一種車輛智能防碰撞系統(tǒng)及防碰撞方法
【專利摘要】一種車輛智能防碰撞系統(tǒng)及防碰撞方法。本發(fā)明公開了一種車輛智能防碰撞系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：測速模塊，實時測量自身車輛的速度信息；實時定位模塊，實時獲取和顯示車輛的位置信息；實時測距模塊，實時測量自身車輛與前方車輛的距離；通訊模塊，與前方車輛和后方車輛進行信息交互；提示模塊，根據車輛自身和前方車輛的安全狀態(tài)信息對駕駛員進行提示；制動模塊，根據車輛的安全狀態(tài)信息進行緊急制動；主控制器，根據車輛的狀態(tài)信息處理得到車輛當前的安全狀態(tài)信息，并將該安全狀態(tài)信息傳遞至通訊模塊，同時發(fā)送對應的指令至提示模塊和制動模塊。本發(fā)明有效實現(xiàn)了“多車”之間的信息交互，使車輛間的信息互通，更好地實現(xiàn)了預警功能，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】
一種車輛智能防碰撞系統(tǒng)及防碰撞方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及車輛安全技術領域，具體涉及一種車輛智能防碰撞系統(tǒng)及防碰撞方 法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會的不斷進步，車輛逐漸作為每個家庭必須的代步工具，據人民網《2014年 國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》（下稱《公報》）的統(tǒng)計數據可知，我國2014年底全國民用汽 車保有量為15447萬輛，比2013年末增長了 12.4%。其中，民用轎車數量增長了 16.6%，達 8307萬輛;私人轎車增長了18.4%，達7590萬輛。
[0003] 然而隨著汽車數量的劇增，路面交通日漸擁擠，交通事故頻發(fā)，《公報》指出，2014 全國道路交通事故萬車死亡人數為2.22人，比2013年底萬車死亡人數2.3人下降了 5%，但 通過2014年汽車保有量數據可得出2014年的交通事故死亡人數為34292.34人，比2013年的 死亡31604.3人增加了2688.04人，增長率為8.5% ;相比2012年的死亡30222.5人，增加了 4069.84人，增長率為13.46 % ;相比2011年的死亡29618人，增加了4676.34人，增長率為 15.78%。此外，因交通事故造成的財產損失巨大，引起了社會各界的廣泛關注。
[0004] 針對上述問題，目前國內外已有多家研究機構從事車輛防撞預警方面的工作，且 開發(fā)出了多個車輛智能防撞系統(tǒng)。然而現(xiàn)有的車輛智能防撞系統(tǒng)的操作對象只面向單輛 車，并不能為"多車"信息交互提供渠道，因此在多車緊急事故中不能發(fā)揮應有的作用。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供了一種可以實現(xiàn)"多車"信息交互的 車輛智能防碰撞系統(tǒng)及防碰撞方法。
[0006] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是:一種車輛智能防碰撞系統(tǒng)，包括：
[0007] 測速模塊，設于車輛內，實時測量自身車輛的速度信息；
[0008] 實時定位模塊，實時獲取和顯示車輛的位置信息；
[0009] 實時測距模塊，設于車輛前端，實時測量自身車輛與前方車輛的距離；
[001 0]通訊模塊，與前方車輛和后方車輛進行信息交互；
[0011] 提示模塊，根據車輛自身和前方車輛的安全狀態(tài)信息對駕駛員進行提示；
