CN105931495B - 一种基于车联网的车距防撞预警装置及方法 - Google Patents

一种基于车联网的车距防撞预警装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于车联网的车距防撞预警装置及方法，该装置包括信息采集单元、报警单元、数据处理单元及电源供给电路；通过设置有定向天线，获取当前车辆距离前面最近车辆之间的距离，并通过无线收发终端发送和接收车辆加速度、车速以及方向信息；整个装置结构简单，巧妙的融入了定向天线，限定了读数范围，使得车辆之间的数据传输精准、快速；该预警方法通过数据处理单元依据车辆行驶方向进行安全车距判断，若判断当前车辆与距离前面最近车辆之间的距离小于两车之间的最小安全车距，触发报警单元发出报警信号。采用加装定向天线无线接收终端，结合无线发射终端的安装位置，使得测距更精确。有效避免现有防撞预警装置受外界环境影响的缺点。

Description

一种基于车联网的车距防撞预警装置及方法
技术领域
本发明属于汽车控制领域，涉及一种基于车联网的车距防撞预警装置及方法。
背景技术
现今，我国汽车保有量呈快速增长趋势，随之而来的是交通拥堵，交通事故频发。通过给车辆安装车距预警系统，使车与车之间保持安全距离，可有效减少交通事故。
随着交通运输事业的蓬勃发展，车联网技术将广泛应用于交通领域。
现有的车距防撞预警系统大多采用摄像系统、超声波、激光、红外线等测距方式，而这些测距方式容易受到外界环境的影响，如摄像系统易受光照影响，激光测距要求光学系统保持干净，红外测距精度低，超声波测距受到距离的限制。如专利文献申请号为“201410805797.2”的专利“车距检测报警器”采用激光测距传感器。
基于车联网的车距预警系统则多采用GPS等卫星导航的方式测距，但在高楼间、隧道内或者雨天里GPS信号较差，会造成较大误差。如专利文献申请号为“201310090625.7”的专利“一种基于车联网的车辆安全行驶预警方法”采用GPS定位方式。
专利文献申请号为“201510176209.8”的专利提出了一种基于无线发射终端的车距预警方法，但该方法采用道路旁的固定基站进行定位，实施起来有很大限制。
因此，有必要发明一种不易受外界环境影响简单实用的防撞预警装置。
发明内容
本发明提出了一种基于车联网的车距防撞预警装置及方法，其目的在于克服现有技术中当前车遇到紧急情况刹车时，后车无法自动感知实现自动预警控制的问题。
一种基于车联网的车距防撞预警装置，包括信息采集单元、报警单元、数据处理单元及电源供给电路；
所述信息采集单元和报警单元均与所述数据处理单元相连，所述电源供给电路与所述数据处理单元相连；
所述信息采集单元包括无线收发终端、加速度传感器、速度传感器以及电子罗盘；
所述无线收发终端上设置有定向天线，获取当前车辆距离前面最近车辆之间的距离，并通过无线收发终端发送和接收车辆加速度、车速以及方向信息；
所述车辆加速度由加速度传感器获取，所述车速由速度传感器获取，所述车辆方向由电子罗盘获取；
所述数据处理单元依据车辆行驶方向进行安全车距判断，若判断当前车辆与距离前面最近车辆之间的距离小于两车之间的最小安全车距，触发报警单元发出报警信号。
还包括与数据处理单元相连的交互单元。
所述报警单元为声光报警单元。
所述两车之间的最小安全车距按照以下公式计算获得：
其中，t1为驾驶员的反应时间，t2为消除制动间隙时间，t3为制动减速度的增长时间，均为预先设定值；a1和v1为当前车辆的加速度和车速，a2和v2为前车的加速度和车速，均由信息采集单元实时获取。
设无线接收终端间隔时间t读取一次车距信息，在时间t内当前车辆行驶距离为L1,前车行驶距离为L2；
两车初始车距为S1，经过时间t后两车车距为S2，两车车距S1，S2均当前车辆测得；a1和v1分别为当前车辆的加速度和速度，a2和v2分别为前车的加速度和速度，其中，a1和v1由当前车辆信息采集单元实时获取，L1通过在车上的行驶里程计获取,a2、v2及L2由下面公式得到：
(1)如果L2＝L1+S2-S1>0，则两车为同向行驶：
此时前车车速：v2＝L2/t，前车加速度：a2＝(v2-v0)/t，其中v0为前车上一时间间隔t所测得的速度，首次测量时，令v0＝v2；
(2)如果L2＝L1+S2-S1<0，则两车为反向行驶：
此时L2＝S1-L1-S2，前车车速v2＝L2/t，前车加速度：a2＝(v2-v0)/t,其中v0为前车上一时间间隔t所测得的速度，首次测量时，令v0＝v2。
两车之间的距离按照以下公式计算获得：
S＝L-R1-R2
其中，S为实际车距，L为本车无线接收终端到前车无线发射终端的距离，R1为本车无线接收终端到车头外缘的最大距离，R2为前车无线发射终端到车身外缘的最大距离。
