CN105291974A - 一种预防后车碰撞的主动警示系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种预防后车碰撞的主动警示系统，包括中央处理模块、正后方雷达感应器、左后侧雷达感应器、右后侧雷达感应器、后警示灯、前警示模块、原车信号接口；原车信号接口和中央处理模块连接，给中央处理模块提供电源和CAN总线数据；正后方以及左右后方雷达感应器和中央处理模块连接，给中央处理模块提供正后方以及左右后方车辆距离信息；前警示模块和后警示灯皆与中央处理模块连接，分别显示中央处理模块提供的警示状态。本发明也涉及预防后车碰撞的主动警示方法。

Description

一种预防后车碰撞的主动警示系统和方法

技术领域

本发明涉及一种预防后车碰撞的主动警示系统和方法.

背景技术

随着社会上车辆的日益增加，不管城市道路还是高速公路都变得繁忙、拥堵，由于驾驶员的技术、精神状态、安全意识的不同，大大小小的交通事故时有发生。其中，又以变道行驶、后车追尾等后方来车产生的事故占了大多数。这主要是由于驾驶员对后方的视野太窄，除后视镜视线以外基本都是盲区；即使在后视镜视线内，但仅通过一面镜子去判断后车的距离还是比较困难的。对于因变道不慎造成的事故，目前有一些盲点监测设备可以预防提醒，但因为监测范围窄或没有后车相对速度的判断使得实际的预防作用打了折扣。对于因后车追尾造成的事故，目前还没有专门的设备去预防，很多驾驶者要不认为是后车责任无所谓，要不认为自己无能为力或怪自己运气不好。但事实上假如我们前车能给接近的后车提供指示或声音提醒，后车司机就可以及时采取躲避措施；如果警示都不行，我们也可以主动避让，从而避免事故的发生。技术再好的司机总有分神的时候，性能再好的车也有出故障的时候，不管前车司机还是后车司机如果在意外前能主动对他们警示，即使不能完全避免事故的发生，但至少可以减轻事故的伤害。

现有技术中多涉及预防碰撞前车的预警系统或方法。例如CN104999983A公开了一种汽车防碰撞方法，在汽车的正前方设置距离采集装置，用于根据预先设定的采集周期采集车辆与正前方障碍物之间的距离，并在车内设置警告模块；首先计算出车辆与障碍物之间的相对速度；然后计算出发生碰撞所需要的时间；接着根据车辆与障碍物之间的相对速度和预先设定的制动系数计算出最短制动时间；最后根据发生碰撞所需要的时间和最短制动时间之间的差值以及相对速度来进行警告或刹车制动。CN104908641A公开了汽车防追尾控制系统，包括：雷达测距信号产生模块、控制器信号接收端口、车尾信号灯及应急制动装置信号接收端口。所述雷达测距信号产生模块将测与前后车距离，分出A、B、C三档距离数值，并连接控制器信号接收端口；所述控制器信号接收端口上另设有车载示屏指示灯和语音提示器，控制器信号接收端口分别对A、B、C三档距离数值进行处理，并向车尾信号灯、车载示屏指示灯、语音提示器及应急制动装置信号接收端口传输相应的控制信息指令，保证在正常指令下平安车行，当一旦遇到特殊情况时，也能采取应急指令措施，确保汽车防止发生同前车追尾等交通事故。

发明内容

本发明旨在克服上述缺陷，提供一种预防后车碰撞的主动警示系统，包括中央处理模块、正后方雷达感应器、左后侧雷达感应器、右后侧雷达感应器、后警示灯、前警示模块、原车信号接口；所述的原车信号接口和中央处理模块连接，给中央处理模块提供电源和CAN总线数据；所述的正后方雷达感应器和中央处理模块连接，给中央处理模块提供正后方车辆距离信息；所述的左后方雷达感应器和中央处理模块连接，给中央处理模块提供左后方车辆距离信息；所述的右后方雷达感应器和中央处理模块连接，给中央处理模块提供右后方车辆距离信息；所述的后警示灯和中央处理模块连接，显示中央处理模块提供的警示状态；所述的前警示模块和中央处理模块连接，显示中央处理模块提供的警示状态，发出中央处理模块提供的警示声音。

