基于GPS/IMU的山区道路参数拟合与行车安全分析
发布时间：2020-12-29 11:36
为了有效获取山区道路的线形参数,减小测量中的累积误差,提出了一种基于车载GPS/惯性测量单元(IMU)测量信息的道路几何参数拟合方法。考虑到地球表面的三维变化特征,建立了基于GPS直角坐标系下车辆行驶的状态方程,结合IMU测量信息进行平滑处理,通过对道路的分段描述,利用递推估计拟合道路的纵坡坡度、弯道半径等几何参数,分析了纵坡坡度、弯道半径及车速对行车安全的影响。研究结果表明:该方法所获得的参数信息与采点法测量结果吻合较好,验证了所提出算法的有效性;与道路纵坡相比,车速以及弯道半径对山区行车安全的影响较大,采取增大转弯半径、限制车速的措施可以有效提高山区道路的行车安全性。
【文章来源】：中国公路学报. 2014年06期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２试验路段车辆的姿态与加速度信息Ｆｉｇ．２ＡｔｔｉｔｕｄｅａｎｄＡｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＶｅｈｉｃｌｅｏｎＴｅｓｔＲｏａｄ
图２试验路段车辆的姿态与加速度信息Ｆｉｇ．２ＡｔｔｉｔｕｄｅａｎｄＡｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＶｅｈｉｃｌｅｏｎＴｅｓｔＲｏａｄ图３试验路段的纵坡坡度变化趋势Ｆｉｇ．３ＣｈａｎｇｉｎｇＴｅｎｄｅｎｃｙｏｆＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌＳｌｏｐｅｏｆＴｅｓｔＲｏａｄ表１参数设置Ｔａｂ．１ＰａｒａｍｅｔｅｒｓＳｅｔｔｉｎｇ仿真次数弯道半径／ｍ纵坡坡度／％运行速度／（ｋｍ·ｈ－１）１１２０，１６０，２００，２４０，２８０，３２０２．１８６２２４０－４．０，－２．０，０．０，２．０，４．０，６．０８６３２４０２．１５５，６５，７５，８５，９５，１０５图４表明：行车风险随着弯道半径的增加而减小，随着纵坡坡度的增加而增大，车辆运行速度越快，行车风险越高；相比车辆的运行速度以及弯道半径，道路纵坡坡度的变化对行车安全的影响相对较小，因此可通过增大弯道半径、限速等措施提高山区道路的行车安全。４结语（１）提出了一种基于车载传感器的道路几何参图４行车安全与各影响因素的关系Ｆｉｇ．４ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓＢｅｔｗｅｅｎＤｒｉｖｉｎｇＳａｆｅｔｙａｎｄＩｎｆｌｕｅｎｃｅＦａｃｔｏｒｓ数拟合方法，针对实际道路的三维变化特征，构建了基于ＧＰＳ直角坐标系下的状态方程，结合ＩＭＵ的测量信息，通过递推估计实现对道路的分段拟合，减小了现有坡度测量中累积误差的影响，提高了参数估计的准确度。（２）针对山区道路车辆侧滑或侧翻的事故形态，推导了车辆发生危险的临界条件，计算了不同坡度、弯道半径以及车速下的行车风险概率。对比分析表明，
图３试验路段的纵坡坡度变化趋势Ｆｉｇ．３ＣｈａｎｇｉｎｇＴｅｎｄｅｎｃｙｏｆＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌＳｌｏｐｅｏｆＴｅｓｔＲｏａｄ表１参数设置Ｔａｂ．１ＰａｒａｍｅｔｅｒｓＳｅｔｔｉｎｇ仿真次数弯道半径／ｍ纵坡坡度／％运行速度／（ｋｍ·ｈ－１）１１２０，１６０，２００，２４０，２８０，３２０２．１８６２２４０－４．０，－２．０，０．０，２．０，４．０，６．０８６３２４０２．１５５，６５，７５，８５，９５，１０５图４表明：行车风险随着弯道半径的增加而减小，随着纵坡坡度的增加而增大，车辆运行速度越快，行车风险越高；相比车辆的运行速度以及弯道半径，道路纵坡坡度的变化对行车安全的影响相对较小，因此可通过增大弯道半径、限速等措施提高山区道路的行车安全。４结语（１）提出了一种基于车载传感器的道路几何参图４行车安全与各影响因素的关系Ｆｉｇ．４ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓＢｅｔｗｅｅｎＤｒｉｖｉｎｇＳａｆｅｔｙａｎｄＩｎｆｌｕｅｎｃｅＦａｃｔｏｒｓ数拟合方法，针对实际道路的三维变化特征，构建了基于ＧＰＳ直角坐标系下的状态方程，结合ＩＭＵ的测量信息，通过递推估计实现对道路的分段拟合，减小了现有坡度测量中累积误差的影响，提高了参数估计的准确度。（２）针对山区道路车辆侧滑或侧翻的事故形态，推导了车辆发生危险的临界条件，计算了不同坡度、弯道半径以及车速下的行车风险概率。对比分析表明，车速的变化对行车安全的影响最大，弯道半径次之，纵坡坡度的影响相对较小，因此可通过限速、增大弯道半径等措施提高山区道路行车安全性。（３）在本文基础上，进
【参考文献】：
期刊论文
[1]公路平曲线半径可靠性设计理论与方法[J]. 游克思,孙璐,顾文钧. 交通运输工程学报. 2012(06)
[2]基于加速度区间判断的坡道识别方法[J]. 金辉,李磊,李斌虎,陈慧岩. 中国公路学报. 2010(01)
[3]连续长大下坡路段交通事故特征分析[J]. 陈斌,袁伟,付锐,郭应时. 交通运输工程学报. 2009(04)
