CN103634402A

CN103634402A - 智能车载安全防护系统

Info

Publication number: CN103634402A
Application number: CN201310652917.5A
Authority: CN
Inventors: 赵生捷; 张路; 尚鹏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2014-03-12

Abstract

本发明公开了一种智能车载安全防护系统。该智能车载安全防护系统包括车载中央控制台，所述的中央控制台连接有电子节气门、卫星定位模块、可见光通信模块、LTE模块和融合式信息采集模块，所述的LTE模块通过LTE网络与云端信息处理中心连接，所述的可见光通信模块与车的车灯连接。采用该技术方案的智能车载安全防护系统，不仅可以提供智能化的信息共享和基于融合信息采集的主动式安全防护，从而有效地保障汽车的安全和防止车辆事故的发生。

Description

智能车载安全防护系统

技术领域

本发明涉及汽车行业中的智能和安全防护领域，更具体地涉及一种由LTE接入云端并融合多种安全防护技术的智能车载安全防护系统。

背景技术

当前，物联网通过高速的感知以及传输网络将人机用户和云端应用有机的结合起来，在未来让广大的人类可以更加自由地畅想未来的智慧生活。而作为物联网重要分支之一的车辆网，其将车辆作为传感器和信息发布平台，可以实现车与车、车与人、车与城市公路网以及各种基于云端应用的连接和信息交互。通过各种车载新技术和智能技术，可以大大提高驾乘人员的安全性以及驾驶的智能化。

随着汽车工业的快速发展，交通事故也随之频频出现。为了解决车辆和人身安全问题，人们设计了非常多的电子智能控制系统，比如防碰撞系统，安全气囊以及巡航系统等。但这些都是只能部分的解决一定的安全问题，未能形成一套完整的安全防护体系。汽车的安全主要可以分为以下两个方向：

一种是主动式安全技术，即防止和预防事故的发生，这种方式也是当前汽车研究的最终目的。比如利用传感器进行测速和路面状况感知，比如通过实时测量车距来预防前后车相撞。传统地可以考虑运用在汽车上的测距方法主要有毫米波雷达测距、超声波测距、激光测距、摄像系统测距等。超声波测距不适于高速行驶的车辆和远距离测量，一般应用在倒车防撞系统上；激光测距系统受天气状况的影响较大，并且光学机构对震动也比较敏感；摄像系统测距目前成像速度较慢，不适于实时测量；毫米波雷达利用目标对电磁波的反射来发现目标并测定其位置、相对速度，其探测距离较远、运行可靠、性能受天气的影响较小，是相对最实用的方法，只是毫米波传输在雨天（尤其是大雨天）时信号衰减很严重。

另外一种是被动式安全技术，即对事故发生后的驾驶员和车乘人员的保护。目前汽车安全领域被动研究相对多一些，主要从安全气囊、ABS(防抱死系统)和悬架等方面入手，从而保证驾乘人员的安全。但是这些被动安全措施在事故发生时刻对车辆和人员的保护有很大的局限性。

因此车辆的主动式防护就显得尤为重要，可以在事故发生前，对车辆的危险性进行预测，并采取相应的措施来避免事故的发生。那么，首先，如果能够有效地将多种主动式防护技术融合在一起将使得防护效果更加显著。同时，对于主动防护中很重要的测距，在传统的测距技术中，相比于其他各种技术的难以克服的局限性，毫米波雷达最有希望以在未来成为实用的主流设备；不过，对于毫米波传输在雨天（尤其是大雨天）时信号衰减严重的缺点，虽然可以考虑通过提高发射功率来尽量弥补，如果可以融合新的测距方法来增强，那么整个系统的防护将更加可靠和有效。

基于LED灯的可见光通信简介

20世纪90年代后期, 随着全光接入技术的发展，部署灵活和维护方便的可见光通信技术, 得到了人们的极大关注。与传统照明光源相比，因为具有功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保，调制性能好、响应灵敏度高等优点，被誉为“绿色照明”的LED照明设备被作为实现可见光通信的首选设备。具体地，LED 器件通过控制所发光的强度或频率将数据信号调制到LED可见光上，在人眼完全感觉不到光的闪烁的前提下进行数据传输, 使数据通信与照明有机地结合在一起。

由于LED工业在近几年来的迅猛发展，基于LED照明设备的可见光通信技术现在正处于即将产业化的大好时机。可见光通信的标准化工作正在由IEEE(国际电气电子工程师学会)的802.15规范的第7工作组主持进行；并且已经于2011年通过了实现可见光通信的物理层和媒体接入层的标准草案。