优选地，所述的左后侧雷达感应器安装在后保险杠左后侧，所述的右后侧雷达感应器安装在后保险杠右后侧，所述的正后方雷达感应器安装在后保险杠的中间位置。

优选地，所述的后警示灯为高位刹车灯。

优选地，雷达感应器包括由发射天线和接收天线构成的天线系统，其中通过金属腔进行隔离从而将接收天线与发射天线分开。

优选地，金属框架包括位于发射天线和接收天线之间的金属隔板，隔板底部可移动地安装在收发模块上。

优选地，发射天线和接收天线分别包括发射透镜和接收透镜，发射透镜和接收透镜一体成型，一体成型的透镜包括弹性透明外壳以及处于所述外壳所限定的空腔内的透明液体，发射透镜和接收透镜交界处存在收紧夹具。

优选地，发射透镜和接收透镜交界处设置有微型泵，该泵可向发射透镜或接收透镜一侧输送前述透明液体，从而改变发射透镜和接收透镜中的液体含量。

一种采用根据本发明所述的预防后车碰撞的主动警示系统进行预警的方法，包括如下步骤：(1)当汽车发动后，所述的原车信号接口把采集到的原车电源和总线数据提供给所述的中央处理模块，所述的中央处理模块正常启动后向所述的各雷达感应器和所述的后警示灯和前警示模块提供电源和发出启动指令，所述的各雷达感应器收到启动指令后开始正常工作，并对后方范围进行实时侦测，所述的后警示灯和所述的前警示模块收到启动指令后开始正常工作，处于待命状态；(2)汽车开动后，时速例如60公里时，当正后方雷达感应器侦测到正后方车辆进入距离150米范围时，会即时把信息反馈给中央处理模块，中央处理模块即发警示指令给后警示灯和前警示模块，后警示灯和前警示模块同时亮绿灯，分别提醒后车司机和前车司机；进入100米范围时亮黄灯，进入50米时亮红灯，进入30米时亮红灯并闪烁，同时前警示模块发出声音提醒前车司机后车在不断接近，此时前车司机应该观察后车是否有打灯变道，如果没有就要鸣喇叭提醒或采取主动变道避让措施；(3)汽车在行驶过程中，左后侧雷达感应器和右后侧雷达感应器会一直处于实时侦测中，如果左侧车道或右侧车道有车辆进入侦测范围时，左后侧雷达或右后侧雷达会即时把信息反馈给中央处理模块，中央处理模块会及时向前警示模块发出警示信息，前警示模块会根据距离的远近显示绿、黄、红三种不同颜色；绿灯时前车司机打转向灯，中央处理器会再次确认后方车辆是否有继续接近，如果没有此时前警示模块不会发出提示音，表明可安全变道；黄灯时前车司机打转向灯，中央处理器会再次确认后方车辆是否有继续接近，如果没有此时前警示模块会发出断续的提示音，表明可果断快速变道；红灯时前车司机打转向灯，前警示模块会发出连续的警示音，此时禁止变道。

根据本发明的预防后车碰撞的主动警示系统和方法能够有效地防止车辆行驶过程中被后车追尾或者碰撞。

附图说明

图1是根据本发明的警示系统的安装示意图；

图2是根据本发明的雷达系统组成示意图；

图3是根据本发明的雷达天线系统结构示意图。

具体实施方式

参见图1，根据本发明的预防后车碰撞的主动警示系统，包括中央处理模块1、正后方雷达感应器7、左后侧雷达感应器5、右后侧雷达感应器6、后警示灯4、前警示模块3、原车信号接口2。所述的原车信号接口和中央处理模块连接，给中央处理模块提供电源和CAN总线数据；所述的正后方雷达感应器和中央处理模块连接，给中央处理模块提供正后方车辆距离或速度信息；所述的左后方雷达感应器和中央处理模块连接，给中央处理模块提供左后方车辆距离或速度信息；所述的右后方雷达感应器和中央处理模块连接，给中央处理模块提供右后方车辆距离或速度信息；所述的后警示灯和中央处理模块连接，显示中央处理模块提供的警示状态；所述的前警示模块和中央处理模块连接，显示中央处理模块提供的警示状态，发出中央处理模块提供的警示声音。

优选地，所述的左、右后侧雷达感应器采用的是中距离毫米波雷达，所以所侦测的侧后方范围更宽(可达3米)、距离更远(可达30米)，而且不受外部天气、光线影响，侦测更准确。所述的正后方雷达感应器采用的是长距离毫米波雷达，所以所侦测的正后方距离更远(可达150米)，而且不受外部天气、光线影响，侦测更准确。由于所述的中央处理模块采用了高速的中央处理器，所述的原车信号接口采集原车的CAN总线数据，所述的后警示灯采用绿、黄、红三种颜色指示灯，所述的前警示模块采用绿、黄、红三种颜色指示灯且有蜂鸣器，当后车接近时能根据距离或速度及时给前车司机显示出不同颜色的警示信号，在变道行驶前发出不同的警示声音；当正后方车接近时能根据距离或速度及时给后车司机显示出不同颜色和可闪烁的警示信号。

