低能見度下無信號控制平面交叉口的車輛預警系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種低能見度下無信號控制平面交叉口的車輛預警系統及方法。
【背景技術】
[0002]當前我國城市化進度的快速推進，同時伴隨著在各區域之間的公路體系的進一步擴展，在公路建設中不可避免的出現了數量可觀的無信號管理與控制的平面交叉口。而這些交叉口通常位于城鄉結合部、鄉鎮結合部等郊區區域，該區域的車輛通常具有行駛速度快、駕駛行為野蠻等特點。而當上述交叉口所在區域出現低能見度天氣狀況，如大霧、大雪、暴雨、霧霾等，正在通過上述路口的車輛缺少了交叉口信號的管理，無法提前主動避免車輛碰撞，這就導致了事故的發生。
[0003]現有的文獻多關注到了交叉口的沖突問題以及大霧、暴雪、霧霾等低能見度情況下的車速限速問題，但并未考慮到:
[0004](1)低能見度條件下，基于潛在沖突判別的無信號控制平面交叉口的安全車速計算冋題；
[0005](2)低能見度條件下，綜合考慮環境條件以及潛在沖突的無信號控制平面交叉口的安全預警問題。
[0006]而本發明主要針對無信號控制平面交叉口處于低能見度條件時，可以依靠交叉口附近所設置的能見度檢測儀判斷當前能見度條件以及車輛檢測器檢測即將通過交叉口的車輛，并綜合考慮環境條件以及潛在沖突，進行車輛安全預警與安全車速的發布。
【發明內容】
[0007]本發明為了解決上述問題，提出了一種低能見度下無信號控制平面交叉口的車輛預警系統及方法，本發明通過能見度檢測模塊檢測當前交叉口可視條件，并通過車輛檢測模塊檢測即將通過該路口車輛車速，傳送到車速計算模塊，計算即將發生交叉口沖突的車輛的安全行駛速度，并及時傳輸到預警信息發布與接收模塊發布給駕駛人，從而達到無信號交叉口的車輛沖突處理。
[0008]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0009]一種低能見度下無信號控制平面交叉口的車輛預警系統，包括能見度檢測模塊、車輛檢測模塊安全車速計算模塊和預警信息發布模塊，其中:
[0010]所述能見度檢測模塊設置于目標交叉口，檢測交叉口的能見度，所述車輛檢測模塊根據磁場變化檢測車輛速度，將當前的車輛行駛速度傳輸給安全車速計算模塊，所述安全車速計算模塊根據安全車速計算公式、當前交叉口的能見度和車輛的行駛位置進行計算，判斷車輛是否為安全行駛速度，并發送信號給預警信息發布模塊。
[0011]所述預警信息發布模塊包括控制單元和布設于每條車行道兩側的可控閃光道釘組構成，控制單元內部儲存有預警道釘頻率算法，控制單元控制工作可控閃光道釘組工作，所述可控閃光道釘組包括多個并排設置的可控閃光道釘。車輛檢測模塊檢測當前車道行駛的車輛行駛車速為安全車速時，控制單元發布正常工作指令使閃光道釘按照常數頻率閃爍用于警示駕駛人道路位置；當車輛檢測模塊檢測出不安全車速時，控制單元的預警機制被激活，按照得出的安全車速結合預警道釘頻率算法得出閃光道釘的點亮順序和單個道釘的點亮時間，從而在視覺上達到引導駕駛人主動減速的目的。
[0012]所述能見度檢測模塊，根據已公布的水平能見度科施米德爾公式對當地實際能見度進行計算，而后進行調校并重新定義低能見度標準，完成調校之后儲存當前標準。
[0013]所述車輛檢測模塊設置于交叉口進口道上。
[0014]—種基于上述系統的預警方法，包括以下步驟:
[0015](1)將能見度檢測模塊安裝至目標交叉口，檢測當前交叉口的能見度，并根據當地天氣實際狀況并應用水平能見度經驗公式進行調校并重新定義低能見度標準；
[0016](2)車輛檢測模塊根據實際車輛多次通過檢測器時引起的磁場變化，分析該變化信號，計算出當前車輛行駛速度，傳送至安全車速計算模塊；
[0017](3)當安全車速計算模塊獲取到當前車輛行駛速度做出預判，根據安全車速計算公式、當前能見度和車輛的行駛位置進行判斷，在當前能見度條件下是否為安全行駛速度，若不是，則發生預警。
[0018]所述步驟(1)中，根據交叉口使用的能見度經驗公式計算得到當前能見度。
[0019]所述步驟(3)中，針對同一方向道路上行駛的車輛安全車速計算，構建防追尾安全車速公式，Vn+l’ (t+1) = f [vn+i(t)-vn(t) ,L(V) (t)，an+i (a，β) (t) ]，L(V)(t)---1 時刻前后車可視距離;式中V代表能見度;an+1---第n+1輛車減速度，減速度與參數α，β有關，其中α代表路面附著系數，β代表車輛制動性能。