[0012] 制動模塊，連接至車輛自身的剎車系統(tǒng)，根據車輛的安全狀態(tài)信息進行緊急制動；
[0013] 主控制器，接收所述測速模塊、實時定位模塊、實時測距模塊、通訊模塊的信息后 進行處理得到車輛當前的安全狀態(tài)信息，并將該安全狀態(tài)信息傳遞至通訊模塊，同時發(fā)送 對應的指令至提示模塊和制動模塊。
[0014] 進一步的，所述測速模塊為測速傳感器。
[0015] 進一步的，所述實時定位模塊包括GPS和電子地圖，將GPS獲得的車輛位置信息實 時標注在電子地圖上。
[0016] 進一步的，所述實時測距模塊為雙目測距裝置，包括設于車輛前端的兩個攝像頭 和與所述攝像頭連接的距離計算單元。
[0017] 進一步的，所述通訊模塊包括分別設于車輛前端的第一射頻收發(fā)器和設于車輛后 端的第二射頻收發(fā)器，分別負責與前方車輛和后方車輛的信息交互，還包括設于道路轉彎 處的信號轉發(fā)站，與所述第一、第二射頻收發(fā)器進行通訊。
[0018] 進一步的，所述提示模塊包括蜂鳴器和指示燈。
[0019] 進一步的，所述主控制器為單片機。
[0020] 本發(fā)明還提供一種車輛智能防碰撞系統(tǒng)的防碰撞方法，包括以下步驟：
[0021] S1:通過所述測速模塊、實時定位模塊、實時測距模塊和通訊模塊分別獲得自身車 輛和前方車輛的狀態(tài)信息，所述狀態(tài)信息包括速度信息、位置信息、與前方車輛的距離信息 以及緊急制動信息，并將所述狀態(tài)信息上傳至所述主控制器；
[0022] S2:所述主控制器根據接收的上述狀態(tài)信息判斷自身車輛和前方車輛當前的安全 狀態(tài)，并將所述安全狀態(tài)信息通過通訊模塊發(fā)送至后方車輛，同時根據當前的安全狀態(tài)信 息發(fā)送至提示模塊和制動模塊，使提示模塊和制動模塊根據接收的指令做出相應的操作。
[0023] 進一步的，所述步驟S2中，還包括所述主控制器將前方車輛的位置信息傳遞至實 時定位模塊，并通過實時定位模塊進行顯示，同時在轉彎處遇到兩車相會時，所述主控制器 根據相會兩車的速度模擬出會車路線，并將所述會車路線通過所述實時定位模塊進行顯 不。
[0024] 進一步的，所述步驟S2中，所述主控制器接收自身車輛和前方車輛當前的車速信 息、位置信息和與前方車輛的距離信息，將自身車輛的狀態(tài)數據與預先設定的距離參數和 前方車輛的狀態(tài)數據進行對比，得到車輛的安全狀態(tài)信息，并將該安全狀態(tài)信息發(fā)送至通 訊模塊與后方車輛進行交互，同時發(fā)送對應的指令至提示模塊和制動模塊進行對應的操 作；當前方車輛發(fā)出緊急制動時，所述主控制器接收該緊急制動信息，并發(fā)送相關指令至提 示模塊，使其做出相應操作;主控制器實時監(jiān)測自身車輛的速度變化，當發(fā)生速度突降時， 主控制器將該速度突降信息通過通訊模塊發(fā)送至后方車輛使其及時減速。
[0025] 本發(fā)明提供的車輛智能防碰撞系統(tǒng)及防碰撞方法，通過設置測速模塊、實時定位 模塊、實時測距模塊和通訊模塊分別獲得自身車輛和前方車輛的狀態(tài)信息，包括速度信息、 位置信息、與前方車輛的距離信息以及緊急制動信息，接著通過主控制器對獲得的狀態(tài)信 息進行處理得到車輛自身的安全狀態(tài)信息，并將所述安全狀態(tài)信息通過通訊模塊發(fā)送至后 方車輛，同時根據當前的安全狀態(tài)信息發(fā)送至提示模塊和制動模塊，使提示模塊給出相應 提示，當車輛處于危急狀態(tài)時，通過制動模塊進行緊急制動避免車輛發(fā)生碰撞;此外主控 制器實時監(jiān)測自身車輛的速度變化，當發(fā)生速度突降時，主控制器將該速度突降信息通過 通訊模塊發(fā)送至后方車輛使其及時減速。本發(fā)明有效實現(xiàn)了"多車"之間的信息交互，使車 輛間的信息互通，更好地實現(xiàn)了預警功能，大大提高了防碰撞系統(tǒng)的可靠性和車輛行駛的 安全性。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明車輛智能防碰撞系統(tǒng)的結構示意圖；
