CN105946766A - 一种基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统及其控制方法，包括处理模块和人机交互模块，处理模块包括决策控制单元、图像采集单元以及雷达采集单元，图像采集单元用于获取视频或图像信息，其通讯连接至决策控制单元并可向其发送信息；激光雷达采集单元用于检测障碍物信息，其通讯连接至决策控制单元并可向其发送信息；决策控制单元接收图像采集单元、激光雷达采集单元输出的信息并进行处理；人机交互模块与处理模块通讯连接，用于接收决策控制单元输出的信息并进行相应人机交互。本发明采用激光雷达技术，视觉与激光雷达融合技术，实时检测与前车的安全距离，当小于安全距离时警告驾驶人员，提高了驾驶员的驾车安全。

Description

一种基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及主动安全应用技术，具体涉及一种基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统及其控制方法。
背景技术
随着社会的进步，越来越多的人们进入有车一族，道路上的汽车密度越来越高。因此行车安全越来越重要。为了提高驾驶员驾车的安全，大力开展汽车防撞系统研究具有非常重要的现实意义和应用前景。目前汽车防撞系统可采用多种技术手段，如超声波、红外、激光、视频、雷达等技术。而基于单个传感器实现防撞受多因素影响，使得系统的安全性和可靠性大大降低。使用多传感器融合技术可以有效降低不同天气和环境等因素的影响，大大提高系统的安全性和可靠性，也提高了驾驶员的驾车安全。本发明基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，能更好解决车辆与前车发生碰撞的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统及其控制方法，来解决车辆碰撞预警问题。为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，包括处理模块和人机交互模块，其中，所述处理模块包括决策控制单元、图像采集单元以及雷达采集单元，其中，图像采集单元用于获取视频或图像信息，其通讯连接至决策控制单元并可向其发送信息；激光雷达采集单元用于检测障碍物信息，其通讯连接至决策控制单元并可向其发送信息；决策控制单元接收图像采集单元、激光雷达采集单元输出的信息并进行处理；所述人机交互模块与处理模块通讯连接，用于接收决策控制单元输出的信息并进行相应人机交互。
进一步地，所述图像采集单元包括相机和图像信号处理器，相机用于获取本车前方的视频或图像信息，其通讯连接至图像信号处理器，图像信号处理器用于对视频或图像信息进行处理，其通讯连接至决策控制单元。
进一步地，所述雷达采集单元包括激光雷达和激光雷达信号处理器，激光雷达用于发射和接收光波信号，其通讯连接至激光雷达信号处理器，激光雷达信号处理器用于对光波信号进行处理，其通讯连接至决策控制单元。
进一步地，所述激光雷达安装在本车前保险杠中间位置处，其高度为离地距离为40-60cm，激光雷达的发射激光束垂直于本车前保险杠平面。
进一步地，所述人机交互单元包括开关装置和声光报警模块，所述声光报警模块根据决策控制单元输出的信息进行声音和/或灯光的警示信息。
进一步地，所述开关装置为按钮，其用于开启或关闭碰撞预警系统，所述声光报警模块包括显示器和语音控制器，显示器通过LED或图标信息进行显示，语音控制器以声音信息给予警示。
进一步地，还包括电源供给单元，其供电连接至决策控制单元。
进一步地，所述图像采集单元获取的视频或图像信息为本车前方的视频或图像信息，图像采集单元可处理上述信息得到本车在车道中的前方车辆信息。
进一步地，所述障碍物信息为本车前方障碍物的距离、速度信息，激光雷达信号处理器对激光雷达接收到的光波信号进行处理得到所述的本车前方障碍物的距离、速度信息，所述决策控制单元输出的信息为相应的警示命令。
上述基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统的控制方法，包括如下步骤：
(1)激光雷达采集单元确定行驶在本车前方的车辆即目标车辆；
(2)图像采集单元对目标车辆的位置进行确定：图像信号处理器处理得到本车前方车辆的距离、方位信息；
(3)通过图像采集单元、激光雷达采集单元同时对目标车辆进行判定；
(4)通过图像采集单元、激光雷达采集单元分别进行判断；
(5)对步骤(4)中的判断结果进行比较，若两者的结果相同，则说明目标车辆识别准确；若两者的结果不相同，则对目标车辆重新进行识别；
(6)确定目标车辆后，决策控制单元通过激光雷达实时计算与前车的距离；
