基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法、系统及介质与流程

1.本发明属于车辆碰撞风险预警技术领域，具体涉及一种基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法、系统及介质。


背景技术：

2.碰撞风险预警对于保证交通运行的安全性，防止二次事故发生具有很重要的意义；目前，进行车辆碰撞预警的方式有两种，一种是由汽车本身装有的gps、雷达、速度传感器、加速度传感器和车路通信的车载终端，来采集车辆位置、速度等信息，然后再发送至路侧设备进行数据处理，而路侧设备在识别到车辆冲突时，通过控制交通信号灯来降低冲突发生率；另一种则是在汽车自身上装有预警系统，由汽车自身的预警系统来进行碰撞预警。
3.但是，前述两种方法存在以下不足：第一种方法存在数据通信成本较高，且不能精确定位到每辆车是否处于碰撞风险之中，从而导致不能定向将冲突信息传递给每辆车的问题；而第二种方法则只能对自车及周围的汽车做出预警，而并未做到整个路段区域的冲突预警；因此，提供一种可直接将冲突信息发送至整个路段区域的所有车辆，从而实现预警信息的定向发布，且成本低的车辆冲突预警方法迫在眉睫。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法、系统及介质，用以解决现有技术不能定向将冲突信息传递给每辆车，以及未做到整个路段的冲突预警的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.第一方面，提供了一种基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法，包括：
7.路侧设备获取待监测区域内各车道上各个交通车辆的交通数据，其中，任一交通车辆的交通数据包括采集时间、任一交通车辆的车身长度、车身宽度、位置坐标以及速度；
8.路侧设备基于各个交通车辆的交通数据，计算第i个交通车辆与各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，以及计算第i个交通车辆与各第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，其中，所述纵向冲突风险指标值用于表征第i个交通车辆与任一第一指定车辆在车道方向上的碰撞风险程度，所述侧向冲突风险指标值用于表征第i个交通车辆与任一第二指定车辆在除车道方向以外的任意方向上的碰撞风险程度，且第一指定车辆为各个交通车辆中除去第i个交通车辆以外的交通车辆，第二指定车辆为各个交通车辆中，与第i个交通车辆所在车道相邻车道内的交通车辆；
9.路侧设备根据所述第i个交通车辆与各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，以及所述第i个交通车辆与各第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，得出与第i个交通车辆具有碰撞风险的第一指定车辆和/或第二指定车辆，以作为第i个交通车辆的冲突车辆；
10.当i从1轮询至n时，得到每个交通车辆对应的冲突车辆，其中，n为交通车辆的总个数；
11.路侧设备将每个交通车辆对应的冲突车辆的位置坐标，转换为参考坐标系下的坐标，分别得到各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标；
12.路侧设备将各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标广播至待监测车辆的车载预警设备，其中，所述待监测车辆为所述待监测区域内所有的交通车辆；
13.待监测车辆上的车载预警设备接收所述路侧设备发送的各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标；
14.对于任一待监测车辆，任一待监测车辆上的车载预警设备根据任一待监测车辆的自身位置坐标以及各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标，计算得到任一待监测车辆与各个冲突车辆的绝对距离；
15.任一待监测车辆上的车载预警设备判断所述任一待监测车辆与各个冲突车辆的绝对距离中是否存在有小于或等于第三阈值的绝对距离；
16.若是，待监测车辆上的车载预警设备则判定所述任一待监测车辆与目标车辆存在碰撞冲突，其中，所述目标车辆为与任一待监测车辆的绝对距离小于或等于第三阈值的冲突车辆；
17.任一待监测车辆上的车载预警设备向所述任一待监测车辆对应的驾驶人员发出碰撞预警提示，以在提示后，完成对所述任一待监测车辆的冲突预警。
