CN105068086B - 汽车前向避障系统及应用其检测障碍物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车前向避障系统，其包括至少两个第一激光测距传感器、至少两个第二激光测距传感器、速度传感器、提示模块及控制器，该第一激光测距传感器装设于汽车的前方靠近中间的位置，用于对汽车正前方的障碍物进行扫描检测；该第二激光测距传感器装设在汽车前方靠近两侧的位置，用于对汽车前方左侧和前方右侧的障碍物进行左右交叉分别扫描检测；该速度传感器用于检测汽车的速度；控制器用于对接收的第一激光测距传感器、第二激光测距传感器及速度传感器的检测结果后进行综合判断，并将判断结果传输给提示模块以提醒驾驶员。另，本发明还提供一种应用所述汽车前向避障系统检测障碍物的方法。

Description

汽车前向避障系统及应用其检测障碍物的方法

技术领域

本发明涉及一种汽车前向避障系统及应用该汽车前向避障系统检测障碍物的方法。

背景技术

随着汽车数量的增加，汽车交通事故频繁发生。尤其是在雨、雾、霾、雪、沙尘暴等能见度低的恶劣天气里，交通事故更容易发生。目前汽车一般采用车载激光雷达作为激光测距系统以防止汽车追尾等事故的发生。如中国专利公开号为CN101363914的专利所揭示，在汽车行进的方向上，激光雷达能够探测到对汽车能够造成危害以及事故的任何运动的或者静止的物体，包括车辆、人或其它物体，从而避免汽车追尾事故的发生。但是，目前的车载激光雷达成本较高，以至于价格昂贵，难于普及应用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种成本较低的汽车前向避障系统。

另，本发明还提供一种应用所述汽车前向避障系统检测障碍物的方法。

一种汽车前向避障系统，其用于防止汽车与障碍物相撞，所述汽车前向避障系统包括至少两个第一激光测距传感器、至少两个第二激光测距传感器、速度传感器、提示模块及控制器，所述第一激光测距传感器装设于汽车的前方靠近中间的位置，用于对汽车正前方的障碍物进行扫描检测，并计算障碍物与汽车之间的距离；所述第二激光测距传感器装设在汽车前方靠近两侧的位置，用于对汽车前方左侧和前方右侧的障碍物进行左右交叉扫描检测，并计算障碍物与汽车之间的距离；所述速度传感器用于检测汽车的速度；所述控制器用于接收第一激光测距传感器、第二激光测距传感器及速度传感器的检测结果后进行综合判断(包括根据障碍物与汽车的距离随时间的变化计算障碍物相对于汽车的速度)，并将判断结果传输给提示模块以提醒驾驶员。

进一步的，所述汽车前向避障系统还包括至少两个第一步进电机及至少两个第二步进电机，每一个第一步进电机用于控制一个第一激光测距传感器的扫描频率及扫描范围，每一个第二步进电机用于控制第二激光测距传感器的扫描频率及扫描范围，所述控制器还用于控制该第一步进电机和该第二步进电机。

进一步的，所述提示模块包括语音提示的语音模块和显示提示的显示模块，所述提示模块语音模块用于将控制器传送来的检测结果或运算结果读出，以便于驾驶员可直接听到对前方障碍物的检测结果，所述显示模块用于显示第一激光测距传感器、第二激光测距传感器及速度传感器的检测结果及控制器的判断结果。

进一步的，所述汽车还包括发动机及发动机控制系统、底盘及底盘控制系统，所述控制器还用于将接收到的检测结果经过运算汇整为数据列，并将该数据列发送给该底盘控制系统和发动机控制系统，使底盘控制系统根据检测结果控制汽车进行制动和/或转向，使发动机控制系统根据检测结果控制发动机的工作。

一种应用所述的汽车前向避障系统检测障碍物的方法，其包括以下步骤：

步骤S1，启动所述汽车前向避障系统，所述第一激光测距传感器第二激光传感器、提示模块及控制器均被启动并开始工作；

步骤S2，控制器根据汽车当前的行驶速度计算出汽车当前的安全制动距离；

步骤S3，至少两个第一激光测距传感器分别对汽车正前方的预定的扫描范围进行循环扫描，以检测该预定的扫描范围内是否有障碍物；同时，至少两个第二激光测距传感器分别对汽车前方左侧和前方右侧的预定扫描范围进行左右交叉循环扫描，以检测该预定的扫描范围内是否有障碍物插入的情况；

