一种基于V2X的特殊场景交通标识感知提示方法及装置与流程

一种基于v2x的特殊场景交通标识感知提示方法及装置
技术领域
1.本技术涉及智能驾驶领域，尤其是涉及一种基于v2x的特殊场景交通标识感知提示方法及装置。


背景技术：

2.目前智能驾驶技术在相关技术以及配套设备完善的情况下，主要依靠智能车自身所携带的车载相机、激光雷达、毫米波雷达等车载传感器感知外部环境，但当交通标识被遮挡、模糊或复杂路况易混淆等特殊场景，车身传感器无法准确、快速感知环境信息，容易造成交通标识无法识别或识别错误等问题，进而造成智能驾驶系统无法有效快速判断实际交通状况造成交通违法行为以及交通事故，增加行车风险。目前的交通标识识别需要依靠激光雷达、车载相机对交通标识进行识别，并且针对特定的交通标识进行专门训练，包括但不限于交通信号灯、限速标识等。但该方法具有成本高、周期长且存在一定误识别率，而且在特殊场景中无法保证识别的有效性。
3.v2x是车联网的关键技术,重在实现车与外界的信息交互。v2x(vehicle to x)即“车对外界”的无线信息交换技术，是“车对车（v2v）”信息交换技术和“车对基础设施（v2i）”信息交换技术等的统称。搭载v2x模块的车辆能够实时感知周围环境，为自动选择最佳行驶路线、避免交通事故等提供数据支撑。v2x是车联网的关键技术，真正意义上的车联网由网络平台、车辆和行驶环境三部分组成，三者缺一不可，并实现三部分之间的“互联互通”。其中，行驶环境包括道路信息、交通信号灯及其它交通基础设施、附近车辆、行人等与车辆行驶相关的外部环境。随着gps、北斗等卫星导航技术、4g技术等车联网关键技术的成熟应用，车辆与网络平台、网络平台与行驶环境之间的信息“沟通”已经通畅，而v2x技术的成熟将重点解决车辆与行驶环境之间的信息交互问题。
4.中国专利名称：一种路况信息获取方法、交通标识牌及智能网联交通系统，专利号：cn 201910748768 .x，基于预设的高精度地图以及所述定位信息和实时交通路况信息生成用于指示车辆行驶的指示地图及驾驶提醒信息，预设高精度地图、定位信息等制作周期长、耗费成本高，且随着时间的迁移，环境会发生一定的变动，导致地图不再精确，后期维护成本高。