18.基于上述公开的内容，本发明通过路侧设备来获取待监测区域内各个交通车辆的交通数据，然后基于各个交通车辆的交通数据，来计算出第i个交通车辆与第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，以及计算出第i个交通车辆与第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，接着，即可基于前述两风险指标值，来得出在车道方向上与第i个交通车辆存在碰撞风险的第一指定车辆，以及在除去车道方向以外的任意方向上，与第i个交通车辆存在碰撞风险的第二指定车辆，从而将存在碰撞风险的第一指定车辆和/或第二指定车辆，作为冲突车辆；由此，按照前述方法来计算出所有交通车辆的纵向冲突风险指标值和侧向冲突风险指标值后，即可得到各个交通车辆对应的冲突车辆；最后，将各个冲突车辆的位置坐标转换为在参考坐标系下的绝对坐标，并发送至待监测区域内各个交通车辆的车载预警设备中，而各交通车辆的车载预警设备则可根据自身位置坐标以及接收到的冲突车辆的绝对坐标，来实现碰撞冲突的定向匹配，也就是基于冲突车辆的坐标以及自身位置坐标来计算自身车辆与冲突车辆的绝对距离，以便基于绝对距离来判断自身车辆是否存在碰撞冲突，从而实现碰撞预警。
19.通过上述设计，本发明从路侧设备处直接获取车辆的交通数据，从而判定车辆是否存在冲突，不仅可优化碰撞风险的预警过程，还可降低成本；同时，本发明将路侧设备感知到的碰撞风险信息传递给待监测区域内的每个车辆，并基于坐标定向匹配的方法，来实现对冲突车辆的定向预警，由此，本发明运用车路协同技术实现了交通预警信息的定向发布以及碰撞预警的超视距感知，适用于大规模应用与推广。
20.在一个可能的设计中，所述任一交通车辆的速度包括纵向速度，其中，所述纵向速度为任一交通车辆在车道方向上运动速度；
21.相应的，基于各个交通车辆的交通数据，计算第i个交通车辆与各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，包括：
22.基于所述第i个交通车辆的位置坐标和纵向速度，以及各第一指定车辆的纵向速
度、车身长度和位置坐标，并按照如下公式(1)，计算得到第i个交通车辆与各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值；
[0023][0024]
上述式(1)中，ttc(i,j)表示第i个交通车辆与第j个第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，单位为秒，x
′j(t)表示第j个第一指定车辆在采集时间为t时刻时的位置坐标中的横坐标，xi(t)表示第i个交通车辆在采集时间为t时刻时的位置坐标中的横坐标，lj表示第j个第一指定车辆的车身长度，表示第i个交通车辆在采集时间为t时刻时的纵向速度，v
′j(t)表示第j个第一指定车辆在采集时间为t时刻时的纵向速度，j＝1,2,...,h，h为第一指定车辆的总个数。
[0025]
在一个可能的设计中，所述任一交通车辆的速度包括横向速度，其中，所述横向速度为任一交通车辆在指定方向上的运动速度，且所述指定方向与任一交通车辆的车道方向相垂直；
[0026]
相应的，基于各个交通车辆的交通数据，计算第i个交通车辆与各第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，包括：
[0027]
基于第i个交通车辆的横向速度和位置坐标，以及各第二指定车辆的位置坐标和车身宽度，并按照如下公式(2)，计算得到第i个交通车辆与各第二指定车辆的侧向冲突风险指标值；
[0028][0029]
上述式(2)中，pet(i,p)表示第i个交通车辆与第p个第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，单位为秒，y
′
p
(t)表征第p个第二指定车辆在采集时间为t时刻时的位置坐标中的纵坐标，yi(t)表征第i个交通车辆在采集时间为t时刻时的位置坐标中的纵坐标，l
′
p
表示第p个第二指定车辆的车身宽度，表征第i个交通车辆在采集时间为t时刻时的横向速度，p＝1,2,...,k，k为第二指定车辆的总个数。
[0030]
在一个可能的设计中，根据所述第i个交通车辆与各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，以及第i个交通车辆与各第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，得出与第i个交通车辆具有碰撞风险的第一指定车辆和/第二指定车辆，包括：
[0031]
对于任一第一指定车辆，判断所述第i个交通车辆与任一第一指定车辆的纵向冲突风险指标值是否小于或等于第一阈值；
[0032]
若是，则判定所述任一第一指定车辆与第i个交通车辆具有碰撞风险；以及
[0033]
对于任一第二指定车辆，判断所述第i个交通车辆与任一第二指定车辆的侧向冲突风险指标值是否小于或等于第二阈值；
[0034]
若是，则判定所述任一第二指定车辆与所述第i个交通车辆具有碰撞风险。
[0035]
在一个可能的设计中，在向所述任一待监测车辆对应的驾驶人员发出碰撞预警提示后，所述方法还包括：
[0036]
任一待监测车辆上的车载预警设备将所述任一待监测车辆的自身位置坐标发送至路侧设备，以便所述路侧设备在接收到所述任一待监测车辆的自身位置坐标后，通过所
述任一待监测车辆的自身位置坐标以及各个交通车辆的位置坐标，得出处于所述任一待监测车辆之后的所有交通车辆，并对处于所述任一待监测车辆之后的所有交通车辆发出前方碰撞预警提示。
