CN105894857A - 无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，包括环境感知模块、定位导航模块、中央处理单元、远距离预警模块和近距离刹车模块，所述中央处理单元分别与所述环境感知模块、定位导航模块、远距离预警模块和近距离刹车模块相连；所述环境感知模块包括相连的无线通讯系统和雷达系统，所述定位导航模块包括相连的车辆运行信息采集系统和GPS定位系统，所述中央处理单元包括相连的驾驶意图判别系统、车辆数据收发系统、规划决策系统，驾驶意图判别系统和车辆数据收发系统，本发明可以实现在车辆在危险工况下的紧急刹车，避免车辆碰撞事故的发生。

Description

无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统

技术领域

本发明涉及智能交通领域，特别涉及无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统。

背景技术

城市交通道路中的无信号灯交叉路口被认为是交通事故发生率较高的地区，因为驾驶员的注意力往往集中在前方，希望加快前进的速度，而事实上前方车辆并未前进或者前进速度过慢，这样就很容易发生不严重的碰撞，据统计这些小事故大约占全部交通事故的26％。因此很有必要提出一种无信号灯交叉口紧急防撞系统，在车辆发生事故前发送预警信息，进行有效的碰撞危险规避，保障车辆在无信号灯交叉口行驶的安全性。

汽车未来的发展更趋向于安全，从市场上的需求可以看出人们对于安全的驾驶技术及产品的关注度很高，汽车已经在被动安全技术取得了重大的发展，如碰撞传感器、气囊、安全带、防撞保险杠等产品和技术已经在汽车碰撞事故中挽救了许多人的生命，并减少了人员伤害。汽车安全最新的方向是主动安全性，通过采用雷达、摄像头和无线通信设备测量车辆与周围物体的距离和接近物体的速度，驾驶意图。该数据可用于提醒驾驶者控制汽车的驾驶速度，避免可能发生的碰撞事件。该信息还可用于控制制动器或转向系统，以自动避免碰撞。该碰撞避免系统可以降低全球事故率以及汽车事故的昂贵成本。

新能源汽车是汽车工业未来的发展趋势，也是中国实现从汽车大国到汽车强国的捷径，而电动汽车是新能源汽车中较有发展前景的分支，电动汽车和传统燃油汽车的紧急制动机制不同，目前的紧急防撞系统专利都是针对传统燃油汽车，例如申请号为“201210214879.0”的专利。因此很有必要针对电动汽车提出一种紧急防撞系统。

车辆避撞系统是智能交通领域的重要研究课题。很多研究关注的是基于自身信息的避撞系统。现在，基于车车，车路通信协同式避撞系统已经成为研究的热点。所谓车车通信是指车辆可以将自身的位置、运行状态、驾驶意图以及其他信息通过通信的方式，发送给周围车辆，车辆可以综合自车和他车的信息判断是否存在潜在的碰撞，目前的防撞系统仅仅通过车车通信来判断是否存在潜在的碰撞，而本专利还将交叉口道路状况通过HMI实时显示，使驾驶员获得更加直接的视觉效果。

车辆AEB防撞系统是一种汽车主动安全技术，该系统采用雷达测出与前车或者障碍物的距离，然后利用数据分析模块将测出的距离与报警距离，安全距离进行比较，小于报警距离时就进行报警提示，而小于安全距离是即使在驾驶员没来得及踩制动踏板的情况下，该系统也会启动，使汽车自动制动。

城市专用AEB系统可以监测前方路况与车辆移动情况，一般有效距离为6～8m。它主要是利用安装在车辆前方的毫米波雷达去探测车前路况，如果探测到潜在的风险，它将采取预制动措施，从而车辆将有更迅捷的响应。如果在反应时间内未接到驾驶员的指令，该系统将会自动制动或采取其他方式避免事故。而在任何时间点内，如果驾驶员采取了紧急制动或猛打转向盘等措施，该系统将停止。

目前的紧急防撞系统仅将雷达、摄像头作为信息源，或仅将车车，车路通信作为信息源，例如申请号为“201210214879.0”的专利。本专利提出一种信息融合机制，通过雷达获取近距离车辆的速度、距离，从而避免近距离的碰撞，通过ZigBee获取交叉路区域车辆的位置、车速、驾驶意图，从而实现远距离的预警。

申请号为“201310330040.8”的专利涉及一种车载设备，特别涉及一种车用防碰撞雷达系统，该系统包括:雷达检测器、红外测距检测器、红外成像传感器、数据处理模块、系统终端、无线通信模块，汽车每一侧面的前后端各安装两个近距离雷达检测器，在汽车的尾部安装一近距离雷达检测器和一中距离红外测距检测器，在汽车的头部安装一远距离雷达检测器和一红外成像传感器，数字信号处理器的输入端与远距离雷达检测器、近距离雷达检测器、中距离红外测距检测器相连，数字信号处理器输出端与信号驱动单元连接，信号驱动单元的输出端与系统终端连接，数据处理模块与无线通信模块连接。优点是雷达系统环顾车辆的四周，在恶劣天气、路况较差、交通拥堵或驾驶员疲劳等情况下，能够为驾驶员提供安全驾驶辅助，防止意外事故。