近年来，不论是在欧美市场还是在中国市场，LED在中高档车辆的前灯和尾灯上已经有广泛的使用。这就为可见光通信在智能交通中的应用提供了充分的便利条件, 使得车辆之间以及车辆与路灯、路标之间通过LED灯进行通信变为可能。

LTE作为新兴的无线通信技术，可以为用户提供超过100Mbps的传输速率以及小于10毫秒的时延特性，凭借更宽广的覆盖范围和比2G/3G更快的数据连接速度优势，能有效地将车辆连接起来，并且使汽车能享有有线宽带的连接速度。LTE-A作为LTE的演进版本，在满足和超过IMT-A的需求的同时，还保持了对LTE较好的后向兼容性。LTE-A采用载波聚合，多点协作传输，异构网干扰协调增强，中继等关键技术，更大大提高了无线通信系统的传输速率和其他用户性能。截止到2013年3月底，全球已有67个国家的163家运营商部署了LTE商用网络，全球的LTE用户数已经超过7000万。可以预见在不远的将来，随着中国4G牌照的发放，LTE网络在中国的部署也将大大加快。因此，LTE可以极大地增强车载连接服务，使其更加智能化。同时，借助LTE的高速连接，可以将采集到的信息和视频实时的传输到服务器端或者其他车辆，实现实时的视频监控和分析以及信息共享，也可以将街面图像下载到导航系统里，提供更加真实的导航服务。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种由LTE接入云端并融合多种安全防护技术的智能车载安全防护系统。本系统提供了智能化信息共享和基于融合信息采集的主动式安全防护，从而有效地保障汽车的安全和防止车辆事故的发生。

为实现上述目的，本发明智能车载安全防护系统采用的技术方案是：一种智能车载安全防护系统，包括车载中央控制台，所述的中央控制台连接有电子节气门、卫星定位模块、可见光通信模块、LTE模块和融合式信息采集模块，所述的LTE模块通过LTE网络与云端信息处理中心连接，所述的可见光通信模块与车的车灯连接。

可见光通信模块用于车辆与其他车辆或路灯、路标进行通信，获取对应的信息。每辆车作为一个LTE用户设备，在LTE模块中都有对应的LTE sim卡。LTE模块可以让车辆通过LTE网络与云端的信息处理中心之间或与互联网之间进行数据交互；也可以让车辆与车主的手机进行通信，在车辆被非法进入、或被尝试非法进入和侵害时，除去进行传统的声光报警还可将报警信息通过LTE模块发送至车主的手机和云端。电子节气门电子节气门与中央控制台相连接，用来降低车速。当中央控制台根据本地信息分析结果或从云端送来的远程信息分析结果判断可能会有事故要发生时，可对电子节气门进行控制，进而降低车速，协助驾驶员制动，从而避免车祸的发生。所述的融合式信息采集模块与中央控制台连接，其包括测速传感器、路面状况传感器、毫米波雷达、和基于摄像头的图像采集模块；用于进行全方位多角度的融合式信息采集。卫星定位模块提供传统的卫星导航服务。

所述的融合式信息采集模块包括测速传感器、路面状况传感器、毫米波雷达和基于摄像头的图像采集模块。融合式信息采集模块用于进行全方位多角度的融合式信息采集。

通过测速传感器采集本车的车速，通过路面状况传感器获得路面状况信息，通过毫米波雷达获得与前方车辆的距离和探测障碍物，通过基于摄像头的图像采集模块（包括车前摄像头、车后摄像头以及车内摄像头）采集不同方向的图像信息。这些信息被送至中央控制台后，中央控制台可以进行本地的多信息融合分析以执行实时的安全防护措施，还可以通过LTE接入将这些信息送至云端的信息处理中心进行远程分析以实现预见性的事故防范、或车队的队形保持等。

这里需要特别说明，在雨天（尤其是大雨天）时，考虑到毫米波传输信号衰减严重的缺点，为了获得可靠的车距信息采集，除去可恰当提高毫米波雷达的发射功率，本系统中的车辆将开启可见光通信模块。

所述的融合式信息采集模块与可见光通信模块连接，用于在雨天辅助毫米波雷达进行车距测量。可见光通信模块可仅在有需要（比如在大雨天辅助毫米波雷达来增强车辆间测距性能时）或有条件（比如路灯被交通部门升级为可以通过可见光通信来广播交通状况信息的新型路灯）时开启。

