本发明涉及汽车防撞技术领域，具体涉及一种高速公路预防连环撞预警方法。
背景技术：
目前我国高速公路历里程居全球第一，是道路交通的主动脉。由于高速公路独特的行车环境，高速公路事故易造成交通中断，具有追尾碰撞事故多，人员伤亡大、损失大，易引发火灾和“二次事故”，加大救援难度等特点。高速公路汽车连环撞击事故居世界各国高速公路事故之首，已经引起了各部门的极大关注。
驾驶员从察觉危险到采取刹车操作的反应时间沿行驶方向按前后顺序呈递增状态。车辆位置距事故地点距离越远，其驾驶员需要越长的时间作出相关反应。无法及时作出反应，是高速公路上一个小的交通事故常常会造成连环追尾碰撞的主要原因。如何缩短事故后非事故车辆意识到危险的反应时间是解决高速公路上连环碰撞问题的关键因素。
目前国内的防撞装置主要是基于车距检测，车速检测，无线通信协议，作为车祸发生重要依据的加速度并未纳入监控范围。加速度的异常变化是车祸发生的主要判据之一。资料显示，人为疏忽是汽车肇事的主要原因。一般车祸发生前车辆都会发生车速忽快忽慢，或者偏离车道的情况。车祸发生时，车速骤降，加速度产生巨大的异常变化，一段时间后，车速变为0，此时确定车辆发生事故。目前的车速检测装置在车祸发生时检测的车速不准确，以此推导出来的加速度值也不准确。解决这一问题的最直接方法就是直接采用加速度传感器测量车辆的加速度。
首次事故后，国外规避二次事故主要是车路通信，即智能交通系统。但目前国外仍有20％左右的道路未实现车路通信设施覆盖。由于资金和设备的原因，未来5年内，我们国家无法实现大范围的车路通信，一些低等级高速车道和非主干道的状况更加堪忧。另外这些预防研究主要集中在主动避让，也就是防止首次事故的发生。由于一次事故的不可测性，譬如人员，道路，车况，环境等因素，很难收集完整的数据以建立准确的数学模型。因此，防止一次事故难度大，准确率不高。而一次事故的发生常会引发二次事故，甚至会造成连环追尾相撞。本发明的主要目标是在首次事故发生后如何有效防止二次事故的发生。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种高速公路预防连环撞预警方法。
一种高速公路预防连环撞预警方法，包括以下步骤：
S1：事故判断：实时监测车辆的加速度信息，根据加速度的变化，准确进行事故判断；
S2：无线通讯：事故发生时，即时采用无线通讯方式进行事故车辆的事故信息和方位信息传输；
S3：车辆定位：结合实时接收卫星发射的电文信息，获得车辆的经纬度、速度、航向角信息；
S4：路段匹配：其它车辆接收到事故车辆的信息后根据接收到的信息判定自身是否处于事故车辆行驶路段的后方同向行驶；
S5：车辆预警：对事故车辆同向行驶的后车进行预警。
进一步的，步骤S1中事故判断的具体方法如下：
S1-1：采集车辆正常行驶时的加速度数据，检测水平面X轴和Y轴两个方向的加速度值，分析车辆纵向行驶时加速度的变化规律；
S1-2：加速度阈值设定为-4g，g＝9.8m/s2为重力加速度；
S1-3：车辆发生右侧碰撞瞬间，x轴加速度产生了一个ax的突变，短暂时间内速度迅速降为0，出现短时间静止状态；车辆发生右侧碰撞瞬间，车辆向左倾斜，Y轴加速度也产生了一个ay的突变,将车辆右侧发生碰撞时的X轴与Y轴加速度峰值进行合成，则车辆的加速度峰值a为：
此时加速度峰值超过事故判断加速度阈值-4g，车辆速度为0，且车辆位置不再发生变化，可判定车辆发生事故；