[0037]
基于上述公开的内容，本发明在判断出任一待监测车辆存在碰撞冲突，也就是该任一待监测车辆为涉事车辆时，能够向该任一待监测车辆以后的车辆，进行前方碰撞预警提示，由此，可提醒处于任一待监测车辆之后的所有车辆的驾驶人员减缓车速，从而避免二次事故的发生。
[0038]
在一个可能的设计中，向所述任一待监测车辆对应的驾驶人员发出碰撞预警提示，包括：
[0039]
若所述目标车辆为第一指定车辆，则向所述任一待监测车辆对应的驾驶人员发出追尾碰撞预警提示，若所述目标车辆为第二指定车辆，则向所述任一待监测车辆对应的驾驶人员发出侧向碰撞预警提示。
[0040]
基于上述公开的内容，通过采用不同的预警方式，来提示驾驶人员存在的纵向冲突和侧向冲突，可帮助驾驶人员针对不同的冲突，采取不同的应对措施。
[0041]
第二方面，提供了一种基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警系统，包括：路侧设备以及车载预警设备；
[0042]
所述路侧设备用于获取待监测区域内各车道上各个交通车辆的交通数据，并使用第一方面或第一方面中任意一种可能设计所述的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法对各个交通车辆的交通数据进行数据处理，得到各个交通车辆对应的冲突车辆，其中，第i个交通车辆对应的冲突车辆为与第i个交通车辆具有碰撞风险的第一指定车辆和/或第二指定车辆，且第一指定车辆为各个交通车辆中除去第i个交通车辆以外的交通车辆，第二指定车辆为各个交通车辆中，与第i个交通车辆所在车道相邻车道内的交通车辆，i＝1,2,...,n，n为待监测区域内交通车辆的总个数；
[0043]
所述路侧设备，还用于将各个交通车辆的冲突车辆进行坐标转换，得到各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标，并发送至所述车载预警设备；
[0044]
所述车载预警设备，用于根据自身位置坐标以及各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标进行冲突匹配，并在冲突匹配结果为碰撞冲突时，对待监测车辆对应的驾驶人员进行碰撞预警提示，其中，所述待监测车辆为所述待监测区域内所有的交通车辆。
[0045]
第三方面，提供了另一种基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警系统，以装置为电子设备为例，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法。
[0046]
第四方面，提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法。
[0047]
第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法。
[0048]
有益效果：
[0049]
(1)本发明从路侧设备处直接获取汽车交通数据，从而判定车辆是否存在冲突，不仅可优化碰撞风险的预警过程，还可降低成本；同时，本发明将路侧设备感知到的碰撞风险信息传递给待监测区域内的每个车辆，并基于坐标定向匹配的方法，来实现对冲突车辆的定向预警，由此，本发明运用车路协同技术实现了交通预警信息的定向发布以及碰撞预警的超视距感知，适用于大规模应用与推广。
[0050]
(2)发明在判断出任一待监测车辆存在碰撞冲突时，能够向该任一待监测车辆以后的车辆，进行前方碰撞预警提示，由此，可提醒处于任一待监测车辆之后的所有车辆的驾驶人员减缓车速，从而避免二次事故的发生。
附图说明
[0051]
图1为本发明实施例提供的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法的步骤示意图；
[0052]
图2为本发明实施例提供的车辆纵向冲突示意图；
[0053]
图3为本发明实施例提供的车辆侧向冲突示意图；
[0054]
图4为本发明实施例提供的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警系统的结构示意图；
[0055]
图5为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0056]
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，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述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。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
[0057]
应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
[0058]
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
[0059]
实施例：
[0060]
