无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法

摘要

本发明实施例提供了一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法。该方法包括：搭建无控交叉口的交通冲突实验路网；设定冲突车辆间实时位置共享避撞预警功能的工作过程及其作用范围；依据无控交叉口视距条件以及是否提供避撞预警功能划分实验场景；构建驾驶模拟实验场景；在不同的驾驶模拟实验场景中，进行驾驶模拟实验，获取实验原始数据；根据实验原始数据，比较分析避撞预警功能的使用功效，以及比较分析交叉口不同的视距条件下避撞预警功能对驾驶员的作用功效差异。本发明能模拟无控交叉口冲突车辆间的实时位置共享避撞预警功能，指导智能车辆驾驶辅助决策功能的设计和投入使用。

说明书

技术领域

本发明涉及道路交通管理与控制技术领域，尤其涉及一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法。

背景技术

无控交叉口处缺乏信号控制设施，车辆接近及通过交叉口过程中不需要完全停车，而是通过自己对前方交叉口相交道路上其他车辆运动状态的观察判断来制定走停决策、控制自身车辆的前进速度。在这一过程中很容易发生由于驾驶员视距受限或是驾驶员观察判断不准确而导致的横向碰撞事故。因此当驾驶员接近无控交叉口范围内时，尤其当接近视距条件不良的无控交叉口时，应当有相关的预警信息帮助驾驶员及时识别潜在冲突车辆，并对其运动状态作出准确判断，及时采取相应的避撞措施，安全通过交叉口。

现有的无控交叉口避撞预警技术主要是通过设计标志信息，闪烁信号灯以及语音提示等方式提示驾驶员注意前方交叉口可能有侧向来车，需要减速或停止。但这种避撞预警方式不能提供给驾驶员关于前方交叉口准确的潜在冲突车辆信息，即潜在车辆的具体分布位置，驾驶员处于被动决策状态。及时提供给驾驶员前方交叉口一定范围内潜在冲突车辆的准确信息，将帮助驾驶员对潜在危险有较为准确的认识，及时制定更加准确合理的避撞决策。

因此，有必要设计一种为驾驶员提供无控交叉口冲突车辆间实时位置共享的避撞预警模拟方法，并测试实时位置共享避撞预警功能是否有利于冲突双方驾驶员通过无控交叉口的安全性和通行效率。

发明内容

本发明的实施例提供了一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法，以解决上述背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明的实施例提供的一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法，其特征在于，该方法包括：

搭建无控交叉口的交通冲突实验路网；

设定冲突车辆间实时位置共享避撞预警功能的工作过程及其作用范围；

依据无控交叉口视距条件以及是否提供避撞预警功能划分实验场景，构建驾驶模拟实验场景；

在不同的所述驾驶模拟实验场景中，进行驾驶模拟实验，获取实验原始数据；

根据所述实验原始数据，比较分析所述避撞预警功能的使用功效，以及比较分析交叉口不同的视距条件下所述避撞预警功能对驾驶员的作用功效差异。

优选地，所述的搭建无控交叉口的交通冲突实验路网，包括：

在联机驾驶模拟实验平台上，搭建驾驶模拟实验的交通冲突实验路网，所述交通冲突实验路网为8字环绕形，当两辆实验车从各自起点处同时出发，将依次在三个无控交叉口处以相互垂直的行驶方向相遇，处于潜在交通冲突处境。

优选地，所述的设定冲突车辆间实时位置共享避撞预警功能的工作过程及其作用范围，包括：

在实验车辆仪表盘右侧，设置能自动弹出的避撞预警界面，用于实现冲突车辆间实时位置共享避撞预警功能；

所述避撞预警界面上显示的内容包括：自身车辆所在的局部路网图，自身车辆在局部路网图上的动态实时位置，潜在冲突车辆在局部路网图上的动态实时位置，自身车辆距离前方交叉口的动态实时距离，以及潜在冲突车辆距离前方交叉口的动态实时距离。

4、根据权利要求3所述的无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法，其特征在于，所述的设定冲突车辆间实时位置共享避撞预警功能的工作过程及其作用范围，还包括：

所述避撞预警界面的自动弹出条件为：当实验车辆进入距离前方交叉口x米的范围内时，以前方交叉口为中心，该交叉口其他进口道路上距离交叉口x米的范围内存在车辆，则实验车辆仪表盘右侧自动弹出预警界面；

