CN105292085A - 一种基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，包括红外激光器、摄像头、DSP数据处理器、控制器、预警器和减速执行机构；所述红外激光器和摄像头分别连接到DSP数据处理器，DSP数据处理器连接到控制器，所述预警器、减速执行机构分别连接到控制器。本发明提出的种基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，能够通过摄像头与激光器配合实现目标车辆检测与两车实时距离计算的功能，在危险状况下，通过执行机构控制车辆减速，达到前向避撞的目的，解决了目前采用较多的基于毫米波雷达或单纯摄像头技术存在的车辆检测识别功能缺失或两车距离检测精度不高等问题，提升了系统在实际道路环境下的实时性、鲁棒性与精确性。

Description

一种基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统

技术领域

本发明涉及车辆安全领域，特别涉及一种基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统。

背景技术

近年来，我国道路交通建设总体上实现了持续、快速和有序发展，但伴随而来的各类交通事故却成为日益严重的公共安全问题，其中，追尾碰撞占道路交通事故的40%左右，死亡人数占比将近50%，是各类交通事故中最频发、损失最惨重的，因此，车辆前向避撞系统的研究受到了我国乃至世界各国交通管理部门的高度重视。

前向避撞系统是指通过传感系统时刻监测前方车辆，判断本车于前车之间的距离、方位及相对速度，当存在潜在碰撞危险时对驾驶者进行警告，并在紧急情况下控制车辆减速或停止，该系统可以从根源上有效抑制追尾碰撞事故发生。目前前车避撞系统所采用的较好方案主要是利用毫米波雷达传感器或机器视觉技术，毫米波雷达方案即利用目标对毫米波的反射来发现目标并测定其位置，如本田“HondaSensing”系统，机器视觉方案即通过智能摄像机拍摄的图像与视觉算法完成识别与检测功能，如Mobileye的单目摄像头技术。

上述方案虽然在一定程度上实现了前向避撞的功能，但是也存在明显的缺陷，如毫米波雷达几乎不具备前方物体识别的功能且成本高，机器视觉技术虽然可以识别出前方物体，但是测距精度不高。由于道路环境复杂，车辆种类多样，现有技术还无法完全满足实际使用过程中对系统实时性、鲁棒性与精确性的要求。

发明内容

本发明目的是：提供一种基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，即通过摄像头与激光器配合实现目标车辆检测、两车实时距离计算的功能，在危险状况下，通过执行机构控制车辆减速，达到前向避撞的目的。

本发明的技术方案是：

一种基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，包括红外激光器、摄像头、DSP数据处理器、控制器、预警器和减速执行机构；所述红外激光器和摄像头分别连接到DSP数据处理器，DSP数据处理器连接到控制器，所述预警器、减速执行机构分别连接到控制器。

优选的，所述红外激光器与摄像头共同组成车辆距离感知系统，所述红外激光器为方形网格状结构光激光器，红外激光器产生方格形光束并投射到前方后，前方地面或障碍物产生反射的变形方格图像被摄像头接收，摄像头视野范围与红外激光器的信号发射范围一致。

优选的，所述DSP数据处理器根据摄像头接收到的变形方格图像以及摄像头参数对物空间进行三维重建，并提取高于地面的目标，根据高于地面目标的轮廓判断是否为车辆，根据目标宽度计算自车与目标车的距离，根据自车与目标车的距离、相对速度计算自车与目标车的车头时距，判断是否在驾驶员正常反应时间之内。

优选的，所述控制器根据DSP数据处理器的判断控制预警器与减速执行机构的启动。

优选的，当车头时距≥驾驶员反应时间时，系统判断此时无碰撞风险；当车头时距＜驾驶员反应时间时，系统判断此时有碰撞风险，由控制器向预警器与减速执行机构同时发送启动信号；预警器接收到启动信号后发出声光预警，车辆减速执行机构接收到启动信号后控制车辆减速，以达到避撞目的。

优选的，所述DSP数据处理模块在摄像头接收到反射回来的变形方格图像后，根据该变形方格图像中高于地面的网格反射图像的有无判断前方高出地方的障碍物的有无。

优选的，所述数据处理模块利用激光边界确认车辆宽度，根据车辆宽度及其他对应比例参数实现两车距离的判断。

本发明的优点是：

本发明提出了一种基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，其能够通过摄像头与激光器配合实现目标车辆检测与两车实时距离计算的功能，在危险状况下，通过执行机构控制车辆减速，达到前向避撞的目的，解决了目前采用较多的基于毫米波雷达或单纯摄像头技术存在的车辆检测识别功能缺失或两车距离检测精度不高等问题，提升了系统在实际道路环境下的实时性、鲁棒性与精确性，进一步推动车辆驾驶辅助系统的应用普及。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明所述的基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统的结构原理图；