步骤S4，该第一激光测距传感器和/或第二激光测距传感器将检测结果传输给控制器；

步骤S5，所述控制器根据所述检测结果进行分析，并将分析结果传输给语音模块以方便驾驶员知晓。

进一步的，所述步骤S2计算出安全制动距离后还包括如下步骤：所述控制器将所述安全制动距离传输给提示模块，该提示模块将该安全制动距离或制动警示传达给驾驶员。

进一步的，所述步骤S3中，所述每一个第一激光测距传感器被一个第一步进电机驱动，从而分别对汽车正前方的预定的扫描范围进行循环扫描；所述每一个第二激光测距传感器被一个第二电机驱动，从而分别对汽车前方左侧和前方右侧的预定扫描范围进行左右交叉循环扫描。

进一步的，所述步骤S4具体为：在所述第二激光测距传感器检测到有障碍物向其扫描范围内行进的时候，该第二激光测距传感器将检测结果传输给控制器；在所述第一激光测距传感器检测到障碍的时候，该第一激光传感器将障碍物与汽车之间的距离传输给控制器，控制器对障碍物与汽车之间的距离与安全制动距离进行分析对比。

进一步的，所述步骤S5具体为：当所述控制器接收到的检测结果为前方障碍物与汽车之间的距离即将小于安全制动距离时，控制器将根据汽车与障碍物之间的距离随时间的变化计算出障碍物与汽车之间的相对速度，并将运算判断结果传输给提示模块以提醒驾驶员即刻采取措施以避免与前方障碍物相撞。

进一步的，所述检测障碍物的方法还包括以下步骤：

控制器将接收到的检测结果经过运算汇整为数据列，并将该数据列发送给该底盘控制系统和发动机控制系统，使底盘控制系统根据检测结果控制汽车进行制动和/或转向，使发动机控制系统根据检测结果控制发动机的工作。

本发明的汽车前向避障系统，通过第一激光测距传感器及第二激光测距传感器互相协同工作，左右交叉扫描，可以有效检测到汽车的前方障碍物情况及左右障碍物插入(如插车)情况，便于驾驶员根据障碍物情况及时采取相关措施。所述汽车前向避障系统可减轻驾驶员的负担，减少驾驶员疲劳驾驶的现象，可有效较少因驾驶员疏忽所导致的交通事故，有效的提高了行驶安全性。另外，所述汽车前向避障系统相较于车载激光雷达成本较低。

附图说明

图1是本发明较佳方式的汽车前向避障系统的原理方框示意图。

图2是本发明一实施方式的汽车前向避障系统应用于汽车时对前方障碍物扫描检测的意图。

图3是应用上述汽车前向避障系统检测障碍物的方法。

主要元件符号说明

汽车前向避障系统	100
		第一激光测距传感器	10
第二激光测距传感器	20
		速度传感器	30
语音模块	40

控制器	50
		第一步进电机	60
第二步进电机	70
		显示模块	80
汽车	200
		障碍物	300

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1及2，本发明提供一种汽车前向避障系统100，所述汽车前向避障系统100装设于汽车20(请参阅图2)的前方，用于防止汽车200在行驶的过程中与前方车辆、物体、行人等障碍物300相撞。所述汽车前向避障系统100包括至少两个第一激光测距传感器10、至少两个第二激光测距传感器20、速度传感器30、提示模块及控制器50，一优选方案中所述提示模块可以为语音提示的语音模块40或者显示提示的显示模块80，其根据实际需要进行选择。所述至少两个第一激光测距传感器10装设于汽车200的前方靠近中间的位置，用于对汽车200正前方的障碍物300进行扫描。所述至少两个第二激光测距传感器20装设在汽车200前方靠近两侧的位置，用于对汽车200前方左侧和前方右侧的障碍物300进行左右交叉扫描。所述速度传感器30用于检测汽车200的速度。所述控制器50用于接收第一激光测距传感器10、第二激光测距传感器20、及速度传感器30所检测得到的结果，并将所述结果传输给语音模块40，所述控制器50还用于根据汽车200的当前行驶速度计算出汽车200的当前安全制动距离S，并将所述安全制动距离S传输给语音模块40，所述控制器50还用于根据障碍物300与汽车200的距离随时间的变化计算障碍物300相对于汽车200的速度ΔV。所述语音模块40用于将控制器50传送来的检测结果或运算结果读出，以便于驾驶员可直接听到对前方障碍物300的检测结果。所述显示模块80用于显示从控制器50上所接收到的第一激光测距传感器10所检测到的障碍物300与汽车200的距离X、第二激光测距传感器20所检测到的是否有侧方插入障碍物300(如插入车辆、行人等)。

