[发明专利]基于高频高精度定位信息的车辆轨迹预测及碰撞预警方法

权利要求书

1.基于高频高精度定位信息的车辆轨迹预测及碰撞预警方法，其特征在于：

包括以下步骤：

利用车载定位装置采集的频率为5hz、精度为厘米级的实时定位信息，根据邻近时刻多个点的车辆位置、速度、方向角信息，拟合车辆行驶轨迹，预测目标时刻车辆位置，并根据轮廓冲突法，判断如果车辆仍按当前速度、方向角行驶，目标时刻车辆是否与邻近车辆存在碰撞风险，并根据发生轮廓冲突的目标时刻确定碰撞预警等级；

具体包括以下步骤：

步骤1，建立路侧北斗连续运行基准站参考系统，车载定位装置接收该系统播发的高精度差分改正数，并以1秒5次的频率进行解算，生成厘米级的高精度车辆定位数据；

步骤2，利用多个邻近点的根据车辆高频位置、速度、方向角信息，拟合车辆运动轨迹，车辆轨迹被分为两类：直线和圆曲线；

步骤3，选取目标预警时刻，利用车辆连续的高频位置、速度、方位角信息，预测本时刻至目标时刻车辆沿预测轨迹的位移及目标时刻车辆位置；

步骤4，车辆位置坐标实质是车外天线安装点位的坐标及方向角，根据天线点位和车辆外轮廓的位置关系，计算目标时刻车辆实际外轮廓顶点坐标；

步骤5，考虑驾驶员反应延迟，为避免避撞失效，根据不同车型区别设置纵、横向冗余值，将车辆实际外轮廓顶点坐标转化为计算外轮廓顶点坐标；

步骤6，选取目标时刻，预测在该时刻他车的计算外轮廓顶点坐标是否在自车四边形之内或之上，若是，则判断为目标时刻两车会发生冲突；

步骤7，根据预警的目标时刻，相应确定预警等级；

步骤3具体为：

计算i时刻的加速度，以i时刻的位置、速度、方向角、加速度推算至目标时刻t的位移l；

将目标时刻选取为：i时刻后的1s、2s、3s；

若车辆行驶轨迹为直线，目标时刻坐标(x_t，y_t)预测方法为：

其中，α为车辆i时刻方向角；

若车辆沿圆曲线轨迹行进，目标时刻坐标(x_t，y_t)预测方法为：

其中，φ为车辆位移对应的圆心角：

步骤4具体为：

接收机输出的高精度车辆定位数据，实际上是安装在车辆上的天线的位置数据；为提高车辆轮廓计算精度，安装天线时，应测量天线安装点位与车辆各外轮廓边缘的距离，并以天线安装位置为原点，以车辆轴向为x轴构建车辆局部坐标系，并采用旋转平移公式得到直行车辆外轮廓在实用坐标系下的坐标计算公式；车辆沿直线轨迹运动时，以i时刻的车辆方位角α为旋转角，沿圆曲线轨迹运动时，需对旋转角进行校正；

α₀＝α+Δα

其中，f为圆曲线偏向，左偏时取1，右偏时取-1；d为定位点至汽车后轴的距离；r为车辆轨迹圆曲线半径。

2.根据权利要求1所述的基于高频高精度定位信息的车辆轨迹预测及碰撞预警方法，其特征在于：

步骤1具体为：

构建包括RTK基准站、网络传输系统、数据处理系统的路侧北斗连续运行基准站参考系统；RTK基准站需建设三个组成三角网，车辆运行路径需包含于三角网内；车辆定位装置由车外天线和车内接收机构成，接收机主要元部件包括北斗卫星接收板卡、4G无线通信模块、主控单元、电源管理单元、异步通信模块。

3.根据权利要求2所述的基于高频高精度定位信息的车辆轨迹预测及碰撞预警方法，其特征在于：

步骤2具体为：

首先选取邻近三点位置坐标，判断三点是否共线，若共线，则行车轨迹为直线，若不共线，则行车轨迹为圆曲线；

若行车轨迹为圆曲线，为提高精度，采用多个邻近点拟合车辆的行车轨迹，5≤n≤10，具体思路为，运用最小二乘法，以邻近点与轨迹圆心的距离与轨迹半径的差的平方和为目标函数：

其中：(x_i，y_i)为邻近点坐标，(x_c，y_c)和r分别为轨迹圆心和半径；

采用最速下降法，求得目标函数Q最小时(x_c，y_c)和r的值，从而获得车辆圆曲线行车轨迹。