申请号为“201310330040.8”的专利主要以雷达传感作为信息源，虽装有无线通信模块，但未对无线通信模块要接收和发送的信息进行定义，且无驾驶意图判断模块，并未对雷达、摄像头接收的信息和车车，车路通信接收的信息做融合处理。该专利主要针对高速公路工况，因此提出一种针对无信号灯交叉路口的汽车紧急防撞系统很有必要。

发明内容

针对现有技术存在上述的不足，本发明提供了无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，该系统基于ZigBee车车通信和毫米波雷达，通过获取自车车以及周围车辆运动状态参数来判断潜在碰撞。声光报警显示装置实时显示交叉口道路状况，如果存在潜在碰撞，系统会给驾驶员发出预警信息，并且使车辆减速或停车来避免碰撞。

本发明的技术方案为，无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，包括环境感知模块、定位导航模块、中央处理单元、远距离预警模块和近距离刹车模块，所述中央处理单元分别与所述环境感知模块、定位导航模块、远距离预警模块和近距离刹车模块相连；

所述环境感知模块包括相连的无线通讯系统和雷达系统，所述定位导航模块包括相连的车辆运行信息采集系统和GPS定位系统，所述中央处理单元包括相连的驾驶意图判别系统、车辆数据收发系统、规划决策系统，驾驶意图判别系统和车辆数据收发系统。

上述的防撞系统，其中，所述环境感知模块还包括信息融合系统，所述无线通讯系统为ZigBee无线通讯系统，所述雷达系统为毫米波雷达系统，所述信息融合系统将ZigBee无线通信系统获取的信息用于远距离预警，将雷达获取的信息用于近距离刹车模块，同时通过还可以将中央处理单元的信息传送给ZigBee无线通信系统。

上述的防撞系统，其中，所述GPS定位系统为亚米级GPS定位系统。

上述的防撞系统，其中，所述中央处理单元用于提供本车和周围车辆信息，判断是否存在潜在碰撞，如果存在潜在碰撞，与中央处理单元连接的近距离刹车模块会进行制动避免碰撞，与中央处理单元连接的远距离警告模块会显示预警信息。

上述的防撞系统，其中，所述远距离预警模块包括声光报警指示灯。

上述的防撞系统，其中，所述近距离刹车模块包括相连的电动助力制动系统和制动机构。

本发明提供的无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，具有以下优点：1、该系统基于ZigBee车车通信和毫米波雷达，通过获取自车车以及周围车辆运动状态参数来判断潜在碰撞。声光报警显示装置实时显示交叉口道路状况，如果存在潜在碰撞，系统会给驾驶员发出预警信息，并且使车辆减速或停车来避免碰撞。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1、图2为本发明提供的无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统的设计实施例。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参照图1、图2所示，本发明提供了无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，包括环境感知模块、定位导航模块、中央处理单元、远距离预警模块和近距离刹车模块，所述中央处理单元分别与所述环境感知模块、定位导航模块、远距离预警模块和近距离刹车模块相连；

所述环境感知模块包括相连的无线通讯系统和雷达系统，所述定位导航模块包括相连的车辆运行信息采集系统和GPS定位系统，所述中央处理单元包括相连的驾驶意图判别系统、车辆数据收发系统、规划决策系统，驾驶意图判别系统和车辆数据收发系统。

在本发明一优选但非限制的实施例中，环境感知模块，其中的ZigBee无线通讯系统安装在车辆内部，不同车辆的车载无线通信系统之间建立无线通信网络，采集周围车辆位置、速度、驾驶意图，其中的毫米波雷达安装在车辆的前方，探测可以得到前方和侧向车辆的距离、速度，中央处理器与环境感知模块建立双向数据链路，中央处理器将采集到的自车运行状态和驾驶意图信息通过无线通信系统进行广播式发送，并且接收其他车辆的运行状态和驾驶意图信息，判断是否存在潜在碰撞。

在本发明一优选但非限制的实施例中，定位导航模块包括车辆运行信息采集系统和亚米级GPS定位系统，所述定位导航模块与中央处理单元相连，向中央处理单元发送本车的位置、速度等参数。

在本发明一优选但非限制的实施例中，中央处理单元包括驾驶意图判别系统、车辆数据收发系统、规划决策系统，驾驶意图判别系统和车辆数据收发系统分别向规划决策系统提供本车和周围车辆信息，判断是否存在潜在碰撞，如果存在潜在碰撞，与中央处理单元连接的所述近距离刹车模块会进行制动避免碰撞，与中央处理单元连接的所述远距离预警模块会显示预警信息。

