CN105398389B - 一种汽车安全驾驶辅助检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车安全驾驶辅助检测系统及方法，其包括若干微波雷达传感器、数字信号处理器、显示系统、控制电路以及若干图像传感器，所述各图像传感器分别通过驱动电机驱动改变视角方向，其中各微波雷达传感器实时监测车辆四周一定范围内的障碍物位置与附近的车辆速度等数据，通过数字信号处理器对驱动电机、控制电路的控制，通过显示系统显示图像传感器获取的影像。本发明通过微波雷达传感器监测到的障碍物位置信息控制图像传感器的视角，使单个图像传感器的视角范围最大化，通过最少的摄像头实现车辆周围盲区的显示；利用不同发射天线之间的关系可以模拟更多的接收天线通道，使角度测量的分辨率越高，同时又不会造成电路成本的显著增加。
Description
技术领域
本发明涉及到汽车控制技术领域，特别是一种大型汽车安全驾驶辅助检测系统及方法。
背景技术
近年来我国交通事故频发，造成人员伤亡和财产损失，严峻的社会形势使人们越来越重视汽车安全，在汽车行驶过程中，大部分事故都是由于驾驶员操作不当引起的，由于驾驶员注意力不集中，疲劳驾车等客观因素存在，当车辆周边环境发生危险情况时，没有引起驾驶员注意，导致操作失误，产生事故，特别是大型汽车，由于车身较长，视角范围窄，车辆在转弯时，由于存在内轮差，其转弯半径较大，同时由于侧向视觉盲区的存在，极易与两侧车辆及行人发生碰擦事故。
在正常的行车过程中，由于大型车辆车体较长，视线范围窄，不易观察到车辆外部情况，特别是在风雪雨雾天气及暗夜中行车，驾驶员在准备变道，超车时，不能正确判断车辆外侧情况，导致不能持续关注盲区内潜在的危险。经常会因判断不准并线的安全距离而畏手畏脚、犹豫不决，轻则丧失并线超车的最佳时机，重则酿成剐蹭、追尾等交通事故。
另一方面，随着计算机技术、通讯、电子技术的快速发展，利用电子技术进行检测车辆驾驶环境，提示驾驶员操作不当，预防交通事故发生已成为可能。当前大部分车辆采用超声波、激光、红外线等测定障碍物与汽车的距离。超声波回波方式测量时。声波由探头发射并接受，声波以声速运行,因为声波有被反射、折射等现象存在，因此，超声波雷达受干扰较多，对测量障碍物没有较好的测量精度。微波雷达方式受的干扰要小很多，微波雷达波的方向性很好，速度等于光速。雷达波以光速运行，微波遇到车辆立即被反射回来，再被电子部件转换成物位信号，确保极短时间内稳定而精确测量，具有测量速度快，精度高等优点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车安全驾驶辅助检测系统，其包括若干微波雷达传感器、数字信号处理器、显示系统、控制电路以及若干图像传感器，所述各图像传感器分别通过驱动电机驱动改变视角方向；
所述各微波雷达传感器用于实时监测车辆四周一定范围内的障碍物位置与速度数据，并将障碍物位置与速度数据发送至所述数字信号处理器；
所述数字信号处理器根据障碍物的位置数据发送一控制信号至与障碍物的位置对应的图像传感器及其驱动电机，所述驱动电机根据障碍物的位置改变所述图像传感器的视角，所述图像传感器获取障碍物的实时影像，并将实时影像发送至所述显示系统进行显示；
所述数字信号处理器同时发送报警信号至所述控制电路，所述控制电路执行报警操作。
较佳地，所述各微波雷达传感器分别设于车辆的前、后以及两侧的不同位置。
较佳地，所述各微波雷达传感器通过雷达接口电路控置，所述雷达接口电路与所述数字信号处理器连接，所述各微波雷达传感器可工作在不同的调频体制和工作模式下，并可根据探测范围配置不同的发射接收通道。
较佳地，所述微波雷达传感器具有多个发射通道与多个接收通道，通过将所述各接收通道分别通过单端连接独立天线，同时将所述发射通道分别连接多个发射天线，实现微波雷达传感器的多入多出功能。
较佳地，所述微波雷达传感器输出的中频信号通过带通滤波器处理后发送至所述数字信号处理器单元。