[0027]圖2a、2b是本發(fā)明雙目測距技術的計算原理圖；
[0028]圖3是本發(fā)明車輛在轉彎處的信號交互示意圖。
[0029] 圖中所示：1、測速模塊;2、實時定位模塊;3、實時測距模塊;31、攝像頭;32、距離計 算單元;4、通訊模塊;41、第一射頻收發(fā)器;42、第二射頻收發(fā)器;43、信號轉發(fā)站;5、提示模 塊;51、蜂鳴器;52、指示燈;6、制動模塊;7、主控制器。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖對本發(fā)明作詳細描述：
[0031 ]如圖1所示，本發(fā)明一種車輛智能防碰撞系統(tǒng)，包括：
[0032] 測速模塊1，設于車輛內，實時測量自身車輛的速度信息；優(yōu)選的，所述測速模塊1 為測速傳感器，實時性好，準確可靠。
[0033] 實時定位模塊2,實時獲取和顯示車輛的位置信息；優(yōu)選的，實時定位模塊2包括 GPS和電子地圖，GPS實時獲取車輛的位置信息，并通過電子地圖進行實時標注。
[0034]實時測距模塊3，設于車輛前端，實時測量自身車輛與前方車輛的距離;所述實時 測距模塊3為雙目測距裝置，包括設于車輛前端的兩個攝像頭31和與所述攝像頭31連接的 距離計算單元32。具體的，距離計算單元32根據攝像頭31獲取的圖片采用雙目測距技術進 行測距，兩個攝像頭31位于車輛前端，且處于同一水平直線上，其間距稱為基線記為d，焦距 為f，一同對前方車輛進行每隔1秒一次的拍攝，然后將拍攝的圖片發(fā)送給距離計算單元32。 距離計算單元32將圖片進行灰度處理，在兩張圖中選取灰度急劇變化的同一邊緣點作為我 們的基準點P。如圖2a、2b所示，以兩張圖中心0i、0 r為原點建立坐標軸分別為XI 0i yi與xr 〇r yr，兩平面分別與Z軸垂直，圖2b為點P在X-Z平面中的投影圖像。設X1、X2為攝像頭31攝像 平面坐標系下的坐標值，那么基準點P在兩不同位置攝像頭31中的成像視差D = X1-X2。由攝 像機投射投影模型可以計算出與前車距離1為：
(1)
[0036]
[0037] 通訊模塊4，與前方車輛和后方車輛進行信息交互;優(yōu)選的，所述通訊模塊4包括分 別設于車輛前端的第一射頻收發(fā)器41和設于車輛后端的第二射頻收發(fā)器42,分別負責與前 方車輛和后方車輛的信息交互，還包括設于道路轉彎處的信號轉發(fā)站43,與所述第一、第二 射頻收發(fā)器41、42進行通訊。具體的，當道路為直線型時，車輛之間可以通過第一、第二射頻 收發(fā)器41、42直接進行通訊，即車輛通過第一射頻收發(fā)器41與前方車輛進行通信，同時通過 第二射頻收發(fā)器42與后方車輛進行通信，相互傳遞車輛的狀態(tài)信息，然而在道路轉彎處，特 別是有障礙物的情況下，相鄰車輛間未能直接通信，此時通過在道路轉彎處設置信號轉發(fā) 站43，實現(xiàn)相鄰車輛間的間接通信，如圖3所示。
[0038] 提示模塊5,根據車輛自身和前方車輛的安全狀態(tài)信息對駕駛員進行提示;所述提 示模塊5包括蜂鳴器51和指示燈52,正常情況下，指示燈52亮綠燈，當發(fā)生危急情況時發(fā)出 提不首或提不燈光。
[0039] 制動模塊6,連接至車輛自身的剎車系統(tǒng)，根據車輛的安全狀態(tài)信息進行緊急制 動；當車輛處于危急狀態(tài)時，制動模塊6通過控制剎車系統(tǒng)進行緊急制動，避免發(fā)生事故。
