具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例一

如图1所示是本发明实施例提供的一种基于V2X的车辆路口引导方法的流程示意图，在图1所示的方法中包括以下步骤：

S1：获取主车HV与周边车辆RV的位置以及路口信号灯信息，确定周边车辆RV在主车坐标系下的相对于主车HV的相对方位角和相对航向角；

如图2所示，车辆通过惯导、GPS等定位装置定位车辆的位置信息，然后通过V2X无线通信技术进行车辆速度、加速度、转向灯状态以及方向盘转角等各种基本数据的实时交换，假设车辆A为本车，以本车为原点建立坐标系，然后再计算出其他车辆在本车坐标系内的位置和行驶方向，假设车辆B在车辆A为原点建立的坐标系方位角为β，取值范围为[0,2π]，指在本车坐标系中，从坐标轴纵轴正方向起，顺时针量到本车质心与远车质心的直线间的夹角，即为相对于与本车的方位角。如图2中(a)所示，根据图2中(a)所示的两车方位角在本车坐标系中的相对关系，此时远车与本车的相对方位角即为315°。在本车坐标系下车辆A的坐标为原点(0,0)，车辆B坐标为(X_r,Y_r)，车辆B在本车坐标下的方位角β计算公式为：

相对航向角γ，取值范围为[0,2π]，是指在本车坐标系中，从坐标轴纵轴正方向起，顺时针量到本车坐标系原点与远车航向的矢量所决定的直线间的夹角，即为远车与本车的相对航向角。如图2中(b)所示，根据图2中(b)所示的两车航向角在本车坐标系中的相对关系，此时远车与本车的相对航向角即为45°。计算公式如下：

式中，表示本车车头方向与正北方向的顺时针夹角，表示远车车头方向与正北方向的顺时针夹角。

本实施例中，在步骤S1中，如图3所示，主车HV进入引导区后，需确定与周边车辆的位置关系以及路口信号灯信息，重点判断主车同车道的前方是否有其他车辆。假设根据车辆搭载的定位装置得到主车HV位置坐标为(X_H,Y_H)，周边车辆RV位置坐标为(X_R,Y_R)，主车HV的航向角为周边车辆RV航向角为然后转换到本车坐标系下主车HV的坐标为原点(0,0)，周边车辆RV坐标为(X_r,Y_r)。在本车坐标系中，周边车辆RV相对本车HV的相对方位角和相对航向角分别为β和γ。

S2：由相对航向角确定周边车辆RV与主车HV航向是否相同，在周边车辆RV与主车HV航向相同时，确定周边车辆RV与主车HV为同向车辆；

在本实施例中，根据相对方位角和相对航向角分别为β和γ，得出两车之间的位置关系，若γ<预设角度，则认为航向相同，因此可视为同向车辆。

在本实施例中，预设角度可以根据汽车经验设计，如图4中的2°，本实施例不做唯一性限定。

S3：由相对方位角确定周边车辆RV与主车HV之间的位置关系，基于周边车辆RV与主车HV之间的位置关系确定周边车辆RV与主车HV在垂直于车道方向或者在平行于车道方向的距离，进而确定周边车辆RV与主车HV所处的车道；

在本实施例中，智能路侧基础设备可以收集路口各个方向的车辆信息，如图5所示的各个方向即将通过本路口的车辆位置信息、车辆行驶状态信息。假设从方向C向路口行驶的车辆根据距离由近到远依次编号为车辆C₁、C₂，……，C_n，从方向C向路口行驶的车辆的位置关系如图6所示。

假设车辆C₁、C₂…C_n到路口的距离分别为S₁、S₂…S_n,到达路口的时间为t₁、t₂…t_n,当前时刻速度分别为v₁、v₂…v_n,当前时刻加速度分别为a₁、a₂…a_n,车辆之间的距离为ΔS₁、ΔS₂…ΔS_n-1。

进一步地，在本实施例中，步骤S3可以通过以下方式实现：

S3.1：若0°＜β＜90°，则判定RV在HV右前方，由确定HV和RV在垂直于车道方向的距离D_parallel；若0<D_parallel<第一距离值，则判定RV在HV同车道，且RV在HV前方；若第一距离值<D_parallel<第二距离值，则判定RV在HV右侧相临车道，且RV在HV前方；

S3.2：若270°＜β＜360°，则判定RV在HV左前方，由确定HV和RV在垂直于车道方向的距离D_parallel；若0<D_parallel<第一距离值，则判定RV在HV同车道，且RV在HV前方；若第一距离值<D_parallel<第二距离值，则判定RV在HV左侧相临车道，且RV在HV前方；