(7)将本车和目标车辆之间的距离与安全距离进行比较；
(8)若处于不安全距离，决策控制单元输出警示命令至人机交互模块，对驾驶人员给予警示。
与目前现有技术相比，本发明采用激光雷达技术，视觉与激光雷达融合技术，实时检测与前车的安全距离，当小于安全距离时警告驾驶人员，提高了驾驶员的驾车安全。
具体来说：通过视觉和激光雷达技术相融合，使得车辆的检测、跟踪更准确，以及各种天气状况下的安全问题得到更好保证，减少了交通事故，提高了安全性并减轻驾驶者的精神压力。本发明采用激光雷达技术，视觉与激光雷达融合技术，实时检测与前车的安全距离，当小于安全距离时警告驾驶人员，提高了驾驶员的驾车安全。解决了车辆碰撞预警问题。
附图说明
图1为基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统示意图；
图2为相机、激光雷达安装位置示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
在一个优选实施例中，基于激光雷达与视觉的前向车辆碰撞预警系统，包括处理模块和人工交互模块，所述的处理模块包括决策控制器、图像采集单元以及雷达采集单元，图像采集单元用于获取本车前方的视频或图像信息并处理得到本车在车道中的前方车辆信息，激光雷达采集单元用于检测本车前方障碍物的距离、速度信息，决策控制器接收图像采集单元、激光雷达采集单元输出的信息并处理后输出人机交互单元，给予驾驶人员以警告。与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：这里通过视觉和激光雷达技术相融合，使得车辆的检测、跟踪更准确，以及各种天气状况下的安全问题得到更好保证，减少了交通事故，提高了安全性并减轻驾驶者的精神压力。
在另一个优选实施例中，一种基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，包括处理模块和人工交互模块，所述的处理模块包括决策控制器、图像采集单元以及雷达采集单元，图像采集单元用于获取本车前方的视频或图像信息并处理得到本车在车道中的前方车辆信息，激光雷达采集单元用于检测本车前方障碍物的距离、速度信息，决策控制器接收图像采集单元、雷达采集单元输出的信息并处理后输出人机交互单元，给予驾驶人员以警告。
参阅图1，一种基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，包括处理模块10和人机交互模块20，所述的处理模块10包括决策控制器11、图像采集单元12以及雷达采集单元13，图像采集单元12用于获取本车前方的视频或图像信息并处理得到本车在车道中的前方车辆信息，激光雷达采集单元13用于检测本车前方障碍物的距离、速度信息，决策控制器11接收图像采集单元12、激光雷达采集单元13输出的信息并处理后输出人机交互模块20，人机交互模块20给出光或声音信息以警示驾驶员。通过设置决策控制器11，对图像采集单元12以及激光雷达采集单元13所采集到的信息进行处理，然后输出相应的警示命令至人机交互模块20，以光或声音的方式实现对驾驶员的警示。这里以视觉和激光雷达技术相融合，使得车辆的检测、跟踪更准确，以及各种天气状况下的安全问题得到更好的保证。
所述的图像采集单元12包括相机121、图像信号处理器122，相机121用于获取本车前方的视频或图像信息，图像信号处理器122对视频或图像信息进行处理，可以对本车道内车辆识别，提高了驾驶安全性的预判。
雷达采集单元13包括激光雷达131、激光雷达信号处理器132，激光雷达131安装在本车前保中间位置处且离地距离为40-60cm，激光雷达131的发射激光束垂直于本车前保险平面；激光雷达信号处理器132对激光雷达131接收到的光波信号进行处理得到所述的本车前方障碍物的距离、速度信息。通过激光雷达采集单元13来对本车前方障碍物进行检测，更能精确地确定本车的前车目标，一旦前车目标选择的非常准确，那么可以更好的预防碰撞的危险。
所述的人机交互单元20包括按钮、显示器和语音控制器，用户通过按钮开启或关闭碰撞预警系统，显示器主要是LED或图标信息的显示，语音控制器主要以声音信息给予警示；电源单元15为决策控制器11供电；通过设置人机交互单元20，可以显示当前车辆的一些状态、并且能够给驾驶员提供灯光或语音的警示信息。
仅通过激光雷达采集单元13确定行驶在本车前方的车辆即目标车辆可能会存在误差，为了保证安全，这里图像采集单元12也对目标车辆的位置进行确定。图像信号处理器122按如下步骤处理得到本车前方车辆的距离、方位信息。
通过图像采集单元12、激光雷达采集单元13两者同时对目标车辆进行判定，且两者分别进行判断，判断后比较，若两者的结果相同，则说明目标车辆识别的很准确；如果两者的结果不相同，则说明目标车辆可能识别错误，这时候为了安全、可靠，需要对目标车辆重新进行识别。
