CN105291978A - 车辆变道辅助预警系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种车辆变道辅助预警系统，车辆两侧分别设有向后方两侧探测的右后方雷达传感器和左后方雷达传感器，所述的右后方雷达传感器和左后方雷达传感器通过CAN总线输出探测信号至主控制单元，所述的主控制单元输出报警信号至报警控制单元。本发明基于单片机系统的变道辅助控制单元和安装车辆后方两侧的基于DSP的毫米波雷达传感器实现，变道辅助控制单元和毫米波雷达传感器之间通过CAN总线通信，并能通过增加算法和雷达模块可以将系统进行扩展，提高系统易扩展的能量，实现后方防撞，开门预警、前方防撞等主动安全系统。

Description

车辆变道辅助预警系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车主动安全技术领域，具体涉及一种基于CAN总线的车辆变道辅助预警系统及其控制方法(LCA，LineChangeAssistant)系统。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，以及汽车行驶性能的不断提高，汽车的安全性越来越为人们所重视，主动安全技术在车辆安全中所起的作用尤其突出，它能够有效预防事故的发生。

据统计在车辆事故中，由于车辆后视盲区导致车辆变道时和后方来车发生碰擦的事故占5％。车辆变道辅助预警系统正是为了避免该类事故发生而开发的一项主动安全技术。

目前变道辅助技术主要采用两种方式实现，一种是采用视觉摄像头通过视觉实现盲区探测。这种方式虽然能够识别目标形状，但探测距离有限，精度差。另外一种是采用雷达技术，目前主流的雷达技术有毫米波雷达。基于毫米波雷达的盲区探测系统目前主要采用主从式结构，不易扩展，雷达传感器通用性差，基于毫米波雷达技术的主动安全技术的扩展受到限制，资源重复利用率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种结构易于扩展，成本低，传感器资源利用率高的变道辅助预警系统及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：车辆变道辅助预警系统，车辆两侧分别设有向后方两侧探测的右后方雷达传感器和左后方雷达传感器，所述的右后方雷达传感器和左后方雷达传感器通过CAN总线输出探测信号至主控制单元，所述的主控制单元输出报警信号至报警控制单元。

所述的报警控制单元设有分别安装在内两左右侧的视觉报警单元和/或听觉报警单元。

系统设有采集车辆当前车速的车速信号采集单元，所述的车速信号采集单元输出车速信号至主控制单元。

系统设有采集转向灯开关信号的左右转向灯开关信号采集单元，所述的左右转向灯开关信号采集单元输出开关状态信号至主控制单元。

系统设有采集方向盘转角信号的方向盘转角信号采集单元，所述的方向盘转角信号采集单元输出方向盘转角信号至主控制单元。

基于所述的车辆变道辅助预警系统的控制方法：

步骤1、系统上电运行；

步骤2、车速是否大于额定速度，若小于，则关闭报警功能并再次执行步骤2，若大于，则开启报警功能并执行下一步；

步骤3、报警区域是否有运动目标，若有则报警，若没有则返回步骤2.

所述步骤3中运动目标是指相对于地面处于静止状态的障碍物，若获取障碍物的速度与当前车速之和为0，则视为处于静止状态的障碍物。

所述步骤3中报警区域包括：后视盲区和后视盲区后方报警区域；

所述后视盲区定义为本车两侧车道侧后方固定区域；

后视盲区后方报警区域定义为侧后方间距为D的障碍物；所述的D＝V*T-V*V/2a，其中a为后车可能的平均制动减速度，T为后方车辆驾驶员响应时间和实施制动减速的响应时间之和。

所述的步骤3中报警提示分为三个等级；

若报警区域存在运动目标，则实施一级报警；

若报警区域存在运动目标，且转向灯开启，实施二级报警；

若报警区域存在运动目标，且转向灯开启，同时方向盘开始转向，实施三级报警。

本发明基于单片机系统的变道辅助控制单元和安装车辆后方两侧的基于DSP的毫米波雷达传感器实现，变道辅助控制单元和毫米波雷达传感器之间通过CAN总线通信，并能通过增加算法和雷达模块可以将系统进行扩展，提高系统易扩展的能量，实现后方防撞，开门预警、前方防撞等主动安全系统。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