在本发明一优选但非限制的实施例中，环境感知模块包括ZigBee无线通信装置、雷达和信息融合系统，其中的ZigBee无线通讯系统安装在车辆内部，不同车辆的车载无线通信系统之间建立无线通信网络，采集周围车辆位置、速度、驾驶意图，其中的毫米波雷达安装在车辆的前方，探测可以得到前方和侧向车辆的距离、速度以及航向角，信息融合系统将ZigBee无线通信装置获取的信息用于远距离预警的实现，将雷达获取的信息用于近距离刹车模块，同时通过它还可以将中央处理单元的信息传送给无线通信装置。

在本发明一优选但非限制的实施例中，定位导航模块包括包括车辆运行信息采集系统和亚米级GPS定位系统，亚米级GPS定位系统用来获取本车的位置(经纬度)、航向角，车辆运行状态信息采集模块需要获取本车的速度、加速度、横摆角速度、方向盘转向角等信息，中央处理单元包括驾驶意图判别系统、车辆数据收发系统、规划决策系统，驾驶意图判别系统和车辆数据收发系统分别向规划决策系统提供本车和周围车辆信息，判断是否存在潜在碰撞，如果存在潜在碰撞，与中央处理单元连接的所述近距离刹车模块会进行制动避免碰撞，与中央处理单元连接的所述远距离警告模块会显示预警信息。

在本发明一优选但非限制的实施例中，远距离预警模块包括声光报警指示灯(安全状态为绿灯，预警状态为黄灯，危险状态为红灯；安全状态不报警，预警状态小声低频率报警，危险状态高音急促报警)，交通状况HMI通过ZigBee无线通信装置获取周围车辆的位置，行驶方向，实时显示交叉路口交通状况，近距离刹车模块包括电动助力制动系统和制动机构，最终控制的是制动器的制动力。当中央处理单元判断存在潜在碰撞且如果在反应时间内未接到驾驶员的指令，中央处理单元的规划决策系统会通过CAN总线向近距离制动模块发送制动命令，控制电动助力制动系统的电机在短时间内高速转动，从而使制动机构中制动器的制动力瞬态增大，实现在车辆在危险工况下的紧急刹车。

综上所述，在本发明中，包括环境感知模块，定位导航模块，中央处理单元，远距离预警模块，近距离刹车模块。系统通过定位导航模块中的车辆运动信息采集系统将自身运行状态信息(车速、加速度、横摆角速度、方向盘转向角、转向加速度等信息)传送给中央处理单元中的驾驶意图判别系统，通过定位导航模块中的亚米级GPS将本车坐标传送给中央处理单元的车辆数据收发系统。通过无线通信ZigBee向周围广播式发送自车信息，并通过无线通信和雷达接收周围车辆运行状态信息。中央处理单元的规划决策系统获取自车和他车信息，控制远距离预警模块实现HMI道路状况显示和声光报警，当规划决策系统判断存在潜在碰撞且如果在反应时间内未接到驾驶员的指令，中央处理单元的规划决策系统会通过CAN总线向近距离制动模块发送制动命令，控制汽车的电动助力制动系统电机在短时间内高速转动，从而使制动机构中制动器的制动力瞬态增大，实现在车辆在危险工况下的紧急刹车。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，其特征在于，包括环境感知模块、定位导航模块、中央处理单元、远距离预警模块和近距离刹车模块，所述中央处理单元分别与所述环境感知模块、定位导航模块、远距离预警模块和近距离刹车模块相连；

所述环境感知模块包括相连的无线通讯系统和雷达系统，所述定位导航模块包括相连的车辆运行信息采集系统和GPS定位系统，所述中央处理单元包括相连的驾驶意图判别系统、车辆数据收发系统、规划决策系统，驾驶意图判别系统和车辆数据收发系统。

2.如权利要求1所述的无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，其特征在于，所述环境感知模块还包括信息融合系统，所述无线通讯系统为ZigBee无线通讯系统，所述雷达系统为毫米波雷达系统，所述信息融合系统将ZigBee无线通信系统获取的信息用于远距离预警，将雷达获取的信息用于近距离刹车模块，同时通过还可以将中央处理单元的信息传送给ZigBee无线通信系统。

3.如权利要求1所述的无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，其特征在于，所述GPS定位系统为亚米级GPS定位系统。

4.如权利要求1所述的无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，其特征在于，所述中央处理单元用于提供本车和周围车辆信息，判断是否存在潜在碰撞，如果存在潜在碰撞，与中央处理单元连接的近距离刹车模块会进行制动避免碰撞，与中央处理单元连接的远距离警告模块会显示预警信息。

5.如权利要求1-4任一所述的无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，其特征在于，所述远距离预警模块包括声光报警指示灯。

6.如权利要求5所述的无信号灯交叉路口汽车紧急防撞系统，其特征在于，所述近距离刹车模块包括相连的电动助力制动系统和制动机构。