一種基于車車通信的十字路口威脅評(píng)估方法研究

王 斌 朱云生 楊凡弟

（重慶郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，中國 重慶 400065）

0 引言

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全世界的汽車保有量正在逐年增加。由此引發(fā)的交通事故也是越來越多，其中十字路口的事故發(fā)生率在總的交通事故中占很大比重。設(shè)計(jì)一個(gè)輔助駕駛系統(tǒng)對(duì)駕駛員提供及時(shí)的警告十分必要。車車通信作為通信技術(shù)，通過無線通信設(shè)備向外界廣播自身的位置和速度信息，在通信范圍的車輛可以接收共享各自的數(shù)據(jù)。根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)利用模糊理論計(jì)算車輛受到的威脅指數(shù)。

1 相關(guān)技術(shù)

本文的基于車車通信的十字路口威脅評(píng)估方法研究主要涉及車車通信技術(shù)和模糊理論。

1.1 車車通信技術(shù)

通過車車與車路通信技術(shù)，可以將機(jī)動(dòng)車輛與道路有機(jī)的結(jié)合聯(lián)系到一起，通過對(duì)于路側(cè)與車載實(shí)況信息的采集而達(dá)到對(duì)交通資源高效充分利用的目的。然而隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，車路通信技術(shù)與車車通信技術(shù)正在從傳統(tǒng)的單一模式轉(zhuǎn)向多種通信的發(fā)展模式。對(duì)于出行者出行實(shí)時(shí)性要求較為一般的出行服務(wù)可以通過WiFi、3G以及4G和GPRS等公眾的通訊技術(shù)得到實(shí)現(xiàn)；但是對(duì)于出行實(shí)時(shí)性要求較高的諸如車輛主動(dòng)安全服務(wù)等來說，則需要通過專用短程通信技術(shù)（DSRC）來實(shí)現(xiàn)。

1.2 模糊理論

模糊理論將傳統(tǒng)數(shù)學(xué)從二值邏輯擴(kuò)展到連續(xù)多值，利用隸屬度函數(shù)描述一個(gè)概念特征值。模糊邏輯是一種用邏輯表達(dá)式描述模糊集合中的隸屬關(guān)系的方法，假定一個(gè)事件可以在不同程度上是正確的，并且我們知道這個(gè)程度。這是模糊事件和隨機(jī)事件根本的區(qū)別，隨機(jī)事件“非此即彼”，而模糊事件“亦此亦彼”。模糊推理就是對(duì)于規(guī)則：if is A then is B。構(gòu)造出模糊集A與B之間的模糊關(guān)系R，通過R與證據(jù)合成求出結(jié)論。

2 十字路口威脅評(píng)估

2.1 數(shù)據(jù)采集

車輛上安裝里無線通信模塊、GPS模塊和CAN卡。數(shù)據(jù)采集主要分為兩個(gè)部分：自車數(shù)據(jù)采集和目標(biāo)車輛數(shù)據(jù)采集。

（1）主車數(shù)據(jù)采集

主車采集的數(shù)據(jù)包括GPS數(shù)據(jù)采集和CAN數(shù)據(jù)的采集。GPS信息通過GPS天線獲得，GPS數(shù)據(jù)主要是位置信息，包括經(jīng)度、緯度、海拔、輛航向角等。CAN信息采集主要是通過車身CAN網(wǎng)絡(luò)或的車輛的速度信息。

（2）目標(biāo)車數(shù)據(jù)采集

目標(biāo)車通過車載通信設(shè)備接收通信范圍內(nèi)的其他車輛的位置和速度信息，并將自車的位置和速度信息廣播給其他車輛。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

2.2 模糊處理

根據(jù)主車和目標(biāo)車的位置和速度信息計(jì)算出主車和目標(biāo)車的相對(duì)距離RS和相對(duì)速度RV。

相對(duì)距離 RS的模糊集合為 RS={近(N)，中(M)，遠(yuǎn)(F)}，論域 U=[0,150]。 相對(duì)速度速度 RV 的模糊集合 RV={慢(L)，中(M)，快(H)}。 論域U=[0,120]。相對(duì)距離RS和相對(duì)速度RV的隸屬度函數(shù)如圖1、圖2所示。

相對(duì)距離 RS 的威脅指數(shù)為 TI_RS(N，M，F(xiàn))={0.98，0.5，0.13}，相對(duì)速度 RV 的威脅指數(shù)為 TI_RV(L，M，H)={0.11，0.47，0.96}。 相對(duì)距離RS在綜合威脅中占的權(quán)重為0.6，相對(duì)速度RV在綜合權(quán)重中占的權(quán)重為0.4。則綜合威脅TI的計(jì)算公式為：

3 實(shí)驗(yàn)仿真與結(jié)果分析

為了驗(yàn)證本文方法的準(zhǔn)確性和有效性，本文進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。主車與目標(biāo)車分別以40km/h，60km/h和80km/h的相對(duì)速度從十字路口相互靠近。其威脅結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，當(dāng)車輛相對(duì)速度較小時(shí)，相對(duì)距離較遠(yuǎn)時(shí)，威脅指數(shù)較小。當(dāng)車輛相對(duì)速度較大時(shí)，相對(duì)距離較近時(shí)，威脅指數(shù)較大。

4 總結(jié)

本文針對(duì)十字路口車輛安全駕駛問題進(jìn)行了分析，并結(jié)合車車通信技術(shù)和威脅評(píng)估技術(shù)，提出通過車車通信實(shí)現(xiàn)信息共享，利用威脅評(píng)估理論和模糊集理論，計(jì)算車輛在十字路口所受到的威脅的指數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本方法能夠比較準(zhǔn)確的計(jì)算出車輛在十字路口受到的威脅級(jí)別，輔助駕駛員駕駛，提高十字路口交通安全。

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