[0034] 下面将结合具体实施例及附图对本发明的结构原理作进一步的详细描述。
[0035] 如图1所示，一种车辆碰撞风险算法及事故预警系统包括：包括车载单元OBU、路侧单元RSU、交通信息中心TIC以及信息通信单元ICU。所述的车载单元OBU由存储模块、DSRC通信模块、预警模块组成，主要用于获取、存储自车的运动参数并对自车事故风险进行预警；所述的RSU由存储模块和DSRC、5G/光纤通信模块组成，主要对区域内的车辆参数传输及事故风险预警信息的推送；所述的TIC由存储模块、信息处理模块以及5G/光纤通信模块组成，负责对整条路(路网)进行交通事故风险监测；所述的ICU即DSRC通信模块，5G/光纤通信模块，实现TIC与RSU以及RSU与车载单元OBU的通信，系统的信息交互如图2所示。
[0036] 上述预警模块可以通过语音提示向驾驶员提供预警；所述信息处理模块采用单片机，输入信息为车辆行驶参数，包括车辆速度、加速度、航向角、车距，计算两车事故概率及连环交通事故发生概率进行风险量化，输出风险等级。
[0037] 本发明所述的车载单元OBU通过读取安装在变速器输出轴上的速度传感器信息获取自车的速度v、通过调用车身稳定系统ESP的加速度信息获取自车的加速度a，通过读取安装在方向盘下方转向管柱内的转角传感器信息获取车辆当前的转角φ，通过与道路地图匹配获取车辆的实时航向角θ，通过GPS/北斗导航实时测算两车间的距离d，并对来自路侧单元RSU的预警信息进行自车预警，使其减速、换道、等待或者更换路径。
[0038] 本发明所述的路侧单元RSU有各自的所辖区域，如图1所示RSU1、RSU2分别对应区域Area1、Are2，通过C2R(车路通信)获取所属区域范围内的车载单元OBU发送的参数，将上述参数传输给交通信息中心TIC，并推送来自交通信息中心TIC的事故预警信息到车载单元OBU上。
[0039] 本发明所述的交通信息中心TIC通过与路侧单元RSU通信获取路侧单元RSU所辖区域车辆的参数，计算整条路(路网)的车辆碰撞风险，进行信息发布，推送给RSU所辖车辆事故预警信息。
[0040] 本发明所述信息通信单元ICU通过DSRC技术实现C2R通信，通过DSRC技术实现车辆和路侧单元RSU通信，通过光纤/5G技术实现信息通信单元TIC与路侧单元RSU之间的通信。
[0041] 本发明所述的预警分为三种情况：
[0042] i)当车辆自身发生自身故障或者不安全驾驶行为时，自车根据检测到的信息实时车内预警及周围车辆预警。
[0043] ii)当车辆发生交通事故且仍可通行时，实行小区域内预警，提醒车辆减速慢行。
[0044] iii)当发生交通事故且道路不可通行时，实行大区域预警，即告知车辆绕行或者提前下高速。
[0045] 本发明所述的交通信息中心TIC计算整条路(路网)的车辆碰撞风险并预警，如图3所示，包括以下步骤：
[0046] 步骤1：计算路侧单元RSU所辖通信区域内车道上任意两车Ti、Tj之间的碰撞概率p＝f(Ti,Tj)。
[0047] 绝对安全距离(Sa)：前车突然停止时，即速度瞬时为零，保证后车停下且不与之碰撞的间距，计算公式为
[0048] 相对安全距离(Sr)：前车遇到危险情况减速，后车随之减速，保证后车不与之碰撞的间距，计算公式为：
[0049] 其中，
[0050] vf^θl＝vf^θf；vof、vol前、后车速度；θf、θl前、后车方向角；atf、atl前后车加速度；tr反应时间，ti制动器的协调时间，S0两车发生碰撞的临界距离。
[0051] 因此，车辆碰撞风险为： 其中，number(Sr＜dist＜Sa)表示二维平面上车间距离dist落于绝对安全距离Sa和相对安全距离Sr的次数，number为总次数，对p的求解可以采用蒙特卡洛模拟的方法，并对模拟结果进行曲线拟合。
[0052] 即：
[0053] 其中：CL为一拟合函数；
[0054] 步骤2：对于k(k＞2)辆车参与的事故，即连环交通事故，当前实时道路交通事件R＝{r1,r2,…,rn}，车辆行驶状态是人、车、路和环境共同作用的结果，车辆运行参数与影响因素存在函数关系：[v,a,θ,d]＝f(R)，θ表示汽车方向角，则t时刻区域内两车的碰撞发生概率 ci,j表示车辆i和j相撞，则pi,j表示状态ci,j存在的概率。根据Pt建立区域车辆状态空间C＝[c1,2,c1,3,…ci,j]，则t时刻连环交通事故发生的概率：
[0055] 步骤3：对事故风险进行分级并预警
[0056] 对于有k车参与的交通事故 将风险分为五级，分别为{‘5级，80～100％，红色’、‘4级，60～80％，橙色’、‘3级，40％～60％，黄色’、‘2级，20～40％，蓝色’、‘1级，0～20％，绿色’}，如图4所示。
[0057] 为了验证本方法的可实施性，本发明搭建PreScan和SIMULINK的仿真平台对单车道上的4车进行风险仿真，其中驾驶员与制动器反应时间tr：tr＝tr1+tr2＝unifrnd(0.8,1.0)+unifrnd(0.015,0.03)、制动器协调时间取ti：ti＝unifrnd(0.1,0.2)。取四车运动中短暂的刹车场景(3.5s)进行示例分析，并假定1、2、3、4车分别以初速度26m.s-1、24m.s-1、-1 -1 -2 -2 -2 -2
22m.s 和20m.s ，减速度7m.s 、5m.s 、3m.s 、2m.s 运行，初始瞬时间距为22.71m、
38.67m和36.26m，碰撞概率仿真结果如表1所示。
[0058] 其运动参数如表1，1-2表示1车与2车相撞：
[0059] 表1碰撞概率仿真结果表
[0060]
[0061] 本发明专利一种车辆碰撞风险算法较为简单，实用性强。对两车碰撞风险采用曲线拟合，不需要每次都要重复的计算，且对多车风险计算数据量较小，因此综合来看，本方法计算占时较小。
[0062] 综上，本发明的一种车辆碰撞风险算法及事故预警系统，包括车载单元OBU、路侧单元RSU、交通信息中心TIC以及信息通信模块ICU。车载单元OBU获取车辆速度、加速度、方向盘转角等参数，结合道路交通系统获取车辆的航向角及两车的实时距离，车载单元OBU通过DSRC通信技术将参数传递给所属的RSU，RSU通过光纤/5G技术将区域内车辆参数传递给TIC进行风险计算，并把结果通过RSU推送给车载单元OBU实施预警。本发明可实现对交通事故进行预防和精确控制，进而能有效避免交通堵塞及事故频发。
[0063] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0064] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