技术实现要素：

5.针对以上问题，本发明提供了一种基于v2x的特殊场景交通标识感知提示方法及装置，本发明通过v2x技术结合路侧单元以及车载单元完成对交通信号的提示，场景适应性强、数据稳定，且不需要前期对特殊标识进行标定。
6.本技术采用的技术方案如下：一种基于v2x的特殊场景交通标识感知提示方法，包括如下步骤：s0、路侧单元录入交通信号灯信息和限速信息；s1、车辆判断是否接入交通信号灯信息，若是，执行步骤s2，若否，执行步骤s4；
s2、路侧单元与控制单元建立通信连接，获取交通信号灯信息，转入s3；s3、基于交通信号灯当前状态，调整车速，返回s1；所述调整车速时，车辆温和减速行驶距离计算方法为：其中，v
sv
为初始车速，单位m/s；t
svd
为驾驶员反应时间，单位s；t
rbr
为驾驶员制动响应时间，单位s；α1为温和刹停减速度，单位m/s2；d
pre
为预警安全距离，单位m；s4、基于限速信息当前状态，调整车速，返回s1；所述调整车速时，车辆温和减速行驶距离计算方法为：其中，s
lim
为车辆减速至限速所需距离，单位m；v
sv
为初始车速，单位m/s；v
lim
为交通标识最高限速，单位m/s；t
svd
为驾驶员反应时间，单位s；t
rbr
为驾驶员制动响应时间，单位s；α1为温和刹停减速度，单位m/s2；d
pre
为预警安全距离，单位m。
7.进一步地，s3步骤包括如下步骤：s00、判断交通信号灯状态，若交通信号灯状态为红灯或黄灯，则自动控制车辆减小速度；若交通信号灯状态为绿灯，则执行步骤s01；s01、判断绿灯是否处于倒计时状态，如果是，则执行步骤s02；如果否，则正常行驶；s02、判断车辆以当前车速到达安全线的时间是否小于等于绿灯倒计时，如果是，则正常行驶；如果否，则自动控制车辆减小速度。
8.进一步地，s4步骤包括如下步骤：s10、判断当前车速是否大于交通标识的限速标识信息，如果是，则执行步骤s11；如果否，则正常行驶；s11、提示驾驶员减速至交通标识最高限速。
9.一种基于v2x的特殊场景交通标识感知提示装置，所述装置包括：路侧单元rsu，用于发送交通信号装置发送的交通信号灯和限速标识信息；车载单元obu，用于接收交通信号装置发送的交通信号灯和限速标识信息；报警单元，行车有风险时用于发出行车预警信息；控制单元，用于控制车辆自动减速，通过结合车辆自身状态和交通信号灯或限速标志信息作出决策；通信模块，用于传输信息。
10.本发明的有益效果为：本发明提出了一种通过车载单元与路侧单元信息交互获取交通标识状态等相关信息的方法，智能车能够准确、快速、稳定获取交通标识信息；本发明通过v2x技术结合路侧单元以及车载单元完成对交通信号的提示，本发明场景适应性强、数据稳定；本发明行驶过程中通过路侧单元与车载单元通讯，实时获取交通信号灯或限速标识信息，无需提前对交通标识进行识别训练；本发明的温和减速行驶距离考虑了预警安全
距离，增加了温和减速行驶距离，更加安全。
附图说明
11.图1本发明交通信号灯、交通标识遮挡、模糊场景示意图；图2本发明一种基于v2x的特殊场景交通标识感知提示方法流程图；图3本发明实施例中交通信号灯决策模式场景示意图；图4本发明实施例中交通标识决策模式场景示意图；图5本发明实施例中路侧单元覆盖区域示意图；图6本发明实施例中场景决策示意图。
具体实施方式
12.下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
13.本发明提供了一种基于v2x的特殊场景交通标识感知提示方法，包括如下步骤：s0、录入交通信号灯信息和限速信息；s1、判断是否接入交通信号灯信息，若是，执行步骤s2，若否，执行步骤s4；s2、路侧单元与控制单元建立通信连接，获取交通信号灯的信息，转入s3；s3、基于交通信号灯当前状态，调整车速，返回s1；s4、基于限速信息当前状态，调整车速，返回s1。
14.s0步骤还包括：标定路口安全线或交通信号灯信息和限速信息，并将安全线、交通信号灯信息和限速信息录入路侧单元。
15.s1步骤还包括：若车辆处于路侧单元的通信范围内，判断车辆是否处于交通信号灯信息管控范围内，如果是，则接入交通信号灯信息，如果否，则接入限速信息。若车辆不处于路侧单元的通信范围内，则车辆正常行驶。
16.若车辆既位于交通信号灯管控范围内，又处于限速信息范围的范围内，则车辆以交通信号灯管控为优先级，限速信息管控为次优先级。
17.步骤s3中通过车辆交通信号灯决策模式调整车速；步骤s4中通过交通标识决策模式调整车速。
18.本发明中所述v2x技术为车辆与外部设备通信，车辆与路侧单元通信为v2i；车辆通过v2i技术与路侧单元通信获取交通信号灯和交通标志牌信息；若车辆正常行驶中有突发行人闯入驾驶轨道，车辆通过v2p技术利用车辆相机、雷达获取目标信息。
19.如图1所示，当主车感知交通标识（限速标识、交通信号灯等）因遮挡、模糊而无法通过自身感知设备快速、有效识别交通信息时容易产生较高的行车风险。因此本方法通过路侧单元获取周围交通信息，实现主车感知能力不受影响。
20.在本发明的一个实施例中，首先将路口安全线、交通标识位置测量标定完毕，并将安全线和交通标识位置以及交通标识信息录入路侧单元；然后路侧单元与交通信号灯建立通信获取红绿灯计时情况或者通过路侧单元感知红绿灯获取红绿灯计时情况。最终通过路侧单元将所有信息发送给车载单元obu，车载计算单元结合路侧单元数据和车辆自身状态做出预警或正常行驶等决策。
