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评估车辆之间安全距离的指标_基于碰撞时间的安全距离分析

基于碰撞时间的安全距离分析

由于自己跟导师的工程上需要用到这部分知识,都是自己从零记录,刚好分享给大家。

评估车辆之间安全距离的指标包括:

  1. 源自相对速度的安全距离(Safe distance derived from relative speed):车辆与前方车辆保持的安全距离,考虑相对速度。 公式:d = (v1 + v2) * t + k,其中d为安全距离,v1和v2为两辆车的速度,t为反应时间,k为安全系数。含义:源自相对速度的安全距离考虑了车辆之间的相对速度,以及反应时间和安全系数等因素,以确保车辆
  2. Minimum safe following distance (MSFD):最小安全跟随距离,用于评估车辆在不同速度下应保持的最小安全跟随距离。 公式:MSFD = (speed/2) + (speed/2)^2 / (2 × deceleration),其中speed为车辆的速度,deceleration为车辆的减速度。 含义:MSFD指出,车辆在不同速度下应保持的最小安全跟随距离,以确保在发生突然情况时有足够的时间和空间停车避免碰撞。
  3. Safe time headway (STH):安全时间车头距离,用于评估车辆之间应保持的安全时间距离。 公式:STH = THW / (1 - (v1-v2) / (3.3a)),其中v1和v2为车辆的速度,a为车辆的减速度。 含义:STH指出,车辆之间的速度差和减速度会影响它们之间的安全距离,STH可以用来评估车辆之间应保持的安全时间距离。
  4. TTC(Time to Collision,碰撞时间):指车辆在当前速度下到达前车的时间,通常以秒为单位,公式为:TTC = d / (v_rel + 0.001),其中d为当前距离,v_rel为当前速度差。 TTC 模型。TTC 是指两车相撞所需的时间,也被称为即碰时间避撞算法。在定义危险制动距离时,TTC 的制动距离被用在算法逻辑中,如果 TTC小于所有延迟时间(系统制 动延迟时间与驾驶员反应时间),驾驶员没有对碰撞预警做出反应,则在这时候系统应该自动制动。 T T C = D / v rel dbr​=TTC∗vrel​+d0​ 其中,D两车相对距离,vrel​两车相对车速, dbr​危险制动距离。
    由于当两车相对速度为零时,T T C 无解,所以设定vrel​的下限,模型中下限取 。T T C 时间一般在1.1 s到1.4 s
    1.4s1.4s之间,车辆的制动减速度的平均值为0.52 g 。在 T T C 算法中,设定预警危险T T C 为2.6 s。部分制动 T T C 为
    1.6 s, 全力制动TTC 为0.6 s 。当系统计算实际T T C 达到2.6 s 2.6s2.6s时,分别竖起警告标旗(2.6 s f l a g
    )、部分制动标旗(1.6 s f l a g)、全力制动标旗(0.6 s f l a g )

注意: 车距检测预警
技术同样是检测本车与前车的车距(HEADWAY),在车距过近的情况下向驾驶员发出警报。因为车距Headway一般会换算成时间显示出来,所以容易与FCW的碰撞时间混淆,但是HMW的车距时间和FCW的碰撞时间(TTC)计算方式是不同的:
Headway车距时间 = 两车车距 / 本车的车速
FCW的碰撞时间(TTC)= 两车车距 / 两车的相对车速

