CN105150922B - 车辆换道时判断后方路况的预警装置和预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于交通安全领域，公开了一种车辆换道时判断后方路况的预警装置和预警方法，预警装置包括：智能CAN转换器、安装在自身车辆后方的激光扫描雷达、语音报警装置以及与智能CAN转换器、激光扫描雷达和语音报警装置分别电连接的处理单元；智能CAN转换器，用于采集自身车辆CAN总线上的转向灯信息；激光扫描雷达，用于扫描目标车道的路况信息；语音报警装置，用于将自身车辆是否适合换道的判断结果进行播报；所示处理单元用于对智能CAN转换器、所示激光扫描雷达输出的数据进行处理。

Description

车辆换道时判断后方路况的预警装置和预警方法

技术领域

本发明涉及交通安全领域，尤其涉及一种车辆换道时判断后方路况的预警装置和预警方法。

背景技术

车辆换道时，驾驶人不仅要时刻关注前方路况，还要时刻通过反光镜观察车辆后方路况。这就增加了车辆操作的难度同时驾驶人难以对后方车辆给以足够的注意力。而且驾驶人换道时主要通过反光镜观察后方车辆的运动状况，这就难以对后方车辆的运动状态有一个准确的判断，更无法对后方车辆的操作意图有一个准确的判断。

发明内容

针对上述缺点，本发明的目的在于提供一种车辆换道时判断后方路况的预警装置和预警方法，且本发明实施例提供的判断后方路况的预警装置结构简单，抗干扰能力强，成本小，因此适合广泛推广；本发明实施例提供的预警方法简单易行，方便可靠，智能化程度高。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。

技术方案一：

一种车辆换道时判断后方路况的预警装置，所述预警装置包括：智能CAN转换器、安装在自身车辆后方的激光扫描雷达、语音报警装置以及与所述智能CAN转换器、所述激光扫描雷达和所述语音报警装置分别电连接的处理单元；

其中，所述智能CAN转换器，用于采集自身车辆CAN总线上的转向灯信息，所述转向灯信息用于指示自身车辆是否开启转向灯以及开启的是左转向灯还是右转向灯；

所述激光扫描雷达，用于扫描目标车道的路况信息；

所述处理单元，用于接收所述智能CAN转换器发送的转向灯信息，从而确定自身车辆进行换道的目标车道信息，并将所述目标车道信息发送给所述激光扫描雷达；

所述处理单元还用于接收所述激光扫描雷达发送的目标车道的路况信息，并根据所述目标车道的路况信息，确定自身车辆与所述目标车道上的后方车辆的相对速度和相对距离，从而判断自身车辆是否适合换道，并将判断结果发送给语音报警装置；