所述的可见光通信模块内嵌在车前灯和车后灯中。

所述的中央控制台连接有车内无线模块。

所述的车内无线模块为蓝牙模块和/或WiFi模块，用于与车内的手机、电脑连接。

WiFi和蓝牙用于在车辆内部为乘车人员的手持设备（比如手机和笔记本电脑）提供与所述车载系统之间的无线数据连接，手持设备在与所述车载系统的中央控制台建立数据连接后，除去可进一步通过LTE模块访问互联网，还可访问车载娱乐模块以进行视频点播等。

所述的中央控制台连接有声光报警模块。所述的声光报警模块与中央控制台相连接，在车辆被非法进入、或被尝试非法进入和侵害时，进行传统的声光报警。

所述的中央控制台连接有车载娱乐模块。车载娱乐模块主要为车乘人员提供影音点播、休闲游戏等功能。

本系统不仅可以提供智能化的信息共享和基于融合信息采集的主动式安全防护，从而有效地保障汽车的安全和防止车辆事故的发生, 还可以提供强大的娱乐功能

本系统可以提供的功能主要包括以下几方面：基于融合信息采集的主动式安全防护、无线通信接入（包括车辆与云端信息处理中心之间的无线接入和乘车人员手持设备与所述车载系统之间的无线接入）、智能化的多车辆信息共享、驾驶导航、远程车辆诊断、车载摄像、车内娱乐等。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1. 汽车作为物联网的一个结点，可以将采集到的传感或图像视频数据通过无处不在的高速无线宽带LTE接入传送到云端的信息处理中心，进行智能化的数据分析和监控；也可以从云端或者互联网获取自己所需的数据（比如影音娱乐数据）；此外，经过云端授权也可以与其他车辆共享信息。

2. 在大部分车辆已有被动式安全防护的基础上，有效融合多种主动式安全防护技术，实现全方位多角度的融合式信息采集，从而显著增强车辆安全预防。此外，对于所采集到的信息，除去可以进行本地分析以执行实时的安全防护措施，还可以通过LTE接入将信息送至云端的信息处理中心进行远程分析以实现预见性的事故防范、或车队的队形保持等等。

3. 基于内嵌在车前灯和车后灯的可见光通信模块，利用前沿的基于可见光通信的车距测量来弥补毫米波雷达测距在雨天（尤其是大雨天）时的不足。

4. 目前，当车辆通过隧道或者雷雨天气，经常会失去卫星信号连接，导致中途卫星导航失灵。由于本系统可接入LTE网络，因此可以进行LTE网络协助的车辆定位，即使没有卫星信号一样可以进行导航。此外，因为车辆可通过LTE网络接入云端的信息处理中心来共享其他车辆的信息或者通过LTE网络来访问互联网，所以车辆可以经云端授权后访问其他车辆的摄像头以获得前方很长一段距离的实时路况，也可以从互联网的地图网站（比如google地图或百度地图）将街景图像下载到导航系统里，提供更加有效和真实的导航服务。

5. 车乘人员的手持设备（比如手机和笔记本电脑）在通过车载系统的WiFi和/或蓝牙模块与所述车载系统建立数据连接后，可进一步通过LTE模块自由访问互联网。

附图说明

图1为本发明提出的由LTE接入云端并融合多种安全防护技术的智能车载安全防护系统的结构框图。

图2为本发明提出的系统中融合式信息采集模块的结构框图。

图3为采用本发明提出的智能车载安全防护系统中车辆组成车队系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1和2所示，一种智能车载安全防护系统，包括车载中央控制台10，所述的中央控制台连接有电子节气门11、卫星定位模块12、可见光通信模块13、LTE模块14、车内无线模块、声光报警模块15、车载娱乐模块16和融合式信息采集模块20，所述的LTE模块通过LTE网络30与云端信息处理中心40和互联网50连接，所述的车内无线模块为蓝牙模块17和/或WiFi模块18，用于与车内的手机、电脑连接。所述的可见光通信模块与车的车灯连接。所述的融合式信息采集模块20包括测速传感器21、路面状况传感器22、毫米波雷达23、基于摄像头的图像采集模块24，所述的融合式信息采集模块与可见光通信模块13连接，可见光通信模块内嵌在车前灯和车后灯中。当所述的可见光通信模块13在雨天开启用于辅助毫米波雷达23进行车距测量时，可见光通信模块13也可以看作是融合式信息采集模块20的一个子模块。