一种基于车联网的车距防撞预警方法，利用上述的装置，通过在车辆上安装信息采集单元，利用信息采集单元中的定向天线实时获取当前车辆距离前面最近车辆之间的距离，车辆加速度、车速以及方向信息；依据获取的车辆行驶方向以及速度信息进行安全车距判断，若判断当前车辆与距离前面最近车辆之间的距离小于两车之间的最小安全车距，触发报警单元发出报警信号。
有益效果
本发明提供了一种基于车联网的车距防撞预警装置及方法，该装置包括信息采集单元、报警单元、数据处理单元及电源供给电路；所述信息采集单元和报警单元均与所述数据处理单元相连，所述电源供给电路与所述数据处理单元相连；所述信息采集单元包括无线收发终端、加速度传感器、速度传感器以及电子罗盘；所述无线收发终端上设置有定向天线，获取当前车辆距离前面最近车辆之间的距离，并通过无线收发终端发送和接收车辆加速度、车速以及方向信息；整个装置结构简单，巧妙的融入了定向天线，限定了读数范围，使得车辆之间的数据传输精准、快速；该预警方法通过数据处理单元依据车辆行驶方向进行安全车距判断，若判断当前车辆与距离前面最近车辆之间的距离小于两车之间的最小安全车距，触发报警单元发出报警信号。基于无线发射终端的广泛应用，采用无线收发模块测距，无线接收终端加装定向天线，限定了读取范围，同时结合了无线发射终端的安装位置，使得测距更精确。本发明可以有效避免现有防撞预警装置受外界环境影响的缺点，从而减少误报、漏报的情况。
附图说明
图1为本发明所述装置的结构示意图；
图2为本发明所述装置的安装在车辆上，车辆之间的距离示意图；
图3为车辆同向行驶时，车辆之间距离示意图；
图4为车辆反向行驶时，车辆之间距离示意图；
图5为本发明所述方法的预警流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种基于车联网的车距防撞预警装置，包括信息采集单元、报警单元、数据处理单元及电源供给电路；
所述信息采集单元和报警单元均与所述数据处理单元相连，所述电源供给电路与所述数据处理单元相连；
所述信息采集单元包括无线收发终端、加速度传感器、速度传感器以及电子罗盘；
所述无线收发终端上设置有定向天线，获取当前车辆距离前面最近车辆之间的距离，并通过无线收发终端发送和接收车辆加速度、车速以及方向信息；
所述车辆加速度由加速度传感器获取，所述车速由速度传感器获取，所述车辆方向由电子罗盘获取；
所述数据处理单元依据车辆行驶方向进行安全车距判断，若判断当前车辆与距离前面最近车辆之间的距离小于两车之间的最小安全车距，触发报警单元发出报警信号。
利用与数据处理单元相连的交互单元，对车辆的尺寸信息以及驾驶人员的驾驶操作反应时间进行设置。
本车无线接收终端安装在车身的固定位置上，其到车头外缘的最大距离R1预先存入数据处理单元，同时所有车辆的无线发射终端到车身外缘的最大距离R2的信息预先存入到无线发射终端中，前方车辆的速度、加速度的实时信息也存入到无线发射终端中，并将信息通过无线发射终端发送出去。
在本实例中，所述报警单元为声光报警单元。
所述两车之间的最小安全车距按照以下公式计算获得：
其中，t1为驾驶员的反应时间，t2为消除制动间隙时间，t3为制动减速度的增长时间，均为预先设定值；a1和v1为当前车辆的加速度和车速，a2和v2为前车的加速度和车速，均由信息采集单元实时获取。
两车之间的距离按照以下公式计算获得：
S＝L-R1-R2
其中，S为实际车距，L为本车无线接收终端到前车无线发射终端的距离，R1为本车无线接收终端到车头外缘的最大距离，R2为前车无线发射终端到车身外缘的最大距离，如图2所示。
设无线接收终端间隔时间t读取一次车距信息，在时间t内当前车辆行驶距离为L1,前车行驶距离为L2；
两车初始车距为S1，经过时间t后两车车距为S2，两车车距S1，S2均当前车辆测得；a1和v1分别为当前车辆的加速度和速度，a2和v2分别为前车的加速度和速度，其中，a1和v1由当前车辆信息采集单元实时获取，L1通过在车上的行驶里程计获取,a2、v2及L2由下面公式得到：
(1)如果L2＝L1+S2-S1>0，则两车为同向行驶：
此时前车车速：v2＝L2/t，前车加速度：a2＝(v2-v0)/t，其中v0为前车上一时间间隔t所测得的速度，首次测量时，令v0＝v2，如图3所示；
(2)如果L2＝L1+S2-S1<0，则两车为反向行驶：
此时L2＝S1-L1-S2，前车车速v2＝L2/t，前车加速度：a2＝(v2-v0)/t,其中v0为前车上一时间间隔t所测得的速度，首次测量时，令v0＝v2，如图4所示。
如图5所示，一种基于车联网的车距防撞预警方法，利用一种基于车联网的车距防撞预警装置，通过在车辆上安装信息采集单元，利用信息采集单元中的定向天线实时获取当前车辆距离前面最近车辆之间的距离，车辆加速度、车速以及方向信息；依据获取的车辆行驶方向以及速度信息进行安全车距判断，若判断当前车辆与距离前面最近车辆之间的距离小于两车之间的最小安全车距，触发报警单元发出报警信号。
任何对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围。

