车辆碰撞预测方法、车辆碰撞预测系统及电子装置与流程

技术特征：

1.一种车辆碰撞预测方法，其特征在于，包括：

获得本车的车辆定位信息和车辆状态信息，获得目标车辆的车辆定位信息和车辆状态信息，其中，所述车辆状态信息包括速度、加速度、航向角、车长、以及车宽；

根据本车的车辆定位信息与所述目标车辆的车辆定位信息确定本车与所述目标车辆之间的距离；

如果本车与所述目标车辆之间的距离小于预设的距离阈值，则确定本车与所述目标车辆是否处于同一车道；

如果本车与所述目标车辆未处于同一车道，则根据本车和所述目标车辆的车辆定位信息、速度、加速度、航向角、车长和车宽，确定出本车进入碰撞危险区域的第一时刻以及离开所述碰撞危险区域的第二时刻，确定出所述目标车辆进入所述碰撞危险区域的第三时刻以及离开所述碰撞危险区域的第四时刻；

取第一时间区间和第二时间区间的交集作为预计碰撞时间集合，其中，所述第一时间区间为闭区间，所述第一时间区间的下边界为所述第一时刻、上边界为所述第二时刻，所述第二时间区域为闭区间，所述第二时间区间的下边界为所述第三时刻、上边界为所述第四时刻；

如果所述预计碰撞时间集合的下边界为所述第一时刻、上边界为所述第四时刻，则确定出所述目标车辆在所述第一时刻的速度在本车行进方向上的投影速度，如果本车的速度大于所述投影速度，则确定存在交叉碰撞风险，否则，确定不存在交叉碰撞风险；

如果所述预计碰撞时间集合为除下边界为所述第一时刻且上边界为所述第四时刻之外的非空集合，则确定存在交叉碰撞风险；

在确定存在交叉碰撞风险的情况下，确定出本车与所述目标车辆之间的交叉碰撞距离和交叉碰撞安全距离，和/或，确定出本车与所述目标车辆之间的预计交叉碰撞时间和交叉碰撞安全时间；

如果所述交叉碰撞距离小于或等于所述交叉碰撞安全距离，或者，所述预计交叉碰撞时间小于或等于所述交叉碰撞安全时间，则进行碰撞预警。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

如果本车与所述目标车辆处于同一车道，则确定本车与所述目标车辆的同车道同向距离；

根据本车与所述目标车辆的同车道同向距离、本车的速度、本车的加速度、本车的车长、所述目标车辆的速度、所述目标车辆的加速度、以及所述目标车辆的车长，求解本车与所述目标车辆的预计同车道碰撞时间，并根据求解结果确定是否存在同车道碰撞风险；

在确定存在同车道碰撞风险的情况下，确定出本车与所述目标车辆之间的同车道碰撞安全距离和/或同车道碰撞安全时间；

如果所述同车道同向距离小于或等于所述同车道碰撞安全距离，或者，所述预计同车道碰撞时间小于或等于所述同车道碰撞安全时间，则进行碰撞预警。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据本车和所述目标车辆的车辆定位信息、速度、加速度、航向角、车长和车宽，确定出本车进入碰撞危险区域的第一时刻以及离开所述碰撞危险区域的第二时刻，确定出所述目标车辆进入所述碰撞危险区域的第三时刻以及离开所述碰撞危险区域的第四时刻，包括：

根据本车的航向角和所述目标车辆的航向角确定出本车和所述目标车辆之间的航向差；

根据本车的车宽、所述目标车辆的车宽、以及所述航向差确定出本车的碰撞角和所述目标车辆的碰撞角；

根据本车的车宽和本车的碰撞角确定出本车的碰撞危险长度，根据所述目标车辆的车宽和所述目标车辆的碰撞角确定出所述目标车辆的碰撞危险长度；

根据第一方程和第二方程求解出所述第一时刻和所述第二时刻，根据第三方程和第四方程求解出所述第三时刻和所述第四时刻；

所述第一方程为

所述第二方程为

所述第三方程为

所述第四方程为

其中，th_1为第一时刻，th_2为第二时刻，tr_1为第三时刻，tr_2为第四时刻，xh为本车的中心点在预设坐标系中的横坐标，yh为本车的中心点在所述预设坐标系中的纵坐标，dc_h为本车的碰撞危险长度，lhv为本车的车长，vh为本车的速度，ah为本车的加速度，xr为所述目标车辆的中心在所述预设坐标系中的横坐标，yr为所述目标车辆的中心在所述预设坐标系中的纵坐标，dc_r为所述目标车辆的碰撞危险长度，lrv为所述目标车辆的车长，vr为所述目标车辆的速度，ar为所述目标车辆的加速度，xo为本车与所述目标车辆的运动轨迹交叉点在所述预设坐标系中的横坐标，yo为本车与所述目标车辆的运动轨迹交叉点在所述预设坐标系中的纵坐标。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据求解结果确定是否存在同车道碰撞风险，包括：

如果求解结果包括唯一正解，则确定存在同车道碰撞风险，将所述唯一正解作为本车与所述目标车辆的预计同车道碰撞时间；

如果求解结果包括两个正解，则确定存在同车道碰撞风险，将所述两个正解中的较小者作为本车与所述目标车辆的预计同车道碰撞时间；

如果所述求解结果为负解或者无解，则确定不存在同车道碰撞风险。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定本车与所述目标车辆之间的同车道碰撞安全距离和同车道碰撞安全时间，包括：