当实验车辆驶离交叉口后，预警界面自动关闭。

优选地，所述的依据无控交叉口视距条件以及是否提供避撞预警功能划分实验场景，构建驾驶模拟实验场景，包括：

在联机驾驶模拟实验平台上，根据无控交叉口的视距条件以及是否提供避撞预警功能，构建的四种驾驶模拟实验场景分别为：

视距条件良好，车辆行驶过程中无预警功能；

视距条件不良，车辆行驶过程中无预警功能；

视距条件良好，车辆行驶过程中有预警功能；

视距条件不良，车辆行驶过程中有预警功能；

其中，在联机驾驶模拟实验平台上，通过摆放楼房作为视线阻挡物构造视距条件不良的交叉口环境。

优选地，所述的在不同的所述驾驶模拟实验场景中，进行驾驶模拟实验，获取实验原始数据，包括：

在所述驾驶模拟实验场景中，通过多台联机交互的驾驶模拟器进行驾驶模拟实验，所述联机驾驶模拟实验平台同步输出实验过程中多台实验车辆的原始数据，所述原始数据包括：控制参数和行驶参数；

所述控制参数包括：油门踏板角度、刹车踏板角度和方向盘转角；

所述行驶参数包括：车辆加速度、车辆位置信息、车辆速度、车头方位、道路编号、车道偏距和距黄线偏距。

优选地，所述的根据所述原始数据，比较分析所述避撞预警功能的使用功效，以及比较分析交叉口不同的视距条件下所述避撞预警功能对驾驶员的作用功效差异，包括：

所述避撞预警功能的使用功效的衡量指标为：通过交叉口的通行效率和安全性；

所述通行效率的计算指标为：冲突两车相继通过冲突点的时间差、车辆最低速度和车辆速度降低率；

所述安全性的计算指标为：冲突两车相继通过冲突点的时间差、冲突车辆最小间距、初始减/加速的反应时刻、减速度和减速度变化率。

优选地，所述的根据所述原始数据，比较分析所述避撞预警功能的使用功效，以及比较分析交叉口不同的视距条件下所述避撞预警功能对驾驶员的作用功效差异，还包括：

在对原始数据进行提取和统计计算的基础上，基于所述通行效率的计算指标和所述安全性的计算指标：

分析比较在视距条件良好的交叉口环境下，使用所述避撞预警功能前后在通行效率和安全性两方面的差异；

分析比较在视距条件不良的交叉口环境下，使用所述避撞预警功能前后在通行效率和安全性两方面的差异；

分析比较在不同交叉口视距条件下，使用所述避撞预警功能对驾驶员的作用功效差异。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过设计一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法，基于联机驾驶模拟实验平台，搭建无控交叉口的交通冲突实验路网；设定冲突车辆间实时位置共享避撞预警功能的工作过程及其作用范围；依据无控交叉口视距条件以及是否提供避撞预警功能划分实验场景；构建驾驶模拟实验场景；在不同的驾驶模拟实验场景中，进行驾驶模拟实验，获取实验原始数据；根据实验原始数据，比较分析避撞预警功能的使用功效，以及比较分析交叉口不同的视距条件下避撞预警功能对驾驶员的作用功效差异。本发明可以测试实时位置共享避撞预警功能是否有利于冲突双方驾驶员通过无控交叉口的安全性和通行效率，也可以模拟该避撞预警功能对于不同的交叉口视距条件下避撞预警功能的功效差异。本发明的实验结果可用于指导智能车辆驾驶辅助决策功能的设计和投入使用。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法的处理流程图；

图2为本发明实施例提供的一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法的流程框图；

图3为本发明实施例提供的一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法的实验路网图；

图4为本发明实施例提供的一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法的实验场景图a；

图5为本发明实施例提供的一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法的实验场景图b；

图6为本发明实施例提供的一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法的预警界面显示效果图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

本发明实施例提供了一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法，通过仿真实验平台模拟避撞预警功能，测试该功能对于不同交叉口视距条件的功效性差异。

本发明实施例提供的一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法的处理流程图如图1所示，具体包括如下的处理步骤：

S110：搭建无控交叉口的交通冲突实验路网。

在联机驾驶模拟实验平台上，搭建驾驶模拟实验的交通冲突实验路网，所述交通冲突实验路网为8字环绕形，当两辆实验车从各自起点处同时出发，将依次在三个无控交叉口处以相互垂直的行驶方向相遇，处于潜在交通冲突处境。