图1为车辆变道辅助预警系统框图；

图2为车辆变道辅助预警系统左后方盲区及左后方报警区域的定义与换算关系示意图；

图3为车辆变道辅助预警系统控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，车辆变道辅助预警系统采用毫米波雷达传感器对车辆后方两侧盲区及后方区域内多个目标进行探测，雷达传感器将探测的数据通过CAN总线实时发送给主控制单元，通过CAN总线传输易于系统扩充。主控制单元通过采集车辆相关状态信息包括采集车辆当前车速的车速信号采集单元、采集转向灯开关信号的左右转向灯开关信号采集单元和采集方向盘转角信号的方向盘转角信号采集单元，通过上述采集单元采集转向灯状态、车速、方向盘转角等信息并结合雷达探测数据，首先滤除静态的目标，然后进行判断动态目标是否处于危险报警区域，如果处于危险报警区域则根据相关输入状态决定系统以何种级别的报警等级进行报警。

主控制单元通过CAN总线获取采集车辆当前车速的车速信号采集单元、采集转向灯开关信号的左右转向灯开关信号采集单元和采集方向盘转角信号的方向盘转角信号采集单元的信息，了解车辆当前状态，作为报警系统的操作依据。

当主控制单元判定需要报警时，输出报警信号至报警控制单元，提醒驾驶员注意道路状况，报警控制单元设有分别安装在内两左右侧的视觉报警单元和/或听觉报警单元。报警单元通过分布设置车辆两侧，让驾驶员能够立刻辨别出，哪边出现了需要注意的路况信息。

如图3所示，基于上述车辆变道辅助预警系统的控制方法如下：

步骤1、系统上电运行；

步骤2、车速是否大于额定速度(例如额定速度可以定义为15km/h)，若小于，则关闭报警功能并再次执行步骤2，若大于，则开启报警功能并执行下一步；该步骤可以避免在倒车或者慢速堵住状态中，周围复杂的环形影响报警系统，影响驾驶员；

步骤3、报警区域是否有运动目标，若有则报警，若没有则返回步骤2。

报警区域是否有运动目标是指相对于地面处于静止状态的障碍物，首先根据目标纵向速度和从CAN总线上得到的车速信号进行比较判断目标是否为静止目标，若获取障碍物的速度与当前车速之和为0，则视为处于静止状态的障碍物。静止目标对本车变道不构成威胁，所以控制逻辑将滤除静止目标。然后根据两车的相对速度和相对距离，判断后车对本车变道是否构成威胁，从而决定是否进行提前预警。

报警区域包括：后视盲区和后视盲区后方报警区域；

后视盲区相对固定：定义为本车两侧车道向后距离本车尾部纵向距离3米的矩形区域。图2为左后方盲区和左后方报警区域的定义和换算关系示意图，右后方盲区和右后方报警区域的定义和换算关系示意图同图2类似。

后视盲区后方报警区域则是动态变化的，与本车后后方来车的相对速度有关。假设两车相对速度为v,则预警距离为D,则D＝V*T-V*V/2a，其中a为后车可能的平均制动减速度(自定义值)，T为后方车辆驾驶员响应时间和实施制动减速的响应时间之和(自定义值)。

精确的报警区域划分，能够提高报警的准确性。

如图3，毫米波雷达探测到的目标为一个点，无法识别目标形状。毫米波雷达探测的目标数据均以雷达坐标为基准给出具体的数据，雷达坐标xoy见图3所示，y轴和雷达法线重合。雷达坐标xoy先逆时针旋转θ得到X＇O＇Y＇坐标，然后沿着Y轴负方向平移a，沿着X轴负方向平移b得到XOY盲区边界点坐标。根据探测的原始矢量数据由雷达坐标系坐标变换到盲区目标坐标系中坐标，假设探测的目标点的距离为L，速度为V，则目标点在目标坐标系中的坐标为(L*sin(α+θ)+b,L*cos(α+θ)+a)，目标点在目标坐标系中的方位角(和Y轴的夹角)为arctan((L*sin(α+θ)+b)/(L*cos(α+θ)+a))，纵向速度V为V*cos(α+θ)其中α为目标和原坐标系y轴(法线)的夹角即目标方位角，θ为原坐标系x轴和车辆后轴的夹角即安装角度。

