度；

(b)將目標車輛的位置從雷達坐標系轉換到世界坐標系，得到世界坐標系下的目標車輛的位置(X,Y,Z)：

其中，Z₀為雷達的中心所處水平平面與攝像頭的中心所處的水平平面的之間的豎直距離，H為雷達的中心所處豎直平面與攝像頭的中心所處的豎直平面之間的水平距離；

(c)將目標車輛的位置從世界坐標系轉換到相機坐標系，得到相機坐標系下的目標車輛的位置(X_C,Y_C,Z_C)：

其中，R是大小為3×3的矩陣，表示空間坐標旋轉矩陣；T是大小為3×1的矩陣，表示空間坐標平移矩陣，上標T表示矩陣的轉置；

(d)將目標車輛的位置從相機坐標系轉換到圖像坐標系，得到圖像坐標系下的目標車輛的位置(x,y)：

其中，f為相機焦距；

(e)將目標車輛的位置從圖像坐標系轉換到像素坐標系，得到像素坐標系下的目標車輛的位置(u,v)：

其中，(u₀,v₀)為道路圖像的左上角像素點的坐標。