较佳地，车辆四周位置分为多个盲点区域，所述每个盲点区域区域对应一个图像传感器；所述数字信号处理器根据所述障碍物位置数据判断障碍物所在盲点区域，并发送控制信号至对应盲点区域的图像传感器及其驱动电机。
较佳地，所述各图像传感器在驱动电机驱动下具有一最大视野范围，所述各盲点区域处于对应图像传感器的最大视野范围内。
较佳地，所述各图像传感器分别通过驱动驱动电机完成视角调节，所述驱动驱动电机完成所述图像传感器的水平、垂直方向的视角调节；所述的图像传感器与电机控制器及车身转向系统组成联动系统，当车辆进行转向动作时，驱动电机会自动调整图像传感器的角度，自动对盲点进行监测。
本发明提供了一种汽车安全驾驶辅助检测方法，具体流程为：当车辆运行速度达到一个设定值时，控制电路给数定信号处理器一个启动信号，数字信号处理器通过接口电路驱动各微波雷达传感器开始工作，当人或障碍物在任一微波雷达传感器的感应范围内时，数字信号处理器根据微波雷达传感器检测到的人或障碍物的位置数据输出一控制信号，所述控制信号驱动所述人或障碍物的位置对应的图像传感器及其驱动电机，所述驱动电机调整图像传感器的角度，将当前的位置的图像信号通过控制信号电路进行采集，并在显示系统上进行显示，同时通过控制电路执行相应的警示操作。
较佳地，所述微波雷达传感器根据车辆运行速度调整感应范围，所述微波雷达传感器的感应距离与车辆运行速度成正比。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过微波雷达传感器获取障碍物的位置与速度信息，并及时发出警报，同时通过微波雷达传感器监测到的障碍物位置信息控制图像传感器的视角，使单个图像传感器的视角范围最大化，通过最少的摄像头实现车辆周围盲区的显示；
本发明提供的微波雷达传感器利用不同发射天线之间的关系可以模拟更多的接收天线通道，通过接收天线个数越多，角度测量的分辨率越高，同时又不会造成电路成本的显著增加。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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汽车安全驾驶辅助检测系统结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种汽车安全驾驶辅助检测系统，其包括若干微波雷达传感器、数字信号处理器5、显示系统4、控制电路6以及若干图像传感器，所述各图像传感器分别通过驱动电机驱动改变视角方向；本实施例提供了N个雷达传感器，分别为雷达传感器11、雷达传感器12...雷达传感器1N，分别连接接口电路2与带通滤波器3，接口电路2与带通滤波器3分别连接数字信号处理器1；图像传感器为N个，各图像传感器连接有驱动电机，图像传感器分别为图像传感器21、图像传感器22...图像传感器2N,驱动电机分别为驱动电机31、驱动电机32...驱动电机3N；本实施例中图像传感器通过安装支架与驱动电机连接，显示系统4包括中控显示屏。
本实施例中，微波雷达传感器分别设于车辆的前、后以及两侧的不同位置，微波雷达传感器常用于检测车辆周边环境，如碰撞预警、自适应巡航、自动跟车、变道辅助等，每种应用方式侧重点不同，其主要原理是通过测量目标的距离，相对速度、角度大小、个数等参数。本实施例采用一个4通道24GHz车载雷达MMIC芯片,集成式多通道接收机下变频器具有低噪声系数，低功耗，该器件的四个片内接收通道采用简单的单端连接与四个独立天线相连，从而简化了射频传输线设计，该接收机下变频器可同时直接处理四个接收信号，以产生高质量、高幅度基带信号，相对于距离和速度，目标方位角度主要根据回波信号到达不同天线的时间差引起的相位差来测算。接收天线个数越多，角度测量的分辨率越高，但接收天线个数的增加使电路板面积增大。本实施例利用不同发射天线之间的关系可以模拟更多的接收天线通道，同时又不会造成电路板面积的显著增加，本实施例提供的车载雷达MMIC芯片支持2发4收通道，2个发射通道既可以连接2个不同FOV的发射天线实现双模覆盖，也可以连接2个相同的发射天线实现MIMO功能，即等同于1发8收的效果。其收发配置可根据不同的应用环境通过接口电路进行配置，同时利用数字波束成型技术可以将角度测量的精度进一步提高。
