导航：安全管理网>> 安全论文>> 交通安全论文>>正文

车路集成环境下车辆防撞预警安全状态判别模型的研究

文档作者：董红召2,陈炜烽陈宁3 郭明飞文档来源： 1．浙江工业大学 2．特种装备制造与先进加工技术教育部 3．浙江科技学院		点击数：	更新时间： 2020年12月04日
下载地址：点击这里	文件大小： 358.50 KB 共5页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共5页]

本文件共5页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：358.50 KB 共5页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：道路交通安全措施研究

上一篇：城市轨道交通车辆维修信息系统研究

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

Evaluation Only: Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspop PtyLtd
2011年(第33卷)第9期
 Automotive Engineering
2011(Vol.33)no.9
2011159
车路集成环境下车辆防撞预警安全
状态判别模型的研究
董红召2,陈炜烽,陈宁3,郭明飞
(1.浙江工业大学,智能交通系统联合研究所,杭州310014;2.特种装备制造与先进加工技术教育部浙江省重点实验室,杭州310014
3.浙江科技学院,杭州310023)
摘要]针对现有安全状态判别模型未能兼顾行车安全与道路空间资源利用率,且忽略了实际行驶环境下动
态制动减速度信息的问题,提出了车路集成条件下车辆防撞预警安全状态判别模型。通过车路通信协作实现对路
面类型等实际行驶环境因素的动态识别,并确定车辆采取制动措施时所能获得的动态制动减速度;通过分析前车与
自车的有效制动时间和车辆制动全过程,建立了新型临界跟车距离模型,并给出了模型关键参数的获取方法。仿真
结果表明,该判别模型具有较强的自适应性,贴近车辆实际行驶环境下的制动过程,有利于提高道路空间的利用
率。
关键词:车路集成;车辆防撞预警;安全状态判别模型
 A Research on Safety Status Identification Model for Vehicle Collision
 Warning Under Vehicle Infrastructure Integration Condition
 Dong Hongzhao, Chen Weifeng2, Chen Ning&amp;amp; Guo Mingfei2
 1. ITS Joint Institute, Zhejiang University of Technology, Hangahou 310014;
 2. Key Laboratory of E&amp;amp;M (Zhejiang University of Technology), Ministry of Education Zhejiang Prouince, Hangzhou 310014:
 3. Zheiang Uniersity of Science Technology, Hangthou 310023
 [Abstract] In view of the problem that existing safety status identification models did not take account of
 both driving safety and road-space resource utilization simultaneously and also neglect the dynamic braking decelera-
 tion information in real driving environment a safety status identification model for vehicle collision warning is pro-
 posed under vehicle infrastructure integration condition. The dynamic identification of real driving environment fac-
 rs including road surface conditions is realized by means of vehicle-to-road communication, and hence the dynamic
 king deceleration obtained by taking braking measures is defined. Based on the analysis on the whole bra
 ss including the effective braking time comparison between the front vehicle and self vehicle, a new model for