S1-4：车辆左侧发生碰撞瞬间，车辆向右倾斜，X轴加速度也产生一个负的大的突变，出现短暂的静止状态，而Y轴加速度差生一个正向大的突变，计算加速度峰值超过事故判断加速度阈值-4g，车辆速度为0，且车辆位置不再发生变化，可判定车辆发生事故；
S1-5：车辆正前方发生碰撞时，车身没有发生偏转时，X轴加速度出现一个负的大的突变，Y轴加速度依然基本保持在零度，计算加速度峰值超过事故判断加速度阈值-4g，车辆速度为0，且车辆位置不再发生变化，可判定车辆发生事故。
进一步的，步骤S4中路段匹配的具体方法如下：
S4-1：接收并解析GPS信息；
S4-2：判断当前GPS定位点是否属于远离高速路段的情况，是，则不进行匹配；否则进入下一步判断；
S4-3：判断车辆是否处于停止状态，是，则定位到首次停车路段；否，则判断是否完成第一次匹配，否，则进入匹配准备阶段；是，则进入下一步；
S4-4：判断该点是否已过交叉口，是，则进入匹配准备阶段；否，则进入跟踪阶段；
S4-5：判断是否进入匹配准备阶段，否，则进入下一步；是，则判断该待匹配GPS定位点是否已被记录，是，则转入匹配阶段；否，则转向匹配准备阶段，获取下一个GPS定位点；
S4-6：跟踪阶段。
进一步的，所述匹配阶段的步骤如下：
A)输入当前和前一GPS定位点相关信息；
B)按距离最小原则搜索GPS点最近的路段，找到该路段上距离该点最近的节点，将该节点连接的所有路段作为车辆行驶的候选路段。
C)选择道路权重最大和次大的路段作为车辆行驶的当前路段和误配调整路段。
进一步的，所述跟踪阶段的步骤如下：
A)获取GPS信息
B)判断是否满足误匹配的情况，是，则将误匹配调整路段作为车辆行驶的当前路段；否，则进入下一步。
C)判断是否已过交叉口，是，则转入匹配准备阶段；否，则转向第一步继续获取GPS信息。
进一步的，所述道路权重的计算方法如下：
1)航向权重：WSH＝AH cos(Δβ)，
其中，AH是控制WSH的加权系数，β表示GPS输出的车辆航向角，Δβ表示GPS输出的车辆航向角与路段方向的夹角，0≤Δβ≤180，GPS输出的车辆航向与路段方向角差的绝对值大于180度时，则的值为360减去此绝对值；
2)距离权重：WSPD＝AP/D，
其中，D表示点到路段的距离，AP是控制WSPD值得加权系数；
3)历史信息权重：WSHI＝AHI cos(θ)，
其中，AHI是控制WSHI的加权系数，θ是当前GPS定位点与其前一个GPS定位点连线与道路的夹角，0≤θ≤180，当二者差值绝对值大于180度时，则的值为360减去此绝对值所得的差值；
4)速度权重：
其中，Av是控制Wv的加权系数,高速公路上速度V均大于等于60km/h；
5)权重系数：采用的权重系数为AH＝3，AP＝1，AHI＝2，Av＝1；
6)候选路段的总权重计算：Wtatal＝WSH+WSPD+WSHI+Wv。
本发明的有益效果是：
本发明在一次事故发生后，采用剧烈变化的加速度作为车祸判定的重要参数之一，准确进行事故判断，及时进行事故信号传输，为非事故车辆驾驶员争取一定的时间，以采取相应的措施避免连环撞击事件的发生。
具体实施方式
以下具体实施例对本发明作进一步阐述，但不作为对本发明的限定。
一种高速公路预防连环撞预警方法，包括以下步骤：
S1：事故判断：实时监测车辆的加速度信息，根据加速度的变化，准确进行事故判断；
S2：无线通讯：事故发生时，即时采用无线通讯方式进行事故车辆的事故信息和方位信息传输；
S3：车辆定位：结合实时接收卫星发射的电文信息，获得车辆的经纬度、速度、航向角信息；
S4：路段匹配：其它车辆接收到事故车辆的信息后根据接收到的信息判定自身是否处于事故车辆行驶路段的后方同向行驶；