参见图1所示，本实施例第一方面所提供的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法，通过路侧设备获取车辆的交通数据，并基于交通数据来实现车辆的冲突判断，由此，可基于车路协同技术实现超视距感知，将路侧设备感知到的碰撞风险信息传递给待监测区域内的每个车辆，并在冲突预警时，基于坐标定向匹配的方法，来实现对冲突车辆的定向预警；可选的，本实施例所提供的方法可以但不限于在路侧设备和车载预警设备端侧运
行，可以理解的，前述执行主体并不构成对本技术实施例的限定，相应的，本方法的运行步骤可以但不限于如下述步骤s1～s11所示。
[0061]
s1.路侧设备获取待监测区域内各车道上各个交通车辆的交通数据，其中，任一交通车辆的交通数据包括采集时间、任一交通车辆的车身长度、车身宽度、位置坐标以及速度；具体应用时，交通车辆指的是机动车，且可以但不限于由路侧设备中的微波雷达、激光雷达和/或ai摄像头来获取待监测区域内各个交通车辆的交通数据，同时，举例路侧设备获取交通数据的频率不低于10hz；另外，举例任一交通车辆的速度可以但不限于包括纵向速度和横向速度，在本实施例中，纵向速度为任一交通车辆在车道方向上的运动速度，而横向速度则为任一交通车辆在指定方向上的运动速度，且所述指定方向与任一交通车辆的车道方向相垂直。
[0062]
在获取到待监测区域内各个车道上所有交通车辆的交通数据后，即可进行冲突判断，以任一交通车辆为例来说，则是判断任一交通车辆与其余各个交通车辆在车道方向上是否存在碰撞风险，以及判断该任一交通车辆，与相邻车道内的各交通车辆是否存在碰撞风险；在本实施例中，采用纵向冲突风险指标值和侧向冲突风险指标值来描述前述两个碰撞风险，其中，前述两风险指标值的计算过程如下述步骤s2所述。
[0063]
s2.路侧设备基于各个交通车辆的交通数据，计算第i个交通车辆与各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，以及计算第i个交通车辆与各第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，其中，所述纵向冲突风险指标值用于表征第i个交通车辆与任一第一指定车辆在车道方向上的碰撞风险程度，所述侧向冲突风险指标值用于表征第i个交通车辆与任一第二指定车辆在除车道方向以外的任意方向上的碰撞风险程度，且第一指定车辆为各个交通车辆中除去第i个交通车辆以外的交通车辆，第二指定车辆为各个交通车辆中，与第i个交通车辆所在车道相邻车道内的交通车辆；在具体应用时，纵向冲突风险指标值越小，说明第i个交通车辆在车道方向上与第一指定车辆的碰撞风险越大，即发生追尾的可能性就越大；同理，侧向冲突风险指标值越小，说明第i个交通车辆在车道方向以外的方向上与第二指定车辆的碰撞风险也越大；在本实施例中，侧向冲突风险指标值主要是用于判断变道时所产生的碰撞风险以及车辆偏离车道时所产生的碰撞风险，因此，其值越小，发生变道碰撞或偏离碰撞的风险也越大。
[0064]
可选的，下述提供纵向冲突风险指标值和侧向冲突风险指标值的其中一种计算方法：
[0065]
在本实施例中，对于第i个交通车辆与各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，主要是基于所述第i个交通车辆的位置坐标和纵向速度，以及各第一指定车辆的纵向速度、车身长度和位置坐标，并按照如下公式(1)，来计算得到第i个交通车辆与各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，其中，公式(1)为：
[0066][0067]
上述式(1)中，ttc(i,j)表示第i个交通车辆与第j个第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，单位为秒，x
′j(t)表示第j个第一指定车辆在采集时间为t时刻时的位置坐标中的横坐标，xi(t)表示第i个交通车辆在采集时间为t时刻时的位置坐标中的横坐标，lj表示
第j个第一指定车辆的车身长度，表示第i个交通车辆在采集时间为t时刻时的纵向速度，v
′j(t)表示第j个第一指定车辆在采集时间为t时刻时的纵向速度，j＝1,2,...,h，h为第一指定车辆的总个数；在本实施例中，第i个交通车辆的位置坐标为在车辆坐标系下的坐标，其x轴为车道方向，y轴为垂直于车道的方向，因此，位置坐标的横坐标，相当于是纵向坐标，而纵坐标则是横向坐标。
[0068]
参见图2所示，图2中所指示的区域为待监测区域，其存在车道a和车道b，且图中表示的车辆分布为在采集时间为t时刻时的车辆分布，且图2中存在5个交通车辆，那么，要计算第1个交通车辆的纵向冲突风险指标值，则将剩余的4个交通车辆作为第一指定车辆，参见图2所示，假设车道a中的最后一辆交通车辆为第1个交通车辆x1(t)，那么图2中剩余的4个车辆则分别为x
′1(t)、x
′2(t)、x
′3(t)和x
′4(t)，因此，则是使用上述公式(1)分别计算x1(t)与x
′1(t)、x1(t)与x
′2(t)、x1(t)与x
′3(t)和x1(t)与x
