CN105216793A - 一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统及其纠正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，包括偏离纠正单元、CAN通信单元和智能手机单元，所述偏离纠正单元的CAN总线接口中的两个信号输出端分别通过转向辅助控制模块和汽车灯光控制模块与转向助力电机和转向灯的信号输入端连接，所述CAN总线接口与CAN通信单元中的总线控制模块通信连接，总线控制模块的信号输出端依次通过车载信息处理模块和蓝牙模块A与智能手机单元中的蓝牙模块B通信连接，所述蓝牙模块B与智能手机处理模块通信连接；所述智能手机处理模块的信号输入端还与图像收集模块的信号输出端连接，信号输出端分别与显示模块和报警模块的信号输入端连接。本发明加装成本低、结构简单、预警正确率高。

Description

一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统及其纠正方法
技术领域
本发明属于汽车安全辅助驾驶领域，具体涉及一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统及其纠正方法。
背景技术
近年来，高速公路上由于驾驶员过度疲劳、疏忽，导致车辆偏离车道造成重大交通事故的比例逐年增长。《2014年国民经济和社会发展统计公报》的统计数据指出，2014年的交通事故死亡人数为34292.34人，比2013年的死亡31604.3人增加了2688.04人，增长率为8.5％；相比2012年增长率为13.46％；相比2011年增长率为15.78％。
美国道路安全机构研究表明：约有50％的汽车交通事故是因为汽车偏离正常的行驶车道引起的，车道偏离也被看成车辆侧翻事故的主要原因。有专家估计，利用能检测车辆运行时横向位置的系统将可以防止大约53％的车道偏离事故。
目前车道偏离预警系统大多属于前装设计，而且主要集中在中高端车型。虽然这些系统基本实现了车道偏离预警等功能，但对于不具备该配置的绝大多数中低端车型进行加装，则存在加装成本高、对原车线路改动、预警正确率低等不足。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，该一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统的偏离纠正单元通过CAN通信单元与智能手机单元通信连接。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，包括偏离纠正单元、CAN通信单元和智能手机单元，所述CAN通信单元中的电源模块从CAN总线接口取电并变压后给CAN通信单元中的其他模块提供工作电压，所述偏离纠正单元的CAN总线接口中的两个信号输出端分别通过转向辅助控制模块和汽车灯光控制模块与转向助力电机和转向灯的信号输入端连接，所述CAN总线接口与CAN通信单元中的总线控制模块通信连接，总线控制模块的信号输出端依次通过车载信息处理模块和蓝牙模块A与智能手机单元中的蓝牙模块B通信连接，所述蓝牙模块B与智能手机处理模块通信连接；所述智能手机处理模块的信号输入端还与图像收集模块的信号输出端连接，信号输出端分别与显示模块和报警模块的信号输入端连接。
所述转向辅助控制模块为STM32控制器。
所述汽车灯光控制模块为STM32控制器。
所述总线控制模块为TJA1040-CAN收发器。
所述车载信息处理模块为STM32控制器。
所述蓝牙模块A为MAX485接口芯片。
所述电源模块为LM2596稳压芯片。
一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统的纠正方法，包括以下步骤：
步骤a：图像获取并显示；智能手机自带的图像获取模块实时获取车辆前方的图像信息，并通过显示模块进行图像显示；
步骤b：车道线识别；智能手机处理模块处理获取的图像信息，进行车道线偏离识别，如果车道线能识别，进入步骤c，否则进入步骤d；