  1. TTCm(Modified Time to Collision,改进的碰撞时间):是TTC的改进版本,考虑了当前车辆的加速度,公式为:TTCm = TTC + v_rel / a,其中a为当前车辆的加速度。
  2. Time to React (TTR):反应时间,指驾驶员在看到障碍物后采取反应的时间。 公式:TTR = TTC - TR,其中TR为驾驶员的反应时间。 含义:TTR可以用来评估驾驶员是否有足够的时间采取措施来避免碰撞。
  3. HMD(Headway Distance,车头时距):指前车和本车的车头之间的距离,公式为:HMD = d - l1 - l2,其中d为当前距离,l1为前车长度,l2为本车长度。
  4. SAFED(Safe Distance,安全距离):指在反应时间内车辆行驶的距离,公式为:SAFED = T * V,其中T为反应时间,V为车速。
  5. 停止距离:指车辆在制动情况下,从发现障碍物到完全停止所需行驶的距离,公式为:SD = (V^2) / 2g * f,其中V为初始速度,g为重力加速度,f为制动系数。
  6. Braking Distance(制动距离):指在当前速度下,车辆完全停下所需的距离。公式为:BD = (V^2) / 2g * f,其中V为初始速度,g为重力加速度,f为制动系数。
  7. Gap Time(时间间隔):指前车通过某个固定点后,本车通过该点的时间差。公式为:GT = d / V,其中d为前车与本车之间的距离,V为本车速度。
  8. Time Headway(时间车头时距):指前车和本车车头之间的时间间隔,即HMD除以相对速度。公式为:THW = HMD / v_rel,其中v_rel为前后车辆之间的相对速度。
  9. Time-to-Lane-Change(换道时间):指在一定速度下,从当前车道换道到另一个车道所需的时间。公式为:TLC = L / V,其中L为需要穿过的车道长度,V为车速。
  10. Time Exposed(曝露时间):指前车在某一时刻开始减速到完全停下的时间,是一种反映车辆运动特征的指标。公式为:TE = (V1 - V2) / (a1 - a2),其中V1和a1分别表示前车的初始速度和减速度,V2和a2分别表示本车的初始速度和减速度。
  11. Kinematic Distance(动力学距离):指在一定时间内车辆移动的距离,是一种反映车辆运动状态的指标。公式为:KD = V * T + 0.5 * a * T^2,其中V为初始速度,a为加速度,T为时间。
  12. Minimum Stopping Distance(最小停车距离):指在当前速度下,车辆在最短时间内完全停下所需的距离。公式为:MSD = V^2 / (2 * g * μ),其中V为车速,g为重力加速度,μ为摩擦系数。
  13. ACC(Adaptive Cruise Control,自适应巡航控制)跟车间隔:ACC是一种自动驾驶技术,可以根据前车的行驶速度和距离自动调整本车的速度和跟车间隔,以保持安全距离。
  14. LDW(Lane Departure Warning,车道偏离警告):LDW是一种车辆安全辅助系统,当车辆偏离行驶道路时,系统会发出警报提醒驾驶员及时纠正。
  15. FCW(Forward Collision Warning,前向碰撞预警):FCW是一种车辆安全辅助系统,通过监测前方交通状况,当检测到可能发生前向碰撞时,系统会发出警报提醒驾驶员及时采取避让措施。
  16. AEB(Automatic Emergency Braking,自动紧急制动):AEB是一种车辆安全辅助系统,当检测到前方交通状况异常,如发生碰撞风险等,系统会自动刹车,以减少事故风险。
  17. LC(Lane Change,车道变更)间隔:LC间隔是指车辆在变换车道时,需要与相邻车辆保持的最小安全距离,可以用THW、RV等指标进行计算。
  18. 交通流量(Traffic flow):道路上车辆的数量和速度,以及车道宽度等因素,会影响车辆之间的安全距离。 公式:无固定公式,根据道路情况进行评估。 含义:交通流量指出,在高流量的道路上,车辆之间需要保持更大的安全距离,以确保车辆能够及时制动或避让。
  19. 雨雪等恶劣天气(Adverse weather):雨雪等恶劣天气会影响车辆的制动距离和行驶稳定性,需要保持更大的安全距离。 公式:无固定公式,根据道路情况和天气情况进行评估。 含义:恶劣天气指出,在下雨或下雪等恶劣天气下,车辆需要保持更大的安全距离,以确保车辆能够及时制动或避让。
  20. 驾驶员疲劳程度(Driver fatigue):疲劳的驾驶员反应能力下降,需要保持更大的安全距离。 公式:无固

车辆前向碰撞预警的评价指标可以从多个方面考虑,以下是其中几个常见的指标:

  1. 准确率(Accuracy):表示前向碰撞预警的正确率,即预警发出后,实际发生碰撞的比例。准确率越高,表示预警的效果越好。 公式:Accuracy = (TP + TN) / (TP + TN + FP + FN)。其中,TP表示真正预警的数量,TN表示真正未预警的数量,FP表示错误预警的数量,FN表示未预警但实际发生了碰撞的数量。
  2. 召回率(Recall):表示预警发出后,实际发生碰撞被正确预警的比例。召回率越高,表示预警的覆盖面积越大。公式:Recall = TP / (TP + FN)
  3. 精度(Precision):表示发出预警后,实际发生碰撞的比例。精度越高,表示预警的准确性越高。公式:Precision = TP / (TP + FP)
  4. F1值(F1 Score):综合考虑了准确率和召回率,用于评估预警的综合效果。
  5. 公式:F1 Score = 2 * (Precision * Recall) / (Precision + Recall)
  6. 延迟时间(Warning Lead Time,WLT):指预警发出时,车辆距离碰撞点的时间。WLT越大,表示预警越及时,车辆有更多时间采取避免碰撞的措施。
  7. 触发率(Trigger Rate):指车辆之间的TTC距离低于预设阈值时,预警系统触发的比例。触发率越高,表示预警系统能够及时地发现潜在的碰撞危险。
  8. 误报率(False Alarm Rate,FAR):指在没有碰撞危险时,预警系统错误地发出预警的比例。FAR越低,表示预警系统的准确性越高。
  9. 碰撞严重程度(Crash Severity):指碰撞发生后,车辆受损的程度。这个指标可以考虑车辆的速度、碰撞角度等因素,用于评估预警系统对碰撞的防范效果。
  10. 车辆数量(Vehicle Number):指在特定时间段内,预警系统能够监测到的车辆数量。这个指标可以反映预警系统的监测能力和覆盖范围。
  11. 警示效果(Warning Effectiveness):指预警发出后,驾驶员能够及时地做出反应,避免碰撞的比例。这个指标可以通过模拟实验或者实地测试等方法来进行评估。
    注意:

