[发明专利]一种基于横向与纵向运动学特征分布的高速换道风险检测方法

说明书

本发明涉及交通安全技术领域，具体公开了一种基于横向与纵向运动学特征分布的高速换道风险检测方法，包括如下主要步骤：求出横向加速度最大值，作为车辆基于横向运动学特征分布的驾驶判据；求出车辆基于纵向运动学特征分布的驾驶判据；求出综合驾驶判据；计算出实时最小安全距离；计算横向风险指标；计算纵向风险指标；实施风险检测并获取结果。本发明基于高速换道过程，制定能够表征驾驶人个性化特征的个性化驾驶判别方法和换道风险评价方法，为换道辅助的优化提供参考，从而加快车辆智能化进程，降低交通事故发生的概率及其引发的人员伤亡和财产损失。

技术领域

本发明涉及交通安全技术领域，具体涉及一种高速公路换道风险的检测方法。

背景技术

在实际交通场景中，高速换道过程涉及驾驶人员的主观能动性、车辆的机械性能、交通环境的随机干扰、道路集合条件等因素，且驾驶人员在换道过程中需同时关注距离、速度、周围车辆位置等多种信息。因此，换道过程极易出现人为操作失误，从而导致交通事故的发生。因此，针对换道行为的个性化判别方法及安全性评估方面的问题需要准确客观的指标评价和描述。

目前针对个性化驾驶特征的研究关注点主要集中在如何获得一条最优的换道轨迹而忽略了驾驶人员在这其中扮演的角色；少量的针对驾驶行为特征的相关研究大多通过采集驾驶人员的动作特征(方向盘转角、踩踏板的频率)和生理特征来进行研究，主观地对驾驶人员进行分类，难以客观地描述驾驶行为的个性化。

在驾驶安全性评估的问题上，使用正确的换道风险评价方法对提高交通系统的运行效能力至关重要。然而，目前的风险评价指标多呈现跳跃性，导致后续的决策与调整存在延迟；评价过程中，相关参数的设定多依赖于经验值，未考虑驾驶人员的安全认知水平差异；应用于车道变化这个复杂的过程，单一的评价指标不能全面地描述自身与周围车辆的空间关系，不利于反馈调整。

一直以来，研究者试图从驾驶行为差异产生原因的角度，即生理变化、操作习惯等方面对个性化驾驶特征进行判别。然而，上述因素的表现形公式因驾驶环境以及车辆性能的变化而产生差异，因此，无法以此区分个性化驾驶特征。另外，错误的驾驶习惯将会导致操作失误，甚至引发交通事故。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于横向与纵向运动学特征分布的高速换道风险检测方法，为换道辅助的优化提供参考。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于横向与纵向运动学特征分布的高速换道风险检测方法，该方法包括以下步骤：

1)获取高速换道过程中的车辆轨迹参数；

2)对步骤1)获得的车辆轨迹参数进行筛选，选取自由换道过程的轨迹数据；

3)对步骤2)获得的自由换道过程的轨迹数据进行预处理，消除噪声干扰；

4)对车辆换道过程进行划分；

5)求出横向加速度最大值a_{lat_max}，作为车辆基于横向运动学特征分布的驾驶判据；

6)求出车辆基于纵向运动学特征分布的驾驶判据J_fiu，J_tend；

7)结合步骤5)6)结果，求出综合驾驶判据A_i＝[a_{lat_max_i} J_{fiu_i} J_{tend_i}]^T；

8)计算出实时最小安全距离；

9)计算横向风险指标其中，a_{lat_α}(i)为车辆i时刻的横向加速度，a_{lat_max}为横向最大加速度，ε为操作过程中产生的随机误差；

10)结合步骤8)分析结果，计算纵向风险指标