CN105719509A - 汽车碰撞预警雷达信息系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车碰撞预警雷达信息系统，包括微波雷达模块、信号处理模块、数据运算控制模块、重力加速度计模块、GPS定位模块、摄像模块、喇叭、存储模块、通信模块等系统子模块。系统连续读取和记录行车过程中行驶各个方向的目标雷达信号解析得出的相对速度和距离信息等雷达数据，读取和记录行车状态数据，合并运算生成的碰撞风险仿真数组与系统预设的碰撞风险特征数据库做映射比对，获得碰撞风险等级，启动喇叭执行相应等级的音响报警；发生高等级碰撞风险时系统上传数据到互联网后台服务器，应用于服务商及时救援和定量评估特定车辆和驾驶员的未来行车碰撞风险概率。

Description

汽车碰撞预警雷达信息系统

技术领域

本发明涉及电子信息领域，尤其是涉及一种安装在汽车内，包含微波雷达模块，信号处理模块，数据运算控制模块，重力加速度计，GPS定位模块和摄像模块等系统子模块的电子信息系统。

背景技术

微波雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理机等核心模块部件组成。

雷达发射机产生电磁波，经过收发转换开关传送给天线；天线将这些电磁波辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播；电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁波反射回雷达被天线获取；经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号；经过信号处理机处理，提取由时间延迟效应和多普勒效应叠加产生的雷达电磁波频差、相位差回波信号，计算得出目标的速度、距离、方向等雷达信号数据。

中国发明专利CN201310100181公开了一种汽车主动防撞雷达装置，以雷达获取探测目标的相对速度和距离。中国实用新型专利CN01211040.X公开了一种毫米波汽车防撞雷达装置，以雷达识别危险目标的相对速度和距离，进行声光报警。

已公开的汽车防撞雷达装置不具备结合汽车行驶状态参与评估汽车碰撞风险的能力，也不具备识别由驾驶员变更操作后的碰撞风险变化趋势，以及不能持续记录特定车辆和驾驶员的碰撞风险雷达数据和驾驶行为数据，用于定量评估未来行车的碰撞风险概率等实际使用缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车碰撞预警雷达信息系统，连续获取和记录行车过程中行驶各个方向的目标对象雷达信号解析的相对速度和距离信息，同时读取标识车辆行驶状态变化的连续加速度数据参与碰撞风险评估，综合运算判断行车碰撞风险等级，以不同声音提示驾驶员；进一步地记录一定时间段标识碰撞风险的雷达数据和标识车辆行驶状态变化的连续加速度数据上传互联网后台服务器，用于服务商定量评估特定车辆和驾驶员的未来行车碰撞风险概率。

本发明所涉及的汽车碰撞预警雷达信息系统由微波雷达模块、信号处理模块、数据运算控制模块、重力加速度计模块、GPS定位模块、摄像模块、喇叭、存储模块、通信模块等系统子模块组成。

各系统子模块可以是执行独立功能的集成电路，也可以是合并若干子模块功能的集成电路

汽车碰撞预警雷达信息系统进入工作状态后，微波雷达持续发出电磁波脉冲，探测和获取行车行驶中各个方向的目标区域的I、Q回波信号，经由信号处理模块，根据时间延迟效应和多普勒效应叠加产生的电磁波频差、相位差运算推导出雷达与风险目标对象的相对速度和距离等雷达数据。数据运算控制模块连接和控制重力加速度计模块、GPS定位模块、摄像模块、喇叭、存储模块、通信模块，获取加速度数据、GPS行车速度、地理位置信息等行车状态数据。

系统预先设定各类车型、各种行车速度下的碰撞风险特征数据库，包含由风险目标距离和相对速度等雷达数据推导的仿真碰撞时间、由相邻雷达探测周期的相对速度差推导的行车方向仿真加速度值、仿真汽车转向的垂直行车方向的加速度值、系统预设的风险等级。数据运算控制模块获取运行周期风险目标雷达数据和行车状态数据，推导出仿真碰撞时间、行车方向仿真加速度值、仿真汽车转向的垂直行车方向的加速度值所构成的碰撞风险仿真数组，与预设碰撞风险特征数据库做映射比对，获得碰撞风险等级，启动喇叭执行相应等级的音响报警。