S120：设定冲突车辆间实时位置共享避撞预警功能的工作过程及其作用范围。

在实验车辆仪表盘右侧，设置能自动弹出的避撞预警界面，用于实现冲突车辆间实时位置共享避撞预警功能。

所述避撞预警界面上显示的内容包括：自身车辆所在的局部路网图，自身车辆在局部路网图上的动态实时位置，潜在冲突车辆在局部路网图上的动态实时位置，自身车辆距离前方交叉口的动态实时距离，以及潜在冲突车辆距离前方交叉口的动态实时距离。

所述避撞预警界面的自动弹出条件为：当实验车辆进入距离前方交叉口x米的范围内时，以前方交叉口为中心，该交叉口其他进口道路上距离交叉口x米的范围内存在车辆，则实验车辆仪表盘右侧自动弹出预警界面。

当实验车辆驶离交叉口后，预警界面自动关闭。

S130：依据无控交叉口视距条件以及是否提供避撞预警功能划分实验场景，构建驾驶模拟实验场景。

在联机驾驶模拟实验平台上，根据无控交叉口的视距条件以及是否提供避撞预警功能，构建的四种驾驶模拟实验场景分别为：

(1)视距条件良好，车辆行驶过程中无预警功能。

(2)视距条件不良，车辆行驶过程中无预警功能。

(3)视距条件良好，车辆行驶过程中有预警功能。

(4)视距条件不良，车辆行驶过程中有预警功能。

其中，在联机驾驶模拟实验平台上，通过摆放楼房作为视线阻挡物构造视距条件不良的交叉口环境。

S140：在不同的所述驾驶模拟实验场景中，进行驾驶模拟实验，获取实验原始数据。

在所述驾驶模拟实验场景中，通过多台联机交互的驾驶模拟器进行驾驶模拟实验，所述联机驾驶模拟实验平台同步输出实验过程中多台实验车辆的原始数据，所述原始数据包括：控制参数和行驶参数。

所述控制参数包括：油门踏板角度、刹车踏板角度和方向盘转角。

所述行驶参数包括：车辆加速度、车辆位置信息、车辆速度、车头方位、道路编号、车道偏距和距黄线偏距。

S150：根据所述实验原始数据，比较分析所述避撞预警功能的使用功效，以及比较分析交叉口不同的视距条件下所述避撞预警功能对驾驶员的作用功效差异。

所述避撞预警功能的使用功效的衡量指标为：通过交叉口的通行效率和安全性。

所述通行效率的计算指标为：冲突两车相继通过冲突点的时间差、车辆最低速度和车辆速度降低率。

所述安全性的计算指标为：冲突两车相继通过冲突点的时间差、冲突车辆最小间距、初始减/加速的反应时刻、减速度和减速度变化率。

在对原始数据进行提取和统计计算的基础上，基于所述通行效率的计算指标和所述安全性的计算指标：

(1)分析比较在视距条件良好的交叉口环境下，使用所述避撞预警功能前后在通行效率和安全性两方面的差异。

(2)分析比较在视距条件不良的交叉口环境下，使用所述避撞预警功能前后在通行效率和安全性两方面的差异.

(3)分析比较在不同交叉口视距条件下，使用所述避撞预警功能对驾驶员的作用功效差异。

实施例二

该实施例提供了一种无控交叉口冲突车辆间实时位置共享避撞预警的模拟方法，其具体实现流程如图2所示，包括：实验前的准备工作，组织测试人员开展驾驶模拟实验，采集原始实验数据，选取关键行为变量作为预警功效性的衡量指标；具体可以包括如下的步骤：

步骤一：构建模拟实验条件。

该实施例基于综合交通实验平台(城市道路驾驶行为在线并行仿真实验系统)提供的多台联机驾驶模拟实验设备，由客户端界面可进入不同管理模块进行实验场景设计。

实验需要选择被测者多名，并依据实验目的确定被测者选择条件。实验应考虑实验结果普遍性，年龄及性别构成合理，人数建议大于40人。

步骤二：进行模拟实验的准备。

基于联机驾驶模拟实验平台的路网设计功能，如图3所示，搭建驾驶模拟实验的车辆行驶“8字环绕形”路网，使两辆实验车辆在实验过程中依次通过三个无控交叉口，并在每一交叉口处以相互垂直的行驶方向相遇。

基于联机驾驶模拟实验平台的场景设计功能，如图4和图5所示，分别构建视距条件良好和视距条件不良的无控交叉口场景。其中，视距条件不良的无控交叉口场景通过摆放楼房作为障碍物限制驾驶员的视距。