S5：车辆预警：对事故车辆同向行驶的后车进行预警。
步骤S1中事故判断的具体方法如下：
S1-1：采集车辆正常行驶时的加速度数据，检测水平面X轴和Y轴两个方向的加速度值，分析车辆纵向行驶时加速度的变化规律；
S1-2：加速度阈值设定为-4g，g＝9.8m/s2为重力加速度；
S1-3：车辆发生右侧碰撞瞬间，x轴加速度产生了一个ax的突变，短暂时间内速度迅速降为0，出现短时间静止状态；车辆发生右侧碰撞瞬间，车辆向左倾斜，Y轴加速度也产生了一个ay的突变,将车辆右侧发生碰撞时的X轴与Y轴加速度峰值进行合成，则车辆的加速度峰值a为：
此时加速度峰值超过事故判断加速度阈值-4g，车辆速度为0，且车辆位置不再发生变化，可判定车辆发生事故；
S1-4：车辆左侧发生碰撞瞬间，车辆向右倾斜，X轴加速度也产生一个负的大的突变，出现短暂的静止状态，而Y轴加速度差生一个正向大的突变，计算加速度峰值超过事故判断加速度阈值-4g，车辆速度为0，且车辆位置不再发生变化，可判定车辆发生事故；
S1-5：车辆正前方发生碰撞时，车身没有发生偏转时，X轴加速度出现一个负的大的突变，Y轴加速度依然基本保持在零度，计算加速度峰值超过事故判断加速度阈值-4g，车辆速度为0，且车辆位置不再发生变化，可判定车辆发生事故。
步骤S4中路段匹配的具体方法如下：
S4-1：接收并解析GPS信息；
S4-2：判断当前GPS定位点是否属于远离高速路段的情况，是，则不进行匹配；否则进入下一步判断；
S4-3：判断车辆是否处于停止状态，是，则定位到首次停车路段；否，则判断是否完成第一次匹配，否，则进入匹配准备阶段；是，则进入下一步；
S4-4：判断该点是否已过交叉口，是，则进入匹配准备阶段；否，则进入跟踪阶段；
S4-5：判断是否进入匹配准备阶段，否，则进入下一步；是，则判断该待匹配GPS定位点是否已被记录，是，则转入匹配阶段；否，则转向匹配准备阶段，获取下一个GPS定位点；
S4-6：跟踪阶段。
匹配阶段的步骤如下：
A)输入当前和前一GPS定位点相关信息；
B)按距离最小原则搜索GPS点最近的路段，找到该路段上距离该点最近的节点，将该节点连接的所有路段作为车辆行驶的候选路段。
C)选择道路权重最大和次大的路段作为车辆行驶的当前路段和误配调整路段。
跟踪阶段的步骤如下：
A)获取GPS信息
B)判断是否满足误匹配的情况，是，则将误匹配调整路段作为车辆行驶的当前路段；否，则进入下一步。
C)判断是否已过交叉口，是，则转入匹配准备阶段；否，则转向第一步继续获取GPS信息。
道路权重的计算方法如下：
1)航向权重：WSH＝AH cos(Δβ)，
其中，AH是控制WSH的加权系数，β表示GPS输出的车辆航向角，Δβ表示GPS输出的车辆航向角与路段方向的夹角，0≤Δβ≤180，GPS输出的车辆航向与路段方向角差的绝对值大于180度时，则的值为360减去此绝对值；
2)距离权重：WSPD＝AP/D，
其中，D表示点到路段的距离，AP是控制WSPD值得加权系数；
3)历史信息权重：WSHI＝AHI cos(θ)，
其中，AHI是控制WSHI的加权系数，θ是当前GPS定位点与其前一个GPS定位点连线与道路的夹角，0≤θ≤180，当二者差值绝对值大于180度时，则的值为360减去此绝对值所得的差值；
4)速度权重：
其中，Av是控制Wv的加权系数,高速公路上速度V均大于等于60km/h；
5)权重系数：采用的权重系数为AH＝3，AP＝1，AHI＝2，Av＝1；
6)候选路段的总权重计算：Wtatal＝WSH+WSPD+WSHI+Wv。