可以理解的，所述汽车前向避障系统100还可以设置有至少两个第一步进电机60及至少两个第二步进电机70，。所述每一个第一步进电机60用于控制一个第一激光测距传感器10的扫描频率及扫描范围等，所述每一个第二步进电机70用于控制一个第二激光测距传感器20的扫描频率及扫描范围等。。

所述汽车200包括底盘、用于控制底盘的底盘控制系统91、发动机及用于控制发动机的发动机控制系统92，所述控制器50还用于将接收到的检测结果经过运算汇整为数据列，并将该数据列发送给该底盘控制系统91和发动机控制系统92，使底盘控制系统91根据检测结果控制汽车进行制动和/或转向，使发动机控制系统92根据检测结果控制发动机的工作，以避免汽车200与障碍物300相撞。

请参阅图2，下面通过图2所示的实施例对本发明做进一步详细的说明。

在本实施例中，所述汽车前向避障系统100包括两个第一激光测距传感器10及两个第二激光测距传感器20，所述两个第一激光测距传感器10分别装设于汽车200前方的E1和E2的位置，所述两个第二激光测距传感器20分别装设于汽车200前方的D1和D2的位置。所述两个第一激光测距传感器10的测距频率较高，优选为100次/秒以上，最大扫射距离可达100m以上。所述两个第二激光测距传感器20的测距频率比第一激光测距传感器10的测距频率低，扫射距离小于100m。

所述位于E1位置的第一激光测距传感器10在第一步进电机的控制下可进行A-C-A循环扫描，在扫描到障碍物300的时候，所述第一激光测距传感器10将扫描到的距离X1反馈给控制器50，控制器50控制器50对检测结果进行分析，并将所述扫描到的距离X1传输至显示模块80。所述位于E2位置的第一激光测距传感器10在第一步进电机60的控制下可进行B-C-B循环扫描，在扫描到障碍物300的时候，所述第一激光测距传感器10将扫描到的距离X2反馈给控制器50，控制器50对检测结果进行分析，并将所述扫描到的距离X2传输至显示模块80。在没有扫描到障碍物300的时候，第一激光测距传感器10不向控制器50传输检测结果，驾驶员不需采取任何措施。在X1和/或X2大于汽车200的安全制动距离S时候，控制器50不向语音模块传输检测结果，驾驶员不需采取任何措施。在X1和/或X2即将小于汽车200的安全制动距离S时候，控制器50将根据障碍物300余汽车200之间的距离随时间的变化计算出障碍物300相对于汽车200的速度ΔV，并将该运算判断传送给显示模块80及语音模块40，在ΔV≥0时，驾驶员不需采取任何措施，在ΔV<0时，控制器50将检测结果传输给语音模块40，语音模块40将ΔV读出使驾驶员听到，驾驶员需要即刻采取措施以避免与前方障碍物300相撞，同时，所述控制器50将接收到的检测结果ΔV经过运算汇整为数据列，并将该数据列发送给该底盘控制系统91和发动机控制系统92，使底盘控制系统91根据检测结果控制汽车进行制动和/或转向，使发动机控制系统92根据检测结果控制发动机的工作，以避免汽车200与障碍物300相撞。

所述位于D1位置的第二激光测距传感器20在第二步进电机70的控制下可进行B-G-B循环扫描。所述位于D2位置的第二激光测距传感器20在第二步进电机70的控制下可进行A-F-A循环扫描。在第二激光测距传感器20未扫描到障碍物300的时候，驾驶员不需采取任何措施。在第二激光传感器20检测到有障碍物300(如车辆、行人等)向其扫描范围内行进(即插车的情况)的时候，该第二激光传感器20将检测结果传输给控制器50，控制器50将检测结果传输给语音模块40，语音模块40将检测结果读出使驾驶员听到，驾驶员即立刻采取措施，以避免事故发生，同时，所述控制器50将接收到的检测结果ΔV经过运算汇整为数据列，并将该数据列发送给该底盘控制系统91和发动机控制系统92，使底盘控制系统91根据检测结果控制汽车进行制动和/或转向，使发动机控制系统92根据检测结果控制发动机的工作，以避免汽车200与障碍物300相撞。

请参阅图3，一种应用所述汽车前向避障系统100检测障碍物300的方法，其包括如下步骤。

步骤S1，启动所述汽车前向避障系统100，所述第一激光测距传感器10、第二激光传感器20、语音模块40、控制器50、第一步进电机60、第二步进电机70及显示模块80均被启动并开始工作。