所述语音报警装置，用于将自身车辆是否适合换道的判断结果进行播报。

技术方案一的特点和进一步的改进为：

(1)所述语音报警装置安装在自身车辆的仪表盘处，实时接收所述处理单元发送的自身车辆是否适合换道的判断结果，并驱动所述语音报警装置中的喇叭发出语音提醒。

(2)所述处理单元的一端通过输入数据接口电连接所述智能CAN转换器和所述激光扫描雷达，所述处理单元的另一端通过输出数据接口电连接所述语音报警装置。

(3)所述激光扫描雷达为LUX激光扫描雷达；

所述语音报警装置为PM5020语音芯片；

所述智能CAN转换器为CAN485智能CAN转换器；

所述处理单元为ARM9处理器。

(4)所述预警装置还包括与所述处理单元输出数据接口电连接的电子控制单元ECU，用于对自身车辆进行控制。

技术方案二：

一种车辆换道时判断后方路况的预警方法，所述预警方法应用于技术方案一所述的预警装置中，所述预警方法包括如下步骤：

步骤1，获取自身车辆CAN总线上的转向灯信息，所述转向灯信息用于指示自身车辆是否开启转向灯以及开启的是左转向灯还是右转向灯；

步骤2，根据所述转向灯信息，确定自身车辆换道的目标车道；

步骤3，获取自身车辆与所述目标车道上的后方车辆的相对距离和相对速度，并根据所述相对距离和相对速度确定自身车辆是否适合进行换道。

技术方案二的特点和进一步的改进为：

(1)步骤3中获取自身车辆与所述目标车道上的后方车辆的相对距离和相对速度，并根据所述相对距离和相对速度确定自身车辆是否适合进行换道，具体包括：

(3a)扫描目标车道上是否有后方车辆，当所述目标车道上有后方车辆时，确定自身车辆与后方车辆的相对速度和相对距离；

(3b)根据所述自身车辆与后方车辆的相对速度和相对距离，判断所述后方车辆是加速行驶还是减速行驶；

(3c)若所述后方车辆加速行驶，则确定自身车辆不适合进行换道，若所述后方车辆减速行驶，则确定自身车辆适合换道。

(2)在步骤1中获取自身车辆CAN总线上的转向灯信息之前，所述方法还包括：

从自身车辆CAN总线上获取自身车辆的速度，当自身车辆的速度大于或者等于预设的速度门限时，启动所述预警装置开始获取自身车辆CAN总线上的转向灯信息。

(3)在步骤3中根据所述相对距离和相对速度确定自身车辆是否适合进行换道之后，所述方法还包括：

将自身车辆是否适合进行换道的结果进行播报。

(4)所述方法还包括：

当自身车辆的速度小于所述预设的速度门限时，关闭所述预警装置。

本发明的车辆换道时判断后方路况的预警装置，主要采用激光扫描雷达，ARM9处理器和智能CAN转换器，结构简单，能耗低，设计简单，可靠程度高；本发明的车辆换道时判断后方路况的预警方法，基于上述车辆换道时判断后方路况的预警装置，后方车辆的运动状态由激光扫描雷达测得，后方车辆驾驶人是否有意避让自车由后方车辆的加速度来判断。该工作方法智能化程度高，工作可靠，对避免因车辆换道而导致与后方车辆碰撞有良好的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种车辆换道时判断后方路况的预警装置示意图一；

图2为本发明实施例提供的一种车辆换道时判断后方路况的预警装置示意图二；

图3为本发明实施例提供的一种车辆换道时判断后方路况的预警方法示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在交通安全中，能否对后方车辆驾驶人的操作意图有一个准确的判断对于整个换道的安全性十分重要。如果能够通过某种方法判断出在自车换道时后方车辆有意避让自车，这时自车再进行换道其安全性就可以得到保证。反之通过某种方法判断出在自车换道时后方车辆没有避让反而有意抢道驶过，这时自车再继续进行换道就非常危险。自车驾驶人应该立即终止换道过程。

基于上述理念，本发明实施例提供一种车辆换道时判断后方路况的预警装置。如图1所示，所述预警装置包括智能CAN(控制器局域网络，Controller Area Network)转换器1、安装在自身车辆后方的激光扫描雷达2、语音报警装置3以及与所述智能CAN转换器1、所述激光扫描雷达2和所述语音报警装置3分别电连接的处理单元4。

其中，所述智能CAN转换器1，用于采集自身车辆CAN总线上的转向灯信息，所述转向灯信息用于指示自身车辆是否开启转向灯以及开启的是左转向灯还是右转向灯.

所述激光扫描雷达2，用于扫描目标车道的路况信息。

所述处理单元4，用于接收所述智能CAN转换器1发送的转向灯信息，从而确定自身车辆进行换道的目标车道信息，并将所述目标车道信息发送给所述激光扫描雷达2。

所述处理单元4还用于接收所述激光扫描雷达2发送的目标车道的路况信息，并根据所述目标车道的路况信息，确定自身车辆与所述目标车道上的后方车辆的相对速度和相对距离，从而判断自身车辆是否适合换道，并将判断结果发送给语音报警装置3。

所述语音报警装置3，用于将自身车辆是否适合换道的判断结果进行播报。需要补充的是，所述激光扫描雷达2安装在所述自身车辆的后方，用于采集所述自身车辆与至少一个后方车辆的相对速度以及所述自身车辆与所述至少一个后方车辆的相对距离。

进一步的，所述语音报警装置3安装在所述自身车辆的仪表盘处，实时接收所述处理单元发送的所述自身车辆是否适合换道的判断结果，并驱动所述语音报警装置中的喇叭发出语音提醒。