[0020]所述步驟(3)中，針對相交沖突車流的安全車速計算，構建交叉口防碰撞安全車速公式，Vn+i” (t+l) = f [minLn+i(i),vn+i(t)-vn(t) ,a(a,β)(t)]，式中vn+i”(t+1)---1+1 時刻n+
1輛車防碰撞安全車速;Ln+1(i)-_-第i個沖突點距離n+1輛車的距離。
[0021]所述步驟(3)中，對于交叉口的控制條件為兩輛車到達交叉口的時間差大于等于最小車頭時距加上前車從停車線到沖突點的行駛時間與后車從停車線到沖突點的行駛時間的差值。
[0022]所述步驟(3)中，安全車速的計算方法為vn+i(t+l)=min[vn+i’(t+1)，vn+i”(t+Ι)]。
[0023]所述步驟(3)中，預警道釘頻率算法為fn+i= Light{CompareTo[C，fn],vn+i(t+l)，ΣΤ(?)}，式中C為預警模塊正常工作時閃光道釘閃爍頻率為常數;fn為上一輪安全車速預警頻率；ΣΤ(?)為閃光道釘點亮順序。
[0024]所述步驟(3)中，關于預警頻率的描述如下:當車輛當前車速大于安全車速，由預警道釘頻率算法得出預警頻率，并同時由與駕駛人相反方向逐個按照得出預警頻率點亮并循環，形成視覺差引導駕駛人主動減速。
[0025]所述道釘的閃爍顏色為藍色，與頻率共同作用才能達到預警模塊的最大工作效益。
[0026]本發明的有益效果為:
[0027](1)本發明將在低能見度條件下的無信號交叉口的可能發生的車輛沖突列為主要預警目標；
[0028](2)本發明也可將車輛未進入無控交口前的行駛車速進行車速建議，做到防患于未然的車輛預警；
[0029](3)基于有效檢測交叉口區域范圍內的能見度，對即將通過該交叉口的車輛進行車速建議及即將發生的車輛沖突的有效預警；
[0030](4)充分考慮到無信號交叉口的交通環境條件，低能見度條件下的駕駛人心理活動等因素造成的駕駛行為的變化，給予一定的車輛安全行駛的輔助功能。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發明的交叉口預警系統布設示意圖；
[0032]圖2為本發明系統邏輯圖
[0033]圖3為本發明預警模塊架構示意圖
[0034]其中:1、車輛檢測模塊，2、安全車速計算模塊，3、能見度檢測模塊，4、預警信息發布與接收模塊，5、藍色可控閃光道釘，6、內置控制單元。
【具體實施方式】
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[0035]下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。
[0036]如圖1所示，一種低能見度無信號平面交叉口的車輛預警方法，包括以下步驟:
[0037]步驟1:將能見度檢測模塊安裝至目標交叉口，根據當地天氣實際狀況并應用水平能見度經驗公式--Koschmieder公式V=，其中V表示能見度，Η表示標高(km)，表示光學厚度，進行調校并重新定義低能見度標準，完成調校之后儲存當前標準；
[0038]步驟2:車輛檢測模塊根據實際車輛多次通過檢測器時引起的磁場變化，分析該變化信號并結合配套軟件計算出當前車輛行駛速度，傳送至安全車速計算模塊；
[0039]步驟3:當安全車速計算模塊獲取到當前車輛行駛速度可以做出預判，根據安全車速計算公式，vn+i(t+l) =min[vn+i’ (t+1)，vn+i”(t+1)]，如車輛當前位置位于任意方向的進口直行車道同時仍有其它車輛位于其它任意方向的與前者存在沖突可能的左轉車道，這里需要建立一個比較取小公式，車速= CompareTo(每輛車的當前車速，到達交叉口時間，到達沖突點距離)，存在任何兩輛及以上車輛之間存在沖突發生的可能，則利用當前能見度條件下，車速取小之后判斷是否為安全行駛速度，若不是，則通過內置的低能見度條件下的交叉口沖突計算公式得出安全行駛車速并傳輸給預警信息發布與接收模塊發布，若為安全行駛車速則不做處理。其中直行與右轉的車速與上述步驟三中所述預測方法類同不予贅述。
[0040]其中步驟3所述的安全車速計算模塊的構建:
[0041]1.由步驟1測定的當前能見度，取決于當前交叉口所使