基本信息
- 项目名称：
- Ini-Protect主动安全系统--车路协同环境下的交叉口信息服务
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 作品基于车路协同环境，以交通安全与效率为切入点，分析了城市信控交叉口安全现状，以及车路协同系统的特性与适用性，应用现代交通流理论和现代系统工程理论，设计了一种车路协同环境下的基于物理过程、时间顺序、功能堆砌的主动安全机制，并构架、实现了基于该机制的实用主动安全系统，通过实地实验，验证该机制与系统的可靠度、可行性与实际可操作性。
- 详细介绍：
- 信控交叉口的安全与效率问题一直是城市交通的瓶颈问题，车车、车路通讯等智能车路技术的发展，使得主动安全机制得以应用于城市信控交叉口。论文基于车路协同环境，以交通安全与效率为切入点，分析了城市信控交叉口安全现状，以及车路协同系统的特性与适用性，应用现代交通流理论和现代系统工程理论，设计了一种车路协同环境下的基于物理过程、时间顺序、功能堆砌的主动安全机制，并构架、实现了基于该机制的实用主动安全系统，利用实地实验、模拟车辆实验、vissim二次开发仿真以及基于Agent的开发平台NetLogo的建模、仿真和评价，以获取该机制与系统在提高城市信控交叉口安全与效率方面的指标，验证该机制与系统的可靠度、可行性与实际可操作性。 Ini-protect主动安全信息服务系统适用于一般信号控制交叉口，为驾驶员提供交叉口通行驾驶诱导、车距监测、辅助换道、避让决策等信息服务，并能提供一般的GPS地图功能。随着通信技术、信息采集技术的不断发展，本系统具有良好的市场应用前景。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品的研究目的为对基于车路协同的交叉口主动交通安全机制进行系统的、以实用性为导向的研究，建立一个提供安全驾驶决策的信息服务原型系统。基本思路为： 1.分析信号控制交叉口驾驶行为特性，设计一套完备的主动安全机制，减少甚至避免驾驶员犯错误，控制事故产生的每一个阶段，将交通态势向安全的方向引导 2.建立主动安全各级机制层的模型与算法和量化指标，使上述机制适应交通系统的时空变化属性并具有高可靠性 3.根据上述机制、模型与算法设计实用系统，在实际道路上部署并测试该系统，使系统具有高可靠性和鲁棒性 创新点： 1.运用智能交通新技术，将车路协同技术引入信控交叉口主动安全控制，并在通行判定、安全车距等驾驶决策参数算法中加入上述各层信息服务需求和车路协同环境特征因素 2.从逻辑层、物理层和用户层构建车路协同环境，以Webservice进行稳定的车路通信；以差分GPS采集精准的车辆行驶信息；以完备深入的机制理论及算法提供准确的驾驶决策 3.实现了对驾驶人员分层分级的决策支持，建立面向安全的信息服务系统。 技术关键： 1.在现实环境中以WIFI进行TCP/IP协议的车路通信 2.使用差分GPS进行车辆行驶信息采集 3.考虑车路协同特征的算法设计 主要技术指标： 1.通信带宽 当交叉口车辆数为500辆时通信带宽不小于512K 2.响应时间 常规诱导业务0.5s；紧急避让0.01s 3.定位精度 车辆位置坐标±0.1m；车辆速度20km/h时速度误差为±0.2km/h
科学性、先进性
- (1) 机制设计上体现了多角度、多手段解决交通安全问题的思想，以人为重点服务对象，根据事件的时间展开与逻辑关系，充分利用了先进的交通信息管理与控制技术，考虑交通事件的逻辑发展与人的影响因素，相对于传统交通安全机制、设施或系统，更为全面化、逻辑化、人性化地实现了城市信控交叉口的主动安全系统，符合现代系统工程思想。 (2) 针对交通事件发展的时间过程与解决问题的逻辑流程提供分层分优先级的决策支持，并考虑到不同车辆性能、驾驶人员特性，以带有车路协同环境特征的模型算法为不同个体提供不同的决策方案，实现了个性化的信息诱导及决策支持。 (3) 本研究通过构建并实地实现的Ini-Protect主动安全信息服务系统可以实时地向驾驶人员提供驾驶决策支持等信息服务，运用各种先进的实时信息采处发技术为决策支持提供了时间保证，从事故发生前即开始进行安全决策保障，真正实现了从被动安全到主动安全的转化。较之以往的机制系统，本主动安全机制具有卓越的可实现性。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年同济大学第九届交通科技大赛一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 暂无
作品可展示的形式
- 视频、图片、实物、图纸
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品的技术特点是从逻辑层、物理层和用户层构建了信控交叉口车路协同环境和系统，以TCP/IP协议的Webservice进行稳定的车路通信；以RTC模式的差分GPS采集精准的车辆行驶信息；全面采用面向对象编程方法构建处理迅速的后台服务；以完备深入的机制理论及算法研究提供准确的驾驶决策建议。并在真实交叉口环境中进行测试，证实该系统的上述特性。 Ini-protect主动安全信息服务系统适用于一般信号控制交叉口，为驾驶员提供交叉口通行驾驶诱导、车距监测、辅助换道、避让决策等信息服务，并能提供一般的GPS地图功能。随着通信技术、信息采集技术的不断发展，本系统具有良好的市场应用前景。
同类课题研究水平概述
- (1)国外研究 对于基于车路协同的主动安全系统的研究从上世纪九十年代初期开始，各国在研究和产业化过程中表现出不同的特点。 美国的研究着重于理论性，项目多以政府与研究机构合作开展，重视交通参与者的行为及影响因素分析。开发的系统包括碰撞避险系统、VII等。 日本对基于车路协同的主动安全研究的贡献主要在于技术的产业化，项目多以政府部门与企业联合的形式出现。开发的系统包括先进道路支援系统等。 Ching-Yao Chen等在2005年提出了交叉口决策支持系统的模型，并进行了驾驶行为分析，整理研究了人的属性在交通中的影响。并提出了不仅包含车路通信，还包含车车通信的通信理念，使得车路协同系统更加全面精确。 Daiheng Ni, Hossein Pishro-Nik等研究了基于VII的典型交叉口碰撞预警系统，并进行了车载与路面单元通信的实验，实验结果证明了在车路协同系统下，可有效地避免交叉口的碰撞，提高行车安全。 (2)国内研究 我国对交通安全问题的研究最早开始于“七五”期间，从“八五”开始，一批著名大学、科研院所进行了大量的交通安全研究。如吉林大学在九五期间的承担了机械工业部“图象识别式自动引导车辆系统开发研究”等项目，在“十五”期间承担了国家科技攻关项目“车载信息装置开发”，还建立了汽车性能实验室等科学研究平台。 2009年12月在深圳举行的中国智能交通年会特设了车路协同技术专场，科技部十二五智能交通科技规划编写组组长关积珍研究员在题为“十二五中国智能交通科技发展设想”的报告中将车路协同技术列为中国未来智能交通的五项发展方向之一。 杨晓光，邹智军，王平等展开了国家自然科学基金项目“基于车路协调的下一代道路交叉口交通控制技术探索研究的研究，将主动安全技术列为重点研究方向。 郭忠印、方守恩，裴玉龙，陈永胜、刘小明，蔡军等专家进行了“主动道路安全设计”的一些研究，力图在道路的设计阶段，通过各种方法，将交通事故发生的可能性降到最小。这些研究主要侧重于道路和交叉口具体线型、结构、设施设计等方面，未涉及交通规划阶段及车路协同环境下主动安全问题。