S3.3：若90°＜β＜180°，则判定RV在HV右后方，由确定HV和RV在垂直于车道方向的距离D_parallel；若0<D_parallel<第一距离值，则判定RV在HV同车道，且RV在HV后方；若第一距离值<D_parallel<第二距离值，则判定RV在HV右侧相临车道，且RV在HV后方，并由 确定HV和RV在平行于车道方向的距离D_verticall；

S3.4：若180°＜β＜270°，则判定RV在HV左后方，由确定HV和RV在垂直于车道方向的距离D_parallel；若0<D_parallel<第一距离值，则判定RV在HV同车道，且RV在HV后方；若第一距离值<D_parallel<第二距离值，则判定RV在HV左侧相临车道，且RV在HV后方，并由确定HV和RV在平行于车道方向的距离D_verticall。

其中，第一距离值和第二距离值可以根据国家标准确定，如国家标准车道宽度为3.75m，第一距离值可以为1.9m，第二距离值可以是3.75m。

S4：在主车HV前方不存在其他车辆时，由主车HV与交叉口停止线的距离及路侧设备发送的主车HV当前所处车道的信号灯信息确定行驶速度；

在本实施例中，步骤S4可以通过以下方式实现：计算主车HV与交叉口停止线的距离D_H，将位于主车左侧相临车道、主车同车道、主车右侧相临车道前方车辆列入表1，分别计算与红绿灯的距离L_j、D_i、R_k，把与交叉口停止线的距离按由近到远的顺序，重新排序(j＝1、i＝1、k＝1为主车所处车道距离交叉口停止线最近的车辆代号)，m，n，p表示数量；

表1

若D_H＝D₁，表示主车前方无其他车辆，

主车HV将自身的位置信息通过V2X无线通信方式传到路侧设备，路侧设备结合储存的当前路段的高精度地图计算出主车HV当前处于的车道，然后将相应车道的信号灯信息发送给主车。

(1)若收到相位此时为红灯且剩余时间t_f秒，后面绿灯t_g秒；若当前相位为黄灯，剩余时间t_y秒，后面红灯t_r秒，此时t_f＝t_y+t_r，计算s＝v_h*t_f，s₀＝v_h*(t_f+t_g)，v_h表示主车车速；

a)当s≤D_H≤s₀，可匀速通过，提醒“保持车速前进”；

b)当s＜s₀≤D_H，考虑加速通过，计算得：

t_b为驾驶员反应时间，a_h驾驶员感受到的舒适加速度，v_f为当前道路允许的最大速度。比如t_b＝1s，a_h＝2m/s²,v_f＝v_max；s₁≥D_H，提醒“加速至最高限速v_max，可以不停车通过”；s₁＜D_H，提醒“前方需要停车”。

c)当s＞D_H，考虑减速通过，计算得：

t_b＝1s，a_h＝2m/s²,v_f＝v_min；若s₂＜D_H，提醒“减速可以不停车通过”；若D_H≤s₂，提醒“前方停车，等待”。

(2)若收到相位此时为绿灯，且剩余时间t_g秒，且后面黄灯t_y秒，红灯t_r秒；计算s′＝v_h*(t_f+t_y)，若s′≥D_H，可匀速通过；若s′＜D_H，可考虑加速通过，计算得：t_b＝1s，a_h＝2m/s²,v_f＝v_max，若s₃≥D_H，提醒“加速可以不停车通过”，

若s₃＜D_H，考虑减速,下一次绿灯时间通过。

S5：在主车HV前方存在其他车辆时，根据周边车辆RV与主车HV在垂直于车道方向或者在平行于车道方向的距离筛选出与主车HV同车道且与主车HV最近的前方车辆，根据与主车HV同车道且与主车HV最近的前方车辆的行驶状态信息进行碰撞预警。

在本实施例中，步骤S5可以通过以下方式实现：

若D_H≠D₁，表示主车前方存在其他车辆，

根据步骤S3计算出的D_parallel和D_verticall筛选出与主车HV同车道且与主车HV最近的前方车辆，假设筛选出的前方车辆为远车RV′，通过V2X无线通讯方式获取到远车RV′的行驶状态信息、RV′相对于主车HV的D_parallel和D_verticall。

当a₁-a₂≠0时，

当a₁-a₂＝0时，

其中，v_n表示RV′的速度，a_n表示RV′的加速度，D_R表示主车同车道最近的前方车辆与交叉口停止线的距离，a₁为主车HV当前时刻的加速度，a₂为远车RV′当前时刻的加速度。

