基于车路协同的车辆避撞方法

甄晓阳 褚端峰 王文扬 陈正 高夕冉

摘 要：交通事故一直是交通行业所面临的难题，车辆碰撞事故严重危害着行车的安全。文章针对车辆在行驶过程中易发生的碰撞事故，采用智能车路协同技术，建立了智能路侧系统和智能车载系统，并针对易发生碰撞的不同场景，开发了车路协同的避撞算法，使车辆在行驶过程中无论是路段还是交叉口，都可以实现避撞预警。通过实车实验验证，场景预警均可成功触发，达到成功避撞预警的目标，从而大大提高了行车过程中的安全性。

关键词：车路协同；避撞预警；车联网

中图分类号：U495 文献标志码：A 文章编号：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

随着汽车工业和交通运输业的长足发展，中国正迈入汽车社会的门槛，但交通事故率居高不下，交通意外已成为中国人致死性伤害的首要原因，交通安全已成为全社会普遍关注的焦点问题。交通安全主要取决于交通系统中的驾驶员、车辆与道路环境之间能否保持协调。因此，人们研究了各种交通安全技术来增强三者间的协调性，从驾驶行为监控、车辆主动安全、道路安全管理等方面来提高交通安全[1]。近年来，“人-车-路”信息交互与协同技术的发展为从根本上解决交通安全问题提供了有效途径，特别是信息融合、物联网、无线通信、自动控制等技术的快速发展为其提供了有力支撑[2]。

车路协同系统是应用先进的通信技术、自动控制技术与计算机技术，实现人-车、车-车、车-路之间信息交互，以提高交通安全与效率的复杂系统。通过出行者、智能车载单元和智能路侧单元之间实时、高效和双向的信息交互，为交通参与者提供全方位可靠的交通信息[3]。在技术上，智能车路协同技术将综合应用信息、通信、传感网络、下一代互联网、可信计算和计算仿真等领域的最新技术，实现车辆与道路设施的智能化和信息共享，在实时、可靠的全时空交通信息的基础上，结合车辆主动安全控制和道路协同控制技术，能够有效提高道路交通安全[5]。

本文研究智慧公路中车路协同系统的信息感知、传輸、分析关键技术，建立了智能车路协同系统并开发了针对车辆避撞的场景算法。通过建立智能车路协同系统，解决了一系列智能路侧系统、车载系统、车路协同典型应用的关键共性技术问题。针对智能车路协同系统典型应用，提出了基于车路协同的避撞预警算法。在智能车路协同系统下，典型避撞预警应用场景的实车实验验证了系统及算法的实用性及可靠性。

2 基于车路协同的避撞预警的方法

实现基于车路协同的安全预警，最为关键的部分是通信技术和信息融合技术。通信技术主要体现在雷达与路侧处理单元、路侧处理单元与车载处理单元、车载处理单元与车载显示器之间，保证了各个设备之间正常的信息交流；信息融合技术则是通过车载处理单元实现对车载信息和路侧信息的融合处理以及后续的计算分析。

基于车路协同的避撞预警与基于车车协同的避撞预警不同点在于，车路协同避撞是针对没有安装车载单元的车辆，使用微波雷达进行车辆状态的识别，从而达到预警的目的。在同一时空区域下，目标车辆在主干道上直线行驶，逐渐驶向交叉口；本车沿分支路口直线行驶，准备在交叉路口右转进入主干道。在本车与目标车辆保持正常行驶的情况下，两者存在一个冲突区域，需要根据两者的运动信息对可能发生的碰撞风险进行识别。

基于车路协同的安全预警的决策流程具有以下步骤：

当本车与目标车辆进入交叉口区域一定范围内，系统开始进入预警决策流程。首先，需要判断找出主干道上与本车具有最高冲突风险的目标车辆。