CN102673561B - 一种汽车防追尾系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车防追尾系统及方法，该系统包括信息采集单元、信息处理单元和输出控制单元，所述的信息采集单元包括测距传感器、温度传感器、驾驶员状态传感器和车速传感器，其中测距传感器包括利用多种测距方式的多种测距传感器，所述的信息处理单元包括自检模块、温度判断模块、测距信息融合计算模块、安全距离计算模块和判断控制模块，信息处理单元控制输出控制单元作出相应的动作。本发明的汽车防追尾系统结构简单，成本低，作用效果更加明显。

Description

一种汽车防追尾系统及方法

技术领域

本发明涉及一种汽车防追尾系统及方法，属于汽车主动安全技术领域。

背景技术

2010年，我国汽车产销双双超过1800万辆，分别达到1826.47万辆和1806.19万辆，同比分别增长32.44%和32.37%，稳居全球产销第一。但交通事故死亡人数却占世界的百分之十六，汽车交通安全已经成为公共安全问题中举足轻重的问题。对大量交通事故的分析表明，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞和正面相撞。有关研究表明，若驾驶员能够提早1秒意识到有事故危险并采取相应的措施，则90%的追尾事故和60%的正面碰撞事故都可以避免。而汽车防碰撞系统的工作环境恶劣，干扰因素众多，只用单一测距传感器做出判断容易产生虚警问题。申请号为200910223472.2专利公开了汽车自动限速防追尾系统，本发明主要由超声波测距模块、数据处理及控制模块、限速模块组成。其中超声波测距模块可以将两车实时距离传给数据处理及控制模块，数据处理及控制模块根据两车间距和本车速度计算出两车的制动距离，若前车制动距离减后车制动距离小于设定距离时，则数据处理及控制模块就发出指令使限速模块动作，使汽车保持在安全车速之内。该汽车自动限速防追尾系统结构简单，成本低，作用效果明显等优点，但超声波的速度易受外界环境的影响。在不同的温度下,传播速度是不同的；而且声速还随雨、雾、雪等天气的变化而变化，不能精确测距。超声波能量按距离的平方成正比衰减，故距离越远，反射回的超声波越少，灵敏度下降的也越快，从而使得超声波测距方式只适用于较短距离，目前一般的超声波测距仪理想测量距离为4m～5m。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有汽车防追尾系统中由于传感器单一造成的测量距离受限以及外界环境造成的测量不准确而导致系统判断错误，使输出控制单元误动的问题。

本发明的为解决上述技术问题而提出一种汽车防追尾系统，包括信息采集单元、信息处理单元和输出控制单元，所述的信息采集单元包括测距传感器、温度传感器、驾驶员状态传感器和车速传感器，其中测距传感器包括利用多种测距方式的多种测距传感器，信息处理单元包括自检模块、温度判断模块、测距信息融合计算模块、安全距离计算模块和判断控制模块，根据计算出的当前应保持的安全距离并与实测车间距离，控制输出控制单元作出相应的动作。

所述的自检模块用于在车辆启动时对车辆进行自检，判断该车辆是否正常，所述的温度判断模块用于判断车外温度是否小于0度，如果低于0度，修改车辆的最高速度，所述的测距信息融合计算模块用于利用联合卡尔曼滤波器对多个测距传感器测的信息进行融合，得出实测车距的准确数值，所述的安全距离计算模块是用于根据自车速度和相对速度建立安全距离模型，计算该车辆当前应保持的安全距离，所述的判断控制模块用于将计算出的当前应保持的安全距离与实测车间距离进行比较，并根据比较结果控制输出控制单元作出相应的动作。