当t_TTC＝t≤预设时间值，则输出前向碰撞预警。车辆制动的过程分为以下四个阶段，分别是驾驶员反应阶段、消除制动间隙阶段、制动压力升高阶段、制动器持续制动阶段。

其中，预设时间值为系统设定值，可以根据实际需要确定，本实施例不做唯一性限定。

第一阶段：这一阶段是指从驾驶员接收到预警系统的预警提示信号到驾驶员在意识到碰撞危险后将脚移动到制动踏板上的总时间，称这段时间为驾驶员反应时间t₁，取值一般为0.3s～1.6s；

第二阶段：汽车的制动器在设计时为避免驾驶员误触会预留一些间隙，所以在驾驶员踩下制动踏板时，需一定时间后，制动系统才开始起作用。此时间的长度即为制动间隙消除时间t₂，取值0.1s；

第三阶段：当制动器开始起作用时，制动系统制动压力升高并开始输出减速度，车辆由当前的加速度到达根据不同工况所需的制动减速度，加速度的变化可被近似的视为线性变化。这段加速度变化的时间即为制动压力升高时间t₃。因为当车辆中的制动系统起作用时，绝大部分情况可瞬间输出车辆所需要的制动减速度，所以t₃一般为一个极小的固定值0.4s。

由于时间阈值设置过大时，报警的频率则会增加影响驾驶舒适性和系统的准确性，因此本系统设置系统设定值为3s。

当t_TTC＝t＞系统设定值时，暂时没有碰撞危险，考虑车速引导。

若收到相位此时为红灯且剩余时间t_f秒,后面绿灯t_g秒；若当前相位为黄灯，剩余时间t_y秒，后面红灯t_r秒，此时t_f＝t_y+t_r；

计算v_r表示距离主车最近的远车当前时刻的速度，当D_R≤s或s₀≤D_R时，远车RV′在当前红绿灯周期内不能通过路口，提醒主车HV“前方需要停车，等待”。当s＜s₀≤D_R时，远车RV′在当前红绿灯周期内能通过路口，则远车RV′通过路口所需要的时间为：若t_r′+3≥t_f+t_g，提醒“前方停车，等待”；若t_r′+3＜t_f+t_g，提醒“保持安全距离，可以通过”。

若收到相位此时为绿灯，且剩余时间t_g秒，且后面黄灯t_y秒，红灯t_r秒；计算s′＝v_h*(t_g+t_y)，若s′≤D_R，提醒“前方停车，等待”；若s′≥D_H，远车RV′在当前红绿灯周期内能通过路口，则远车RV′通过路口所需要的时间为：若t_r″+3≥t_y+t_g，提醒“前方停车，等待”；若t_r″+3＜t_y+t_g，提醒“保持安全距离，可以通过”。

在本实施例中，所述方法还包括：动态更新红绿灯相位信息的步骤，具体为：将车方向A、B、C、D等四个方向向路口行驶的车辆到达路口行驶时间进行记录，并计算出同一方向相邻两辆车抵达路口的时间间隔。

将四个方向分为两组，方向A和方向C为一组，方向B和方向D为一组，当某个时间段相邻两辆通过路口的时间间隔比较大，超过预设时间间隔，可以直接从绿灯变为红灯，为另一个方向行驶的车辆节约时间，提升整个交通运输体系的效率，整个过程中所有数据动态更新。

在本实施例中，预设时间间隔的大小可以根据实际需要确定，本实施例不做唯一性限定。

实施例二

如图7所示是本发明实施例提供的一种基于V2X的车辆路口引导装置的结构示意图，包括：

定位模块201，用于获取主车HV与周边车辆RV的位置以及路口信号灯信息，确定周边车辆RV在主车坐标系下的相对于主车HV的相对方位角和相对航向角；

方向确定模块202，用于由相对航向角确定周边车辆RV与主车HV航向是否相同，在周边车辆RV与主车HV航向相同时，确定周边车辆RV与主车HV为同向车辆；

车道确定模块203，用于由相对方位角确定周边车辆RV与主车HV之间的位置关系，基于周边车辆RV与主车HV之间的位置关系确定周边车辆RV与主车HV在垂直于车道方向或者在平行于车道方向的距离，进而确定周边车辆RV与主车HV所处的车道；

第一行驶决策模块204，用于在主车HV前方不存在其他车辆时，由主车HV与交叉口停止线的距离及路侧设备发送的主车HV当前所处车道的信号灯信息确定行驶速度；

第二行驶决策模块205，用于在主车HV前方存在其他车辆时，根据周边车辆RV与主车HV在垂直于车道方向或者在平行于车道方向的距离筛选出与主车HV同车道且与主车HV最近的前方车辆，根据与主车HV同车道且与主车HV最近的前方车辆的行驶状态信息进行碰撞预警。

其中，各模块的具体实施方式可以参考上述方法实施例的描述，本实施例将不再复述。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。