[发明专利]基于车联网的无信号交叉口移动闭塞车辆引导系统和方法

权利要求书

1.一种基于车联网的无信号交叉口移动闭塞车辆引导系统，其特征在于，包括：车载信息采集模块、车载通信模块、车载信息处理模块和车载显示模块；

所述的车载信息采集模块，用于采集当前车辆的数据信息；

所述的车载通信模块，用于发送当前车辆当前时刻和未来时刻的危险区域信息，接收与所述当前车辆同时间、同交叉口的相关车辆的当前时刻和未来时刻的危险区域信息，通信模块具备中继功能，以拓展通信范围，确保交叉口范围内所有车辆均能相互感知；

所述的车载信息处理模块，用于根据当前车辆的数据信息进行数据处理，计算出当前时刻和未来时刻的危险区域信息，并根据接收到的所述相关车辆的当前时刻和未来时刻的危险区域信息，结合内置的无信号交叉口通行规则库，生成当前车辆的驾驶引导方案；具体包括：

车辆位置预测算法，用于根据当前车辆在当前时刻的运动状态和位置计算其在未来时刻的位置；该车辆位置预测算法使用车载信息采集模块采集到的当前车辆V₁的经纬度坐标、运动方向、速度和方向盘转角数据；根据高斯坐标转换将所述的当前车辆V₁经纬度坐标和运动方向转换为交叉口坐标系的平面坐标并将运动方向、速度和方向盘转角转换为车辆中轴线与X轴夹角车辆速度标量值v₁和车轮与车辆中轴线夹角

基于当前时刻T⁰当前车辆V₁的运行状态信息计算T⁰时刻之后5s的时间点T¹以及T⁰时刻之后10s的时间点T²这两个时刻的当前车辆的位置和具体包括根据下式(1)、(2)和(3)计算：

式中，θ为车辆中轴线与X轴夹角；v为车辆速度标量值；为车轮与车辆中轴线夹角；H为车辆轴距；

对上式(1)进行积分，得到下式结果(2)：

式中，Δθ为当前时刻到t′时刻的车辆中轴线与X轴夹角变化值；Δx为当前时刻到t′时刻的车辆X坐标变化值；Δy为当前时刻到t′时刻的车辆Y坐标变化值；

根据上式(2)，则可计算车辆在t′时刻的坐标(x′,y′)和车辆中轴线与X轴夹角θ′，如下(3)所示：

基于移动闭塞的道路车辆危险区划分方法，用于在空间上为同交叉口各相关车辆分配二维闭塞区间，形成两级危险区，识别与当前车辆存在冲突的车辆；

无信号交叉口通行规则库，用于确定与冲突车辆之间的通行权高低，协助最终通行引导方案的形成；

引导方案生成方法，用于形成当前车辆与各冲突车辆之间的驾驶引导方案，并将其融合成最终的通行引导方案；

所述的车载显示模块，用于显示所述车载信息处理模块的驾驶引导方案，对驾驶员进行驾驶引导；

所述的基于移动闭塞的道路车辆危险区划分方法可根据当前车辆V₁速度标量值v₁以及其自身刹车性能，利用运动学公式求得当前车辆在当前运动状态下的紧急制动距离d_b1，并结合车辆的车长L₁及其完全静止后与相关车辆保持的最小安全间隔d_s，以当前车辆V₁型心为圆心，设置两个圆形危险区，其中一个危险区半径R_in1＝d_s+L₁/2，作为一级危险区，另一个危险区半径R_out1＝d_b1+L₁/2，作为二级危险区；

所述的引导方案生成方法利用车载通信模块所接收的与当前车辆V₁同时间、同交叉口的相关车辆的当前时刻和未来时刻的危险区域信息，给出当前车辆V₁的如下驾驶引导方案：

S1001：在当前T⁰时刻，当前车辆V₁与所述相关车辆出现了一级危险区R_in与二级危险区R_out相交的冲突情况，根据车道标志图像判断当前车辆V₁和冲突车辆的优先级，并提示高优先级车辆进行加速，低优先级车辆以最大减速度减速并采取转向规避措施，若未出现此情况，则执行S1002；

S1002：在当前T⁰时刻，当前车辆V₁与所述相关车辆出现二级危险区R_out与二级危险区R_out相交的冲突情况，根据车道标志图像判断当前车辆V₁和冲突车辆的优先级，并提示高优先级车辆进行加速，提示低优先级车辆以最大减速度减速，若未出现此情况，则执行S1003；

S1003：在预测时刻T¹，当前车辆V₁与所述相关车辆出现一级危险区R_in与二级危险区R_out相交的冲突情况，根据车道标志图像判断当前车辆V₁和冲突车辆的优先级，并提示高优先级车辆进行加速，提示低优先级车辆以最大减速度减速，若未出现此情况，则执行S1004；

S1004：在预测时刻T¹，当前车辆V₁与所述相关车辆出现二级危险区R_out与二级危险区R_out相交的冲突情况，根据车道标志图像判断当前车辆和冲突车辆的优先级，并提示高优先级车辆进行加速，提示低优先级车辆进行减速，若未出现此情况，则执行S1005；

S1005：在预测时刻T²，当前车辆V₁与所述相关车辆出现一级危险区R_in与二级危险区R_out相交的冲突情况，根据车道标志图像判断当前车辆V₁和冲突车辆的优先级，并提示高优先级车辆维持当前状态运行，提示低优先级车辆以最大减速度减速，若未出现此情况，则执行S1006；

S1006：在预测时刻T²，当前车辆V₁与所述相关车辆出现二级危险区R_out与二级危险区R_out相交的冲突情况，根据车道标志图像判断当前车辆V₁和冲突车辆的优先级，并提示高优先级车辆维持当前状态运行，提示低优先级车辆进行减速，若未出现此情况，则说明当前车辆V₁不与其他车辆产生冲突，维持T⁰时刻的运动状态继续通行；

S1007：将上述S1001-1006的每个步骤中当前车辆V₁与各个冲突车辆之间的驾驶引导方案进行融合，选择优先级最高的通行方案作为最终通行引导方案，其中通行引导方案优先级为：最大减速度减速并转向规避最大减速度减速减速加速维持T⁰时刻状态运行；

最终的通行引导方案将通过车载显示模块进行输出。