步骤S2，控制器50根据汽车200的当前的行驶速度计算出汽车200的当前的安全制动距离S，并将该安全制动距离S传输给语音模块40及显示模块80。该语音摸块40将该安全制动距离S读出，使驾驶员听到。该显示模块80显示出该安全制动距离S。

步骤S3，所述一个第一步进电机60驱动位于E1位置的第一激光测距传感器10进行A-C-A循环扫描，一个第一步进电机60驱动E2位置的第一激光测距传感器10进行B-C-B循环扫描，以检测该范围内是否有障碍物300。同时，所述一个第二步进电机70驱动位于D1位置的第二激光测距传感器20进行B-G-B和循环扫描，一个第二步进电机70驱动位于D2位置的第二激光测距传感器20进行A-F-A循环扫描，以检测该范围内是否有障碍物300插入的情况。

步骤S4，在所述第一激光测距传感器10和第二激光测距传感器20没有检测到障碍物300的时候，该第一激光测距传感器10和第二激光测距传感器20不向其它模块传输任何信息。在所述位于E1位置的第一激光测距传感器10扫描到障碍物300的时候，该位于E1位置的第一激光测距传感器10将扫描到的障碍物300与汽车200之间的距离X1反馈给控制器50。在所述位于E2位置的第一激光测距传感器10扫描到障碍物300的时候，该位于E2位置的第一激光测距传感器10将扫描到的障碍物300与汽车200之间距离X2反馈给控制器50。控制器50将所述第一激光测距传感器10扫描到的障碍物300与汽车200之间距离X1和/或X2传输至显示模块80，并比较该距离X1和/或X2与安全制动距离S的大小,在X1和/或X2大于汽车200的安全制动距离S时候，该控制器50不向其它模块传输检测结果。在所述位于D1位置和/或D2位置的第二激光测距传感器20检测到有障碍物300(如车辆、行人等)向其扫描范围内行进(即插车的情况)的时候，该第二激光测距传感器20将检测结果传输给控制器50，控制器50将第二激光测距传感器20的检测到有障碍物300插入的情况传输给语音模块40，该语音模块40将该检测结果读出，以使驾驶员听到并立刻采取措施，以避免与障碍物300相撞，同时，所述控制器50将接收到的检测结果经过运算汇整为数据列，并将该数据列发送给该底盘控制系统91和发动机控制系统92，使底盘控制系统91根据检测结果控制汽车进行制动和/或转向，使发动机控制系统92根据检测结果控制发动机的工作，以避免汽车200与障碍物300相撞。

步骤S5，在X1和/或X2即将小于或等于汽车200的安全制动距离S时候，控制器50开始根据障碍物300与汽车200之间的距离随时间的变化计算出障碍物300相对于汽车的速度ΔV，并将该相对速度ΔV传输给控制器50和显示模块80。

步骤S6，控制器50对ΔV的大小进行判断。在ΔV≥0时，该控制器50不向语音模块40传输信息。在ΔV<0时，控制器50将ΔV的大小读出以使驾驶远听到，驾驶员可根据听到的ΔV的大小即刻采取措施以避免与前方障碍物300相撞同时，所述控制器50将接收到的检测结果ΔV经过运算汇整为数据列，并将该数据列发送给该底盘控制系统91和发动机控制系统92，使底盘控制系统91根据检测结果控制汽车进行制动和/或转向，使发动机控制系统92根据检测结果控制发动机的工作，以避免汽车200与障碍物300相撞。

本发明的汽车前向避障系统100，通过第一激光测距传感器10及第二激光测距传感器20互相协同工作，快慢结合，左右交叉扫描，可以有效检测到汽车200的前方障碍物情况及左右障碍物插入(如插车)情况，便于驾驶员根据障碍物情况及时采取相关措施。所述汽车前向避障系统100可减轻驾驶员的负担，减少驾驶员疲劳驾驶的现象，可有效较少因驾驶员疏忽所导致的交通事故，有效的提高了行驶安全性。且所述汽车前向避障系统100相较于车载激光雷达成本较低。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (3)

1.一种汽车前向避障系统，其用于防止汽车与障碍物相撞，其特征在于：所述汽车前向避障系统包括两个第一激光测距传感器、两个第二激光测距传感器、速度传感器、提示模块及控制器，所述第一激光测距传感器装设于汽车的前方靠近中间的位置，用于对汽车正前方的障碍物进行扫描检测，并计算障碍物与汽车之间的距离；所述第二激光测距传感器装设在汽车前方靠近两侧的位置，位于汽车前方靠近右侧的所述第二激光测距传感器用于对汽车前方左侧障碍物进行扫描检测，位于汽车前方靠近左侧的所述第二激光测距传感器用于对前方右侧的障碍物进行扫描检测，并计算障碍物与汽车之间的距离；所述速度传感器用于检测汽车的速度；所述控制器用于接收第一激光测距传感器、第二激光测距传感器及速度传感器的检测结果后进行综合判断，并将判断结果传输给提示模块以提醒驾驶员；