系统检测到高等级碰撞风险时，数据运算控制模块启动摄像模块，存储并向预设互联网后台服务器上传行车状态数据、风险目标雷达数据和连续视频数据，作为服务商进行快速事故救援和事故责任判定的依据。进一步地记录和上传一定时间段的行车状态数据、风险目标雷达数据和连续视频数据，可以用于服务商定量评估特定车辆和驾驶员应对碰撞事故风险的能力，评估其未来行车碰撞风险概率。

附图说明

图1表示本发明涉及的汽车碰撞预警雷达信息系统总体架构框图；

图2表示本发明涉及的汽车碰撞预警雷达信息系统其中一种实施流程图实例；

图3表示本发明涉及的汽车碰撞预警雷达信息系统其中一种预设碰撞风险特征数据库。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和实施方案作出进一步说明。

参考图1，汽车碰撞预警雷达信息系统的实施范例的总体架构包含微波雷达模块101、信号处理模块102、数据运算控制模块103、GPS定位模块104、重力加速度计模块105、摄像模块106、喇叭107、存储模块108、通信模块109等系统子模块。本实施例的微波雷达模块101使用一路发射通道和两路I、Q接收通道，电磁波载频是24GHz；信号处理模块102对两路I、Q回波信号做模数转换和算法处理，输出目标对象的相对速度和距离数据到数据运算控制模块103做后一步处理。信号处理模块102与数据运算控制模块103的接口为UART通用串行数据总线。

数据运算控制模块103包含电源管理子模块110，为整个系统各模块提供不同电平的供电。

数据运算控制模块103以I2C接口控制重力加速度计105，获取加速度数据；以SPI接口控制GPS定位模块104，获取地理坐标数据和本车速度数据；以SDIO接口控制存储模块108，完成系统数据存储读写功能；以I2C接口控制摄像头模块106，使用CSI接口传输视频数据。

参考图2，汽车碰撞预警雷达信息系统实例的实施运行过程：

步骤201，程序开始，系统初始化；步骤202，由数据运算控制模块103按系统设定周期读取信号处理模块102输出的雷达数据；步骤203，数据运算控制模块103判断行车方向是否存在风险目标，判断不成立则返回步骤202等待下一运行周期，判断成立执行下一步骤；步骤204，数据运算控制模块103读取同一运行周期的GPS模块104输出的地理位置数据和行车速度数据，读取重力加速度模块105输出的加速度数据；步骤205，推导本周期碰撞风险仿真数组，映射比对碰撞风险特征数据库，得出碰撞风险等级。

参考图3，其中一种预设碰撞风险特征数据库

车型：由系统预设，用于识别安装在不同车型中的汽车碰撞预警雷达信息系统的风险特征；

本车速度：GPS模块104输出数据；

风险目标距离/相对速度：由信号处理模块102输出目标距离、目标相对速度的雷达数据推导得出的仿真碰撞时间；

X轴加速度：由重力加速度模块105输出的垂直行车方向加速度数据，仿真本车的转向趋势；

推导Y轴加速度：由信号处理模块102输出的相邻周期的目标相对速度差推导得出的行车方向仿真加速度值；

碰撞风险等级：仿真碰撞时间、行车方向仿真加速度值、仿真汽车转向的垂直行车方向的加速度值所构成的碰撞风险仿真数组，与预设碰撞风险特征数据库做映射比对，得出本周期的碰撞风险等级。

步骤206，根据推导得出的碰撞风险等级执行相应步骤：

如不属于碰撞风险，则返回步骤202，等待下一运行周期；

判断步骤207风险等级＝1，执行步骤210，启动喇叭进行1级音响报警，之后返回到步骤202，等待下一运行周期；

判断步骤208风险等级＝2，执行步骤211，启动喇叭进行2级音响报警，之后执行步骤212，读取重力加速度计模块105输出本车Y轴加速度。判断步骤213，如判定为本车减速，则返回到步骤202，等待下一运行周期；如判断本车未减速，则执行判断步骤209；