所述的判断控制模块的判断控制过程为：

将计算出的当前应保持的安全距离与实测车间距离进行比较，判断实测车距是否大于安全距离，如果实测距离小于安全距离，则进行报警；

判断驾驶员的状态，如果驾驶员状态良好，提醒驾驶员进行减速，直至实测距离超过安全距离，如果驾驶员状态不佳，则启动油门动作控制器进行减速；

如果前车和后车超出临界最小距离时，且上述报警器报警后，驾驶员未及时采取制动措施，则启动制动动作控制器开始动作，带动制动踏板制动，直至己车与前车达到安全距离后；

如果减速后，其实测距离仍小于安全距离时，且前车没有转向时，则启动转向动作控制器进行转向，以避免追尾事故发生。

所述的信息处理单元对接收到的多个测距传感器测量的车距信息利用基于联合卡尔曼滤波与神经元网络的信息融合模型进行处理。

本发明为解决上述技术问题还提出一种汽车防追尾方法，该方法的具体步骤如下：

1）.车辆启动时首先对车辆进行自检，判断该车辆是否正常，如果车辆不正常，则将车辆送去检修，否则，进入步骤2）；

2）.判断车外温度是否小于0度，如果低于0度，修改车辆的最高速度，如果不低于0度，就直接行驶；

3）.利用联合卡尔曼滤波器对多个测距信息进行融合，得出实测车距的准确数值；

4）.根据自车速度和相对速度建立安全距离模型，计算该车辆当前应保持的安全距离；

5）.将计算出的当前应保持的安全距离与实测车间距离进行比较，判断实测车距是否大于安全距离，如果大于安全距离，则回到步骤2），如果实测距离小于安全距离，则进行报警；

6）.判断驾驶员的状态，如果驾驶员状态良好，提醒驾驶员进行减速，直至实测距离超过安全距离，如果驾驶员状态不佳，则启动油门动作控制器进行减速；

7）.如果前车和后车超出临界最小距离时，且上述报警器报警后，驾驶员未及时采取制动措施，则启动制动动作控制器开始动作，带动制动踏板制动，直至己车与前车达到安全距离后；

8）.如果减速后，其实测距离仍小于安全距离时，且前车没有转向时，则启动转向动作控制器进行转向，以避免追尾事故发生。

所述的步骤3）中得出准确的实测数据的具体过程如下：

首先将多个测距信息经过相应公式进行处理，然后用联合卡尔曼滤波器对测距的信息进行融合，并结合神经网络的特点，用神经网络来处理经过滤波的数据，将联合卡尔曼滤波中局部滤波的输出和全局滤波的输出，分别作为RBF神经网络输入出节点的输入，经过一定的训练学习。

所述的步骤6）中判断驾驶员的工作状态是通过判断驾驶员每分钟眨眼的次数或每分钟脉搏次数。

本发明的有益效果是:本发明通过使用多种不同的测距传感器测量车距并利用联合卡尔曼滤波器对多个测距信息进行融合，得出实测车距的准确数值，然后与车辆安全距离进行判断比较，从而更准确的控制输出控制单元作出相应的动作以避免发生车辆追尾事故。本发明的系统结构简单，成本低，作用效果更加明显。

附图说明

图1是本发明一种汽车防追尾系统的结构框图；

图2是本发明一种汽车防追尾方法工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明的一种汽车防追尾系统的实施例

如图1所示，本发明的汽车防追尾系统包括信息采集单元、信息处理单元和信息输出单元。信息采集单元包括测距传感器、温度传感器、电源模块、驾驶员状态传感器和车速传感器，其中测距传感器为超声波测距仪、毫米波雷达测距仪、摄像系统测距仪、激光测距传感器等多传感器混合使用，驾驶员状态传感