定义汽车前方有三个测量点，从左到右依次为A、C、B，定义汽车左边的测量点为F，汽车右边的测量点为G，位于汽车前方中间靠左的所述第一激光测距传感器在测量点A-C-A间循环扫描，位于汽车前方中间靠右的所述第一激光测距传感器在测量点B-C-B间循环扫描，位于汽车前方靠近左侧的所述第二激光测距传感器在测量点B-G-B间循环扫描，位于汽车前方靠近右侧的所述第二激光测距传感器在测量点A-F-A间循环扫描；

所述汽车前向避障系统还包括两个第一步进电机及两个第二步进电机，每一个第一步进电机用于驱动控制一个第一激光测距传感器的扫描频率及扫描范围，每一个第二步进电机用于驱动控制第二激光测距传感器的扫描频率及扫描范围，所述控制器还用于控制该第一步进电机和该第二步进电机，所述第一激光测距传感器的扫描频率为100次/秒以上，最大扫射距离为100m以上，所述第二激光测距传感器的测距频率低于所述第一激光测距传感器，最大扫射距离小于100m；

所述提示模块包括语音提示的语音模块和显示提示的显示模块，所述提示模块语音模块用于将控制器传送来的检测结果或运算结果读出，以便于驾驶员可直接听到对前方障碍物的检测结果，所述显示模块用于显示第一激光测距传感器、第二激光测距传感器及速度传感器的检测结果及控制器的判断结果；

所述汽车还包括发动机及发动机控制系统、底盘及底盘控制系统，所述控制器还用于将接收到的检测结果经过运算汇整为数据列，并将该数据列发送给该底盘控制系统和发动机控制系统，使底盘控制系统根据检测结果控制汽车进行制动和/或转向，使发动机控制系统根据检测结果控制发动机的工作。

2.一种应用权利要求1所述的汽车前向避障系统检测障碍物的方法，其包括以下步骤：

步骤S1，启动所述汽车前向避障系统，所述第一激光测距传感器、第二激光测距传感器、提示模块及控制器均被启动并开始工作；

步骤S2，控制器根据汽车当前的行驶速度计算出汽车当前的安全制动距离，所述控制器将所述安全制动距离传输给提示模块，该提示模块将该安全制动距离或制动警示传达给驾驶员；

步骤S3，两个第一激光测距传感器分别对汽车正前方的预定的扫描范围进行循环扫描，以检测该预定的扫描范围内是否有障碍物；同时，两个第二激光测距传感器分别对汽车前方左侧和前方右侧的预定扫描范围进行左右交叉循环扫描，以检测该预定的扫描范围内是否有障碍物插入的情况，所述每一个第一激光测距传感器被一个第一步进电机驱动，从而分别对汽车正前方的预定的扫描范围进行循环扫描；所述每一个第二激光测距传感器被一个第二电机驱动，从而分别对汽车前方左侧和前方右侧的预定扫描范围分别进行左右交叉循环扫描；

步骤S4，该第一激光测距传感器和/或第二激光测距传感器将检测结果传输给控制器：在所述第二激光测距传感器检测到有障碍物向其扫描范围内行进的时候，该第二激光测距传感器将检测结果传输给控制器；在所述第一激光测距传感器检测到障碍的时候，该第一激光传感器将障碍物与汽车之间的距离传输给控制器，控制器对障碍物与汽车之间的距离与安全制动距离进行分析对比；

步骤S5，所述控制器根据所述检测结果进行分析，并将分析结果传输给提示模块以方便驾驶员知晓：当所述控制器接收到的检测结果为前方障碍物与汽车之间的距离即将小于安全制动距离时，控制器将根据汽车与障碍物之间的距离随时间的变化计算出障碍物与汽车之间的相对速度，并将运算判断结果传输给提示模块以提醒驾驶员即刻采取措施以避免与前方障碍物相撞。

3.如权利要求2所述的检测障碍物的方法，其特征在于：所述检测障碍物的方法还包括以下步骤：

控制器将接收到的检测结果经过运算汇整为数据列，并将该数据列发送给该底盘控制系统和发动机控制系统，使底盘控制系统根据检测结果控制汽车进行制动和/或转向，使发动机控制系统根据检测结果控制发动机的工作。