本实施例中各图像传感器分别安装于车辆左右外侧的凸出点和车辆后视镜下方，用来获取不同盲点区域的影像信息，它是由一个CCD摄像头和步机驱动电机及控制信号电路组成，本实施例中数字信号处理器1发送至CCD摄像头和步机驱动电机的控制信号由控制信号电路产生的，控制信号电路采集CCD摄像头获取的信号并通过数字信号处理器1发送至显示系统显示，CCD摄像头转动角度可分为正常位置及水平、垂直方向的角度旋转，以便于探测不同的视角范围，CCD摄像头的背后安装有驱动系统，它由两个电动机驱动系统，一个控制CCD的上下角度旋转运动，另一套控制CCD的水平角度运动。
所述的数字信号处理器通过控制电路接口实时的接收车辆运行状态信息，如转向信号，倒车信号等，当数字信号处理器接收到车辆转向信号时，感知到车辆在进行转向动作，此时驱动电机会自动调整图像传感器的角度，自动对转向盲点进行监测。并将图像信号送入到图像显示系统。当数字信号处理器接收到倒车信号时，会自动切换到车辆后部的图像传感器，对车辆后部进行监控。
所述各微波雷达传感器用于实时监测车辆四周一定范围内的障碍物位置与速度数据，并将障碍物位置与速度数据发送至所述数字信号处理器；
所述数字信号处理器根据障碍物的位置数据发送控制信号7至与障碍物的位置对应的图像传感器及其驱动电机，所述驱动电机根据障碍物的位置改变所述图像传感器的视角，所述图像传感器获取障碍物的实时影像，并将实时影像发送至显示系统4进行显示；
本实施例中车辆四周位置分为多个盲点区域，所述每个盲点区域区域对应一个图像传感器；所述数字信号处理器根据所述障碍物位置数据判断障碍物所在盲点区域，并发送控制信号7至对应盲点区域的图像传感器及其驱动电机。
其中每个图像传感器在驱动电机驱动下具有一最大视野范围，所述各盲点区域处于对应图像传感器的最大视野范围内。通过驱动电机控制图像传感器上下角度旋转运动以及水平角度旋转运动，实现了单一图像传感器的最大视野范围，这样就可以通过最少的图像传感器实现盲区的监测；
数字信号处理器5同时发送报警信号至控制电路6，控制电路6执行报警操作。
本发明实施例提供了一种汽车安全驾驶辅助检测方法，其当车辆运行速度达到一个设定值时，控制电路6给数字信号处理器5一个启动信号，数字信号处理器5通过接口电路2驱动各微波雷达传感器开始工作，当障碍物在任一微波雷达传感器的感应范围内时，数字信号处理器5根据微波雷达传感器检测到的障碍物的位置数据输出控制信号7，控制信号7驱动所述障碍物的位置对应的图像传感器及其驱动电机，所述驱动电机调整图像传感器的角度，将当前的位置的图像信号通过控制信号电路进行采集，并在显示系统上进行显示，同时通过控制电路6执行相应的警示操作。
所述微波雷达传感器根据车辆运行速度调整感应范围，所述微波雷达传感器的感应距离与车辆运行速度成正比。
本发明通过微波雷达传感器获取障碍物的位置与速度信息，并及时发出警报，同时通过微波雷达传感器监测到的障碍物位置信息控制图像传感器的视角，使单个图像传感器的视角范围最大化，通过最少的摄像头实现车辆周围盲区的显示；
本发明提供的微波雷达传感器利用不同发射天线之间的关系可以模拟更多的接收天线通道，通过接收天线个数越多，角度测量的分辨率越高，同时又不会造成电路板面积的显著增加。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种汽车安全驾驶辅助检测系统，其特征在于，包括若干微波雷达传感器、数字信号处理器、显示系统、控制电路以及若干图像传感器，所述各图像传感器分别通过驱动电机驱动改变视角方向；
所述各微波雷达传感器用于实时监测车辆四周一定范围内的障碍物位置与速度数据，并将障碍物位置与速度数据发送至所述数字信号处理器；