更进一步的，所述处理单元4的一端通过输入数据接口电连接所述智能CAN转换器1和所述激光扫描雷达2，所述处理单元4的另一端通过输出数据接口电连接所述语音报警装置3。

具体的，所述激光扫描雷达为LUX激光扫描雷达；所述语音报警装置为PM5020语音芯片；所述智能CAN转换器为CAN485智能CAN转换器；所述处理单元为ARM9处理器。

进一步的，如图2所示所述预警装置还包括与所述处理单元4输出数据接口电连接的电子控制单元ECU5，用于对自身车辆进行控制。

需要补充的是，车辆换道时判断后方路况的预警装置中，所述ARM9处理器安装在车载导航系统附近的空闲处；激光扫描雷达采用粗纹螺栓安装在车辆后保险杠上方中间的位置；智能CAN转换器安装在CAN总线接口附近；语音报警装置安装在车载导航系统附近的空闲处。

示例性的，智能CAN转换器与CAN总线接口连接，从自身车辆的CAN总线中读取出自身车辆的实时车速。智能CAN转换器接口与ARM9处理器的I/O接口连接，并将采集到的车速通过I/O接口传给ARM9处理器，ARM9处理器根据从读取的车速判断自身车辆的车速是否大于设定的速度门限值。若大于设定的门限值则打开车辆换道时判断后方路况的预警装置；然后智能CAN转换器从自身车辆CAN总线中实时获取转向灯的信息。智能CAN转换器将转向灯的信息传送给ARM9处理器。ARM9处理器根据传送来的转向灯的信息判断驾驶人是否打开转向灯以及打开的是左转向灯或右转向灯。当ARM9处理器判断驾驶人打开转向灯后认为驾驶人这时准备换道。根据打开的是左转向灯或右转向灯来判断驾驶人将要换道的目标车道。随即打开安装在自车后方的激光扫描雷达(用USB连接线将激光扫描雷达与ARM9处理单元处理器USB接口连接)。激光扫描雷达扫描目标车道上后方一定范围内是否有行驶的后方车辆。如果发现有行驶的后方车辆，则进一步测量自身车辆与后方车辆之间的相对速度与相对距离。这时ARM9处理器通过智能CAN转换器从自身车辆CAN总线中获取自车速度。激光扫描雷达实时的对后方车辆的车速进行测量。当测得后方车辆的速度明显增加后则认为这时自身车辆换道可能发生危险情况。ARM9处理器通过安装在车内的语音报警装置对驾驶人发出警告。语音报警装置通过导线与ARM9处理单元的I/O接口连接。当测得后方车辆的速度明显减小后则认为这时自身车辆换道比较安全。ARM9处理器通过安装在车内的语音报警装置对驾驶人进行通知。当ARM9处理器通过智能CAN转换器从自身车辆的CAN总线中获取自身车辆的速度小于设定的速度门限值时，则关闭车辆换道时判断后方路况的装置。

为了使激光扫描雷达能够及时扫描后方车辆的运动状态。本实施例中采用的激光扫描雷达的扫描距离至少100米以上。因此该车辆换道时判断后方路况的装置能够正常工作，不会出现对后方车辆识别不及时的现象。