器监测驾驶员的状态信息，如脉搏信号，每分钟眨眼的次数等，以便了解驾驶员的状态信息，为汽车防追尾系统提供基本信息支持，车速传感器其作用实时监控汽车的运行速度，装于车轮总成的转向节臂或轴头上。信息处理单元包括自检模块、温度判断模块、测距信息融合计算模块、安全距离计算模块和判断控制模块，自检模块用于在车辆启动时对车辆进行自检，判断该车辆是否正常，温度判断模块用于判断车外温度是否小于0度，如果低于0度，修改车辆的最高速度，测距信息融合计算模块用于利用联合卡尔曼滤波器对多个测距传感器测的信息进行融合，得出实测车距的准确数值，安全距离计算模块是用于根据自车速度和相对速度建立安全距离模型，计算该车辆当前应保持的安全距离，判断控制模块的判断控制过程为：将计算出的当前应保持的安全距离与实测车间距离进行比较，判断实测车距是否大于安全距离，如果实测距离小于安全距离，则进行报警；判断驾驶员的状态，如果驾驶员状态良好，提醒驾驶员进行减速，直至实测距离超过安全距离，如果驾驶员状态不佳，则启动油门动作控制器进行减速；如果前车和后车超出临界最小距离时，且上述报警器报警后，驾驶员未及时采取制动措施，则启动制动动作控制器开始动作，带动制动踏板制动，直至己车与前车达到安全距离后；如果减速后，其实测距离仍小于安全距离时，且前车没有转向时，则启动转向动作控制器进行转向，以避免追尾事故发生。信息输出单元包括液晶显示、声光报警、制动动作控制器、油门动作控制器和转向动作控制器。液晶显示屏用于显示两车间实际距离及相对速度，声光报警器用于提供声音报警和指示灯报警，及时的报警可以有效地提醒驾驶员，促使其采取合适的应对措施，油门动作传感器用来检测油门大小，并能控制油门大小以控制车速，制动动作控制器安装于制动踏板支架处，转向动作控制器其作用是当前车和后车超出临界最小距离时，信号处理系统计算出目前的减速度都不能避免追尾，且前面的车没有转向，则自动转向系统启动，该车自动转向，实现防追尾事故的发生。

本发明的一种汽车防追尾方法的实施例

1.车辆启动时首先对车辆进行自检，判断该车辆是否正常，如果车辆不正常，则将车辆送去检修，否则，进入步骤2；

2.判断车外温度是否小于0度，如果低于0度，修改车辆的最高速度，如果不低于0度，就直接行驶；

3.将多个测距信息在信息处理单元经过相应公式的处理，然后用联合卡尔曼滤波器对测距的信息进行融合，并结合神经网络的特点，用神经网络来处理经过滤波的数据，将联合卡尔曼滤波中局部滤波的输出和全局滤波的输出，分别作为RBF神经网络输入出节点的输入，经过一定的训练学习，得到实测车距的准确数值；

4.根据自车速度和相对速度建立安全距离模型，计算该车辆当前应保持的安全距离；

5.将计算出的当前应保持的安全距离与实测车间距离进行比较，判断实测车距是否大于安全距离，如果大于安全距离，则回到步骤2），如果实测距离小于安全距离，则开启声光报警系统；

6.判断驾驶员的状态，如果每分钟眨眼的次数低于平均眨眼次数或每分钟脉搏次数降低，则判断驾驶员处于疲惫或发困状态，如果驾驶员状态良好，提醒驾驶员进行减速，直至实测距离超过安全距离，如果驾驶员处于疲惫或发困状态，则启动油门动作控制器进行减速；

7.如果前车和后车超出临界最小距离时，且上述报警器报警后，驾驶员未及时采取制动措施，则启动制动动作控制器开始动作，带动制动踏板制动，直至己车与前车达到安全距离后；

8.如果减速后，其实测距离仍小于安全距离时，且前车没有转向时，则启动转向动作控制器进行转向，以避免追尾事故发生。

Claims (6)