步骤c：车辆偏离车道识别；智能手机处理模块针对步骤b识别出的车道线判断车辆是否已经偏离车道，如果车辆偏离车道，则进入步骤e，否则返回步骤b；
步骤d：轮速差计算车辆偏离信息；车载CAN总线接口获取车辆车速和前后左右四个车轮的速度，计算车辆是否偏离车道；如果车辆偏离车道，进入步骤e，否则返回步骤b；
步骤e：驾驶员状态识别；车载CAN总线接口获取车辆实时信息并将信息通过总线控制模块发送至车载信息处理模块，车载信息处理模块将接收到的信息依次通过蓝牙通信模块A和蓝牙通信模块B传输至智能手机单元中的智能手机处理模块；
步骤f：智能手机处理模块判断偏离方向，如果车辆向左偏离，则进入步骤g，否则进入步骤h；
步骤g：车辆向左偏离车道时，智能手机自带的报警模块启动，对本车驾驶员进行预警提醒；
智能手机处理模块输出灯光控制信号，打开左转向灯，对后车预警以防止追尾；
同时，智能手机处理模块输出转向控制信号，控制转向助力电机正转，使方向盘向右偏转，实现车轮向右偏转，纠正向左偏离车辆，然后进入步骤i；
步骤h：车辆向右偏离车道时，智能手机自带的报警模块启动，对本车驾驶员进行预警提醒；
智能手机处理模块输出灯光控制信号，打开右转向灯，对后车预警以防止追尾；
同时，智能手机处理模块输出转向控制信号，控制转向助力电机反转，使方向盘向左偏转，实现车轮向左偏转，纠正向右偏离车辆，然后进入步骤i；
步骤i：智能手机单元继续车道偏离识别；如果车辆仍然偏离车道，则返回步骤f，否则结束本次车道偏离纠正过程。
所述步骤e中的车辆实时信息包括转向灯信号和车速信号。
所述步骤e中车辆实时信息中的转向灯处于未开启状态且车速大于20km/h，则进入步骤f，否则返回步骤b。
本发明的有益效果在于：汽车后装市场容易接受，直接与车载CAN总线接口插接相连，不改动原车线路，加装成本低；结构简单，整个装置内部只有几大模块，系统集成度高，体积小；预警正确率高，通过车载CAN总线接口读取车辆相关信息识别驾驶员操作状态，结合摄影头获取图像信息，准确识别车辆偏离车道，减少误报率；纠正驾驶习惯，当驾驶员未开转向灯而偏离车道时，进行报警提醒驾驶员文明驾驶，改善交通环境；预警功能多样化，具备对本车驾驶员进行车道偏离预警的同时，通过开启本车转向灯对后车进行预警，防止出现追尾事故；纠正车道偏离，利用车辆本身的硬件设施，通过本发明控制转向助力电机的转动，实现相应车轮偏转，实现车道偏离纠正。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的系统流程图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1～2所示的一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，包括偏离纠正单元、CAN通信单元和智能手机单元，所述CAN通信单元中的电源模块从CAN总线接口取电并变压后给CAN通信单元中的其他模块提供工作电压，所述偏离纠正单元的CAN总线接口中的两个信号输出端分别通过转向辅助控制模块和汽车灯光控制模块与转向助力电机和转向灯的信号输入端连接，所述CAN总线接口与CAN通信单元中的总线控制模块通信连接，总线控制模块的信号输出端依次通过车载信息处理模块和蓝牙模块A与智能手机单元中的蓝牙模块B通信连接，所述蓝牙模块B与智能手机处理模块通信连接；所述智能手机处理模块的信号输入端还与图像收集模块的信号输出端连接，信号输出端分别与显示模块和报警模块的信号输入端连接。
所述转向辅助控制模块为STM32控制器。转向辅助控制模块获取由CAN总线接口传输的信号，控制转向助力电机的转动，实现相应车轮偏转。
所述汽车灯光控制模块为STM32控制器。汽车灯光控制模块接收CAN总线接口传输的灯光控制信号，打开相应转向灯对后车预警。
所述总线控制模块为TJA1040-CAN收发器。总线控制器获取车辆实时信息；车载信息处理模块接收车辆实时信息，经过处理后将信息传输至蓝牙通信模块A。
所述车载信息处理模块为STM32控制器。车载信息处理模块将总线控制模块的信息通过蓝牙通信模块A传输至智能手机中的蓝牙通信模块B。
所述蓝牙模块A为MAX485接口芯片。蓝牙模块A的作用主要是将CAN通信单元中的信息处理与蓝牙模块B进行通信连接。