′4(t)之间的纵向冲突风险指标值；当然，其余各个交通车辆与其余各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值的计算原理过程与前述举例相同，于此不再赘述。
[0069]
同理，对于第i个交通车辆与各第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，则可基于第i个交通车辆的横向速度和位置坐标，以及各第二指定车辆的位置坐标和车身宽度，并按照如下公式(2)，来计算得到第i个交通车辆与各第二指定车辆的侧向冲突风险指标值；可选的，公式(2)可以但不限于如下所示：
[0070][0071]
上述式(2)中，pet(i,p)表示第i个交通车辆与第p个第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，单位为秒，y
′
p
(t)表征第p个第二指定车辆在采集时间为t时刻时的位置坐标中的纵坐标，yi(t)表征第i个交通车辆在采集时间为t时刻时的位置坐标中的纵坐标，l
′
p
表示第p个第二指定车辆的车身宽度，表征第i个交通车辆在采集时间为t时刻时的横向速度，p＝1,2,...,k，k为第二指定车辆的总个数。
[0072]
参见图3所示，图3为车辆侧向冲突示意图，图3中各车辆与图2相同，其中，与第1个交通车辆x1(t)所在车道相邻车道内的交通车辆为交通车辆x
′3(t)和交通车辆x
′4(t)，也就是x
′3(t)和x
′4(t)为第二指定车辆，因此，即利用前述公式(2)，来计算x1(t)与x
′3(t)以及x1(t)与x
′4(t)之间的侧向冲突风险指标值；当然，其余各个交通车辆与其余各个第二指定车辆之间的侧向冲突风险指标值的计算过程与前述举例相同，于此不再赘述。
[0073]
由此，基于前述公式(1)和公式(2)，即可计算出第i个交通车辆与各第一指定车辆之间的纵向冲突风险指标值，以及与各第二指定车辆之间的侧向冲突风险指标值；而后，基于各个风险指标值，即可判断出与第i个交通车辆存在碰撞风险的第一指定车辆和第二指定车辆，如下述步骤s3所示。
[0074]
s3.路侧设备根据所述第i个交通车辆与各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，以及所述第i个交通车辆与各第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，得出与第i个交通车辆具有碰撞风险的第一指定车辆和/或第二指定车辆，以作为第i个交通车辆的冲突车辆；具体应用时，为两风险指标值分别设置有一阈值，或一阈值范围，从而根据风险指标值对应阈值或阈值范围的大小关系，来判定第一指定车辆和第二指定车辆是否与第i个交通车辆存
在碰撞风险；在本实施例中，优选为两风险指标值设置一阈值，同时，由于每个第一指定车辆和第二指定车辆的碰撞风险判断过程相同，下述以任一第一指定车辆和任一第二指定车辆为例，来进行具体阐述，且判断过程可以但不限于如下述步骤s31～s34所示。
[0075]
s31.对于任一第一指定车辆，判断所述第i个交通车辆与任一第一指定车辆的纵向冲突风险指标值是否小于或等于第一阈值；具体应用时，举例第一阈值可以但不限于为6s；当然，该第一阈值可根据待监测区域的路况来实际设定，在此不限定于前述举例。
[0076]
s32.若是，则判定所述任一第一指定车辆与第i个交通车辆具有碰撞风险；具体应用时，参见图2所示，假设第一交通车辆x1(t)，与第一指定车辆x
′1(t)之间的纵向冲突风险指标值小于或等于6s，若是，则说明第一交通车辆x1(t)，与第一指定车辆x
′1(t)之间存在追尾风险；同理，第一交通车辆与其余各个第一指定车辆之间的碰撞风险判断与前述举例原理相同，于此不再赘述。
[0077]
同理，对于任一第二指定车辆，其判断过程也是如此，如下述步骤s33和步骤s34所示。
[0078]
s33.对于任一第二指定车辆，判断所述第i个交通车辆与任一第二指定车辆的侧向冲突风险指标值是否小于或等于第二阈值；具体应用时，举例第二阈值可以但不限于为1.5s；当然，该第二阈值也可根据待监测区域的路况来实际设定，在此不限定于前述举例。
[0079]
s34.若是，则判定所述任一第二指定车辆与所述第i个交通车辆具有碰撞风险；在本实施例中，参见图3所示，若第一交通车辆x1(t)与第二指定车辆x
′3(t)之间的侧向冲突风险指标值小于或等于1.5s，则说明第一交通车辆x1(t)与第二指定车辆x
′3(t)之间存在偏离碰撞风险或变道碰撞风险；当然，第一交通车辆与其与第二指定车辆之间的碰撞风险的判断原理与前述举例一致，于此不再赘述。
[0080]
由此通过前述步骤，即可得出与第i个交通车辆存在碰撞风险的第一指定车辆和/或第二指定车辆，同理，将i自加1，并不断重复前述步骤s2和步骤s3，即可得出每个交通车辆的冲突车辆，如下述步骤s4所示。
[0081]
s4.当i从1轮询至n时，得到每个交通车辆对应的冲突车辆，其中，n为交通车辆的总个数；在本实施例中，由于在循环计算每个交通车辆的冲突车辆时，可能存在重复的冲突车辆，如假设有3个交通车辆，分别为a、b和c，当第1个交通车辆为a时，b和c则为第一指定车辆，分别为第一指定车辆1和第二指定车辆2,假设第1个交通车辆a与第一指定车辆1(即b)存在碰撞风险；当计算第2交通车辆b时，a和c为第一指定车辆(假设分别为第一指定车辆1和第一指定车辆2)，若第2交通车辆b与第一指定车辆1(a)存在碰撞风险，那么实质交通车辆a会存在2次，此时，即可将重复出现的冲突车辆仅保留1次，从而减少计算量。