按照第一公式计算出本车与所述目标车辆之间的同车道碰撞安全时间；

按照第二公式计算出本车与所述目标车辆之间的同车道碰撞安全距离；

第一公式为：

第二公式为：

其中，tp_s为同车道碰撞安全时间，lp_s为同车道碰撞安全距离，vh为本车的速度，ah为本车的加速度，vr为所述目标车辆的速度，ar为所述目标车辆的加速度，ah_0为本车的最小制动减速度，t1为本车在制动反应阶段的最大制动反应时间，t2为本车做出减速策略后加速度降至目标加速度所需的时间，lhv为本车的车长，lrv为所述目标车辆的车长。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述确定本车与所述目标车辆是否处于同一车道，包括：

确定本车与所述目标车辆之间的垂向偏移量；

根据本车的车宽和所述目标车辆的车宽确定本车和所述目标车辆之间的危险垂向距离；

如果所述垂向偏移量小于或等于所述危险垂向距离，则确定本车与所述目标车辆处于同一车道，否则，确定本车与所述目标车辆未处于同一车道。

7.一种车辆碰撞预测系统，其特征在于，包括：

信息获取单元，用于获得本车的车辆定位信息和车辆状态信息，获得目标车辆的车辆定位信息和车辆状态信息，其中，所述车辆状态信息包括速度、加速度、航向角、车长、以及车宽；

车辆距离确定单元，用于根据本车的车辆定位信息与所述目标车辆的车辆定位信息确定本车与所述目标车辆之间的距离；

车道确定单元，用于在本车与所述目标车辆之间的距离小于预设的距离阈值的情况下，确定本车与所述目标车辆是否处于同一车道；

时间确定单元，用于在本车与所述目标车辆未处于同一车道的情况下，根据本车和所述目标车辆的车辆定位信息、速度、加速度、航向角、车长和车宽，确定出本车进入碰撞危险区域的第一时刻以及离开所述碰撞危险区域的第二时刻，确定出所述目标车辆进入所述碰撞危险区域的第三时刻以及离开所述碰撞危险区域的第四时刻；

碰撞时间集合确定单元，用于取第一时间区间和第二时间区间的交集作为预计碰撞时间集合，其中，所述第一时间区间为闭区间，所述第一时间区间的下边界为所述第一时刻、上边界为所述第二时刻，所述第二时间区域为闭区间，所述第二时间区间的下边界为所述第三时刻、上边界为所述第四时刻；

第一处理单元，用于在所述预计碰撞时间集合的下边界为所述第一时刻、上边界为所述第四时刻的情况下，确定出所述目标车辆在所述第一时刻的速度在本车行进方向上的投影速度，如果本车的速度大于所述投影速度，则确定存在交叉碰撞风险，否则，确定不存在交叉碰撞风险；

第二处理单元，用于在所述预计碰撞时间集合为除下边界为所述第一时刻且上边界为所述第四时刻之外的非空集合的情况下，确定存在交叉碰撞风险；

第一预测数据确定单元，用于在确定存在交叉碰撞风险的情况下，确定出本车与所述目标车辆之间的交叉碰撞距离和交叉碰撞安全距离，和/或，确定出本车与所述目标车辆之间的预计交叉碰撞时间和交叉碰撞安全时间；

第一预警决策单元，用于在所述交叉碰撞距离小于或等于所述交叉碰撞安全距离，或者，所述预计交叉碰撞时间小于或等于所述交叉碰撞安全时间的情况下，进行碰撞预警。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

同向距离确定单元，用于在本车与所述目标车辆处于同一车道的情况下，确定本车与所述目标车辆的同车道同向距离；

第三处理单元，用于根据本车与所述目标车辆的同车道同向距离、本车的速度、本车的加速度、本车的车长、所述目标车辆的速度、所述目标车辆的加速度、以及所述目标车辆的车长，求解本车与所述目标车辆的预计同车道碰撞时间，并根据求解结果确定是否存在同车道碰撞风险；

第二预测数据确定单元，用于在确定存在同车道碰撞风险的情况下，确定出本车与所述目标车辆之间的同车道碰撞安全距离和/或同车道碰撞安全时间；

第二预警决策单元，用于在所述同车道同向距离小于或等于所述同车道碰撞安全距离，或者，所述预计同车道碰撞时间小于或等于所述同车道碰撞安全时间的情况下，进行碰撞预警。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述车道确定单元确定本车与所述目标车辆是否处于同一车道，具体为：

确定本车与所述目标车辆之间的垂向偏移量；根据本车的车宽和所述目标车辆的车宽确定本车和所述目标车辆之间的危险垂向距离；如果所述垂向偏移量小于或等于所述危险垂向距离，则确定本车与所述目标车辆处于同一车道，否则，确定本车与所述目标车辆未处于同一车道。

10.一种电子装置，其特征在于，包括处理器、存储器和通信接口；

所述存储器用于存储程序；

所述处理器用于调用并执行所述存储器中存储的程序，以执行如上述权利要求1至6中任一项所述的车辆碰撞预测方法。

技术总结
本申请公开车辆碰撞预测方法、车辆碰撞预测系统及电子装置。在本车和目标车辆之间的距离小于预设的距离阈值，且两车未处于同一车道的情况下，确定出两车均位于碰撞危险区域内的预计碰撞时间集合；若该集合非空，目标车辆相较于本车，是除先进入碰撞危险区域且先离开碰撞危险区域之外的情况，确定存在交叉碰撞风险；若该集合非空，目标车辆先于本车进入碰撞危险区域，且先于本车离开碰撞危险区域，比较目标车辆在本车行进方向上的投影速度和本车的速度，以确定是否存在交叉碰撞风险，能够降低安全冗余；之后，通过比较交叉碰撞距离和交叉碰撞安全距离，和/或，比较预计交叉碰撞时间和交叉碰撞安全时间，能够准确地预测两车是否会发生交叉碰撞。

技术研发人员：周建豪;曹红;张良;刘金栋;孙彦森
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司;潍坊潍柴动力科技有限责任公司
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2021.08.31