本发明实施例还提供了一种车辆换道时判断后方路况的预警方法，如图3所示，所述方法包括如下步骤：

步骤1，获取自身车辆CAN总线上的转向灯信息，所述转向灯信息用于指示自身车辆是否开启转向灯以及开启的是左转向灯还是右转向灯。

在步骤1中获取所述自身车辆的CAN总线上的转向灯信息之前，所述方法还包括：

从自身车辆CAN总线上获取自身车辆的速度，当自身车辆的速度大于或者等于预设的速度门限时，启动所述预警装置开始获取自身车辆CAN总线上的转向灯信息。

步骤2，根据所述转向灯信息，确定所述自身车辆进行换道的目标车道。

步骤3，获取自身车辆与所述目标车道上的后方车辆的相对距离和相对速度，并根据所述相对距离和相对速度确定自身车辆是否适合进行换道。

步骤3中获取自身车辆与所述目标车道上的后方车辆的相对距离和相对速度，并根据所述相对距离和相对速度确定自身车辆是否适合进行换道，具体包括：

(3a)扫描目标车道上是否有后方车辆，当所述目标车道上有后方车辆时，确定自身车辆与后方车辆的相对速度和相对距离；

(3b)根据所述自身车辆与后方车辆的相对速度和相对距离，判断所述后方车辆是加速行驶还是减速行驶；

(3c)若所述后方车辆加速行驶，则确定自身车辆不适合进行换道，若所述后方车辆减速行驶，则确定自身车辆适合换道。

示例性的，判断所述自身车辆的意图是换道以及将要换道的目标车道后，安装在自身车辆后部的激光扫描雷达识别目标车道后方一定范围内是否有行驶的后方车辆。如果有行驶的后方车辆，则继续通过激光扫描雷达测量后方行驶的后方车辆与所述自身车辆的相对速度以及相对距离。

又示例性的，判断自身车辆后方的后方车辆是否有意避让自身车辆：在检测到后方车辆后，进一步通过激光扫描雷达实时测量后方车辆的速度变化。判断这时后方车辆是加速还是减速。

如果后方车辆与自身车辆的距离小于100米，则对后方车辆在5秒内的速度变化进行判断。如果后方车辆的速度在5秒内持续增加了10％以上，则认为后方车辆正在加速行驶，则认为后方车辆在加速，此时不适合自身车辆换道到目标车道。如果后方车辆的速度在5秒内持续降低了10％以上，则认为后方车辆在避让自身车辆，因此此时自身车辆可以进行换道到目标车道。

在步骤3中根据所述相对距离和相对速度确定自身车辆是否适合进行换道之后，所述方法还包括：

将自身车辆是否适合进行换道的结果进行播报。

具体的，若测量到后方车辆减速行驶，则认为后方车辆有意避让自身车辆换道，通过车内语音报警装置通知自身车辆的驾驶人可以换道。若测量到后方车辆加速行驶，则认为后方车辆没有避让自身车辆并且有意抢道驶过，则通过车内语音报警装置警告自身车辆的驾驶人禁止换道。

示例性的，为了实现本发明的车辆换道时判断后方路况的方法，结合上述车辆换道时判断后方路况的装置为基础，具体实现如下：

(1)激光扫描雷达、ARM9处理器、智能CAN转换器和语音报警装置的安装。

首先安装激光扫描雷达，激光扫描雷达采用粗纹螺栓安装在自身车辆后保险杠上部中间位置，确保能够扫描到整个横向路面，并使用USB连接线将激光扫描雷达与ARM9处理单元处理器USB接口连接。

激光扫描雷达安装完之后安装ARM9处理器。ARM9处理器封装在金属盒中，通过导线与外界进行信号传输，其安装位置位于车载导航系统附近的空闲处，并使用导线将智能CAN转换器接口与ARM9处理单元的I/O接口连接。

最后安装智能CAN转换器与语音报警装置。智能CAN转换器与CAN总线接口连接；语音报警装置通过导线与ARM9处理单元的I/O接口连接。

(2)开启判断后方路况的预警装置

换道时判断后方车辆是否避让的装置在车辆低速时用处不大，同时为了能够有效的降低装置能耗并且保证其准确度，设定速度门限值为60km/h。只有当自身车辆的速度大于速度门限值60km/h时，才开启换道时判断后方车辆是否避让的装置。

具体为ARM9处理单元通过智能CAN转换器从CAN总线中提取出自身车辆的速度值，当自身车辆的速度值大于速度门限值60km/h时开启辆换道防撞装置。

(3)判断驾驶人的意图

根据驾驶人是否开转向灯来决定自身车辆的驾驶人是否转向。根据驾驶人开左转向灯或右转向灯来判断驾驶人将要转向的目标车道。

具体为：ARM9处理单元通过智能CAN转换器从CAN总线中提取出驾驶人的转向信息。当转向灯打开时就判断驾驶人将要换道。当打开左转向灯时就判断驾驶人将要换道的目标车道为左侧车道。当打开右转向灯时就判断驾驶人将要换道的目标车道为右侧车道。

(4)识别后方车辆

确定驾驶人意图为换道以及目标车道后，开启激光扫描雷达对目标车道后方车辆进行扫描。若有行驶的后方车辆则进一步测量自身车辆与后方车辆的相对速度与相对距离，并根据自身车辆的速度计算后方车辆的速度。