 vehicle following critical distance is established with the way of acquiring the key parameters of the model given.
 The results of simulation demonstrate that the proposed identification model has stronger adaptability with result
 closer to actual braking process and is conducive to the enhancement of road space utilization.
 Keywords: vehicle infrastructure integration; vehicle collision warning; safety status identification
 model
性,降低追尾碰撞事故发生率。作为实现该预警系
前言
统的基础,车辆安全状态判别模型成为研究的重点。
国内外针对该模型进行了相关的研究,并提出了几
车辆防撞预警系统能有效提高车辆主动安全种典型的数学模型,如基于制动过程运动学分析、
*浙江省重大科技专项项目(2009C03016-)和国家自然科学基金项目(50908213、61174176)资助。
原稿收到日期为2010年7月21日,修改稿收到日期为2011年3月4日
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
778
汽车工程
2011年(第33卷)第9期
基于车间时距2和考虑驾驶员特性3-4等安全距离
VI条件下的车辆防撞预警系统利用V2V技术
模型。车辆制动过程分为3个阶段:起始制动持续以获取前车的行驶速度和制动减速度,通过V2R无
制动和结束制动。上述安全距离理论模型缺乏研究线通信协作实现对道路路面环境的动态识别,在预
制动过程中前后车辆跟车距离的变化过程,且过于测自车制动减速度的基础上,建立准确的、贴近车辆
简化道路路面类型和忽略区域天气状况对车辆制动实际制动工况的安全状态判别模型。
效果的影响,这些模型无法适应动态变化的道路环
当自车制动前的初始行驶速度为v1,前车制动
境,不能兼顾行车安全与道路空间利用率。
前的初始行驶速度为v2,且前车以制动减速度a2制
车路集成( vehicle infrastructure integration,)动行驶时,自车经过迟滞时间t后以制动减速度a1
技术是近年来美国发展起来的利用先进的无线通信制动行驶。当自车开始制动时,前车的行驶速度已
技术,实现人车路一体化,使整个交通系统集成为一经减小至v2=v2-a2too2由3部分组成:危险警告
体的新方法。车路( vehicle to roadside,V2R)、一信息传递时延、驾驶员反应时延和制动机构执行制
车( vehicle to vehicle,2)之间采用短程无线通信动操作时延。有关资料表明t处于0.5~2.0s
技术实现各类交通信息的共享是VI技术的核心思之间。
想。基于V技术,设计了一种动态获取制动减
驾驶员踩制动踏板的用力不均导致制动减速度
速度的方法,在分析高速公路车辆典型制动过程的非线性波动变化,影响制动效果,为此在模型中添
基础上,构建新型的车辆防撞预警安全状态判别模加了制动减速度惩罚系数P(a)。从发生交通紧急
型,不仅能完善现有安全距离模型存在的不足,而且事件时刻开始,自车与前车的行驶距离D与D分
通过在V条件下深入分析完整的车辆制动过程,别为
按照前后车辆结束制动过程的先后顺序,能够分别
D=m+vt-0.5a1p(a1)t2
(1)
获得前后车辆的临界跟车距离模型,这对于车辆防
D=n+v2t-0.5a2P(a2)t2
(2)
撞预警的工程实现,具有重要意义。
式中:P(a)=1-,为制动减速度波动系数,φ=
1新型车辆临界跟车距离模型
(am(a),n为车辆制动减速度采样
点数量,以1~2s采样间隔从车辆制动开始进行样
遇到紧急交通事件时,自车(跟随车辆为后车)
点采集直至车辆制动结束;M为自车在t时段内行
典型的制动过程为:驾驶员意识到危险情况,经过一
驶的距离,M=v1t;N为前车在0时段内行驶的距
定的时延通过制动踏板进行紧急制动,直至车辆停
止运行6。为保证自车与前车不发生追尾碰撞,离,=v2-0.5a2P(a)t
车之间应保持一定的跟车距离。
一般情况下,不同类型、车况的机动车辆,在相
车辆安全状态判别模型用于计算自车在当前运
同的道路环境中,行驶速度和制动减速度存在较大
动状态下为避免与前车(前方目标车辆)发生追尾的差异。时段结束至车辆停止运行,自车与前车
碰撞应保持的临界跟车距离,主要参数为自车与前的有效制动时间t与2分别为
车的行驶速度、前车采取制动措施时的制动减速度
t1=v1/a1
(3)
和自车在当前运动状态下采取制动措施时所能获得
 t2=/a2
(4)
的制动减速度等7-。系统借助车载测距雷达能够
现有的安全状态判别模型忽略了自车与前车的
获得前车各类运动状态特征参数,而预测自车制动有效制动时间的差异对临界跟车距离模型的影响,
减速度,不仅与车辆本身的车况相关,而且还受道路为此针对>2与t<2两种情况,研究自车为避免