判断步骤209判断为风险等级＝3，启动喇叭进行3级音响报警；之后执行步骤214，数据运算控制模块启动摄像模块，存储并向预设互联网后台服务器上传行车状态数据、风险目标雷达数据和连续视频数据；继续执行步骤202等待下一运行周期。

如系统检测到多个风险目标的不同碰撞风险等级，选取最高值碰撞风险等级执行后续步骤。

系统检测到风险等级后，以相应风险等级对应得音响等级提示驾驶员，执行相应的减速或转向变道操作消除或减低碰撞风险；进一步的，驾驶员减低风险的操作又能被系统感知，进而调整音响报警。

系统检测到碰撞高风险时，存储并向预设互联网后台服务器上传行车状态数据、风险目标雷达数据和高风险条件下连续视频数据，可以作为碰撞事故发生后的责任判定依据；也可以为汽车保险等服务商识别碰撞事故和快速救援提供数据支持。

持续记录一定时间段，如一年的行车状态数据、风险目标雷达数据和高风险条件下连续视频数据，可以帮助汽车保险等服务商识别该车辆和驾驶员应对高风险碰撞征候的处理能力和驾驶习惯，定量地评估其未来行车碰撞风险概率。

上述实施例仅对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围内所做的修改，等同替换，改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.汽车碰撞预警雷达信息系统，其特征在于，包括微波雷达模块、信号处理模块、数据运算控制模块、重力加速度计模块、GPS定位模块、摄像模块、喇叭、存储模块、通信模块等系统子模块。微波雷达模块持续发出电磁波脉冲，探测和获取行车行驶中各个方向的目标区域的I、Q回波信号；信号处理模块对微波雷达模块I、Q回波信号做模数转换和算法处理，输出行车各方向风险目标对象的相对速度和距离等风险目标雷达数据；数据运算控制模块连接和控制重力加速度计模块、GPS定位模块、摄像模块、喇叭、存储模块、通信模块，获取加速度数据、GPS行车速度、地理位置信息等行车状态数据；数据运算控制模块合并运算风险目标雷达数据和行车状态数据，获取的碰撞风险仿真数组与系统预设的碰撞风险特征数据库做映射比对，获得碰撞风险等级，启动喇叭执行相应等级的音响报警。

2.汽车碰撞预警雷达信息系统，其特征在于，检测到高等级碰撞风险时，数据运算控制模块启动摄像模块，存储并向预设互联网后台服务器上传行车状态数据、风险目标雷达数据和连续视频数据。

3.汽车碰撞预警雷达信息系统，其特征在于，各系统子模块可以是执行独立功能的集成电路，也可以是合并若干子模块功能的集成电路。

4.根据权利要求1所述的碰撞风险仿真数组和碰撞风险特征数据库，其特征在于，至少包含由风险目标距离和相对速度等雷达数据推导的仿真碰撞时间、由相邻雷达探测周期的相对速度差推导的行车方向仿真加速度值、仿真汽车转向的垂直行车方向的加速度值的数据项。

5.汽车碰撞预警雷达信息系统，其特征在于，实施运行过程包括以下步骤：

数据运算控制模块按系统设定周期读取信号处理模块输出的雷达数据；

数据运算控制模块判断行车方向是否存在风险目标，判断不成立则进入下一运行周期，判断成立执行下一步骤；

数据运算控制模块读取同一运行周期的由GPS模块输出的地理位置数据和本车速度数据，读取由重力加速度模块输出的加速度数据；

数据运算控制模块合并运算风险目标雷达数据和行车状态数据，获取的碰撞风险仿真数组与系统预设的碰撞风险特征数据库做映射比对，获得碰撞风险等级，启动喇叭执行相应等级的音响报警；

数据运算控制模块判断出现高碰撞风险时，数据运算控制模块启动摄像模块，存储并向预设互联网后台服务器上传行车状态数据、风险目标雷达数据和连续视频数据。

6.根据权利要求5所述的实施运行过程，其特征在于，数据运算控制模块检测到多个风险目标的不同碰撞风险等级时，选取最高值碰撞风险等级执行后续步骤。