确定目标车辆后，决策控制器11通过激光雷达实时计算与前车的距离S。
将本车和目标车辆之间的距离S1与安全距离S进行比较；若S1＜S，决策控制器11输出警示命令至人机交互模块20；通过上述步骤，对驾驶人员给予警示，可以保证本车与前车之间的距离为安全的距离，避免前车急刹车而导致的交通事故，提高驾驶员驾车的安全性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，其特征在于，包括处理模块和人机交互模块，其中，
所述处理模块包括决策控制单元、图像采集单元以及雷达采集单元，其中，
图像采集单元用于获取视频或图像信息，其通讯连接至决策控制单元并可向其发送信息；
激光雷达采集单元用于检测障碍物信息，其通讯连接至决策控制单元并可向其发送信息；
决策控制单元接收图像采集单元、激光雷达采集单元输出的信息并进行处理；
所述人机交互模块与处理模块通讯连接，用于接收决策控制单元输出的信息并进行相应人机交互。
2.如权利要求1所述的基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，其特征在于，所述图像采集单元包括相机和图像信号处理器，相机用于获取本车前方的视频或图像信息，其通讯连接至图像信号处理器，图像信号处理器用于对视频或图像信息进行处理，其通讯连接至决策控制单元。
3.如权利要求1和2所述的基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，其特征在于，所述雷达采集单元包括激光雷达和激光雷达信号处理器，激光雷达用于发射和接收光波信号，其通讯连接至激光雷达信号处理器，激光雷达信号处理器用于对光波信号进行处理，其通讯连接至决策控制单元。
4.如权利要求3所述的基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，其特征在于，所述激光雷达安装在本车前保险杠中间位置处，其高度为离地距离为40-60cm，激光雷达的发射激光束垂直于本车前保险杠平面。
5.如权利要求1-4所述的基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，其特征在于，述人机交互单元包括开关装置和声光报警模块，所述声光报警模块根据决策控制单元输出的信息进行声音和/或灯光的警示信息。
6.如权利要求5所述的基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，其特征在于，所述开关装置为按钮，其用于开启或关闭碰撞预警系统，所述声光报警模块包括显示器和语音控制器，显示器通过LED或图标信息进行显示，语音控制器以声音信息给予警示。
7.如权利要求1-6所述的基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，其特征在于，还包括电源供给单元，其供电连接至决策控制单元。
8.如权利要求1-7所述的基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，其特征在于，所述图像采集单元获取的视频或图像信息为本车前方的视频或图像信息，图像采集单元可处理上述信息得到本车在车道中的前方车辆信息。
9.如权利要求1-8所述的基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统，其特征在于，所述障碍物信息为本车前方障碍物的距离、速度信息，激光雷达信号处理器对激光雷达接收到的光波信号进行处理得到所述的本车前方障碍物的距离、速度信息，所述决策控制单元输出的信息为相应的警示命令。
10.如权利要求1-9所述基于激光雷达与视觉的车辆碰撞预警系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)激光雷达采集单元确定行驶在本车前方的车辆即目标车辆；
(2)图像采集单元对目标车辆的位置进行确定：图像信号处理器处理得到本车前方车辆的距离、方位信息；
(3)通过图像采集单元、激光雷达采集单元同时对目标车辆进行判定；
(4)通过图像采集单元、激光雷达采集单元分别进行判断；
(5)对步骤(4)中的判断结果进行比较，若两者的结果相同，则说明目标车辆识别准确；若两者的结果不相同，则对目标车辆重新进行识别；
(6)确定目标车辆后，决策控制单元通过激光雷达实时计算与前车的距离；
(7)将本车和目标车辆之间的距离与安全距离进行比较；
(8)若处于不安全距离，决策控制单元输出警示命令至人机交互模块，对驾驶人员给予警示。
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