所述的左后侧雷达感应器安装在后保险杠左后侧，所述的右后侧雷达感应器安装在后保险杠右后侧，所述的正后方雷达感应器安装在后保险杠的中间位置，所述的后警示灯安装在后挡风玻璃上方，所述的前警示模块安装在仪表台可视区域上，所述的中央处理模块和所述的原车信号接口安装在车前方隐蔽位置。在一个优选实施方式中，所述的后警示灯安装在高位刹车灯周边或者取代高位刹车灯，在后者情形中，高位刹车灯既能实现刹车灯的功能也能够实现本发明中的后警示灯的功能，这样则能够节约成本。

当汽车发动后，所述的原车信号接口把采集到的原车电源(常电、ACC、地线)和总线数据(速度信息、转向信息)提供给所述的中央处理模块，所述的中央处理模块正常启动后向所述的各雷达感应器和所述的后警示灯和前警示模块提供电源和发出启动指令，所述的各雷达感应器收到启动指令后开始正常工作，并对后方范围进行实时侦测，所述的后警示灯和所述的前警示模块收到启动指令后开始正常工作，处于待命状态。

汽车开动后，时速例如超过60公里时，当正后方雷达感应器侦测到正后方车辆进入距离例如150米范围时，会即时把信息反馈给中央处理模块，中央处理模块即发警示指令给后警示灯和前警示模块，后警示灯和前警示模块同时亮绿灯，分别提醒后车司机和前车司机；进入例如100米范围时亮黄灯，进入例如50米时亮红灯，进入例如30米时亮红灯并闪烁，同时前警示模块发出声音提醒前车司机后车在不断接近，此时前车司机应该观察后车是否有打灯变道，如果没有就要鸣喇叭提醒或采取主动变道避让措施，避免因后车司机精神不集中造成的后车追尾事故。

汽车在行驶过程中，左后侧雷达感应器和右后侧雷达感应器会一直处于实时侦测中，如果左侧车道或右侧车道有车辆进入侦测范围时，左后侧雷达或右后侧雷达会即时把信息反馈给中央处理模块，中央处理模块会及时向前警示模块发出警示信息，前警示模块会根据距离的远近显示绿、黄、红三种不同颜色；绿灯时前车司机打转向灯，中央处理器会再次确认后方车辆是否有继续接近，如果没有此时前警示模块不会发出提示音，表明可安全变道；黄灯时前车司机打转向灯，中央处理器会再次确认后方车辆是否有继续接近，如果没有此时前警示模块会发出断续的提示音，表明可果断快速变道；红灯时前车司机打转向灯，前警示模块会发出连续的警示音，此时禁止变道。

在一个优选实施例中，参见图2，根据本发明的毫米波雷达包括信号处理系统和射频前段系统，其中信号处理系统包括第一滤波放大器、A/D转换器、存储系统、终端显示、DSP、D/A转换器、第二滤波放大器；射频前段系统包括压控振荡器、功率分配器、平衡混频器、发射天线和接收天线。该毫米波雷达的工作步骤如下：首先毫米波雷达在系统控制下由天线发射信号，该信号遇目标后返回雷达进入混频器与本振信号混频，产生系统需要的目标中频信号，然后中频信号进入中频放大滤波模块进行放大滤波处理。最后由目标探测雷达测距系统对此信号进行采集、显示、存储和后续的数字信号处理。其中DSP信号处理装置的工作流程如下：首先进行系统初始化，对有关的寄存器和存储单元进行设置，使系统处于正常工作状态；然后把FFT运算所需的正弦余弦值表由程序存储空间读到数据存储空间；接下来就开始数据采样，在数据存储空间得到N个数据，它们构成N/2个复采样值，N例如可以4000；对上述N/2个复采样值进行2048点FFT运算；求出谱线值并从中找到最大谱线强度所对应的频率把它视为中频频率；由此可计算出目标距离或速度，判断距离值是否在预定范围内；如果是，则将距离或速度值送往数码管显示，同时驱动蜂鸣器和发光二极管实现声光报警；目标的距离越近，声光报警的频率越高；若距离值不在上述范围之内，则不进行报警。利用DSP片内定时器的定时功能可以使程序每隔一定时间，例如50ms就进行一次从数据采样到距离、速度显示的循环执行，从而实现距离或速度的实时计算和显示。

