CN102750837A - 无信号交叉口车车协同避撞系统 - Google Patents

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王云鹏
鲁光泉
田大新
余贵珍
鲍泽文
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Abstract

本发明公开了一种无信号交叉口车车协同避撞系统，它包括，无线通信模块、中央处理器、车辆运行状态信息采集模块、驾驶意图判别模块、人机交互界面、制动控制模块以及电源管理模块。系统通过车辆状态信息采集模块采集自车位置、速度、加速度等信息，得到自车的运行状态；通过驾驶意图判别模块采集车辆转向信息，判断驾驶员的驾驶意图；通过无线通信模块向周围广播式发送自车信息并接受周围车辆运行状态信息；中央处理器与车辆运行状态信息采集模块、驾驶意图判别模块以及无线通信模块连接，获取自车和他车信息，进行冲突判断和消解，当判断有冲突发生时，可以通过制动控制模块控制车辆制动，通过人机交互界面给驾驶员预警信号；人机交互界面还可以控制系统的开始和关闭；电源管理模块为系统各个模块提供电源。

Description

无信号交叉口车车协同避撞系统
技术领域
本发明涉及一种无信号交叉口车车协同避撞系统。该系统基于车车通信，通过获取自车以及周围车辆运动状态参数来判断潜在碰撞。如果存在潜在碰撞，系统会给驾驶员发出预警信息，并且使车辆减速或停车来避免碰撞。
背景技术
据公安部交通管理局统计，2010年，全国共接报道路交通事故3906164起，同比上升35.9%。其中，涉及人员伤亡的道路交通事故219521起，造成65225人死亡、254075人受伤，直接财产损失9.3亿元。我国急需提高交通安全管理水平和技术水平。
车辆避撞系统是智能交通领域的重要研究课题。很多研究关注的是基于自车信息的避撞系统。现在，基于通信的车路、车车交交互式避撞系统已经成为研究的热点。所谓车车交互是指，车辆可以将自身的位置、运行状态、驾驶意图以及其他信息通过通信的方式，发给周围车辆，车辆可以综合自车和他车的信息判断是否存在潜在的碰撞。
对现有技术检索发现，申请号为“200910155059.7”的专利“基于VII支持下的车辆主动避撞系统”以及申请号为“201020590392.9”的专利“一种汽车防撞装置”介绍了基于车辆与路侧设备通信的避撞系统。它们的特点是，车辆安装的传感器可以得到自车的运动状态信息，并通过测距传感器感知前方的车辆或者障碍物；车辆的无线通信模块的作用是与路侧设备进行通信，获得路面状况或者路面类型信息，得到该路段的附着系数，用来作为进行制动控制的参数。
但是测距传感器只能探测车辆前方一定范围内的车辆，而在无信号交叉口往往存在交叉的两条道路上车辆的冲突，使用测距传感器不能探测到他车。而使用车车通信，则可以实时得到他车的位置以及驾驶员的驾驶意图。无信号交叉口车车协同避撞系统不涉及车辆与路侧设备的通信，由于采用了PID控制，对各种路面都有良好的适应性。
发明内容
本发明的目的是提供一种无信号交叉口车车协同避撞系统，用于避免车辆碰撞事故的发生。
所述车车协同避撞系统包括无线通信模块、中央处理器、车辆运行状态采集模块、驾驶意图判别模块、人机交互界面、制动控制模块以及电源管理模块。所述无线通信模块安装在车辆内部，不同车辆的车载无线通信模块之间建立无线通信网络，所述车辆运行状态信息采集模块、驾驶意图判别模块安装在车辆上，与所述中央处理器连接，分别采集车辆运行状态信息和驾驶员在路口的驾驶意图，中央处理器与无线通信模块建立双向数据链路，中央处理器将采集到的自车运行状态和驾驶意图信息通过无线通信模块进行广播式发送，并且接收其他车辆的运行状态和驾驶意图信息，判断是否存在潜在碰撞；如果存在潜在碰撞，与中央处理器连接的所述制动控制模块会进行制动避免碰撞，与中央处理器连接的所述人机交互界面会显示预警信息。
所述车辆运行状态信息采集模块需要获取车辆的位置（经纬度）、速度、加速度、横摆角速度、航向角等信息。车辆的位置、速度以及航向角可以通过GPS获得；车辆的加速度、横摆角速度可以通过陀螺仪或者分别使用三轴加速度计、角速度计获得。
所述驾驶意图判别模块需要判别驾驶人在交叉口的驾驶意图，即，直行、右转或者左转。驾驶员意图的判别可以通过采集转向信号实现，转向信号可以从汽车CAN总线中或者转向灯信号线获得。
所述无线通信模块可以采用基于802.11p、3G或者DSRC等的无线通信设备。
所述人机交互界面可以显示自车和他车的位置、速度等信息，给驾驶员发出预警信息，并可以通过按钮控制系统的启动和关闭。
所述制动模块可以是电子真空助力器或者伺服电机，最终控制的是制动器的制动力。制动控制可以采用PID控制，以车辆的实际减速度为反馈，做到实时控制。
所述电源管理模块包括：作为各个模块的电源的电池以及与所述电池连接且用于对电池的输出电压进行电平转换的电平转换单元。
附图说明
图1为本专利实施的一个场景，为无信号灯交叉口。
图2为本专利所述的一种无信号交叉口车车协同避撞系统。
图中：
10-中央处理器；11-车辆运行状态信息采集模块；111-GPS定位装置；112-陀螺仪；12-驾驶意图判别模块；121-车载CAN总线；13-电源管理模块；131-电池；132-电平转换单元；14-无线通信模块；15-人机交互界面；16-制动器控制模块；20-车辆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来说明本发明作进一步详细说明。
本发明是一种无信号交叉口车车协同避撞系统。该系统基于车车通信，通过获取自车以及周围车辆运动状态参数来判断潜在碰撞。如果存在潜在碰撞，系统会给驾驶员发出预警信息，并且使车辆减速或停车来避免碰撞。
如图1所示的无信号灯交叉口，是所述车车交互式协同避撞系统的典型应用场景。车辆20将自身运行状态和驾驶意图信息通过无线通信模块14进行广播式发送，在一定的范围内，车辆通过无线通信模块14可以接收到其他车辆的信息，并传送给中央处理器10。在中央处理器10中基于他车和自车信息进行冲突判断。如果判断两车可能发生冲突，中央处理器10则通过人机交互界面15向驾驶员发出警告，通过制动控制模块16对车辆进行制动控制，使车辆减速或者停车，避免碰撞的发生。
如图2所示的一种无信号交叉口车车协同避撞系统，系统上电后通过人机交互界面15上的按钮启动程序，并在人机交互界面15上显示本车位置。车辆运行状态信息采集模块11中的GPS定位装置111采集的原始信息，陀螺仪112采集的原始信息并传输给中央处理器10，处理得到车辆的位置、速度、加速度、航向角等信息；驾驶意图判别模块12通过车载CAN总线121采集CAN总线报文传输给中央处理器10，处理得到车辆的转向信息，用来判断驾驶意图。中央处理器10将原始信息以及处理后的信息存入SD卡中，并将自车的状态信息数据报通过无线通信模块14进行广播式发送，同时无线通信模块14接收其他车辆的状态信息数据报，传输给中央处理器10。中央处理器10接收到他车状态信息后，可以在人机交互界面上显示本车和他车的位置，并进行冲突判断，如果判断出两车可能发生冲突，则通过人机交互界面15给驾驶员以颜色和形状的警示，并且将冲突消解算法得到的目标减速度值传送给制动控制模块16，使车辆制动，从而避免碰撞的发生。电源管理模块13为系统的各个模块提供电源，其中电池131为直流12v，使用电平转换模块132将直流12v电压转换为直流5v或者交流220v，这样可以满足系统不同模块的不同电压需求。

