基于車路協同的車輛避撞方法

甄曉陽 褚端峰 王文揚 陳正 高夕冉

摘 要：交通事故一直是交通行業所面臨的難題，車輛碰撞事故嚴重危害著行車的安全。文章針對車輛在行駛過程中易發生的碰撞事故，采用智能車路協同技術，建立了智能路側系統和智能車載系統，并針對易發生碰撞的不同場景，開發了車路協同的避撞算法，使車輛在行駛過程中無論是路段還是交叉口，都可以實現避撞預警。通過實車實驗驗證，場景預警均可成功觸發，達到成功避撞預警的目標，從而大大提高了行車過程中的安全性。

關鍵詞：車路協同；避撞預警；車聯網

中圖分類號：U495 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0118-03

Abstract： Traffic accident has always been a difficult problem faced by the transportation industry， vehicle collision accident seriously endangers the safety of driving. In this paper， in view of the collision accidents which are easy to occur in the course of vehicle driving， the intelligent road side system and intelligent vehicle system are established using the intelligent vehicle road cooperation technology， and the collision avoidance algorithm of vehicle road cooperation is developed according to the different scenes which are prone to collision. Thus， vehicles in the process of driving， whether at road sections or intersections， can achieve collision avoidance early warning. Through the real vehicle experiment， the scene early warning can be triggered successfully， and the goal of successful collision avoidance early warning can be achieved， which greatly improves the safety in the driving process.

Keywords： vehicle-road coordination； collision avoidance early warning； vehicle networking

1 概述

隨著汽車工業和交通運輸業的長足發展，中國正邁入汽車社會的門檻，但交通事故率居高不下，交通意外已成為中國人致死性傷害的首要原因，交通安全已成為全社會普遍關注的焦點問題。交通安全主要取決于交通系統中的駕駛員、車輛與道路環境之間能否保持協調。因此，人們研究了各種交通安全技術來增強三者間的協調性，從駕駛行為監控、車輛主動安全、道路安全管理等方面來提高交通安全[1]。近年來，“人-車-路”信息交互與協同技術的發展為從根本上解決交通安全問題提供了有效途徑，特別是信息融合、物聯網、無線通信、自動控制等技術的快速發展為其提供了有力支撐[2]。

車路協同系統是應用先進的通信技術、自動控制技術與計算機技術，實現人-車、車-車、車-路之間信息交互，以提高交通安全與效率的復雜系統。通過出行者、智能車載單元和智能路側單元之間實時、高效和雙向的信息交互，為交通參與者提供全方位可靠的交通信息[3]。在技術上，智能車路協同技術將綜合應用信息、通信、傳感網絡、下一代互聯網、可信計算和計算仿真等領域的最新技術，實現車輛與道路設施的智能化和信息共享，在實時、可靠的全時空交通信息的基礎上，結合車輛主動安全控制和道路協同控制技術，能夠有效提高道路交通安全[5]。

本文研究智慧公路中車路協同系統的信息感知、傳輸、分析關鍵技術，建立了智能車路協同系統并開發了針對車輛避撞的場景算法。通過建立智能車路協同系統，解決了一系列智能路側系統、車載系統、車路協同典型應用的關鍵共性技術問題。針對智能車路協同系統典型應用，提出了基于車路協同的避撞預警算法。在智能車路協同系統下，典型避撞預警應用場景的實車實驗驗證了系統及算法的實用性及可靠性。

2 基于車路協同的避撞預警的方法

實現基于車路協同的安全預警，最為關鍵的部分是通信技術和信息融合技術。通信技術主要體現在雷達與路側處理單元、路側處理單元與車載處理單元、車載處理單元與車載顯示器之間，保證了各個設備之間正常的信息交流；信息融合技術則是通過車載處理單元實現對車載信息和路側信息的融合處理以及后續的計算分析。

基于車路協同的避撞預警與基于車車協同的避撞預警不同點在于，車路協同避撞是針對沒有安裝車載單元的車輛，使用微波雷達進行車輛狀態的識別，從而達到預警的目的。在同一時空區域下，目標車輛在主干道上直線行駛，逐漸駛向交叉口；本車沿分支路口直線行駛，準備在交叉路口右轉進入主干道。在本車與目標車輛保持正常行駛的情況下，兩者存在一個沖突區域，需要根據兩者的運動信息對可能發生的碰撞風險進行識別。

基于車路協同的安全預警的決策流程具有以下步驟：

當本車與目標車輛進入交叉口區域一定范圍內，系統開始進入預警決策流程。首先，需要判斷找出主干道上與本車具有最高沖突風險的目標車輛。