Claims (5)

1.一种基于车联网的车距防撞预警装置，其特征在于，包括信息采集单元、报警单元、数据处理单元及电源供给电路；
所述信息采集单元和报警单元均与所述数据处理单元相连，所述电源供给电路与所述数据处理单元相连；
所述信息采集单元包括无线收发终端、加速度传感器、速度传感器以及电子罗盘；
所述无线收发终端上设置有定向天线，获取当前车辆距离前面最近车辆之间的距离，并通过无线收发终端发送和接收车辆加速度、车速以及方向信息；
所述车辆加速度由加速度传感器获取，所述车速由速度传感器获取，所述车辆方向由电子罗盘获取；
所述数据处理单元依据车辆行驶方向进行安全车距判断，若判断当前车辆与距离前面最近车辆之间的距离小于两车之间的最小安全车距，触发报警单元发出报警信号；
所述两车之间的最小安全车距按照以下公式计算获得：
其中，t1为驾驶员的反应时间，t2为消除制动间隙时间，t3为制动减速度的增长时间，均为预先设定值；a1和v1为当前车辆的加速度和车速，由当前车辆信息采集单元实时获取，a2和v2为前车的加速度和车速；
设无线接收终端间隔时间t读取一次车距信息，在时间t内当前车辆行驶距离为L1,前车行驶距离为L2；
两车初始车距为S1，经过时间t后两车车距为S2，两车车距S1，S2均当前车辆测得；a1和v1分别为当前车辆的加速度和速度，a2和v2分别为前车的加速度和速度，其中，a1和v1由当前车辆信息采集单元实时获取，L1通过在车上的行驶里程计获取,a2、v2及L2由下面公式得到：
(1)如果L2＝L1+S2-S1>0，则两车为同向行驶：
此时前车车速：v2＝L2/t，前车加速度：a2＝(v2-v0)/t，其中v0为前车上一时间间隔t所测得的速度，首次测量时，令v0＝v2；
(2)如果L2＝L1+S2-S1<0，则两车为反向行驶：
此时L2＝S1-L1-S2，前车车速v2＝L2/t，前车加速度：a2＝(v2-v0)/t,其中v0为前车上一时间间隔t所测得的速度，首次测量时，令v0＝v2。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与数据处理单元相连的交互单元。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述报警单元为声光报警单元。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，两车之间的距离按照以下公式计算获得：
S＝L-R1-R2
其中，S为实际车距，L为本车无线接收终端到前车无线发射终端的距离，R1为本车无线接收终端到车头外缘的最大距离，R2为前车无线发射终端到车身外缘的最大距离。
5.一种基于车联网的车距防撞预警方法，其特征在于，利用权利要求1-4任一项所述的装置，通过在车辆上安装信息采集单元，利用信息采集单元中的定向天线实时获取当前车辆距离前面最近车辆之间的距离，车辆加速度、车速以及方向信息；依据获取的车辆行驶方向以及速度信息进行安全车距判断，若判断当前车辆与距离前面最近车辆之间的距离小于两车之间的最小安全车距，触发报警单元发出报警信号。
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