[0040] 主控制器7，接收所述測速模塊1、實時定位模塊2、實時測距模塊3、通訊模塊4的信 息后進行處理得到車輛當前的安全狀態(tài)信息，并將該安全狀態(tài)信息傳遞至通訊模塊4,同時 發(fā)送對應的指令至提示模塊5和制動模塊6。優(yōu)選的，所述主控制器7為單片機，其集運算器、 控制器和寄存器為一體，具體的，主控制器7接收自身車輛和前方車輛當前的車速信息、位 置信息和與前方車輛的距離信息，將自身車輛的狀態(tài)數據與預先設定的距離參數和前方車 輛的狀態(tài)數據進行對比，得到車輛的安全狀態(tài)信息，并將該安全狀態(tài)信息發(fā)送至通訊模塊4 與后方車輛進行交互，同時發(fā)送對應的指令至提示模塊5和制動模塊6進行相關的操作。本 實施例中，當車輛與前方車輛的距離小于安全距離(如小于80m)，且自身車輛的速度大于前 方車輛的速度時，發(fā)送至令至提示模塊5,使提示燈52亮紅燈，提示駕駛員注意減速;當車輛 與前方車輛的距離小于緊急距離(如小于40m)，且自身車輛的速度大于前方車輛的速度時， 發(fā)送至令至提示模塊5,使蜂鳴器51響起，警示駕駛員及時減速；當車輛與前方車輛的距離 小于危急距離(如小于20m)，且自身車輛的速度大于前方車輛的速度時，發(fā)送指令至制動模 塊6,使其控制剎車系統(tǒng)進行緊急制動，避免發(fā)生事故。此外，當前方車輛發(fā)生緊急制動時， 車輛上的第一射頻收發(fā)器41接收到前方車輛的第二射頻收發(fā)器42發(fā)出的相應信息，并將其 發(fā)送至主控制器7，主控制器7接收信息后，發(fā)送相關指令至提示模塊5，使蜂鳴器51響起，警 示駕駛員及時減速，若此時與前方車輛的距離小于危急距離時，發(fā)送指令至制動模塊6,使 其控制剎車系統(tǒng)進行緊急制動。主控制器7還實時監(jiān)測自身車輛的速度變化，當發(fā)生速度突 降時，主控制器7將該速度突降信息通過第二射頻收發(fā)器42發(fā)送至后方車輛使其及時減速， 避免發(fā)生連環(huán)追尾。此外，所述主控制器7還將前方車輛的位置信息傳遞至實時定位模塊2， 并通過實時定位模塊進2行顯示，同時在轉彎處遇到兩車相會時，所述主控制器7根據相會 兩車的速度模擬出會車路線，并將所述會車路線通過所述實時定位模塊2進行顯示，保證車 輛的會車安全。
[0041 ]本發(fā)明還提供一種如上所述的車輛智能防碰撞系統(tǒng)的防碰撞方法，包括以下步 驟：
[0042] S1:通過所述測速模塊1、實時定位模塊2、實時測距模塊3和通訊模塊4分別獲得自 身車輛和前方車輛的狀態(tài)信息，所述狀態(tài)信息包括速度信息、位置信息、與前方車輛的距離 信息以及緊急制動信息，并將所述狀態(tài)信息上傳至所述主控制器7;具體的，測速模塊1通過 測速傳感器實時測量自身車輛的速度，實時定位模塊2通過GPS和電子地圖實時定位車輛的 當前位置，實時測距模塊3通過雙目測距技術獲得自身車輛與前方車輛的距離，通訊模塊4 中的第一射頻收發(fā)器41接收前方車輛第二射頻收發(fā)器42中發(fā)送的前方車輛的狀態(tài)信息。
[0043] S2:所述主控制器7根據接收的上述狀態(tài)信息判斷自身車輛和前方車輛當前的安 全狀態(tài)，并將所述安全狀態(tài)信息發(fā)送至通訊模塊4,同時根據當前的安全狀態(tài)信息發(fā)送至提 示模塊5和制動模塊6，提示模塊5和制動模塊6根據接收的指令做出相應的操作;具體的，主 控制器7接收自身車輛和前方車輛當前的車速信息、位置信息和與前方車輛的距離信息，將 自身車輛的狀態(tài)數據與預先設定的距離參數和前方車輛的狀態(tài)數據進行對比，得到車輛的 安全狀態(tài)信息，并將該安全狀態(tài)信息發(fā)送至通訊模塊4與后方車輛進行交互，同時發(fā)送對應 的指令至提示模塊5和制動模塊6進行相關的操作。