[0082]
另外，本实施例还可采用另一种冲突车辆的获取方法，即在步骤s3后，进行如下步骤：从各个交通车辆中,剔除第i个交通车辆，组成交通车辆集合；将i自加1，并从交通车辆集合中，计算第i个交通车辆与各第一指定车辆的纵向冲突风险指标值，以及计算第i个交通车辆与各第二指定车辆的侧向冲突风险指标值，直至i等于n时为止，以便在i等于n时，得到每个交通车辆对应的冲突车辆；使用该步骤，则可避免重复计算相同车辆之间的纵向冲突风险指标值和侧向冲突风险指标值，从而减少计算量，提高预警效率。
[0083]
在得到每个交通车辆对应的冲突车辆后，即可将各个冲突车辆的位置坐标转换为绝对坐标，也就是转换至参考坐标系下，从而完成坐标转换，以便后续基于绝对坐标，进行
定向匹配，完成预警的定向传递，其中，坐标转换过程如下述步骤s5所示。
[0084]
s5.路侧设备将每个交通车辆对应的冲突车辆的位置坐标，转换为参考坐标系下的坐标，分别得到各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标；具体应用时，参考坐标系可以但不限于为经纬度坐标系，其转换过程为：
[0085][0086][0087]
上述式中，x为任一交通车辆对应的冲突车辆的位置坐标中的横坐标，ln为任一交通车辆对应的冲突车辆的位置坐标中的横坐标，在参考坐标系下的横坐标(也就是绝对坐标中的横坐标，其实质为经度)，y为任一交通车辆对应的冲突车辆的位置坐标中的纵坐标，la为任一交通车辆对应的冲突车辆的位置坐标中的纵坐标，在参考坐标系下的纵坐标(也就是绝对坐标中的总坐标，其实质为纬度)，re为地球半径，取值为6378137。
[0088]
在得到每个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标后，路侧设备即可将各个冲突车辆的绝对坐标广播至待监测区域中的所有交通车辆的车载预警设备中，以便各交通车辆的车载预警设备基于各个冲突车辆的绝对坐标，来进行冲突车辆的定向匹配，如下述步骤s6～s11所示。
[0089]
s6.路侧设备将各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标广播至待监测车辆的车载预警设备，其中，所述待监测车辆为所述待监测区域内所有的交通车辆；具体应用时，广播方式可以但不限于使用dsrc(专用短程通信技术)或lte-v(蜂窝车联网)，且延迟不大于50ms，以保证通信的实时性。
[0090]
s7.待监测车辆上的车载预警设备接收所述路侧设备发送的各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标；在本实施例中，每个待监测车辆的车载预警设备均会接收到路侧设备发送的所有冲突车辆的绝对坐标，并在接收后，结合自身位置坐标，判断自身车辆是否为涉事车辆，即利用坐标进行冲突的定向匹配，匹配出自身车辆是否为存在碰撞风险的车辆，由于每个待检测车辆进行定向匹配的过程相同，下述以任一待监测车辆为例，来进行具体阐述，如下述步骤s8～s11所示。
[0091]
s8.对于任一待监测车辆，任一待监测车辆上的车载预警设备根据任一待监测车辆的自身位置坐标以及各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标，计算得到任一待监测车辆与各个冲突车辆的绝对距离；具体应用时，任一待监测车辆的自身位置坐标也是在参考坐标系下的坐标，因此，可直接根据坐标距离计算公式来计算任一待监测车辆与各个冲突车辆之间的绝对距离，其中，坐标距离计算公式为：
[0092][0093]
式(3)中，s
r,e
表示第r个待监测车辆与第e个冲突车辆之间的绝对距离，xr,yr表示第r个待监测车辆的自身位置坐标，xe＝ln,ye＝la表示第e个冲突车辆的绝对坐标(即经度和纬度)。
[0094]
在计算得到任一待监测车辆与各个冲突车辆之间的绝对距离后，即可基于绝对距
离来判断任一待监测车辆是否为涉事车辆，即是否为存在碰撞风险的车辆，其中，判断过程如下述步骤s9所示。
[0095]
s9.任一待监测车辆上的车载预警设备判断所述任一待监测车辆与各个冲突车辆的绝对距离中是否存在有小于或等于第三阈值的绝对距离；具体应用时，举例第三阈值可以但不限于为0.5m；当然，该第三阈值可根据实际使用而具体设定，也可为一个距离范围，在此不限定于前述举例。
[0096]
s10.若是，待监测车辆上的车载预警设备则判定所述任一待监测车辆与目标车辆存在碰撞冲突，其中，所述目标车辆为与任一待监测车辆的绝对距离小于或等于第三阈值的冲突车辆；假设冲突车辆共计有3个(分别为甲、乙和丙)，同时，计算出任一待监测车辆与3个冲突车辆之间的绝对距离依次为10m、3m和0.45m，那么则说明任一待监测车辆与冲突车辆丙之间存在碰撞冲突，即任一待监测车辆为涉事车辆，此时，需要进行碰撞预警；而若绝对距离依次为9m、2m和3m，此时，则说明任一待监测车辆与各个冲突车辆之间均不存在碰撞冲突，无需报警；其中预警过程如下述步骤s11所示。
