CN107134173A - 一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于交通安全技术领域，公开了一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统及方法，在车上安装毫米波雷达、数据采集器等设备收集数据，获得车辆运行过程中的换道数据，判断每个驾驶者的驾驶习惯，形成了一套具有驾驶习惯识别的换道预警系统，从而在实际情况中驾驶员换道驾驶出现异常状态时，进行合理的提醒，避免引发较大的车辆事故。

Description

一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统及方法

技术领域

本发明属于交通安全技术领域，尤其涉及一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统及方法。

背景技术

我国每年因道路交通安全事故伤亡人数超过20万人，交通事故总量巨大、死亡率高、恶性事故多发，造成了巨大的损失。

据统计资料显示，换道失误是运行车辆发生事故的重要原因。运行车辆面对的各种类型的公路交通环境复杂，对驾驶员的驾驶技能要求较高，而变化车道时出现失误极易造成交通事故。

目前的换道预警系统都是一套成型的统一的规则，并未对驾驶员本身进行研究，不同人对风险的承受能力不同，会有不同的驾驶习惯和驾驶方式，应对应不同的预警规则。

发明内容

针对上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统及方法，能够形成一种识别率高的基于驾驶员驾驶习惯的换道预警系统，在车辆换道处于异常行驶状态时进行及时的提示，避免车辆进入危险行驶状态，从而保证车辆的行驶安全。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统，所述换道预警系统包括：单片机，前毫米波雷达，后毫米波雷达，数据采集器以及红色信号灯和绿色信号灯；

所述单片机上设置有第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端以及一个信号输出端；

所述前毫米波雷达的信号输出端与单片机的第一信号输入端电连接，所述后毫米波雷达的信号输出端与单片机的第二信号输入端电连接，所述数据采集器的信号输入端与自车的CAN总线电连接，所述数据采集器的信号输出端与单片机的第三信号输入端电连接，所述单片机的信号输出端分别与所述红色信号灯的信号输入端和所述绿色信号灯的信号输入端电连接。

本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：

(1)所述单片机安装于自车仪表盘下方内部；

所述前毫米波雷达固定安装于自车前保险杠中心；

所述后毫米波雷达固定安装于自车后保险杠中心；

所述数据采集器安装于自车仪表盘下方内部。

(2)所述单片机采用MC9S12XS256型单片机；

所述数据采集器采用CAN2.0A协议的采集器。

(3)所述前毫米波雷达，用于采集自车与前车之间的相对距离，并将自车与前车之间的相对距离发送给单片机；

所述后毫米波雷达，用于采集自车与后车之间的相对距离和相对速度，并将自车与后车之间的相对距离和相对速度发送给单片机；

所述数据采集器，用于采集自车的速度和转向灯信号，并将自车的速度和转向灯信号发送给单片机；

所述单片机，用于根据自车与前车之间的相对距离和自车的速度确定自车的跟车时距值；

所述单片机，还用于当自车进行换道时，根据自车与后车之间的相对距离、相对速度、自车的速度以及自车的跟车时距值，确定换道安全性为危险或者安全；

所述绿色信号灯，用于当单片机确定换道安全性为安全时，指示自车驾驶员换道安全；

所述红色信号灯，用于当单片机确定换道安全性为危险时，指示自车驾驶员换道危险。

技术方案二：

一种具有驾驶习惯识别的换道预警方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，获取预设时间段内自车与前车之间的相对距离、自车的速度，并根据所述预设时间段内自车与前车之间的相对距离、自车的速度，计算自车的多个跟车时距值；

步骤2，根据自车的多个跟车时距值，计算自车的综合跟车评价参数；

步骤3，根据自车的综合跟车评价参数，确定自车的跟车等级阈值；

步骤4，当自车进行换道时，获取自车与后车之间的相对距离、自车与后车之间的相对速度、自车的速度；

步骤5，根据自车与后车之间的相对距离、自车与后车之间的相对速度、自车的速度以及自车的跟车等级阈值，确定自车与后车之间的换道安全距离；

步骤6，在自车进行换道过程中，当自车与后车之间的相对距离大于或者等于自车与后车之间的换道安全距离时，确定自车换道安全；当自车与后车之间的相对距离小于自车与后车之间的换道安全距离时，确定自车换道危险，对自车驾驶员进行预警。