图2为本发明所述的基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统的工作流程图；

图3为本发明所述的基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统的道路工作示意图。

具体实施方式

实施例：

如图1所示，本发明所揭示的基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，包括红外激光器、摄像头、DSP数据处理器、控制器、预警器和减速执行机构；所述红外激光器和摄像头分别连接到DSP数据处理器，DSP数据处理器连接到控制器，所述预警器、减速执行机构分别连接到控制器。如图3所示，所述红外激光器和摄像头分别安装于车头和挡风玻璃上合适位置，激光器探测范围与摄像头拍摄范围一致；数据处理模块与预警减速控制模块组成系统控制盒置于车辆内部；预警器以不遮挡驾驶视线为置于驾驶员视野范围内；减速执行机构置于车辆速度控制装置合适位置。

如图2所示，本发明所述基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统的工作流程如下：

（1）车辆启动后，该系统开始工作；

（2）红外激光器产生合作目标并投射到前方，如图3所示方格网状光束，前方地面或障碍物被投射后产生反射变形方格图像。

（3）反射回的目标图像被摄像头接收，数据处理模块根据该图像中方格变形量及摄像头参数对车辆前方物空间进行三维重建，并提取高于地面的目标；

（4）数据处理模块根据所提取的高于地面的目标轮廓判断该障碍物是否为车辆，如图3所示车辆反射方格变形图像，当判断前方障碍物为车辆时，根据目标宽度计算自车与目标车的距离；

（5）根据自车与目标车的距离、相对速度计算自车与目标车的车头时距，并判断其是否在驾驶员正常反应时间之内；

（6）当车头时距≥驾驶员反应时间时，系统判断此时无碰撞风险；当车头时距＜驾驶员反应时间时，系统判断此时有碰撞风险，由控制器向预警器与车辆减速执行机构同时发送启动信号。

（7）预警器接收到启动信号后发出声光预警，车辆减速执行机构接收到启动信号后控制车辆减速，成功实现避撞功能。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，其特征在于：包括红外激光器、摄像头、DSP数据处理器、控制器、预警器和减速执行机构；所述红外激光器和摄像头分别连接到DSP数据处理器，DSP数据处理器连接到控制器，所述预警器、减速执行机构分别连接到控制器。

2.根据权利要求1所述的基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，其特征在于：所述红外激光器与摄像头共同组成车辆距离感知系统，所述红外激光器为方形网格状结构光激光器，红外激光器产生方格形光束并投射到前方后，前方地面或障碍物产生反射的变形方格图像被摄像头接收，摄像头视野范围与红外激光器的信号发射范围一致。

3.根据权利要求2所述的基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，其特征在于：所述DSP数据处理器根据摄像头接收到的变形方格图像以及摄像头参数对物空间进行三维重建，并提取高于地面的目标，根据高于地面目标的轮廓判断是否为车辆，根据目标宽度计算自车与目标车的距离，根据自车与目标车的距离、相对速度计算自车与目标车的车头时距，判断是否在驾驶员正常反应时间之内。

4.根据权利要求3所述的基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，其特征在于：所述控制器根据DSP数据处理器的判断控制预警器与减速执行机构的启动。

5.根据权利要求3所述的基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，其特征在于：当车头时距≥驾驶员反应时间时，系统判断此时无碰撞风险；当车头时距＜驾驶员反应时间时，系统判断此时有碰撞风险，由控制器向预警器与减速执行机构同时发送启动信号；预警器接收到启动信号后发出声光预警，车辆减速执行机构接收到启动信号后控制车辆减速，以达到避撞目的。

6.根据权利要求2所述的基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，其特征在于：所述DSP数据处理模块在摄像头接收到反射回来的变形方格图像后，根据该变形方格图像中高于地面的网格反射图像的有无判断前方高出地方的障碍物的有无。

7.根据权利要求2所述的基于红外激光辅助的车辆前向避撞系统，其特征在于：所述数据处理模块利用激光边界确认车辆宽度，根据车辆宽度及其他对应比例参数实现两车距离的判断。