1.一种汽车防追尾系统，包括信息采集单元、信息处理单元和输出控制单元，所述的信息采集单元包括测距传感器、温度传感器、驾驶员状态传感器和车速传感器，其中测距传感器包括利用多种测距方式的多种测距传感器，所述的信息处理单元包括自检模块、温度判断模块、测距信息融合计算模块、安全距离计算模块和判断控制模块，根据计算出的当前应保持的安全距离并与实测车间距离，控制输出控制单元作出相应的动作；所述的自检模块用于在车辆启动时对车辆进行自检，判断该车辆是否正常，所述的温度判断模块用于判断车外温度是否小于0度，如果低于0度，修改车辆的最高速度，所述的测距信息融合计算模块用于利用联合卡尔曼滤波器对多个测距传感器测的信息进行融合，得出实测车距的准确数值，所述的安全距离计算模块是用于根据自车速度和相对速度建立安全距离模型，计算该车辆当前应保持的安全距离，所述的判断控制模块用于将计算出的当前应保持的安全距离与实测车间距离进行比较，并根据比较结果控制输出控制单元作出相应的动作，其特征在于：所述的判断控制模块的判断控制过程为：

将计算出的当前应保持的安全距离与实测车间距离进行比较，判断实测车距是否大于安全距离，如果实测距离小于安全距离，则进行报警；

判断驾驶员的状态，如果驾驶员状态良好，提醒驾驶员进行减速，直至实测距离超过安全距离，如果驾驶员状态不佳，则启动油门动作控制器进行减速；

如果前车和己车超出临界最小距离时，且报警后，驾驶员未及时采取制动措施，则启动制动动作控制器开始动作，带动制动踏板制动，直至己车与前车达到安全距离后；

如果减速后，其实测距离仍小于安全距离时，且前车没有转向时，则启动转向动作控制器进行转向，以避免追尾事故发生。

2.根据权利要求1所述的汽车防追尾系统，其特征在于：所述的多种测距传感器包括超声波测距仪、毫米波雷达测距仪、摄像系统测距仪和激光测距传感器。

3.根据权利要求1所述的汽车防追尾系统，其特征在于：所述的输出控制单元包括显示器、报警器、油门控制器、制动控制器和转向控制器。

4.根据权利要求1所述的汽车防追尾系统，其特征在于：所述的驾驶员状态传感器用于采集驾驶员的状态信息，包括脉搏信号和每分钟眨眼的次数信号。

5.一种汽车防追尾方法,其特征在于：该汽车防追尾方法包括以下步骤：

1).车辆启动时首先对车辆进行自检，判断该车辆是否正常，如果车辆不正常，则将车辆送去检修，否则，进入步骤2)；

2).判断车外温度是否小于0度，如果低于0度，修改车辆的最高速度，如果不低于0度，就直接行驶；

3).利用联合卡尔曼滤波器对多个测距信息进行融合，得出实测车距的准确数值；

4).根据自车速度和相对速度建立安全距离模型，计算该车辆当前应保持的安全距离；

5).将计算出的当前应保持的安全距离与实测车间距离进行比较，判断实测车距是否大于安全距离，如果大于安全距离，则回到步骤2)，如果实测距离小于安全距离，则进行报警；

6).判断驾驶员的状态，如果每分钟眨眼的次数低于平均眨眼次数或每分钟脉搏次数降低，则判断驾驶员状态不佳，否则，判断驾驶员状态良好；如果驾驶员状态良好，提醒驾驶员进行减速，直至实测距离超过安全距离，如果驾驶员状态不佳，则启动油门动作控制器进行减速；

7).如果前车和己车超出临界最小距离时，且报警后，驾驶员未及时采取制动措施，则启动制动动作控制器开始动作，带动制动踏板制动，直至己车与前车达到安全距离后；

8).如果减速后，其实测距离仍小于安全距离时，且前车没有转向时，则启动转向动作控制器进行转向，以避免追尾事故发生。

6.根据权利要求5所述的汽车防追尾方法，其特征在于：所述的步骤3)中得出准确的实测数据的具体过程如下：

首先将多个测距信息经过相应公式进行处理，然后用联合卡尔曼滤波器对测距的信息进行融合，并结合神经网络的特点，用神经网络来处理经过滤波的数据，将联合卡尔曼滤波中局部滤波的输出和全局滤波的输出，分别作为RBF神经网络输入出节点的输入，经过一定的训练学习。