本发明技术方案二的特点和进一步的改进为：

(1)步骤1中具体包括如下子步骤：

(1a)在预设时间段内，设置以单位时间长度为间隔的多个采样时刻，获取每个采样时刻自车与前车之间的相对距离、自车的速度；

(1b)在每个采样时刻，将自车与前车之间的相对距离除以自车的速度，得到每个采样时刻自车的跟车时距值。

(2)步骤2中具体包括如下子步骤：

(2a)设置第一跟车时距阈值、第二跟车时距阈值、第三跟车时距阈值，且第一跟车时距阈值>第二跟车时距阈值>第三跟车时距阈值；并设置第一跟车时距阈值权系数，第二跟车时距阈值权系数，第三跟车时距阈值权系数，且第一跟车时距阈值权系数<第二跟车时距阈值权系数<第三跟车时距阈值权系数；

(2b)设置第一时间长度、第二时间长度、第三时间长度；

根据所有采样时刻自车的跟车时距值，统计自车的跟车时距值大于第二跟车时距阈值且小于第一跟车时距阈值的采样时刻的个数，记为第一个数，并将第一个数与单位时间长度相乘得到第一时间长度；

统计自车的跟车时距值大于第三跟车时距阈值且小于第二跟车时距阈值的采样时刻的个数，记为第二个数，并将第二个数与单位时间长度相乘得到第二时间长度；

统计自车的跟车时距值小于第三跟车时距阈值的采样时刻的个数，记为第三个数，并将第三个数与单位时间长度相乘得到第三时间长度；

(2c)计算得到自车的跟车评价参数为：第一跟车时距阈值权系数×第一时间长度+第二跟车时距阈值权系数×第二时间长度+第三跟车时距阈值权系数×第三时间长度。

(3)步骤3中具体包括如下子步骤：

(3a)设置第一跟车评价参数、第二跟车评价参数、第三跟车评价参数、第四跟车评价参数；且第一跟车评价参数>第二跟车评价参数>第三跟车评价参数>第四跟车评价参数；

(3b)若所述自车的综合跟车评价参数大于所述第一跟车评价参数，则确定自车的跟车等级阈值L为0.6秒；

若所述自车的综合跟车评价参数小于所述第一跟车评价参数且大于所述第二跟车评价参数，则确定自车的跟车等级阈值L为0.7秒；

若所述自车的综合跟车评价参数小于所述第二跟车评价参数且大于所述第三跟车评价参数，则确定自车的跟车等级阈值L为0.8秒；

若所述自车的综合跟车评价参数小于所述第三跟车评价参数且大于所述第四跟车评价参数，则确定自车的跟车等级阈值L为0.9秒；

若所述自车的综合跟车评价参数小于所述第四跟车评价参数，则确定自车的跟车等级阈值L为1秒。

(4)根据转向灯信号确定自车开始进行换道，步骤5中具体包括如下子步骤：

(5a)在自车进行换道过程中，自车与后车之间的换道安全距离满足如下两个条件：

(a)自车与后车之间的第一实时相对距离d1大于零；

其中，d1＝d0+Vr×t；d0为换道开始时自车与后车之间的相对距离，Vr为自车与后车之间的相对速度，t为从换道开始时刻到当前时刻的时间差；

(b)自车与后车之间的第二实时相对距离d2大于自车驾驶员认为的安全距离；

其中，自车驾驶员认为的安全距离d2＝V×L；V为自车的速度，L为自车的跟车等级阈值；

(5b)确定自车与后车之间的换道安全距离D＝d1+d2。

本发明针对行驶车辆现有安全设备普及率不高、行驶环境复杂、驾驶员注意力不集中以及一旦产生意外后果十分严重等特点，在车上安装毫米波雷达、数据采集器等设备收集数据，获得车辆运行过程中的换道数据，判断每个驾驶者的驾驶习惯，形成了一套具有驾驶习惯