所述数字信号处理器根据障碍物的位置数据发送一控制信号至与障碍物的位置对应的图像传感器及其驱动电机，所述驱动电机根据障碍物的位置改变所述图像传感器的视角，所述图像传感器获取障碍物的实时影像，并将实时影像发送至所述显示系统进行显示；
所述数字信号处理器同时发送报警信号至所述控制电路，所述控制电路执行报警操作；
所述各微波雷达传感器分别设于车辆的前、后以及两侧的不同位置；
所述各微波雷达传感器通过雷达接口电路控置，所述雷达接口电路与所述数字信号处理器连接，所述各微波雷达传感器可工作在不同的调频体制和工作模式下，并可根据探测范围配置不同的发射接收通道；
所述微波雷达传感器具有多个发射通道与多个接收通道，通过将所述各接收通道分别通过单端连接独立天线，同时将所述发射通道分别连接多个发射天线，实现微波雷达传感器的多入多出功能。
2.如权利要求1所述的汽车安全驾驶辅助检测系统，其特征在于，所述微波雷达传感器输出的中频信号通过带通滤波器处理后发送至所述数字信号处理器单元。
3.如权利要求1所述的汽车安全驾驶辅助检测系统，其特征在于，车辆四周位置分为多个盲点区域，所述每个盲点区域对应一个图像传感器；所述数字信号处理器根据所述障碍物位置数据判断障碍物所在盲点区域，并发送控制信号至对应盲点区域的图像传感器及其驱动电机。
4.如权利要求3所述的汽车安全驾驶辅助检测系统，其特征在于，所述各图像传感器在驱动电机驱动下具有一最大视野范围，所述各盲点区域处于对应图像传感器的最大视野范围内。
5.如权利要求4所述的汽车安全驾驶辅助检测系统，其特征在于,所述各图像传感器分别通过驱动驱动电机完成视角调节，所述驱动驱动电机完成所述图像传感器的水平、垂直方向的视角调节；所述的图像传感器与电机控制器及车身转向系统组成联动系统，当车辆进行转向动作时，驱动电机会自动调整图像传感器的角度，自动对盲点进行监测。
6.一种汽车安全驾驶辅助检测方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的汽车安全驾驶辅助检测系统实现，所述汽车安全驾驶辅助检测系统包括若干微波雷达传感器、数字信号处理器、显示系统、控制电路以及若干图像传感器，所述各图像传感器分别通过驱动电机驱动改变视角方向；
所述各微波雷达传感器用于实时监测车辆四周一定范围内的障碍物位置与速度数据，并将障碍物位置与速度数据发送至所述数字信号处理器；
所述数字信号处理器根据障碍物的位置数据发送一控制信号至与障碍物的位置对应的图像传感器及其驱动电机，所述驱动电机根据障碍物的位置改变所述图像传感器的视角，所述图像传感器获取障碍物的实时影像，并将实时影像发送至所述显示系统进行显示；
所述数字信号处理器同时发送报警信号至所述控制电路，所述控制电路执行报警操作；
所述各微波雷达传感器分别设于车辆的前、后以及两侧的不同位置；
所述各微波雷达传感器通过雷达接口电路控置，所述雷达接口电路与所述数字信号处理器连接，所述各微波雷达传感器可工作在不同的调频体制和工作模式下，并可根据探测范围配置不同的发射接收通道；
所述微波雷达传感器具有多个发射通道与多个接收通道，通过将所述各接收通道分别通过单端连接独立天线，同时将所述发射通道分别连接多个发射天线，实现微波雷达传感器的多入多出功能；
所述汽车安全驾驶辅助检测方法具体包括以下步骤：
当车辆运行速度达到一个设定值时，控制电路给数字信号处理器一个启动信号，数字信号处理器通过接口电路驱动各微波雷达传感器开始工作，当障碍物在任一微波雷达传感器的感应范围内时，数字信号处理器根据微波雷达传感器检测到的障碍物的位置数据输出一控制信号，所述控制信号驱动所述障碍物的位置对应的图像传感器及其驱动电机，所述驱动电机调整图像传感器的角度，将当前的位置的图像信号通过控制信号电路进行采集，并在显示系统上进行显示，同时通过控制电路执行相应的警示操作。
7.如权利要求6所述的汽车安全驾驶辅助检测方法，其特征在于，所述微波雷达传感器根据车辆运行速度调整感应范围，所述微波雷达传感器的感应距离与车辆运行速度成正比。
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