路面类型和天气状况对制动效果的影响。因此,研与前车发生追尾碰撞所应保持的临界跟车距离
究如何动态识别道路路面环境的技术方法成为建立
(1)t1>2前车经过有效制动时间t2后停止
高可靠性防撞预警系统的前提。现有各类防撞预警行驶,此时,自车仍将继续制动减速行驶,该情况往
系统往往把制动减速度设为常量,或者设置人机接往是由于前车制动减速度较大,自车初始行驶速度
口交互界面,驾驶员手工输入制动减速度参数,此类相对较快。为此如图1所示,只有满足自车最大制
方式确定的制动减速度与实际制动减速度存在较大动行驶距离D小于临界跟车距离D与前车的最
的误差。
大制动行驶距离D之和,才能保证两车不会发生
 Evaluation Only: Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
2011(ol.33)No.9董红召,等:车路集成环境下车辆防撞预警安全状态判别模型的研究
779
追尾碰撞,即
 <+
200
(8)
180前车制动结束前前车制动结束后
160
2模型关键参数
140
自车制动结束后
120
2.1前车行驶速度与制动减速度
100
自车制动前的行驶速度通过车载速度传感器采
前车80自车制动距离前
集,前车制动前的行驶速度和制动减速度通过采用
时段行
驶距离60
V2V技术由微波雷达等测距传感器采集的跟车距离
演算得到。
5210
车时段制动距离制动执行时间s
两车的相对速度为v=v1一v2,若相邻3次测得
前后车辆跟车距离
的跟车距离分别为D、D+1和D+2,时间间隔为△
1
图11>t2时车辆制动距离
则自车与前车之间的两个相邻的相对速度v
由式(1)、式(2)及式(5)推理得到在>情分别为
v=(d+1-d)△
(9)
况下,自车与前车保持的临界跟车距离为
v+1=(D+2-d+)/△t
(10)
前车的两个相邻的瞬时速度v分别为
v2=v-(D+-d)△t
(11)
(6)
v=v-(d2-d)△
(12)
式中d为自车制动结束后与前车的距离,取值与驾
参考相对速度的计算方法,前车制动减速度为
驶员驾驶行为有关(对于谨慎型的驾驶员,d可取大
a2=(v2-v2)/△t
(13)
些;对于果敢类型的驾驶员,d可适当取小些)。
2.2自车制动减速度
(2)t1<2自车经过有效制动时间后停止
行驶,而前车仍将继续制动行驶,在这种情况下,如
为了确定自车与前车的临界跟车距离,系统必
图2所示,只有满足自车最大制动行驶距离小于临
须确定当前车辆在下一时刻采取制动措施时所能获
界跟车距离与前车在t1时段内的制动行驶距离之
得的有效制动减速度a,它不仅与自车的行驶速度
和,才能保证前后车辆不发生追尾碰撞,即
有关,还受道路路面类型和天气状况的影响。
车辆轮胎面、路况和车况都会影响车辆的制动
 D 2,因此,
千水泥1.097325.1680.5373
根据式(6)计算自车与前车的临界跟车距离。
雪冰
0.1946
94.129
0.0646
0.05
306.39
0.001
为对比现有几种模型的性能,按照相同的运动
状态特征获得两种现有的安全状态判别模型,如表
F=f(S1)f(S2)…f(Sn)]
(14)2所示。
(15)
表2现有安全状态判别模型
在VI环境中,路边基(即设置于路边的无线通
模型名称
适用目标临界跟车距离计算公式
信设备,具有数据存储和转发功能)存储着所在路段制动过程分析模型静止或运动D=1.5v1+/(2a1)+5
的路面类型、路边基经纬度信息等静态属性数据,并
车间时距模型
运动
D=1.5v1+5
接收交管中心GIS道路空间信息管理系统发布的实
时区域天气状况信息,如图3所示。进入路边基无
图4为各安全状态判别模型在不同行驶速度条
线射频覆盖区域的车辆通过车路无线通信协作从件下的最小安全跟车距离值。作为当前主流避撞系
路边基读取上述信息,实现系统对道路路面类型的统广泛采用的安全状态判别模型,基于制动过程运
动态识别,从而确定附着系数函数中的参数C1、C2
2
动学分析的安全距离模型确定的临界跟车距离较
C3滑移率S=×100%,由车载轮速传感器采大,显然缺乏考虑道路空间资源利用率方面的因素;
基于车间时距的安全距离模型过于追求道路空间资
集的车轮圆周速度ar与车辆行驶速度v推算得到源高利用率,导致系统确定的临界跟车距离偏小,弱
最后预测得到自车的动态制动减速度。
化了主动安全避撞功能,不适用相对速度较大的高
[b1]
速公路应用场合。
120
100
制动过程分析模型
.
80
式中:B为布尔矩阵,初始值为零;若在i道路路面
条件下的距离模型
环境中行驶,则b为1;g为理想制动减速度(重力60
车间时距模型
加速度),g=9.8m/s2。
40
GIS道路空间
20
信息管理系统
202224262830
初始行驶速度(ms)
路边基
路边基
(a)湿沥青路面条件下
12
100
制动过程分析模型
80
图3车路通信协作
V条件下的距离模型
60
车间时距模型
3系统试验与分析
40
20
202
24262830
3.1仿真分析
2
初始行驶速度m)
自车与前车以相同的速度行驶,前车因突发事
(b)千沥青路面条件下
件采取紧急制动措施时,车轮容易产生抱死现象,滑
移率较大,与前车保持合适跟车距离的自车得到防