所述电源模块为LM2596稳压芯片。电源模块通过CAN口获取12v电压，经过芯片降压后获取3.3v电压提供CAN通信单元中各个芯片的工作电源。
一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统的方法，包括以下步骤：
步骤a：图像获取并显示；智能手机自带的图像获取模块实时获取车辆前方的图像信息，并通过显示模块进行图像显示；
步骤b：车道线识别；智能手机处理模块处理获取的图像信息，进行车道线偏离识别，如果车道线能识别，进入步骤c，否则进入步骤d；
步骤c：车辆偏离车道识别；智能手机处理模块针对步骤b识别出的车道线判断车辆是否已经偏离车道，如果车辆偏离车道，则进入步骤e，否则返回步骤b；
步骤d：轮速差计算车辆偏离信息；车载CAN总线接口获取车辆车速和前后左右四个车轮的速度，计算车辆是否偏离车道；如果车辆偏离车道，进入步骤e，否则返回步骤b；
步骤e：驾驶员状态识别；车载CAN总线接口获取车辆实时信息并将信息通过总线控制模块发送至车载信息处理模块，车载信息处理模块将接收到的信息依次通过蓝牙通信模块A和蓝牙通信模块B传输至智能手机单元中的智能手机处理模块；
步骤f：智能手机处理模块判断偏离方向，如果车辆向左偏离，则进入步骤g，否则进入步骤h；
步骤g：车辆向左偏离车道时，智能手机自带的报警模块启动，对本车驾驶员进行预警提醒；
智能手机处理器通过自带的蓝牙通信模块B发送打开左转向灯控制信号至蓝牙通信模块A，蓝牙通信模块A再将信号送至车载信息处理模块，并由总线控制模块通过CAN总线接口将上述控制信号发送至汽车灯光控制模块，汽车灯光控制模块接收到上述灯光控制信号，打开左转向灯，对后车预警防止追尾；
同时，智能手机处理器通过自带的蓝牙通信模块B发送转向控制信号至蓝牙通信模块A，蓝牙通信模块A再将信号送至车载信息处理模块，并由总线控制模块通过CAN总线接口将上述控制信号发送至转向辅助控制模块，转向辅助控制模块接收到上述转向控制信号，控制转向助力电机正转，使方向盘向右偏转，实现车轮向右偏转，纠正向左偏离车辆，进入步骤i；
步骤h：车辆向右偏离车道时，智能手机自带的报警模块启动，对本车驾驶员进行预警提醒；
智能手机处理模块通过自带的蓝牙通信模块B发送打开右转向灯控制信号至蓝牙通信模块A，蓝牙通信模块A再将信号送至车载信息处理模块，并由总线控制模块通过CAN总线接口将上述控制信号发送至汽车灯光控制模块，汽车灯光控制模块接收到上述灯光控制信号，打开右转向灯，对后车预警防止追尾；
同时，智能手机处理模块通过自带的蓝牙通信模块B发送转向控制信号至蓝牙通信模块A，蓝牙通信模块A再将信号送至车载信息处理模块，并由总线控制模块通过CAN总线接口将上述控制信号发送至转向辅助控制模块，转向辅助控制模块接收到上述转向控制信号，控制转向助力电机反转，使方向盘向左偏转，实现车轮向左偏转，纠正向右偏离车辆，进入步骤i；
所述步骤e中的车辆实时信息包括转向灯信号和车速信号。
所述步骤e中车辆实时信息中的转向灯处于未开启状态且车速大于20km/h，则进入步骤f，否则返回步骤b。
本发明加装成本低；结构简单，整个装置内部只有几大模块，系统集成度高，体积小；预警正确率高，通过车载CAN总线接口读取车辆相关信息识别驾驶员操作状态，结合摄影头获取图像信息，准确识别车辆偏离车道，减少误报率；纠正驾驶习惯，当驾驶员未开转向灯而偏离车道时，进行报警提醒驾驶员文明驾驶，改善交通环境；预警功能多样化，具备对本车驾驶员进行车道偏离预警的同时，通过开启本车转向灯对后车进行预警，防止出现追尾事故；纠正车道偏离，利用车辆本身的硬件设施，通过本发明控制转向助力电机的转动，实现相应车轮偏转，实现车道偏离纠正。

Claims (10)

