利用智能手机的行人防碰撞预警系统的预警方法

摘要

本发明涉及一种利用智能手机的行人防碰撞预警系统的预警方法，包括行人智能手机中的GPS模块获得行人的经度Lon1、纬度Lat1、速度v₁、地面航向角度和海拔高度h₁信息，并发送至车载终端；车载终端将获得的信息发送至计算与处理单元计算获得车辆的速度v₂；定义车辆与行人之间的碰撞相关系数γ，进行碰撞相关性判断和碰撞相关系数计算；进行预警安全等级计算；在报警单元中以声音和图像对驾驶员进行报警提示，同时，将预警安全等级发送给处理模块，在报警模块以声音和图像形式对行人进行报警；本发明通过计算并判断车辆与行人之间的位置关系，进而判断是否有碰撞危险，同时，通过无线通信，同步将碰撞报警信息发送至智能手机，实现给行人以声音和图像形式的预警。

主权项

一种利用智能手机的行人防碰撞预警系统的预警方法，该方法包括下列顺序的步骤：(1)行人智能手机中的GPS模块获得行人的经度Lon1、纬度Lat1、速度v₁、行人地面航向角度和海拔高度h₁信息，并通过无线收发模块发送至车载终端；(2)车载终端中的定位单元将获得的车辆经度Lon2、纬度Lat2、车辆地面航向角度和海拔高度h₂信息发送至计算与处理单元，计算与处理单元通过CAN总线获得车辆的速度v₂，同时，计算与处理单元通过无线收发单元接收行人的行人经度Lon1、纬度Lat1、速度v₁、行人地面航向角度和海拔高度h₁信息；(3)车载终端中的计算与处理单元定义车辆与行人之间的碰撞相关系数γ，结合行人信息、车辆信息以及电子地图模块提供的地图信息进行碰撞相关性判断和碰撞相关系数计算；(4)在碰撞相关性判断的基础上，进行预警安全等级计算；(5)在预警安全等级确定后，在报警单元中以声音和图像对驾驶员进行报警提示，同时，通过无线收发单元，将预警安全等级发送给处理模块，在报警模块以声音和图像形式对行人进行报警；进行碰撞相关性判断时，定义车辆和行人之间的碰撞相关系数γ，若二者之间有碰撞的可能性，则γ取值为1，否则，取值为0；碰撞相关性判断模块结合行人的经度Lon1、纬度Lat1、速度v₁、行人地面航向角度和海拔高度h₁信息，车辆的经度Lon2、纬度Lat2、速度v₂、车辆地面航向角度和海拔高度h₂信息，以及电子地图模块提供的道路属性信息进行碰撞相关性判断和碰撞相关系数计算，具体步骤为：1)根据车辆自身速度v₂，判断速度是否低于安全阈值，若0<v₂<20km/h，则γ＝0，否则γ＝1；2)根据行人地面航向角度和车辆地面航向角度判断计算行人和车辆行驶方向差若则γ＝0，否则γ＝1；3)根据车辆的经度Lon2、纬度Lat2，计算车辆与电子地图模块上道路投影点之间的垂直距离d_c，计算车辆道路投影点与电子地图模块提供的道路属性点构成连线的方向根据d_c、和车辆地面航向角度将车辆匹配在电子地图模块的特定道路上，再获取道路的属性信息进行碰撞相关性判断，若此时道路的属性为高架、隧道、全封闭道路、立交桥，则γ＝0，否则γ＝1；4)根据行人的经度Lon1、纬度Lat1、行人地面航向角度和电子地图模块，同样将行人匹配在电子地图模块的特定道路上，若行人位于道路的辅道中，则γ＝0，否则γ＝1；5)根据行人的海拔高度h₁、车辆自身的海拔高度h₂，计算行人和车辆的高度差△h＝|h₁‑h₂|，若△h>2m，则γ＝0，否则γ＝1；若通过碰撞相关性判断模块得到的碰撞相关性系数γ＝1，则进行安全等级计算，若γ＝0，则继续进行碰撞相关性的判断；实现所述预警方法的系统包括车载终端和行人智能手机，车载终端与行人智能手机之间通过无线通讯模块无线通讯，车载终端内嵌定位单元和报警单元，行人智能手机内嵌GPS模块和报警模块；所述车载终端由定位单元、计算与处理单元、报警单元和无线收发单元组成，定位单元的输出端与计算与处理单元的输入端相连，计算与处理单元的输出端与报警单元的输入端相连，计算与处理单元的输入输出端与无线收发单元的输入输出端相连,计算与处理单元接车辆的CAN总线；所述智能手机由GPS模块、处理模块、无线收发模块和报警模块组成，GPS模块的输出端与处理模块的输入端相连，处理模块的输出端与报警模块的输入端相连，处理模块的输入输出端与无线收发模块的输入输出端相连；所述无线通讯模块采用无线路由器；所述计算与处理单元由运动状态采集与处理模块、碰撞相关性判断模块、安全等级计算模块和电子地图模块组成，运动状态采集与处理模块与定位单元的输出端相连，运动状态采集与处理模块、电子地图模块的输出端均与碰撞相关性判断模块的输入端相连，碰撞相关性判断模块的输出端与安全等级计算模块的输入端相连，安全等级计算模块的输出端与报警单元的输入端相连，无线收发单元的输出端与运动状态采集与处理模块的输入端相连，无线收发单元的输入端与安全等级计算模块的输出端相连，运动状态采集与处理模块接车辆的CAN总线；所述无线收发单元采用WIFI模块；所述无线收发模块采用WIFI模块；在进行预警安全等级计算时，假设道路上的车辆和行人在平面内运动，建立时空坐标系下的碰撞模型，设初始时刻车辆坐标为(x_c,y_c,t₀),行人的坐标为(x_r,y_r,t₀)；车辆位置随时间变化的轨迹为一条由车辆的运动速度和运动方向决定的、过点(x_c,y_c,t₀)的直线l_c：l_c:A_cx+B_cy+C_ct+D_c＝0A_c、B_c、C_c、D_c是直线l_c的固定参数，其值由车辆的运动方向和速度决定；行人位置随时间变化的轨迹为一条由行人的运动速度和运动方向决定的、过(x_r,y_r,t₀)的直线lr：l_r:A_rx+B_r1y+C_rt+D_r＝0A_r、B_r、C_r、D_r是直线lr的固定参数，其值由行人的运动方向和速度决定；若直线l_c和l_r相交，则车辆和行人可能发生碰撞，碰撞点为交点的x、y坐标，碰撞时刻为交点的t坐标，若直线l_c和l_r不相交，则二者不会发生碰撞；在上述碰撞模型基础上，通过以下步骤实现预警安全等级计算：1)根据行人和车辆的经度和纬度信息，计算二者在oxy平面坐标系的坐标点(x_r,y_r)、(x_c，y_c)；2)根据行人和车辆的速度和地面航向角信息，计算二者在oxy平面坐标系内分别沿x轴和y轴的速度：3)计算车辆和行人之间的距离：$dis=\sqrt{{\left(\right(v_{rx}-v_{cx})\times t+(x_r-x_c\left)\right)}^2+{\left(\right(v_{ry}-v_{cy})\times t+(y_r-y_c\left)\right)}^2}$上式中，dis为车辆和行人在当前经纬度、速度和地面航向角情况下，经过时间t后，二者之间的距离，可在此基础上进行预警安全等级计算；如果dis＝10m，t＝5s，则预警安全等级为1级；如果dis＝5m，t＝1.5s，则预警安全等级为2级。