识别的换道预警系统，从而在实际情况中驾驶员换道驾驶出现异常状

态时，进行合理的提醒，避免引发较大的车辆事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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具有驾驶习惯识别的换道预警系统的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种具有驾驶习惯识别的换道预警方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统，如图1所示，包括：单片机，用于测量车辆与周围车辆相对距离、相对速度、相对角度的毫米波雷达，与自身车辆总线连接的数据采集器，以及进行预警的红色信号灯与绿色信号灯。

所述单片机的对应I/O输入端分别连接所述毫秒波雷达的信号输出端、数据采集器的信号输出端。

所述毫米波雷达包含前毫米波雷达和后毫米波雷达。

所用毫秒波雷达型号为德尔福ESR，该毫米波雷达安装在运行车辆的前、后保险杠处，用于采集车辆与周围车辆的相对距离、相对角度、相对速度，以此识别运行车辆的周围情况。

所述毫秒波雷达终端电连接于单片机，通过信号线将以上参数信号发送至单片机中。

毫米波雷达能够实现对多个目标的同时追踪，在目标被部分遮挡的情况下依然具有良好的追踪效果，这为间接分析车辆的换道行为特性提供了支持。只有在目标被完全遮挡情况下才会出现目标丢失，对于这种数据做舍弃处理，但总体数量较少。

单片机采用MC9S12XS256型单片机，单片机安装于运行车辆仪表盘下方内部，用于处理毫米波雷达及数据采集器收集到的信息。

数据采集器为CAN2.0A协议的采集器，安装于车辆与运行车辆仪表盘下方内部，实时采集自身车辆运行过程中的车速及运行状态等。

一个指示安全的绿色LED信号灯和一个指示不安全的红色LED信号灯，分别固定在运行车辆仪表盘上方。

本发明实施例还提供一种具有驾驶习惯识别的换道预警方法，基于车辆监测到的数据总结出每位驾驶者运行车辆换道特性为基础，形成一套基于驾驶员驾驶习惯的换道预警模型，如图2所示，所述方法包括如下步骤：

(1)驾驶员跟车特性确定

系统启动后，车载前毫米波雷达不断监测驾驶人的跟车距离数据，并结合自车车速计算跟车时距值。将驾驶员跟车特性划分为5个等级阈值，分别为0.6s、0.7s、0.8s、0.9s、1.0s，每个驾驶员确定具体跟车等级阈值L的方法如下：

系统启动后，在单位长度(可根据实际情况进行设置，示例性的，可以设置单位长度为1秒)的时间内，以预设时间段30分钟为例，对该名驾驶员的跟车数据进行分布统计，分别计算跟车时距小于第一跟车时距阈值1.5s且大于第二跟车时距阈值的第一时间长度T1、跟车时距小于第二跟车时距阈值1.0s且大于第三跟车时距阈值0.6s的第二时间长度T2，以及跟车时距小于第三跟车时距阈值0.6s的第三时间长度T3；并由T1、T2、T3计算自车的综合跟车评价参数K，其中，K的计算公式如下：K＝T1×2+T2×4+T3×8；其中，2为第一跟车时距阈值权系数，4为第二跟车时距阈值权系数，5为第三跟车时距阈值权系数。

如果计算得到的K大于等于第一跟车评价参数4000，则该驾驶员的跟车等级阈值L为0.6s。

如果计算得到的K大于等于第二跟车评价参数3000且小于第一跟车评价参数4000，则该驾驶员的跟车等级阈值L为0.7s。

如果计算得到的K大于等于第三跟车评价参数2000且小于第二跟车评价参数3000，则该驾驶员的跟车等级阈值L为0.8s。

如果计算得到的K大于等于第四跟车评价参数1000且小于第三跟车评价参数2000，则该驾驶员的跟车等级阈值L为0.9s。

如果计算得到的K小于第四跟车评价参数1000，则该驾驶员的跟车等级阈值L为1.0s。

(2)换道安全距离确定

换道预警系统针对目标车道后方车辆，我国采用右侧通行的规定，左侧车道上的行车速度通常较高，而且换道时目标车道前方车辆的速度一般大于运行车辆。换道过程中，避免碰撞要满足两个条件：