1.一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，包括偏离纠正单元、CAN通信单元和智能手机单元，所述CAN通信单元中的电源模块从CAN总线接口取电并变压后给CAN通信单元中的其他模块提供工作电压，其特征在于：所述偏离纠正单元的CAN总线接口中的两个信号输出端分别通过转向辅助控制模块和汽车灯光控制模块与转向助力电机和转向灯的信号输入端连接，所述CAN总线接口与CAN通信单元中的总线控制模块通信连接，总线控制模块的信号输出端依次通过车载信息处理模块和蓝牙模块A与智能手机单元中的蓝牙模块B通信连接，所述蓝牙模块B与智能手机处理模块通信连接；所述智能手机处理模块的信号输入端还与图像收集模块的信号输出端连接，信号输出端分别与显示模块和报警模块的信号输入端连接。
2.如权利要求1所述的一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，其特征在于：所述转向辅助控制模块为STM32控制器。
3.如权利要求1所述的一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，其特征在于：所述汽车灯光控制模块为STM32控制器。
4.如权利要求1所述的一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，其特征在于：所述总线控制模块为TJA1040-CAN收发器。
5.如权利要求1所述的一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，其特征在于：所述车载信息处理模块为STM32控制器。
6.如权利要求1所述的一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，其特征在于：所述蓝牙模块A为MAX485接口芯片。
7.如权利要求1所述的一种基于电动助力转向的车道偏离纠正系统，其特征在于：所述电源模块为LM2596稳压芯片。
8.一种如权利要求1～7中任一所述的基于电动助力转向的车道偏离纠正系统的纠正方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤a：图像获取并显示；智能手机自带的图像获取模块实时获取车辆前方的图像信息，并通过显示模块进行图像显示；
步骤b：车道线识别；智能手机处理模块处理获取的图像信息，进行车道线偏离识别，如果车道线能识别，进入步骤c，否则进入步骤d；
步骤c：车辆偏离车道识别；智能手机处理模块针对步骤b识别出的车道线判断车辆是否已经偏离车道，如果车辆偏离车道，则进入步骤e，否则返回步骤b；
步骤d：轮速差计算车辆偏离信息；车载CAN总线接口获取车辆车速和前后左右四个车轮的速度，计算车辆是否偏离车道；如果车辆偏离车道，进入步骤e，否则返回步骤b；
步骤e：驾驶员状态识别；车载CAN总线接口获取车辆实时信息并将信息通过总线控制模块发送至车载信息处理模块，车载信息处理模块将接收到的信息依次通过蓝牙通信模块A和蓝牙通信模块B传输至智能手机单元中的智能手机处理模块；
步骤f：智能手机处理模块判断偏离方向，如果车辆向左偏离，则进入步骤g，否则进入步骤h；
步骤g：车辆向左偏离车道时，智能手机自带的报警模块启动，对本车驾驶员进行预警提醒；
智能手机处理模块输出灯光控制信号，打开左转向灯，对后车预警以防止追尾；
同时，智能手机处理模块输出转向控制信号，控制转向助力电机正转，使方向盘向右偏转，实现车轮向右偏转，纠正向左偏离车辆，然后进入步骤i；
步骤h：车辆向右偏离车道时，智能手机自带的报警模块启动，对本车驾驶员进行预警提醒；
智能手机处理模块输出灯光控制信号，打开右转向灯，对后车预警以防止追尾；
同时，智能手机处理模块输出转向控制信号，控制转向助力电机反转，使方向盘向左偏转，实现车轮向左偏转，纠正向右偏离车辆，然后进入步骤i；
步骤i：智能手机单元继续车道偏离识别；如果车辆仍然偏离车道，则返回步骤f，否则结束本次车道偏离纠正过程。
9.如权利要求8所述的基于车轮制动的车道偏离纠正系统的纠正方法，其特征在于：所述步骤e中的车辆实时信息包括转向灯信号和车速信号。
10.如权利要求9所述的基于车轮制动的车道偏离纠正系统的纠正方法，其特征在于：所述步骤e中车辆实时信息中的转向灯处于未开启状态且车速大于20km/h，则进入步骤f，否则返回步骤b。
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