参见图3，根据本发明的毫米波雷达包括由发射天线和接收天线构成的天线系统，其中通过金属腔进行隔离从而将接收天线与发射天线分开。发射天线和接收天线分别包括发射透镜和接收透镜。在一个实施方式中，本发明采用高密度聚乙烯材料制作透镜天线，发射天线的口径优选为接收天线口径的2/5，从而产生一个较宽的发射波束。在一个优选实施例中，所述金属腔包括金属框架11以及处于框架表面的纳米涂层(涂层厚度控制在100-200微米范围内，优选150微米)，涂层经由喷涂涂料形成，该涂料是包含纳米TiO2、纳米MgO、纳米CaCO3、纳米ZnO的含氟丙烯酸树脂高固涂料，其中纳米TiO2、纳米MgO、纳米CaCO3、纳米ZnO的粒径为90-110纳米，它们的重量比例关系为1:3:3:1，该涂料成分为：按重量计，含氟丙烯酸树脂53％，颜色填料20％，纳米材料17％，流平剂1％，消泡剂1％，分散剂1％，催化剂1％，溶剂6％。在金属框架表面喷涂涂料形成防护涂层的工艺如下：(1)采用50℃温水冲洗金属框架表面，用洁净的本色细平布沾酒精粗清洗去除污物，水砂磨金属框架表面，用洁净的本色细平布沾与涂料配套的清洗剂精洗表面并干燥，处理过的表面应洁净、无污染，保证15秒水膜连续不分岔；(2)采用高压无气喷涂纳米涂料，压力比27:1，喷枪距离270～310mm，喷嘴直径：1.1～1.3mm，环境湿度：＜65％，蒙皮基材表面温度：高于露点6℃以上，喷射角80～88度，喷涂电压20V，喷涂电流110～145A；(3)干燥，保养。通过在金属框架表面形成纳米涂层，有效降低了发射天线和接收天线之间的干涉。在另一个优选实施例中，采用含有塑料隔板的塑料框架替换金属框架，所设置的涂层以及喷涂方法与前述相同。采用塑料可有效降低加工成本以及产品重量，而且涂层的存在也使得塑料框架同样能够实现较好的抗干涉性。

优选地，金属框架11包括位于发射天线和接收天线之间(发射透镜和接收透镜之间)的金属隔板14，该隔板底部可移动地安装在收发模块17上，例如可以利用卡槽，借此可以调整发射天的口径与接收天线口径之间的比例。

在另一个优选实施例中，发射透镜12和接收透镜13采用高密度聚乙烯材料一体成型，这样既有利于节约成本、简化透镜的安装，同时能够保证发射透镜和接收透镜之间的相对固定。

在另一个优选实施例中，发射透镜和接收透镜一体成型，它们在形状上构成卧倒的“8”字形，一体成型的透镜包括弹性透明外壳以及处于所述外壳所限定的空腔内的透明液体，发射透镜和接收透镜交界处存在收紧夹具。优选地，收紧夹具可移动，从而改变发射透镜和接收透镜的直径比例；优选地，收紧夹具安装在可移动的隔板上，这样即可以移动隔板时同时移动该收紧夹具。在另一个优选实施例中，发射透镜和接收透镜交界处设置有微型泵，该泵可向发射透镜或接收透镜一侧输送前述透明液体，从而改变发射透镜和接收透镜中的液体含量，从而改变发射透镜和接收透镜的焦距比例。微型泵经由电子系统控制，该电子系统可连接于中央处理模块。

在一个优选实施例中，接收天线通过水平方向并列的三个微带贴片馈源16照射透镜，在水平面形成三波束，波束通过电子开关进行切换。介质透镜天线的优点是易于控制口径分布和副瓣电平，可以获得高口径效率。透镜天线方向性仅决定于透镜的口径大小和口径上的场分布，因此改变天线口径可以获得所要求的各种波束，不需重新设计馈电系统。由于透镜焦距与馈源间距、介质折射率及波束扫描角均有关。所选用的高密度聚乙烯材料的介电常数约为2.2，折射率为1.5。选定介质材料和微带贴片馈源间距之后，透镜焦距则可根据波束扫描角确定。在馈源与电子开关的设计中，采用MMIC技术，在RT5880基片上将微带贴片馈源和开关芯片进行集成。电子开关可采用skyworks公司的SPDT(单刀双掷)芯片AP038R5-00，该芯片为GaAsFET形式的MMIC，共面波导出口，频率使用范围为35GHz～40GHz。接收馈源采用在RT5880基片上印制三个微带贴片单元，单元间距为6.2mm，三个单元通过三个电子开关进行切换。电子开关输入端与微带贴片单元连接，输出端通过微波探针与波导连接。接收馈源安装在支撑块上，支撑块与腔体底板之间加入一片调节块用来微调馈源高度。发射馈源为一个微带贴片单元15，微带贴片单元通过微波探针与波导连接。