a、保证整个换道过程中车辆一直在目标车道后方车辆的前面；

b、保证两车之间的安全距离。

要满足条件a，即自车与目标车辆之间的距离d1在换道过程中一直大于0。

d1＝d0+Vr×t

其中，d0为换道开始时刻自车与目标车辆的距离，Vr为两车间的相对速度，当自车的速度大于目标车辆速度时，Vr大于0，反之小于0。t为从换道开始时刻开始的时间值。

要满足条件b，由于每个驾驶员判断的安全距离不一样，为实现符合驾驶员习惯的换道预警风格，将步骤(1)中确定的跟车行为特性等级阈值L引入，结合自车速度计算条件b所对应的距离d2：

d2＝V×L

其中，V是自车行驶速度，L是步骤(1)中确定的跟车行为特性等级，对每个驾驶员，L可取为0.6s、0.7s、0.8s、0.9s、1.0s中的某一个。

(3)换道安全性分析

确定自车与后车之间的换道安全距离D，且D＝d1+d2。换道过程中，车载后毫米波雷达不断的监测自车与目标车辆后方车辆的距离，当距离小于D时，换道安全性分析结果为危险，此时将对驾驶员发出预警信号。如果距离大于等于D，则换道过程为安全，此时不需要对驾驶员发出预警信号。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统，其特征在于，所述换道预警系统包括：单片机，前毫米波雷达，后毫米波雷达，数据采集器以及红色信号灯和绿色信号灯；

所述单片机上设置有第一信号输入端、第二信号输入端、第三信号输入端以及一个信号输出端；

所述前毫米波雷达的信号输出端与单片机的第一信号输入端电连接，所述后毫米波雷达的信号输出端与单片机的第二信号输入端电连接，所述数据采集器的信号输入端与自车的CAN总线电连接，所述数据采集器的信号输出端与单片机的第三信号输入端电连接，所述单片机的信号输出端分别与所述红色信号灯的信号输入端和所述绿色信号灯的信号输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统，其特征在于，所述单片机安装于自车仪表盘下方内部；

所述前毫米波雷达固定安装于自车前保险杠中心；

所述后毫米波雷达固定安装于自车后保险杠中心；

所述数据采集器安装于自车仪表盘下方内部。

3.根据权利要求1所述的一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统，其特征在于，所述单片机采用MC9S12XS256型单片机；

所述数据采集器采用CAN2.0A协议的采集器。

4.根据权利要求1所述的一种具有驾驶习惯识别的换道预警系统，其特征在于，

所述前毫米波雷达，用于采集自车与前车之间的相对距离，并将自车与前车之间的相对距离发送给单片机；

所述后毫米波雷达，用于采集自车与后车之间的相对距离和相对速度，并将自车与后车之间的相对距离和相对速度发送给单片机；

所述数据采集器，用于采集自车的速度和转向灯信号，并将自车的速度和转向灯信号发送给单片机；

所述单片机，用于根据自车与前车之间的相对距离和自车的速度确定自车的跟车时距值；

所述单片机，还用于当自车进行换道时，根据自车与后车之间的相对距离、相对速度、自车的速度以及自车的跟车时距值，确定换道安全性为危险或者安全；

所述绿色信号灯，用于当单片机确定换道安全性为安全时，指示自车驾驶员换道安全；

所述红色信号灯，用于当单片机确定换道安全性为危险时，指示自车驾驶员换道危险。

5.一种具有驾驶习惯识别的换道预警方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1，获取预设时间段内自车与前车之间的相对距离、自车的速度，并根据所述预设时间段内自车与前车之间的相对距离、自车的速度，计算自车的多个跟车时距值；

步骤2，根据自车的多个跟车时距值，计算自车的综合跟车评价参数；

步骤3，根据自车的综合跟车评价参数，确定自车的跟车等级阈值；

步骤4，当自车进行换道时，获取自车与后车之间的相对距离、自车与后车之间的相对速度、自车的速度；

步骤5，根据自车与后车之间的相对距离、自车与后车之间的相对速度、自车的速度以及自车的跟车等级阈值，确定自车与后车之间的换道安全距离；

步骤6，在自车进行换道过程中，当自车与后车之间的相对距离大于或者等于自车与后车之间的换道安全距离时，确定自车换道安全；当自车与后车之间的相对距离小于自车与后车之间的换道安全距离时，确定自车换道危险，对自车驾驶员进行预警。