[4]基于DEM的任意方向坡度计算方法[J]. 刘学军,任志峰,王彦芳,晋蓓. 地域研究与开发. 2009(04)
[5]基于纵向动力学的坡道识别方法研究[J]. 金辉,葛安林,秦贵和,雷雨龙. 机械工程学报. 2002(01)
本文编号：2945575
【文章来源】：中国公路学报. 2014年06期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图２试验路段车辆的姿态与加速度信息Ｆｉｇ．２ＡｔｔｉｔｕｄｅａｎｄＡｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＶｅｈｉｃｌｅｏｎＴｅｓｔＲｏａｄ
图２试验路段车辆的姿态与加速度信息Ｆｉｇ．２ＡｔｔｉｔｕｄｅａｎｄＡｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＶｅｈｉｃｌｅｏｎＴｅｓｔＲｏａｄ图３试验路段的纵坡坡度变化趋势Ｆｉｇ．３ＣｈａｎｇｉｎｇＴｅｎｄｅｎｃｙｏｆＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌＳｌｏｐｅｏｆＴｅｓｔＲｏａｄ表１参数设置Ｔａｂ．１ＰａｒａｍｅｔｅｒｓＳｅｔｔｉｎｇ仿真次数弯道半径／ｍ纵坡坡度／％运行速度／（ｋｍ·ｈ－１）１１２０，１６０，２００，２４０，２８０，３２０２．１８６２２４０－４．０，－２．０，０．０，２．０，４．０，６．０８６３２４０２．１５５，６５，７５，８５，９５，１０５图４表明：行车风险随着弯道半径的增加而减小，随着纵坡坡度的增加而增大，车辆运行速度越快，行车风险越高；相比车辆的运行速度以及弯道半径，道路纵坡坡度的变化对行车安全的影响相对较小，因此可通过增大弯道半径、限速等措施提高山区道路的行车安全。４结语（１）提出了一种基于车载传感器的道路几何参图４行车安全与各影响因素的关系Ｆｉｇ．４ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓＢｅｔｗｅｅｎＤｒｉｖｉｎｇＳａｆｅｔｙａｎｄＩｎｆｌｕｅｎｃｅＦａｃｔｏｒｓ数拟合方法，针对实际道路的三维变化特征，构建了基于ＧＰＳ直角坐标系下的状态方程，结合ＩＭＵ的测量信息，通过递推估计实现对道路的分段拟合，减小了现有坡度测量中累积误差的影响，提高了参数估计的准确度。（２）针对山区道路车辆侧滑或侧翻的事故形态，推导了车辆发生危险的临界条件，计算了不同坡度、弯道半径以及车速下的行车风险概率。对比分析表明，
图３试验路段的纵坡坡度变化趋势Ｆｉｇ．３ＣｈａｎｇｉｎｇＴｅｎｄｅｎｃｙｏｆＬｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌＳｌｏｐｅｏｆＴｅｓｔＲｏａｄ表１参数设置Ｔａｂ．１ＰａｒａｍｅｔｅｒｓＳｅｔｔｉｎｇ仿真次数弯道半径／ｍ纵坡坡度／％运行速度／（ｋｍ·ｈ－１）１１２０，１６０，２００，２４０，２８０，３２０２．１８６２２４０－４．０，－２．０，０．０，２．０，４．０，６．０８６３２４０２．１５５，６５，７５，８５，９５，１０５图４表明：行车风险随着弯道半径的增加而减小，随着纵坡坡度的增加而增大，车辆运行速度越快，行车风险越高；相比车辆的运行速度以及弯道半径，道路纵坡坡度的变化对行车安全的影响相对较小，因此可通过增大弯道半径、限速等措施提高山区道路的行车安全。４结语（１）提出了一种基于车载传感器的道路几何参图４行车安全与各影响因素的关系Ｆｉｇ．４ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓＢｅｔｗｅｅｎＤｒｉｖｉｎｇＳａｆｅｔｙａｎｄＩｎｆｌｕｅｎｃｅＦａｃｔｏｒｓ数拟合方法，针对实际道路的三维变化特征，构建了基于ＧＰＳ直角坐标系下的状态方程，结合ＩＭＵ的测量信息，通过递推估计实现对道路的分段拟合，减小了现有坡度测量中累积误差的影响，提高了参数估计的准确度。（２）针对山区道路车辆侧滑或侧翻的事故形态，推导了车辆发生危险的临界条件，计算了不同坡度、弯道半径以及车速下的行车风险概率。对比分析表明，车速的变化对行车安全的影响最大，弯道半径次之，纵坡坡度的影响相对较小，因此可通过限速、增大弯道半径等措施提高山区道路行车安全性。（３）在本文基础上，进
【参考文献】：
期刊论文
[1]公路平曲线半径可靠性设计理论与方法[J]. 游克思,孙璐,顾文钧. 交通运输工程学报. 2012(06)
[2]基于加速度区间判断的坡道识别方法[J]. 金辉,李磊,李斌虎,陈慧岩. 中国公路学报. 2010(01)
[3]连续长大下坡路段交通事故特征分析[J]. 陈斌,袁伟,付锐,郭应时. 交通运输工程学报. 2009(04)
[4]基于DEM的任意方向坡度计算方法[J]. 刘学军,任志峰,王彦芳,晋蓓. 地域研究与开发. 2009(04)
[5]基于纵向动力学的坡道识别方法研究[J]. 金辉,葛安林,秦贵和,雷雨龙. 机械工程学报. 2002(01)
本文编号：2945575
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