当前后两车的距离为20米,前车的车速为60Km/h,后车的车速为80Km/h,
那么HMW显示的时间就是1.2秒,而FCW显示的TTC碰撞时间就是3.6秒。如果前后车的车速都为60Km/h,那么HMW显示的时间同样是1.2秒,而FCW不会报警,因为两车虽然距离很近,但是速度相同,并不会追尾。所以,在前后车都处于运动状态时,FCW的TTC碰撞时间一般要长于Headway车距时间。

在实际场景中,HMW主要在车距近的情况下报警,可以帮助驾驶员养成开车保持车距的规范驾驶习惯,我们将其定义为 “危险不紧急
”型功能;而FCW主要针对前后两车距离较近且存在较大速度差的紧急情况,比如前车急刹,属于 “危险且紧急” 型功能。

  1. 另外:根据 中华人民共和国道路交通安全法实施条例:

第八十条
机动车在高速公路上行驶,车速超过每小时100公里时,应当与同车道前车保持100米以上的距离,车速低于每小时100公里时,与同车道前车距离可以适当缩短,但最小距离不得少于50米。

第八十一条 机动车在高速公路上行驶,遇有雾、雨、雪、沙尘、冰雹等低能见度气象条件时,应当遵守下列规定:

(一)能见度小于200米时,开启雾灯、近光灯、示廓灯和前后位灯,车速不得超过每小时60公里,与同车道前车保持100米以上的距离;

(二)能见度小于100米时,开启雾灯、近光灯、示廓灯、前后位灯和危险报警闪光灯,车速不得超过每小时40公里,与同车道前车保持50米以上的距离;

接下来我将给各位同学划分一张学习计划表!

学习计划

那么问题又来了,作为萌新小白,我应该先学什么,再学什么?
既然你都问的这么直白了,我就告诉你,零基础应该从什么开始学起:

阶段一:初级网络安全工程师

接下来我将给大家安排一个为期1个月的网络安全初级计划,当你学完后,你基本可以从事一份网络安全相关的工作,比如渗透测试、Web渗透、安全服务、安全分析等岗位;其中,如果你等保模块学的好,还可以从事等保工程师。

综合薪资区间6k~15k

1、网络安全理论知识(2天)
①了解行业相关背景,前景,确定发展方向。
②学习网络安全相关法律法规。
③网络安全运营的概念。
④等保简介、等保规定、流程和规范。(非常重要)

2、渗透测试基础(1周)
①渗透测试的流程、分类、标准
②信息收集技术:主动/被动信息搜集、Nmap工具、Google Hacking
③漏洞扫描、漏洞利用、原理,利用方法、工具(MSF)、绕过IDS和反病毒侦察
④主机攻防演练:MS17-010、MS08-067、MS10-046、MS12-20等

3、操作系统基础(1周)
①Windows系统常见功能和命令
②Kali Linux系统常见功能和命令
③操作系统安全(系统入侵排查/系统加固基础)

4、计算机网络基础(1周)
①计算机网络基础、协议和架构
②网络通信原理、OSI模型、数据转发流程
③常见协议解析(HTTP、TCP/IP、ARP等)
④网络攻击技术与网络安全防御技术
⑤Web漏洞原理与防御:主动/被动攻击、DDOS攻击、CVE漏洞复现

5、数据库基础操作(2天)
①数据库基础
②SQL语言基础
③数据库安全加固

6、Web渗透(1周)
①HTML、CSS和JavaScript简介
②OWASP Top10
③Web漏洞扫描工具
④Web渗透工具:Nmap、BurpSuite、SQLMap、其他(菜刀、漏扫等)

那么,到此为止,已经耗时1个月左右。你已经成功成为了一名“脚本小子”。那么你还想接着往下探索吗?

阶段二:中级or高级网络安全工程师(看自己能力)

综合薪资区间15k~30k

7、脚本编程学习(4周)
在网络安全领域。是否具备编程能力是“脚本小子”和真正网络安全工程师的本质区别。在实际的渗透测试过程中,面对复杂多变的网络环境,当常用工具不能满足实际需求的时候,往往需要对现有工具进行扩展,或者编写符合我们要求的工具、自动化脚本,这个时候就需要具备一定的编程能力。在分秒必争的CTF竞赛中,想要高效地使用自制的脚本工具来实现各种目的,更是需要拥有编程能力。

零基础入门的同学,我建议选择脚本语言Python/PHP/Go/Java中的一种,对常用库进行编程学习
搭建开发环境和选择IDE,PHP环境推荐Wamp和XAMPP,IDE强烈推荐Sublime;

Python编程学习,学习内容包含:语法、正则、文件、 网络、多线程等常用库,推荐《Python核心编程》,没必要看完

用Python编写漏洞的exp,然后写一个简单的网络爬虫

PHP基本语法学习并书写一个简单的博客系统

熟悉MVC架构,并试着学习一个PHP框架或者Python框架 (可选)

了解Bootstrap的布局或者CSS。

阶段三:顶级网络安全工程师

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