6.根据权利要求5所述的一种具有驾驶习惯识别的换道预警方法，其特征在于，步骤1中具体包括如下子步骤：

(1a)在预设时间段内，设置以单位时间长度为间隔的多个采样时刻，获取每个采样时刻自车与前车之间的相对距离、自车的速度；

(1b)在每个采样时刻，将自车与前车之间的相对距离除以自车的速度，得到每个采样时刻自车的跟车时距值。

7.根据权利要求5所述的一种具有驾驶习惯识别的换道预警方法，其特征在于，步骤2中具体包括如下子步骤：

(2a)设置第一跟车时距阈值、第二跟车时距阈值、第三跟车时距阈值，且第一跟车时距阈值＞第二跟车时距阈值＞第三跟车时距阈值；并设置第一跟车时距阈值权系数，第二跟车时距阈值权系数，第三跟车时距阈值权系数，且第一跟车时距阈值权系数＜第二跟车时距阈值权系数＜第三跟车时距阈值权系数；

(2b)设置第一时间长度、第二时间长度、第三时间长度；

根据所有采样时刻自车的跟车时距值，统计自车的跟车时距值大于第二跟车时距阈值且小于第一跟车时距阈值的采样时刻的个数，记为第一个数，并将第一个数与单位时间长度相乘得到第一时间长度；

统计自车的跟车时距值大于第三跟车时距阈值且小于第二跟车时距阈值的采样时刻的个数，记为第二个数，并将第二个数与单位时间长度相乘得到第二时间长度；

统计自车的跟车时距值小于第三跟车时距阈值的采样时刻的个数，记为第三个数，并将第三个数与单位时间长度相乘得到第三时间长度；

(2c)计算得到自车的综合跟车评价参数为：第一跟车时距阈值权系数×第一时间长度+第二跟车时距阈值权系数×第二时间长度+第三跟车时距阈值权系数×第三时间长度。

8.根据权利要求5所述的一种具有驾驶习惯识别的换道预警方法，其特征在于，步骤3中具体包括如下子步骤：

(3a)设置第一跟车评价参数、第二跟车评价参数、第三跟车评价参数、第四跟车评价参数；且第一跟车评价参数＞第二跟车评价参数＞第三跟车评价参数＞第四跟车评价参数；

(3b)若所述自车的综合跟车评价参数大于所述第一跟车评价参数，则确定自车的跟车等级阈值L为0.6秒；

若所述自车的综合跟车评价参数小于所述第一跟车评价参数且大于所述第二跟车评价参数，则确定自车的跟车等级阈值L为0.7秒；

若所述自车的综合跟车评价参数小于所述第二跟车评价参数且大于所述第三跟车评价参数，则确定自车的跟车等级阈值L为0.8秒；

若所述自车的综合跟车评价参数小于所述第三跟车评价参数且大于所述第四跟车评价参数，则确定自车的跟车等级阈值L为0.9秒；

若所述自车的综合跟车评价参数小于所述第四跟车评价参数，则确定自车的跟车等级阈值L为1秒。

9.根据权利要求5所述的一种具有驾驶习惯识别的换道预警方法，其特征在于，根据转向灯信号确定自车开始进行换道，步骤5中具体包括如下子步骤：

(5a)在自车进行换道过程中，自车与后车之间的换道安全距离满足如下两个条件：

(a)自车与后车之间的第一实时相对距离d1大于零；

其中，d1＝d0+Vr×t；d0为换道开始时自车与后车之间的相对距离，Vr为自车与后车之间的相对速度，t为从换道开始时刻到当前时刻的时间差；

(b)自车与后车之间的第二实时相对距离d2大于自车驾驶员认为的安全距离；

其中，自车驾驶员认为的安全距离d2＝V×L；V为自车的速度，L为自车的跟车等级阈值；

(5b)确定自车与后车之间的换道安全距离D＝d1+d2。