[0097]
s11.任一待监测车辆上的车载预警设备向所述任一待监测车辆对应的驾驶人员发出碰撞预警提示，以在提示后，完成对所述任一待监测车辆的冲突预警；在具体预警过程中，本实施例可根据碰撞类型不同，来进行不同方式的预警，即由于冲突车辆是由第一指定车辆和/或第二指定车辆构成，因此，若步骤s10中的目标车辆为第一指定车辆，则说明是在车道方向上的碰撞，为追尾碰撞，而若目标车辆为第二指定车辆，则说明是变道碰撞或偏离车道的碰撞，其中，具体预警过程如下所示：
[0098]
若所述目标车辆为第一指定车辆，则向所述任一待监测车辆对应的驾驶人员发出追尾碰撞预警提示；具体应用时，可在任一待监测车辆的仪表盘上进行追尾碰撞预警提示，如仪表盘上可显示自身车辆图标，在判定出存在追尾风险时，在自身车辆图标前方显示一汽车图标，并进行红色闪烁，同时伴随着急促警报声；当然，追尾碰撞预警提示还可为其余方式，可以但不限于前述举例。
[0099]
而若所述目标车辆为第二指定车辆，则向所述任一待监测车辆对应的驾驶人员发出侧向碰撞预警提示；具体应用时，可在任一待监测车辆的仪表盘上进行侧向碰撞预警提示，其预警形式可以但不限于为：根据目标车辆的位置，在自身车辆图标左侧或右侧进行红线闪烁，并伴随急促警报声；当然，该侧向碰撞预警提示也可为其余方式，在此不限定于前述举例。
[0100]
另外，为进一步的提高对待监测区域内其余车辆的预警效果，本实施例在判断出任一待监测车辆存在碰撞冲突后，还会向处于该任一待监测车辆后方的所有交通车辆发出前方碰撞预警提示，以便提醒处于后方的交通车辆减速慢行，从而避免二次事故的发生，其中，预警过程如下述步骤s12所示。
[0101]
s12.将所述任一待监测车辆的自身位置坐标发送至路侧设备，以便所述路侧设备在接收到所述任一待监测车辆的自身位置坐标后，通过所述任一待监测车辆的自身位置坐标以及各个交通车辆的位置坐标，得出处于所述任一待监测车辆之后的所有交通车辆，并对处于所述任一待监测车辆之后的所有交通车辆发出前方碰撞预警提示；具体应用时，路侧设备在步骤s1获取了待监测区域中所有交通车辆的位置坐标，因此，在接收到任一待监测车辆发送的自身位置坐标后，即可将交通车辆的位置坐标转换为在参考坐标系下的坐
标，最后，进行坐标对比，即可得到各个交通车辆与任一待监测车辆的位置关系，从而实现对处于任一待监测车辆后方的交通车辆的碰撞预警提示；可选的，对处于任一待监测车辆后方的交通车辆的碰撞预警提示可以但不限于为语音提示。
[0102]
由此通过前述详细描述的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法的详细描述，本发明从路侧设备处直接获取汽车交通数据，从而判定车辆是否存在冲突，不仅可优化碰撞风险的预警过程，还可降低成本；同时，本发明将路侧设备感知到的碰撞风险信息传递给待监测区域内的每个车辆，并基于坐标定向匹配的方法，来实现对冲突车辆的定向预警，由此，本发明运用车路协同技术实现了交通预警信息的定向发布以及碰撞预警的超视距感知，适用于大规模应用与推广。
[0103]
如图4所示，本实施例第二方面提供了一种实现实施例第一方面中所述的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法的硬件系统，包括：路侧设备以及车载预警设备。
[0104]
所述路侧设备用于获取待监测区域内各车道上各个交通车辆的交通数据，并使用实施例第一方面所述的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法对各个交通车辆的交通数据进行数据处理，得到各个交通车辆对应的冲突车辆，其中，第i个交通车辆对应的冲突车辆为与第i个交通车辆具有碰撞风险的第一指定车辆和/或第二指定车辆，且第一指定车辆为各个交通车辆中除去第i个交通车辆以外的交通车辆，第二指定车辆为各个交通车辆中，与第i个交通车辆所在车道相邻车道内的交通车辆，i＝1,2,...,n，n为交通车辆的总个数。
[0105]
所述路侧设备，还用于将各个交通车辆的冲突车辆进行坐标转换，得到各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标，并发送至所述车载预警设备。
[0106]
所述车载预警设备，用于根据自身位置坐标以及各个交通车辆对应冲突车辆的绝对坐标进行冲突匹配，并在冲突匹配结果为碰撞冲突时，对待监测车辆对应的驾驶人员进行碰撞预警提示，其中，所述待监测车辆为所述待监测区域内所有的交通车辆。
[0107]
在一个可能的设计中，举例路侧设备包括激光雷达(或其它感知设备)、边缘处理器和信息发布模块，车载预警设备包括通信模块、处理模块和人机交互模块，其中，激光雷达(或其它感知设备)用于识别待监测区域中的交通车辆，获取各个交通车辆的交通数据，并传输至边缘处理器；而边缘处理器则用于基于交通数据，来分析各交通车辆，得到各交通车辆对应的冲突车辆，并将各冲突车辆的位置坐标转化为绝对坐标；信息发布模块则用于将该各冲突车辆的绝对坐标通过规定的协议广播至待监测区域内所有交通车辆的车载预警设备中，以便进行车辆的定向匹配。