Claims (7)

1.一种无信号交叉口车车协同避撞系统，其特征在于：所述车车协同避撞系统包括无线通信模块、中央处理器、车辆运行状态采集模块、驾驶意图判别模块、人机交互界面、制动控制模块以及电源管理模块。所述无线通信模块安装在车辆内部，不同车辆的车载无线通信模块之间建立无线通信网络；所述车辆运行状态信息采集模块、驾驶意图判别模块安装在车辆上，与所述中央处理器连接，分别采集车辆运行状态信息和驾驶员在路口的驾驶意图，中央处理器与无线通信模块建立双向数据链路，中央处理器将采集到的自车运行状态和驾驶意图信息通过无线通信模块进行广播式发送，并且接收其他车辆的运行状态和驾驶意图信息，判断是否存在潜在碰撞；如果存在潜在碰撞，与中央处理器连接的所述制动控制模块会进行制动避免碰撞，与中央处理器连接的所述人机交互界面会显示预警信息。
2.如权利要求1所述的一种无信号交叉口车车协同避撞系统，其特征在于，所述车辆运行状态信息采集模块需要获取车辆的位置（经纬度）、速度、加速度、横摆角速度、航向角等信息。车辆的位置、速度以及航向角可以通过GPS获得；车辆的加速度、横摆角速度可以通过陀螺仪或者分别使用三轴加速度计、角速度计获得。
3.如权利要求1所述的一种无信号交叉口车车协同避撞系统，其特征在于，所述驾驶意图判别模块需要判别驾驶人在交叉口的驾驶意图，即，直行、右转或者左转。驾驶员意图的判别可以通过采集转向信号实现，转向信号可以从汽车CAN总线中或者转向灯信号线获得。
4.如权利要求1所述的一种无信号交叉口车车协同避撞系统，其特征在于，所述无线通信模块可以采用802.11、3G或者DSRC等的无线通信设备。
5.如权利要求1所述的一种无信号交叉口车车协同避撞系统，其特征在于，所述人机交互界面可以显示自车和他车的位置、速度等信息，给驾驶员发出预警信息，并可以通过按钮控制系统的启动和关闭。
6.如权利要求1所述的一种无信号交叉口车车协同避撞系统，其特征在于，所述制动模块可以是电子真空助力器或者伺服电机，最终控制的是制动器的制动力。制动控制可以采用PID控制，以车辆的实际减速度为反馈，做到实时控制。
7.如权利要求1所述的一种无信号交叉口车车协同避撞系统，其特征在于，所述电源管理模块包括：作为各个模块的电源的电池，以及与所述电池连接且用于对电池的输出电压进行电平转换的电平转换单元。
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