该实施例根据交叉口视距条件是否良好以及是否提供预警功能共分为四个场景，包括：视距条件良好，车辆行驶过程中无预警功能；视距条件不良，车辆行驶过程中无预警功能；视距条件良好，车辆行驶过程中有预警功能；视距条件不良，车辆行驶过程中有预警功能。

避撞预警功能的工作过程为：当主车进入前方交叉口x米范围内时，若以前方交叉口为中心，其他进口道路x米范围内存在车辆，则主车仪表盘右侧弹出预警界面，预警界面效果如图6所示。当主车驶离交叉口，预警界面消失。

如图6所示的预警界面效果图上显示的信息有：主车在道路上所处的位置，主车距离前方交叉口的距离，潜在冲突车辆位置及其与交叉口的距离。在图6中，主车与潜在冲突车辆可分别以绿色和红色的圆点表示，主车与潜在冲突车辆距交叉口的距离可分别以绿色和红色的数字表示，显示在预警界面的左上角。预警界面所有显示信息随时间动态变化，提供给驾驶员冲突过程的实时动态信息。

步骤三：进行模拟实验的测试。

每次实验由两名被测者构成一对实验组，同时进行实验。一对实验组依次进行四个场景的实验。不同实验组进行四个场景的顺序不同，以保证实验场景顺序的平衡性，排除因特定实验场景顺序带来的误差干扰。

在每个场景中，如图2所示的实验路网中，两名被测者同时从起点1和起点2出发，遇到距离第一个交叉口300米的信号灯处停车，两车等待绿灯亮后同时从距离第一个交叉口300米处出发，限速40千米/小时，构造潜在交通冲突的初始情境，待两辆试验车相互接近至一定范围内后相互看到，开始自由避撞过程。同理经过第二个和第三个交叉口。依照这种方法，每个场景中将收集到3起冲突案例。

步骤四：对模拟实验的数据进行分析。

联机驾驶模拟实验平台将同步输出实验过程中多台实验车辆的实验原始数据。

实验获得的原始数据包括车辆控制参数和车辆行驶参数。

车辆控制参数包括：油门踏板角度、刹车踏板角度和方向盘转角。油门踏板角度可用于计算当前车辆的最大速度。刹车踏板角度可用于计算当前车辆的制动时间。方向盘转角度可用于计算当前车辆的转弯半径。所述实验的数据分析过程主要用到的车辆控制参数包括油门踏板角度和刹车踏板角度。

车辆行驶参数包括：车辆加速度、位置信息、车辆速度、车头方位、道路编号、车道偏距和距黄线偏距。所述实验的数据分析过程主要用到的车辆行驶参数包括车辆加速度、位置信息和车辆速度。

从通行效率和安全性两方面考虑避撞预警功能的使用效果，对其功效做出测评。

其中，通行效率主要通过冲突两车相继通过冲突点的时间差、车辆最低速度、车辆速度降低率三个指标来体现。安全性主要通过冲突两车相继通过冲突点的时间差、冲突车辆最小间距、初始减(加)速反应时刻、减速度、减速度变化率五个指标来体现。

在对原始数据提取并统计计算的基础上，基于以上所述各项指标：

分析比较在视距条件良好的交叉口环境下避撞预警功能使用前后在通行效率和安全性两方面的差异；分析比较在视距条件不良的交叉口环境下避撞预警功能使用前后在通行效率和安全性两方面的差异；分析比较在不同交叉口视距条件下使用避撞预警功能的功效差异。

综上所述，本发明实施例通过搭建无控交叉口的交通冲突实验路网；设定冲突车辆间实时位置共享避撞预警功能的工作过程及其作用范围；依据无控交叉口视距条件以及是否提供避撞预警功能划分实验场景；构建驾驶模拟实验场景；在不同的驾驶模拟实验场景中，进行驾驶模拟实验，获取实验原始数据；根据实验原始数据，比较分析避撞预警功能的使用功效，以及比较分析交叉口不同的视距条件下避撞预警功能对驾驶员的作用功效差异。本发明提出冲突车辆间共享实时位置的预警功能，克服了传统预警技术预警信息不透明的缺陷，并通过仿真实验平台模拟该预警功能，测试这一预警功能对于不同交叉口视距条件的功效性差异，可用于指导智能车辆驾驶辅助决策功能的设计和投入使用，降低无控交叉口事故的发生率，保证车辆行驶安全。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。