21.决策结果应结合安全线位置、车辆位置、车辆速度、交通信号灯状态、交通标识牌位置、交通标识牌信息，计算车辆通过路口安全线/交通标识牌的时间，从而对车辆做出正常行驶、行车预警等操作。
22.对于交通信号灯状态为红灯、黄灯或绿灯结束前无法通过任意一种时，系统需要提醒驾驶员做出刹车动作，保证车辆停在路口安全线之前；对于交通标识牌为限速标识时，车辆应该在通过交通标识前减速至限定速度以内通行。
23.预警的触发原则是，当车辆进入路侧单元通信范围内且距离交通信号灯、交通标识牌还有一定的距离时，能够保证预警发出后驾驶员可以通过适当操作使车辆安全通过交通信号灯或者交通标识。
24.在本发明的一个实施例中，决策判断包括交通信号灯决策判断（步骤s3）和交通标识信号判断（步骤s4）。交通信号灯决策判断需考虑交通信号灯状态信息和预警距离，交通信号灯状态信息主要通过路侧rsu发送到车辆obu。预警距离的考虑主要是车辆遵守交通法规状态下通过交通信号灯路口，以及有行车风险时发出行车预警信息。交通标识信号判断需考虑交通标识牌信息（内容、位置）和预警距离，预警距离的考虑主要是车辆遵守交通法规状态下安全通过交通标识牌，以及有行车风险时发出行车预警信息。
25.如图3所示车辆进入路侧单元通信范围（浅灰距离加深灰色距离）内然后对车辆运动状态、红绿灯信息进行综合判定，在车辆进入预警距离（浅灰距离）后对驾驶员发出提醒。驾驶员在接收到系统提示后，通过驾驶员主动采取制动措施，实现减速措施。
26.在本发明的一个实施例中，车辆obu所接收到的路侧单元信息均为车辆行驶车道的交通信号灯信息。
27.车辆交通信号灯决策模式包括如下步骤：s00、判断交通信号灯状态，若交通信号灯状态为红灯或黄灯，则自动控制车辆减小速度；若交通信号灯状态为绿灯，则执行步骤s01；s01、判断绿灯是否处于倒计时状态，如果是，则执行步骤s02；如果否，则正常行驶；s02、判断车辆以当前车速到达安全线的时间是否小于等于绿灯倒计时，如果是，则正常行驶；如果否，则自动控制车辆减小速度。
28.装置一般覆盖距离应当满足如下需求：当车辆以v
sv
速度行驶时，在系统接收到前方交通信号灯为红灯或黄灯状态时，需自动控制车辆以较小减速度，温和减速停车至停车线前。在该过程中车辆行驶的距离为：其中，v
sv
为初始车速，t
svd
为驾驶员反应时间，t
rbr
为驾驶员制动响应时间，α1为温
和刹停减速度，d
pre
为预警安全距离。
29.采用测距碰撞算法ttc计算车辆到达安全线的时间，具体计算方法为：其中，d
sv
为车辆到达安全线的距离，单位m，v
sv
为车辆当前车速，单位m/s。
30.若ttc≥t
sv
则车辆正常通行；若ttc《t
sv
则车辆发出预警，其控制方式与红灯或黄灯状态一致。t
sv
为车辆按照当前速度到达安全线时间，单位s。
31.交通标识决策模式包括如下步骤：s10、判断当前车速是否大于交通标识的限速标识信息，如果是，则执行步骤s11；如果否，则正常行驶；s11、提示驾驶员减速至交通标识最高限速。
32.车辆在交通标识处温和减速行驶距离计算方法为：其中，s
lim
为车辆减速至限速所需距离，单位m，v
sv
为初始车速，单位m/s，v
lim
为交通标识最高限速，单位m/s，t
svd
为驾驶员反应时间，单位s，t
rbr
为驾驶员制动响应时间，单位s，α1为温和刹停减速度，单位m/s2，d
pre
为预警安全距离，单位m。即在此距离下，驾驶员能够在接收到系统提示后，通过驾驶员主动采取制动措施，实现减速至规定时速安全通过。
33.如图4所示，车辆进入路侧单元通信范围内然后对车辆运动状态、交通标识信息进行综合判定，在车辆进入预警距离后对驾驶员发出提醒。驾驶员在接收到系统提示后，通过驾驶员主动采取制动措施，实现车辆减速至限制时速安全通过。
34.一种基于v2x的特殊场景交通标识感知提示装置，所述装置包括：路侧单元rsu，用于发送交通信号装置发送的交通信号灯和限速标识信息；车载单元obu，用于接收交通信号装置发送的交通信号灯和限速标识信息报警单元，行车有风险时用于发出行车预警信息；控制单元，用于控制车辆自动减速，通过结合车辆自身状态和交通信号灯或限速标志信息作出决策；通信模块，用于传输信息。
35.在本发明实施例中，路侧单元需满足如下要求：路侧端需实现交通信号灯或交通标识信息识别和发送；路侧端感知信息的传输距离应大于预警距离；路侧端需及时发出交通信号灯或交通标识状态信息，并需主车obu接收到。
36.如图5所示，该示意图表示路侧单元通信范围，路侧端覆盖范围应能涵盖上述中所分析的预警、制动距离。
37.如图6所示，在本发明的一个实施例中，场景决策流程为：通过解析车辆从obu接收到rsu发送的rsi信息获得前方交通信号灯或者交通标识信息及位置。
38.按照上文对交通信号灯、交通标识遮挡、模糊、易混淆场景预警提示要求，保障车辆在绿灯状态下按照当前车速安全通过交通信号灯路口和红灯或黄灯状态下温和刹停在安全线前，或者在限速标识前减速至限速下通过交通标识。
39.本技术所述车辆行驶速度、道路限速、驾驶员反应时间、车辆制动系统反应滞后时间、提前预警的安全距离均可根据实际情况进行调整优化。
40.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。