控制逻辑判断目标是否在盲区范围内的方法：首先将实车处于后视盲区的各个边界点的位置(以通过后视镜观测到目标体积大于其体积的2/3为边界点。)然后得到边界点在盲区坐标中的坐标。控制逻辑根据实时探测的目标的距离和方位角度计算得到盲区坐标中的坐标和边界点坐标进行比较从而判断目标是否处于盲区。

针对不同道路状况，步骤3中报警提示分为三个等级，从而能够更加精准的提示驾驶员。

如果目标处于盲区或者盲区中有目标则实施一级报警，使相应一侧的视觉报警灯点亮。如果此时转向灯开，则实施二级报警，使相应一侧的视觉报警灯闪烁。如果此时通过方向盘转角传感器探测到驾驶员操作了方向盘，则系统实施三级报警，使相应一侧的声觉报警装置处于鸣嘀状态。

如果目标不在盲区，而进一步判断后方接近车辆是否处于后方报警区域，横向距离判定方法同上，将探测的目标横向坐标和盲区边界的横向坐标比较进行判别。而纵向距离的判别方法，通过探测的相对距离和预警距离比较进行判别，如果相对距离L≤D，则后方车辆处于后方报警区域，系统进行预警提醒。否则不提醒。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.车辆变道辅助预警系统，车辆两侧分别设有向后方两侧探测的右后方雷达传感器和左后方雷达传感器，其特征在于：所述的右后方雷达传感器和左后方雷达传感器通过CAN总线输出探测信号至主控制单元，所述的主控制单元输出报警信号至报警控制单元。

2.根据权利要求1所述的车辆变道辅助预警系统车辆变道辅助预警系统，其特征在于：所述的报警控制单元设有分别安装在内两左右侧的视觉报警单元和/或听觉报警单元。

3.根据权利要求1或2所述的车辆变道辅助预警系统车辆变道辅助预警系统，其特征在于：系统设有采集车辆当前车速的车速信号采集单元，所述的车速信号采集单元输出车速信号至主控制单元。

4.根据权利要求3所述的车辆变道辅助预警系统车辆变道辅助预警系统，其特征在于：系统设有采集转向灯开关信号的左右转向灯开关信号采集单元，所述的左右转向灯开关信号采集单元输出开关状态信号至主控制单元。

5.根据权利要求4所述的车辆变道辅助预警系统车辆变道辅助预警系统，其特征在于：系统设有采集方向盘转角信号的方向盘转角信号采集单元，所述的方向盘转角信号采集单元输出方向盘转角信号至主控制单元。

6.基于权利要求1-5所述的车辆变道辅助预警系统的控制方法，其特征在于：

步骤1、系统上电运行；

步骤2、车速是否大于额定速度，若小于，则关闭报警功能并再次执行步骤2，若大于，则开启报警功能并执行下一步；

步骤3、报警区域是否有运动目标，若有则报警，若没有则返回步骤2。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于：

所述步骤3中运动目标是指相对于地面处于静止状态的障碍物，若获取障碍物的速度与当前车速之和为0，则视为处于静止状态的障碍物。

8.根据权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于：

所述步骤3中报警区域包括：后视盲区和后视盲区后方报警区域；

所述后视盲区定义为本车两侧车道侧后方固定区域；

后视盲区后方报警区域定义为侧后方间距为D的障碍物；所述的D＝V*T-V*V/2a，其中a为后车可能的平均制动减速度，T为后方车辆驾驶员响应时间和实施制动减速的响应时间之和。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述的步骤3中报警提示分为三个等级；

若报警区域存在运动目标，则实施一级报警；

若报警区域存在运动目标，且转向灯开启，实施二级报警；

若报警区域存在运动目标，且转向灯开启，同时方向盘开始转向，实施三级报警。