Claims (8)

1.一种预防后车碰撞的主动警示系统，包括中央处理模块(1)、正后方雷达感应器(7)、左后侧雷达感应器(5)、右后侧雷达感应器(6)、后警示灯(4)、前警示模块(3)、原车信号接口(2)；所述的原车信号接口和中央处理模块连接，给中央处理模块提供电源和CAN总线数据；所述的正后方雷达感应器和中央处理模块连接，给中央处理模块提供正后方车辆距离信息；所述的左后方雷达感应器和中央处理模块连接，给中央处理模块提供左后方车辆距离信息；所述的右后方雷达感应器和中央处理模块连接，给中央处理模块提供右后方车辆距离信息；所述的后警示灯和中央处理模块连接，显示中央处理模块提供的警示状态；所述的前警示模块和中央处理模块连接，显示中央处理模块提供的警示状态，发出中央处理模块提供的警示声音。

2.根据权利要求1所述的预防后车碰撞的主动警示系统，其特征在于所述的左后侧雷达感应器安装在后保险杠左后侧，所述的右后侧雷达感应器安装在后保险杠右后侧，所述的正后方雷达感应器安装在后保险杠的中间位置。

3.根据前述任一项权利要求所述的预防后车碰撞的主动警示系统，其特征在于所述的后警示灯为高位刹车灯。

4.根据前述任一项权利要求所述的预防后车碰撞的主动警示系统，其特征在于雷达感应器包括由发射天线和接收天线构成的天线系统，其中通过金属腔进行隔离从而将接收天线与发射天线分开。

5.根据前述任一项权利要求所述的预防后车碰撞的主动警示系统，其特征在于金属框架包括位于发射天线和接收天线之间的金属隔板，隔板底部可移动地安装在收发模块上。

6.根据前述任一项权利要求所述的预防后车碰撞的主动警示系统，其特征在于发射天线和接收天线分别包括发射透镜和接收透镜，发射透镜和接收透镜一体成型，一体成型的透镜包括弹性透明外壳以及处于所述外壳所限定的空腔内的透明液体，发射透镜和接收透镜交界处存在收紧夹具。

7.根据前述任一项权利要求所述的预防后车碰撞的主动警示系统，其特征在于发射透镜和接收透镜交界处设置有微型泵，该泵可向发射透镜或接收透镜一侧输送前述透明液体，从而改变发射透镜和接收透镜中的液体含量。

8.采用前述任一项权利要求所述的预防后车碰撞的主动警示系统进行预警的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)当汽车发动后，所述的原车信号接口把采集到的原车电源和总线数据提供给所述的中央处理模块，所述的中央处理模块正常启动后向所述的各雷达感应器和所述的后警示灯和前警示模块提供电源和发出启动指令，所述的各雷达感应器收到启动指令后开始正常工作，并对后方范围进行实时侦测，所述的后警示灯和所述的前警示模块收到启动指令后开始正常工作，处于待命状态；(2)汽车开动后，时速例如60公里时，当正后方雷达感应器侦测到正后方车辆进入距离150米范围时，会即时把信息反馈给中央处理模块，中央处理模块即发警示指令给后警示灯和前警示模块，后警示灯和前警示模块同时亮绿灯，分别提醒后车司机和前车司机；进入100米范围时亮黄灯，进入50米时亮红灯，进入30米时亮红灯并闪烁，同时前警示模块发出声音提醒前车司机后车在不断接近，此时前车司机应该观察后车是否有打灯变道，如果没有就要鸣喇叭提醒或采取主动变道避让措施；(3)汽车在行驶过程中，左后侧雷达感应器和右后侧雷达感应器会一直处于实时侦测中，如果左侧车道或右侧车道有车辆进入侦测范围时，左后侧雷达或右后侧雷达会即时把信息反馈给中央处理模块，中央处理模块会及时向前警示模块发出警示信息，前警示模块会根据距离的远近显示绿、黄、红三种不同颜色；绿灯时前车司机打转向灯，中央处理器会再次确认后方车辆是否有继续接近，如果没有此时前警示模块不会发出提示音，表明可安全变道；黄灯时前车司机打转向灯，中央处理器会再次确认后方车辆是否有继续接近，如果没有此时前警示模块会发出断续的提示音，表明可果断快速变道；红灯时前车司机打转向灯，前警示模块会发出连续的警示音，此时禁止变道。