本實施例中，當車輛與前方車輛的距離 小于安全距離(如小于80m)，且自身車輛的速度大于前方車輛的速度時，發(fā)送指令至提示模 塊5,使提示燈52亮紅燈，提示駕駛員注意減速;當車輛與前方車輛的距離小于緊急距離(如 小于40m)，且自身車輛的速度大于前方車輛的速度時，發(fā)送指令至提示模塊5,使蜂鳴器51 響起，警示駕駛員及時減速；當車輛與前方車輛的距離小于危急距離(如小于20m)，且自身 車輛的速度大于前方車輛的速度時，發(fā)送指令至制動模塊6,使其控制剎車系統(tǒng)進行緊急制 動，避免發(fā)生事故。當前方車輛發(fā)生緊急制動時，車輛上的第一射頻收發(fā)器41接收到前方 車輛的第二射頻收發(fā)器42發(fā)出的相應信息，并將其發(fā)送至主控制器7,主控制器7接收信息 后，發(fā)送相關指令至提示模塊5,使蜂鳴器51響起，警示駕駛員及時減速，若此時與前方車輛 的距離小于危急距離時，發(fā)送指令至制動模塊6,使其控制剎車系統(tǒng)進行緊急制動。此外主 控制器7還實時監(jiān)測自身車輛的速度變化，即對前后兩次速度進行對比，當發(fā)生速度突降 時，主控制器7將該速度突降信息通過第二射頻收發(fā)器42發(fā)送至后方車輛使其及時減速，避 免發(fā)生連環(huán)追尾。本步驟中還包括所述主控制器7將前方車輛的位置信息傳遞至實時定位 模塊2,并通過實時定位模塊2進行顯示，同時在轉彎處遇到兩車相會時，所述主控制器7根 據相會兩車的速度模擬出會車路線，并將所述會車路線通過所述實時定位模塊2進行顯示。
[0044]綜上所述，本發(fā)明提供的車輛智能防碰撞系統(tǒng)及防碰撞方法，通過設置測速模塊 1、實時定位模塊2、實時測距模塊3和通訊模塊4分別獲得自身車輛和前方車輛的狀態(tài)信息， 包括速度信息、位置信息、與前方車輛的距離信息以及緊急制動信息，接著通過主控制器7 對獲得的狀態(tài)信息進行處理得到車輛自身的安全狀態(tài)信息，并將所述安全狀態(tài)信息通過通 訊模塊4發(fā)送至后方車輛，同時根據當前的安全狀態(tài)信息發(fā)送至提示模塊5和制動模塊6,使 提示模塊5給出相應提示，當車輛處于危急狀態(tài)時，通過制動模塊6進行緊急制動避免車輛 發(fā)生碰撞;此外主控制器7實時監(jiān)測自身車輛的速度變化，當發(fā)生速度突降時，主控制器7將 該速度突降信息通過通訊模塊4發(fā)送至后方車輛使其及時減速。本發(fā)明有效實現(xiàn)了"多車" 之間的信息交互，使車輛間的信息互通，更好地實現(xiàn)了預警功能，大大提高了防碰撞系統(tǒng)的 可靠性和車輛行駛安全性。
[0045]雖然說明書中對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但這些實施方式只是作為提示， 不應限定本發(fā)明的保護范圍。在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內進行各種省略、置換和變更均 應包含在本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種車輛智能防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，包括： 測速模塊，設于車輛內，實時測量自身車輛的速度信息； 實時定位模塊，實時獲取和顯示車輛的位置信息； 實時測距模塊，設于車輛前端，實時測量自身車輛與前方車輛的距離； 通訊模塊，與前方車輛和后方車輛進行信息交互； 提示模塊，根據車輛自身和前方車輛的安全狀態(tài)信息對駕駛員進行提示； 制動模塊，連接至車輛自身的剎車系統(tǒng)，根據車輛的安全狀態(tài)信息進行緊急制動； 主控制器，接收所述測速模塊、實時定位模塊、實時測距模塊、通訊模塊的信息后進行 處理得到車輛當前的安全狀態(tài)信息，并將該安全狀態(tài)信息傳遞至通訊模塊，同時發(fā)送對應 的指令至提示模塊和制動模塊。