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基于C-V2X的逆向超车预警(DNPW)算法研究
| 论文题名： | 基于C-V2X的逆向超车预警(DNPW)算法研究 |
| 关键词： | 车辆防碰撞系统;逆向超车场景;车联网;风险预警 |
| 摘要： | 车辆防碰撞系统作为减少车辆碰撞事故发生的一种方法，由于能够提前将车辆即将发生的碰撞风险对驾驶员进行提醒或警示，如今已成为许多车企标配的功能。目前市面上主流的防碰撞系统均是基于传感器融合的ADAS高级辅助驾驶系统，其工作效果易受传感器的工作条件等限制，不能够全面有效的解决交通安全问题，由此，基于短程无线通信技术的防碰撞系统应运而生。 对于短程无线通信技术中的两种标准：DSRC和C-V2X，前者虽已在欧美国家发展十数年，然由于其造价成本高等缺点，目前已被欧美国家所放弃，转而投向C-V2X。本文基于C-V2X设计了针对逆向超车场景的碰撞预警系统，车辆信息通过C-V2X在主车（Host Vehicle，HV）和远车（Remote Vehicle，RV）之间传递（V2V），路段信息通过C-V2X在HV和路侧设备（Road Side Unit，RSU）之间传递（V2I），根据实时采集到的自车和周围的RV数据，以及有可能存在的当前路段信息，辨别分析周围所有RV关乎HV的位置关系，当HV即将或已开始借用逆向车道超车时，能够筛选出HV同车道前方同向行驶RV1以及相邻左车道前方逆向行驶RV2，对HV超车过程中可能发生的碰撞风险提前对驾驶员进行提醒，用于辅助驾驶员避免或减轻超车过程中产生的碰撞，提高逆向超车通行安全。 本文中首先基于硬件通信设备设计了一套完备的ITS C-V2X协议栈，用于进行V2X通信。对于预警算法，通过维护包含HV周围所有RV数据的车辆链表实现了车辆跟踪滤波，接收到RV数据后，通过目标筛选模块(Target Classification，TC)完成了各RV相对于HV的位置关系的识别，TC又按照有无RSU辅助区分出了两种工作模式，当无RSU辅助时，主要使用历史路径及路径预测进行位置关系的判断，当存在RSU辅助时，直接通过RSU广播的MAP消息即可实现位置关系的判断。本文中首先判断HV是否正在借道超车或存在借道超车的趋势，而后筛选出符合位置关系的RV数据进行计算处理，最终通过预计碰撞时间(Time To Collision，TTC)和最小安全距离模型双重标准判断是否存在碰撞风险，并向驾驶员发出预警提示，其中关于借道超车行为的识别，除最基础的开启转向灯外，还进行了历史路径偏移程度的识别以及高速跟车行驶时超车意图的预测。 最终使用虚拟仿真引擎VTD搭建逆向超车仿真场景，进行了软件在环测试(Software In Loop，SIL)、硬件在环测试(Hareware In Loop，HIL)以及规模化功能测试，通过多次实验对比分析，本文所设计算法能够有效地对逆向超车场景中HV借道超车时存在的碰撞风险进行预警提示，验证了算法的有效性。 |
| 作者： | 王鹏 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 王健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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