图4各模型确定的临界跟车距离
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd
2011(Vol.33)No.9
董红召,等:车路集成环境下车辆防撞预警安全状态判别模型的研究
781
同时,道路路面类型对安全状态判别模型的影距离相对保守,不盲目地通过缩短跟车距离用以换
响较大,如图4所示,车辆在湿沥青路面条件下的临取道路空间资源。此外,系统充分考虑了道路路面
界跟车距离显然大于干沥青路面条件下的临界跟车类型对制动效果的影响通过研究车路通信协作解
距离,而现有的防撞预警系统缺乏动态识别道路路决了现有的防撞预警系统无法精确识别道路路面类
面环境的技术手段。条件下的车辆防撞预警安型的技术难题,使防撞预警系统能够自适应道路路
全状态判别模型通过车路通信协作实现了对不同面类型的变更,从而提高车辆的安全行驶性能。
道路状况的动态识别,有利于建立贴近车辆实际制
动过程,具有高可靠性的防撞预警系统。
4结论
3.2实际道路的仿真验证案例
在上述理论建模和仿真方法基础上,选择杭州
针对现有的安全状态判别模型的不足,提出了
某区域的实际道路环境进行了仿真验证。课题组以V条件下的车辆防撞预警安全状态判别模型。该
干沥青与湿沥青路面作为对比试验环境,以车辆作模型采用常规的信息采集方法获取车辆行驶速度等
为避撞系统载体,将V条件下的车辆防撞预警安运动状态特征值,以VI为技术支撑通过V2R通信
全状态模型与现有安装状态模型的试验结果进行对协作实现道路路面状况的实时识别,从而确定自车
比分析。
采取制动措施时所能获得的动态制动减速度。以
分别对3种模型获得的试验数据进行对比分V2V为基础,在分析自车与前车典型制动过程的基
析,如表3~表5所示。结果表明,支持下的安础上,按照前后车辆结束制动过程的先后顺序分别
全状态判别模型相对基于制动过程运动学分析的安建立临界跟车距离模型。经仿真验证,所建立的该
全状态判别模型而言,在道路空间资源利用率上有模型相对于现有理论模型而言,更加适用于动态多
较大的优势,在保证安全行驶的前提下,干沥青和湿变的交通道路环境。
沥青路面的临界跟车距离缩短了近58.5%和
参考文献
43.8%。相对基于车间时距的安全状态判别模型而
言,支持下的安全状态判别模型充分考虑车辆行[1]李晓,李百川,德藻,等汽车追尾碰撞预警系统开发研究
驶速度的波动对制动效果的影响,确定的临界跟车
J]中国公路学报,2001,14(3)
 [2] Kyongsu Yi, Minsu Woo, et al. An Experimental Inv-estigation of
表3制动过程分析模型道路试验数据
 a CW/CA System for Automobile Using Hardware in the Loop Sim-
初始行驶速度/(m-)19.323.225.627.431.1
 ulation[]. Proceedi-ngs of the American Control Conference,
千沥临界跟车距离/m51.659.868.284.397.3
 SanDiego SanDiego, Califomia,1999
湿沥青初始行驶速度/(m)18.823.42.727.230.5
 [3] Kyong Yi, et al. A Vehicle Control Algorithm for Stop-and-Go
 Cruise Control J]. Proceeding of the Institution of Mechanical En-
 gnieers, 2001,215(10) Part D.
表4Ⅶ条件下的距离模型道路试验数据
[4]侯德藻,刘刚,高峰,等新型汽车主动避安全距离模型[J
沥始行驶速度/(ms-)18.922.626.127.9302
汽车工程,2005,27(2):186-199
25]董红召,陈炜烽,郭明飞,等V支持下的车辆主动避撞系统
临界跟车距离/m35.239.744.353.555.1
关键技术研究[]汽车工程,2010,32(11):983-988
湿沥始行驶速度/(m)19.21.627.326.929.56]王文清王武宏钟永刚等基于模糊推理的跟车安全距离控
制算法及实现[J]交通运输工程学报,2003,3(1):72-75.
[7]宋晓琳冯广刚,杨济国汽车主动避撞系统的发展现状与趋势
表5车间时距模型道路试验数据
]汽车工程203(4)28-290.
干沥始行驶速度/(ms-)20.221.926.227.829.78] Soyong Ahn, Michael Cassidy,t. Verification of Simplified
临界跟车距离/m34.937.443.349.251.3
 Car-following Theory[ J]. Transportation Research, Part B,2004,
湿沥青始行驶速度/(ms)20.422.327.126.729.5
38:431-440.
临界跟车距离/m34.537.144.250.6509[9]马俊高速公路行车安全距离的分析与研究[J]西安公路交
通大学学报,1998,18(4):90-94

网友评论 more

交通安全论文最新内容

02-21