2. 根據權利要求1所述的車輛智能防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，所述測速模塊為測速傳感 器。3. 根據權利要求1所述的車輛智能防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，所述實時定位模塊包括 GPS和電子地圖，將GPS獲得的車輛位置信息實時標注在電子地圖上。4. 根據權利要求1所述的車輛智能防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，所述實時測距模塊為雙目 測距裝置，包括設于車輛前端的兩個攝像頭和與所述攝像頭連接的距離計算單元。5. 根據權利要求1所述的車輛智能防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊模塊包括分別設 于車輛前端的第一射頻收發(fā)器和設于車輛后端的第二射頻收發(fā)器，分別負責與前方車輛和 后方車輛的信息交互，還包括設于道路轉彎處的信號轉發(fā)站，與所述第一、第二射頻收發(fā)器 進行通訊。6. 根據權利要求1所述的車輛智能防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，所述提示模塊包括蜂鳴器 和指示燈。7. 根據權利要求1所述的車輛智能防碰撞系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器為單片機。8. -種根據權利要求1所述的車輛智能防碰撞系統(tǒng)的防碰撞方法，其特征在于，包括以 下步驟： S1:通過所述測速模塊、實時定位模塊、實時測距模塊和通訊模塊分別獲得自身車輛和 前方車輛的狀態(tài)信息，所述狀態(tài)信息包括速度信息、位置信息、與前方車輛的距離信息以及 緊急制動信息，并將所述狀態(tài)信息上傳至所述主控制器； S2:所述主控制器根據接收的上述狀態(tài)信息判斷自身車輛和前方車輛當前的安全狀 態(tài)，并將所述安全狀態(tài)信息通過通訊模塊發(fā)送至后方車輛，同時根據當前的安全狀態(tài)信息 發(fā)送至提示模塊和制動模塊，使提示模塊和制動模塊根據接收的指令做出相應的操作。9. 根據權利要求8所述的車輛智能防碰撞系統(tǒng)的防碰撞方法，其特征在于，所述步驟S2 中，還包括所述主控制器將前方車輛的位置信息傳遞至實時定位模塊，并通過實時定位模 塊進行顯示，同時在轉彎處遇到兩車相會時，所述主控制器根據相會兩車的速度模擬出會 車路線，并將所述會車路線通過所述實時定位模塊進行顯示。10. 根據權利要求8所述的車輛智能防碰撞系統(tǒng)的防碰撞方法，其特征在于，所述步驟 S2中，所述主控制器接收自身車輛和前方車輛當前的車速信息、位置信息和與前方車輛的 距離信息，將自身車輛的狀態(tài)數據與預先設定的距離參數和前方車輛的狀態(tài)數據進行對 比，得到車輛的安全狀態(tài)信息，并將該安全狀態(tài)信息發(fā)送至通訊模塊與后方車輛進行交互， 同時發(fā)送對應的指令至提示模塊和制動模塊進行對應的操作；當前方車輛發(fā)出緊急制動 時，所述主控制器接收該緊急制動信息，并發(fā)送相關指令至提示模塊，使其做出相應操作； 主控制器實時監(jiān)測自身車輛的速度變化，當發(fā)生速度突降時，主控制器將該速度突降信息 通過通訊模塊發(fā)送至后方車輛使其及時減速。
【文檔編號】B60W30/095GK106080593SQ201610505947
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】傅啟明, 王哲超, 陳建平, 傅朝陽, 羅恒, 許洪華, 倪啟東
【申請人】蘇州科技大學