所述的可见光通信模块内嵌在车前灯和车后灯中，与中央控制台连接。用于车辆与其他车辆或路灯、路标进行通信，获取对应的信息。该模块可仅在有需要（比如在大雨天辅助毫米波雷达来增强车辆间测距性能时）或有条件（比如路灯被交通部门升级为可以通过可见光通信来广播交通状况信息的新型路灯）时开启。通过测速传感器采集本车的车速，通过路面状况传感器获得路面状况信息，通过毫米波雷达获得与前方车辆的距离和探测障碍物，通过基于摄像头的图像采集模块（包括车前摄像头、车后摄像头以及车内摄像头）采集不同方向的图像信息。这些信息被送至中央控制台后，中央控制台可以进行本地的多信息融合分析以执行实时的安全防护措施，还可以通过LTE接入将这些信息送至云端的信息处理中心进行远程分析以实现预见性的事故防范、或车队的队形保持等。

这里需要特别说明，在雨天（尤其是大雨天）时，考虑到毫米波传输信号衰减严重的缺点，为了获得可靠的车距信息采集，除去可恰当提高毫米波雷达的发射功率，本系统中的车辆将开启内嵌在车前灯和车后灯的可见光通信模块，融合基于可见光通信的车距测量来增强本系统的车距测量性能；此时，所述可见光通信模块也可以看作是所述融合式信息采集模块的一个子模块。

每辆车作为一个LTE用户设备，在LTE模块中都有对应的LTE sim卡。LTE模块可以让车辆通过LTE网络与云端的信息处理中心之间或与互联网之间进行数据交互；也可以让车辆与车主的手机进行通信，在车辆被非法进入、或被尝试非法进入和侵害时，除去进行传统的声光报警还可将报警信息通过LTE模块发送至车主的手机和云端。

WiFi和/或蓝牙用于在车辆内部为乘车人员的手持设备（比如手机和笔记本电脑）提供与所述车载系统之间的无线数据连接，手持设备在与所述车载系统的中央控制台建立数据连接后，除去可进一步通过LTE模块访问互联网，还可访问车载娱乐模块以进行视频点播等。

所述的卫星定位模块与中央控制台相连接，提供传统的卫星导航服务。

所述的电子节气门与中央控制台相连接，用来降低车速。当中央控制台根据本地信息分析结果或从云端送来的远程信息分析结果判断可能会有事故要发生时，可对电子节气门进行控制，进而降低车速，协助驾驶员制动，从而避免车祸的发生。

所述的车载娱乐模块与中央控制台相连接，主要为车乘人员提供影音点播、休闲游戏等功能。

所述的声光报警模块与中央控制台相连接，在车辆被非法进入、或被尝试非法进入和侵害时，进行传统的声光报警。

图3所示是本发明提出的智能车载安全防护系统中车辆组成的车队的示意图。汽车1、汽车2和汽车3组成一个车队，并均通过自己的LTE模块连接到LTE网络的基站，并通过LTE网络接入云端的信息处理中心来共享信息或者通过LTE网络来访问互联网。三个汽车可以共享自己所采集到的传感和视频图像信息，汽车1可以将自己车前摄像头采集的视频分享给汽车2和3，实时的提供前方交通状况。当汽车2出现意外情况时，也可及时的通知汽车1和3，并可将现场的场景传送给汽车1和3。

Claims

1.一种智能车载安全防护系统，其特征在于，包括车载中央控制台，所述的中央控制台连接有电子节气门、卫星定位模块、可见光通信模块、LTE模块和融合式信息采集模块，所述的LTE模块通过LTE网络与云端信息处理中心连接，所述的可见光通信模块与车的车灯连接。

2.根据权利要求1所述的智能车载安全防护系统，其特征在于，所述的融合式信息采集模块包括测速传感器、路面状况传感器、毫米波雷达和基于摄像头的图像采集模块。

3.根据权利要求2所述的智能车载安全防护系统，其特征在于，所述的融合式信息采集模块与可见光通信模块连接，用于在雨天辅助毫米波雷达进行车距测量。

4.根据权利要求1所述的智能车载安全防护系统，其特征在于，所述的可见光通信模块内嵌在车前灯和车后灯中。

5.根据权利要求1所述的智能车载安全防护系统，其特征在于，所述的中央控制台连接有车内无线模块。

6.根据权利要求5所述的智能车载安全防护系统，其特征在于，所述的车内无线模块为蓝牙模块和/或WiFi模块，用于与车内的手机、电脑连接。

7.根据权利要求1所述的智能车载安全防护系统，其特征在于，所述的中央控制台连接有声光报警模块。

8.根据权利要求1所述的智能车载安全防护系统，其特征在于，所述的中央控制台连接有车载娱乐模块。