[0108]
而各个待监测车辆内的通信模块用于接收冲突车辆的绝对坐标，处理模块则用于过滤通信模块接收到的信息，将自车位置坐标与冲突车辆的绝对坐标进行匹配辨识，判断自身车辆是否为涉事车辆(即是否存在碰撞风险)；人机交互模块则用于将处理后的预警信息发布给驾驶人员，以便驾驶人员实施相应措施避免冲突的发生。
[0109]
本实施例提供的装置的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见实施例第一方面，于此不再赘述。
[0110]
如图5所示，本实施例第三方面提供了另一种基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法系统，以系统为电子设备为例，包括：依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述
计算机程序，执行如实施例第一方面所述的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法。
[0111]
具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(random access memory，ram)、只读存储器(read only memory，rom)、闪存(flash memory)、先进先出存储器(first input first output，fifo)和/或先进后出存储器(first in last out，filo)等等；具体地，处理器可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器可以采用dsp(digital signal processing，数字信号处理)、fpga(field－programmable gate array，现场可编程门阵列)、pla(programmable logic array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现，同时，处理器也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称cpu(central processing unit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。
[0112]
在一些实施例中，处理器可以在集成有gpu(graphics processing unit，图像处理器)，gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制，例如，所述处理器可以不限于采用型号为stm32f105系列的微处理器、精简指令集计算机(reduced instruction set computer,risc)微处理器、x86等架构处理器或集成嵌入式神经网络处理器(neural-network processing units，npu)的处理器；所述收发器可以但不限于为无线保真(wifi)无线收发器、蓝牙无线收发器、通用分组无线服务技术(general packet radio service，gprs)无线收发器、紫蜂协议(基于ieee802.15.4标准的低功耗局域网协议，zigbee)无线收发器、3g收发器、4g收发器和/或5g收发器等。此外，所述装置还可以但不限于包括有电源模块、显示屏和其它必要的部件。
[0113]
本实施例提供的电子设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见实施例第一方面，，于此不再赘述。
[0114]
本实施例第四方面提供了一种存储包含有实施例第一方面所述的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法的指令的存储介质，即所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面所述的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法。
[0115]
其中，所述存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(memory stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
[0116]
本实施例提供的存储介质的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见实施例第一方面，于此不再赘述。
[0117]
本实施例第五方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如实施例第一方面所述的基于车路协同定向匹配的车辆冲突预警方法，其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
[0118]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。