[發明專利]車輛換道行為預測模型構建、預測預警方法及系統

有效

• 申請號: 202110702854.4
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113516846B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 惠飛;賈碩;魏誠;房山;靳少杰
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G08G1/16;H04W4/02;H04W4/46;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 趙中霞

本發明公開了一種車輛換道行為預測模型構建、預測預警方法及系統，利用車載終端實時采集車輛行駛狀態數據，并進行車輛間數據通信；通過結合博弈論和深度學習技術，從數據中獲取不同車輛在行駛過程中的動態交互作用，對車輛周圍行駛環境信息的分析，利用博弈理論判斷當前環境是否適合車輛換道，進而量化駕駛員的換道意圖，利用深度學習算法識別并預測車輛的運行數據，當運行數據開始滿足車道改變的特征時，本發明可以在短時間內得到車輛正在執行換道操作的預測結果，還可以將預測出的換道行為以車間通信的方式發送到周圍車輛的車載終端，起到預警作用。

技術領域

本發明屬于輔助駕駛技術領域，涉及一種車輛換道行為預測模型構建、預測預警方法及系統，具體為一種將博弈理論和深度學習算法相結合進行車輛換道行為預測的方法，以及預測方法所需要的數據采集、車間通信和預警系統所需的警示顯示等模塊。

背景技術

駕駛員的駕駛行為與道路交通安全密切相關，絕大多數的交通事故是由于駕駛操作不當造成的。在駕駛員的所有操作中，車輛橫向操作(左右變道和轉彎)對車流穩定性的影響最大，造成的事故最多。現有的高級駕駛輔助系統(Advanced Driver AssistanceSystem，ADAS)中集成了盲點預警系統(Blind-Spot-Warning Systems)和車道偏離預警系統(Lane Departure Warning Systems)，可以在一定程度上降低橫向操作引起事故的概率，然而這些系統的正常運行依賴于駕駛員正確使用轉向燈，而在實際生活中，有部分駕駛員在進行換道或者轉彎之前并不使用轉向燈來警示周圍的車輛和路人，所以這些系統的作用是有限的，并不能解決由于橫向操作而導致事故頻發的問題。因此利用數學模型模擬駕駛員在駕駛過程中對周圍行駛環境的感知與預期的駕駛狀態，利用車載終端采集到的車輛運行數據準確高效地預測出駕駛員即將進行的諸如換道的橫向操作，就可以達到在車輛運動狀態轉變之前警示周圍可能受影響的車輛的目的，減少事故的發生，保障道路交通安全。

雖然最近的研究已經開始識別和預測駕駛行為，一方面其中一些研究使用的數據集為提前采集到的歷史數據，因此構建完成的算法架構只能用來對已經發生過的駕駛操作進行識別，并不能實時預測駕駛員即將進行的駕駛行為；一方面目前有利用數學模型(隱馬爾科夫模型、博弈論模型等)對實時的換道意圖進行預測，雖然可以在換道行為發生之前預測出潛在的可能性，但是這種預測方式只能得出當前的行駛環境適合車輛換道的結論，駕駛員是否按照意圖執行是未知的，因此在預測的準確率上難以得到保障；另一方面深度學習算法在預測類似駕駛行為數據的連續時間序列數據有獨特的優勢，可以通過大量的歷史數據片段訓練算法模型，達到精確預測的效果，但是這類算法往往是在換道行為開始發生后一段時間內才能得到較為準確的預測準確度，難以保證行為預測的實時性，在實際的交通應用中，每提前0.1秒預測出車輛的換道行為并警示周圍車輛及人員，就有可能很大程度上減少事故的發生。

發明內容

本發明針對現有技術的不成熟，提出一種車輛換道行為預測模型構建、預測預警方法及系統，籌考慮駕駛員的換道行為預測過程中的實時性和精確性的觀點，在保證較高的預測精度即較低的誤判率的前提下減少算法得到正確預測結果所需的時間序列數據長度，即在較短時間內得出正確的預測結果，并及時向周圍車輛發送預警信息，著力解決駕駛員的換道行為預測難題。

為達到上述目的，本發明采取如下的技術方案：

一種車輛換道行為預測模型構建方法，該模型用于預測車輛換道行為，包括以下步驟：

步驟1、采集車輛行駛狀態數據：

在每個車輛內設置車載終端，且該車載終端集成了CAN總線模塊以采集車輛行駛數據、GPS模塊以獲取車輛的定位數據、通信模塊以實現車輛間數據通信和顯示模塊以顯示采集到的車輛行駛狀態數據；所述車輛行駛數據包括車輛的速度、加速度和轉向角；

步驟2，車輛間數據通信：

每個車輛通過其通信模塊將其車輛行駛狀態數據發送到其他車輛，并接收其他車輛的車輛行駛狀態數據，任意選定一個車輛作為目標車輛；