具体为：开启激光扫描雷达在目标车道上进行扫描。若扫描到有行驶的后方车辆，则首先测量自身车辆与后方车辆之间的距离。若两车距离小于100米，则进一步通过激光扫描雷达测量自身车辆与后方车辆之间的相对速度v3，ARM9处理单元通过智能CAN转换器从CAN总线中提取出自身车辆的速度v1，假设后方车辆的速度为v2，则后方车辆的速度为：

v2＝v1-v3

(5)对后方车辆的意图判断

通过激光扫描雷达实时的对后方车辆的车速进行测量，若发现后方车辆的速度在5秒内持续增加了10％以上，则认为后方车辆正在加速行驶，则认为这时后方车辆没有避让自身车辆的意图，反而抢道行驶，通过自身车辆上的语音报警装置对自身车辆的驾驶人进行警告，建议驾驶员此时不要换道。若发现后方车辆的速度在5秒内持续降低了10％以上，则认为后方车辆正在减速行驶，则认为这时后方车辆有意避让自身车辆，这时候自身车辆换道比较安全，通过自身车辆上的语音报警装置对自身车辆的驾驶人进行通知，建议驾驶员此时可以换道。

(6)关闭车辆换道时判断后方路况的预警装置

ARM9处理单元通过智能CAN转换器从CAN总线中提取出自身车辆的速度，当自身车辆的速度小于速度门限值60km/h时关闭辆换道防撞装置。

本发明的换道时判断后方车辆是否避让的装置，主要采用激光扫描雷达，ARM9处理器和智能CAN转换器，结构简单，能耗低，设计简单，可靠程度高。本发明的换道时判断后方车辆是否避让的工作方法，基于上述换道时判断后方车辆是否避让的装置，后方车辆的运动状态由激光扫描雷达测得，后方车辆驾驶人是否有意避让自车由后方车辆的加速度来判断。该工作方法智能化程度高，工作可靠，对避免因车辆换道而导致与后方车辆碰撞有良好的效果。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种车辆换道时判断后方路况的预警方法，所述预警方法应用于车辆换道时判断后方路况的预警装置中，所述预警装置包括：智能CAN转换器、安装在自身车辆后方的激光扫描雷达、语音报警装置以及与所述智能CAN转换器、所述激光扫描雷达和所述语音报警装置分别电连接的处理单元，其特征在于，所述预警方法包括如下步骤：

步骤1，获取自身车辆CAN总线上的转向灯信息，所述转向灯信息用于指示自身车辆是否开启转向灯以及开启的是左转向灯还是右转向灯；

步骤2，根据所述转向灯信息，确定自身车辆换道的目标车道；

步骤3，获取自身车辆与所述目标车道上的后方车辆的相对距离和相对速度，并根据所述相对距离和相对速度确定自身车辆是否适合进行换道；

其中，步骤3中获取自身车辆与所述目标车道上的后方车辆的相对距离和相对速度，并根据所述相对距离和相对速度确定自身车辆是否适合进行换道，具体包括：

(3a)扫描目标车道上是否有后方车辆，当所述目标车道上有后方车辆时，确定自身车辆与后方车辆的相对速度和相对距离；

(3b)根据所述自身车辆与后方车辆的相对速度和相对距离，判断所述后方车辆是加速行驶还是减速行驶；

(3c)若所述后方车辆加速行驶，则确定自身车辆不适合进行换道，若所述后方车辆减速行驶，则确定自身车辆适合换道。

2.根据权利要求1所述的一种车辆换道时判断后方路况的预警方法，其特征在于，在步骤1中获取自身车辆CAN总线上的转向灯信息之前，所述方法还包括：

从自身车辆CAN总线上获取自身车辆的速度，当自身车辆的速度大于或者等于预设的速度门限时，启动所述预警装置开始获取自身车辆CAN总线上的转向灯信息。

3.根据权利要求1所述的一种车辆换道时判断后方路况的预警方法，其特征在于，在步骤3中根据所述相对距离和相对速度确定自身车辆是否适合进行换道之后，所述方法还包括：

将自身车辆是否适合进行换道的结果进行播报。