【摘要】：為了預(yù)防和減少高速公路碰撞事故的發(fā)生,及時(shí)向高速公路一定范圍內(nèi)的相關(guān)車輛提供事故預(yù)警信息,提出了一種基于車路協(xié)同的高速公路車輛碰撞事故預(yù)警模型。首先,基于4G和DSRC通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了高速公路通信場(chǎng)景與事故預(yù)警框架。其次,建立了高速公路環(huán)境下雙車道兩車相撞的事故場(chǎng)景,分析了車輛在高速行駛時(shí)發(fā)生碰撞的動(dòng)機(jī)以及可能發(fā)生的碰撞事故類型。最后,分析了追尾碰撞與側(cè)向碰撞發(fā)生之前兩車在橫向和縱向兩個(gè)方向接近的全過程,探索兩種碰撞事故發(fā)生的內(nèi)在規(guī)律,建立潛在碰撞事故判定規(guī)則,并基于車路協(xié)同技術(shù)建立了以時(shí)間、位置、速度、車間距以及制動(dòng)距離為參數(shù)的車輛追尾碰撞預(yù)警模型與車輛側(cè)向碰撞預(yù)警模型。針對(duì)實(shí)車場(chǎng)地試驗(yàn)對(duì)碰撞事故測(cè)試成本高難度大等問題,基于Veins仿真平臺(tái)搭建了具備4G和DSRC異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的高速公路車聯(lián)網(wǎng)仿真場(chǎng)景,對(duì)兩種事故預(yù)警模型的性能進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,在車速低于120 km/h的情況下,通過潛在碰撞事故判定得到預(yù)警結(jié)果,并給相關(guān)車輛發(fā)送事故預(yù)警消息廣播,能有效避免追尾碰撞和側(cè)向碰撞的發(fā)生。
【圖文】：

第9期楊瀾，等:基于車路協(xié)同的高速公路車輛碰撞預(yù)警模型大范圍的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，車輛在未與DSＲC熱點(diǎn)建立連接之前，，通過與4G網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)建立連接完成基本的通信。當(dāng)車輛駛?cè)隓SＲC接入點(diǎn)的覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，建立與路側(cè)節(jié)點(diǎn)間的通信，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)傳輸，在此過程中完成交通信息的采集，并完成預(yù)警消息的發(fā)布�？紤]到高速公路環(huán)境中道路呈現(xiàn)直線型，選擇將DSＲC網(wǎng)絡(luò)接口以均勻方式布設(shè)。如圖1所示，車輛駛?cè)肽骋唬襍U覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，OBU與ＲSU建立通信連接，并向ＲSU發(fā)送OBU的網(wǎng)絡(luò)配置信息(ConfigureMessage，CM)與自身狀態(tài)信息(StatementMessage，SM)。SM主要包括ＲSU設(shè)備序列集合(包括當(dāng)前連接的ＲSU設(shè)備序列號(hào)和上一個(gè)連接的ＲSU設(shè)備序列號(hào))、實(shí)時(shí)位置、車速、時(shí)間等。ＲSU接收到來自車輛節(jié)點(diǎn)的SM信息后，將SM信息上傳至管理層的數(shù)據(jù)處理模塊，由數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)SM信息進(jìn)行解析并存儲(chǔ)，為事故預(yù)警模型提供數(shù)據(jù)來源。網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)車輛的DSＲC設(shè)備均含有電子標(biāo)簽(即車輛身份標(biāo)識(shí))，可進(jìn)行定向車輛預(yù)警信息接收。另外，網(wǎng)絡(luò)中所有車輛均安裝高精度GPS模塊以實(shí)現(xiàn)車輛主動(dòng)定位。除此之外，系統(tǒng)可通過OBD(On－BoardDiagnostic)接口從ECU中獲取精確的車輛速度數(shù)據(jù)，并依據(jù)車載DSＲC設(shè)備提供的車長(zhǎng)信息進(jìn)行車間距測(cè)量，達(dá)到定位測(cè)距目的。當(dāng)前方車輛急剎車時(shí)通過廣播信息方式通知后方所有車輛，后方車輛的駕駛員同時(shí)獲取到這個(gè)信息從而采取制動(dòng)措施避免連環(huán)追尾碰撞。圖1基于4G和DSＲC的高速公路碰撞事故預(yù)警框架Fig.1Expresswayvehiclecollisionaccidentwarningframeworkbasedon4GandDSＲC2車路協(xié)同環(huán)境下的潛在碰撞預(yù)警模型2.1碰撞事故分析如圖2所示，車輛Col和車輛Cof是車輛C(目標(biāo)車輛)的同車道前方和后方車輛，車輛Cdf和車輛Cdl

餑諧盜揪狻滄案?精度GPS模塊以實(shí)現(xiàn)車輛主動(dòng)定位。除此之外，系統(tǒng)可通過OBD(On－BoardDiagnostic)接口從ECU中獲取精確的車輛速度數(shù)據(jù)，并依據(jù)車載DSＲC設(shè)備提供的車長(zhǎng)信息進(jìn)行車間距測(cè)量，達(dá)到定位測(cè)距目的。當(dāng)前方車輛急剎車時(shí)通過廣播信息方式通知后方所有車輛，后方車輛的駕駛員同時(shí)獲取到這個(gè)信息從而采取制動(dòng)措施避免連環(huán)追尾碰撞。圖1基于4G和DSＲC的高速公路碰撞事故預(yù)警框架Fig.1Expresswayvehiclecollisionaccidentwarningframeworkbasedon4GandDSＲC2車路協(xié)同環(huán)境下的潛在碰撞預(yù)警模型2.1碰撞事故分析如圖2所示，車輛Col和車輛Cof是車輛C(目標(biāo)車輛)的同車道前方和后方車輛，車輛Cdf和車輛Cdl是車輛C相鄰車道的前方和后方車輛。虛線部分表示車輛C換道過程的行駛軌跡，雙向箭頭表示車輛在直行或者換道過程中，有可能與之發(fā)生碰撞的車輛，即:(1)如果車輛C的縱向加速度過大或者與車輛Col之間的距離較小時(shí)，極有可能發(fā)生追尾碰撞;(2)如果在車輛C換道過程中縱向加速度幅度較大，導(dǎo)致與車輛Cdl的車頭間距小于安全距離時(shí)，車輛C極有可能與車輛Cdl發(fā)生側(cè)向碰撞;(3)在車輛C換道完成后到達(dá)相鄰車道后，如果車輛C與車輛Cdf之間的距離不滿足安全距離的要求，Cdf來不及減速，極有可能發(fā)生側(cè)向碰撞。圖2高速公路碰撞事故場(chǎng)景分類Fig.2Classificationofvehiclecollisionaccidentscenarioinexpressway2.2潛在行車追尾碰撞預(yù)警模型圖3建立了追尾碰撞場(chǎng)景時(shí)序圖。車輛A與車輛B處于同一車道，tm時(shí)刻兩車間保持一定距離，tn時(shí)刻發(fā)生追尾。顯然，在車輛A駛近車輛B的時(shí)間內(nèi)，車輛A與車輛B在縱坐標(biāo)方向上的距離差值125

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