CN106004775B - 一种用于车辆的自适应前保险杠系统及控制方法 - Google Patents

一种用于车辆的自适应前保险杠系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的自适应前保险杠系统及控制方法，涉及车辆安全领域。所述用于车辆的自适应前保险杠系统，用于控制所述前保险杠系统伸出，以改变所述车辆前方的行人与所述车辆碰撞时的运动轨迹，包括判断模块，用于判断所述车辆前方的物体是否为行人，在判断是行人的情况下获取所述行人的相关信息，所述相关信息包括行人身高信息及行人运动信息；车速传感器，用于获取所述车辆的速度；中央控制模块，用于根据所述行人的相关信息及所述车辆的速度计算相对所述前保险杠伸出的距离；和执行机构，用于伸出所述距离。本发明还提供了相应的控制方法。通过本发明，可有效减轻不同身高行人其头部碰撞车辆产生的伤害。

Description

一种用于车辆的自适应前保险杠系统及控制方法
技术领域
本发明涉及车辆安全领域，特别是涉及一种用于车辆的自适应前保险杠系统及控制方法。
背景技术
在车辆行驶过程中，导致行人与车辆发生碰撞而死亡的主要原因是行人头部受到激烈撞击。而在风窗玻璃下缘至发动机罩后缘这一区域，由于车身结构刚度较大，更容易造成较严重的行人头部伤害甚至是死亡，并且在这一区域，行人头部发生碰撞的几率也明显高于车辆的其他位置。
目前在对这一区域的安全保护方面，车辆生产商主要在这一区域安装行人安全气囊来保证行人的安全。当行人与车辆发生碰撞的瞬间，通过打开安装在这一区域的行人安全气囊，使得行人头部撞击在安全气囊处，从而避免行人头部直接撞击在刚度较大的风窗玻璃下缘至发动机罩后缘区域，也就有效减轻了行人的头部伤害。
但是行人安全气囊的设置只针对特定身高的行人设计，若身高偏高或偏矮，该气囊就不能有效对行人头部进行保护，此外，当安全气囊展开后，其会覆盖风窗玻璃大部分面积，使得驾驶员的视野变差，容易发生与行人的二次碰撞风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车辆的自适应前保险杠系统，该系统能够在车辆与行人发生碰撞时，有效减轻行人头部碰撞带来的伤害。
本发明的另一个目的在于提供一种用于车辆的自适应前保险杠控制方法，通过该方法，能够有效保护行人头部安全。
特别地，本发明提供了一种用于车辆的自适应前保险杠系统，用于控制所述前保险杠系统伸出，以改变所述车辆前方的行人与所述车辆碰撞时的运动轨迹，其可以包括：
判断模块，用于判断所述车辆前方的物体是否为行人，在判断是行人的情况下获取所述行人的相关信息，所述相关信息包括行人身高信息及行人运动信息；
车速传感器，用于获取所述车辆的速度；
中央控制模块，用于根据所述行人的相关信息及所述车辆的速度计算相对所述前保险杠伸出的距离；和
执行机构，用于伸出所述距离，从而避免行人的头部与所述车辆碰撞在其风窗玻璃下缘到发动机罩后缘区域。
进一步地，所述行人运动信息包括所述行人的运动速度及所述行人的运动轨迹。
进一步地，所述判断模块包括：
图像采集单元，用于采集所述车辆前方的物体的图像；
识别单元，用于根据所述图像识别出行人并获取所述行人身高信息和所述行人的运动轨迹；和
行人速度获取单元，用于获取所述行人的速度。
进一步地，所述图像采集单元为摄像头；
可选地，所述摄像头布置在所述车辆顶部且位于所述风窗玻璃上方。
进一步地，所述行人速度获取单元为雷达；
可选地，所述雷达布置在所述前保险杠处。
进一步地，所述中央控制模块为电子控制单元。
进一步地，所述执行机构包括：
支撑板，设置在所述前保险杠下方，能够相对所述前保险杠伸出或缩回，用于改变所述行人与所述车辆的包络距离；和
液压机构，与所述支撑板相连，用于驱动所述支撑板伸出或缩回；
可选地，所述液压机构为液压缸或液压推杆。
进一步地，所述执行机构还包括缓冲块，所述缓冲块设置在所述前保险杠处，并能够相对所述前保险杠伸出或缩回，用于与所述支撑板一起改变所述行人与所述车辆的包络距离，所述液压机构还与所述缓冲块相连，所述液压机构还用于驱动所述缓冲块伸出或缩回。
进一步地，本发明还提供了一种用于车辆的自适应前保险杠控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤100，判断所述车辆前方的物体是否为行人，在判断是行人的情况下获取所述行人的相关信息并且获取所述车辆的速度，其中，所述相关信息包括行人身高信息及行人运动信息；
步骤200，根据所述行人的相关信息及所述车辆的速度计算相对所述前保险杠伸出的距离；
步骤300，伸出所述距离，从而避免行人的头部与所述车辆碰撞在其风窗玻璃下缘到发动机罩后缘区域。
进一步地，所述步骤100是在所述车辆前方8-15米处判断所述车辆前方的物体是否为行人，所述步骤200是通过模糊计算出所述距离；
可选地，所述步骤100是在所述车辆前方5-8米处判断所述车辆前方的物体是否为行人，所述步骤200是通过精确计算出所述距离；
可选地，所述控制方法还包括在获取所述车辆的速度不小于30千米/小时，控制所述系统伸出所述距离。
本发明的用于车辆的自适应前保险杠系统及控制方法，当车辆与行人发生碰撞的瞬间，根据不同身高的行人来改变前保险杠下部支撑板和缓冲块向车辆前端的伸长量，从而改变行人与车辆碰撞时的运动轨迹，也就避免了行人头部撞击到风窗玻璃下缘到发动机罩后缘区域，有效减轻了对行人头部的伤害。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。附图中：
图1是本发明一个实施例的用于车辆的自适应前保险杠系统的逻辑控制图；
图2是本发明另一个实施例的用于车辆的自适应前保险杠系统的逻辑控制图；
图3是本发明另一个实施例的关于自适应前保险杠系统在车辆中的位置的示意图；
图4是本发明一实施例的用于车辆的自适应前保险杠控制方法的工作流程图；
图5是本发明另一实施例的用于车辆的自适应前保险杠控制方法的工作流程图。
具体实施方式
图1是本发明一个实施例的用于车辆的自适应前保险杠系统的逻辑控制图，如图1所示，一种用于车辆的自适应前保险杠系统用于控制所述前保险杠系统伸出，以改变所述车辆前方的行人与所述车辆碰撞时的运动轨迹，其一般性地可以包括判断模块10用于判断所述车辆前方的物体是否为行人，在判断是行人的情况下获取所述行人的相关信息，所述相关信息包括行人身高信息及行人运动信息；车速传感器20用于获取所述车辆的速度；中央控制模块30用于根据所述行人的相关信息及所述车辆的速度计算相对所述前保险杠伸出的距离；和执行机构40用于伸出所述距离，从而避免行人的头部与所述车辆碰撞在其风窗玻璃下缘到发动机罩后缘区域。其中，所述距离的获取方式为：所述自适应前保险杠系统中预存有通过实验获得的各类计算模型，所述中央控制模块30根据获得的实际的所述行人相关信息及所述车辆的速度提取相应的计算模型，并按照这个模型计算出所述前保险杠伸出的距离。
通过本发明，在车辆与行人发生碰撞的瞬间，中央控制模块30根据不同身高的行人来改变前保险杠下部支撑板和缓冲块向车辆前端的伸长量，从而改变行人与车辆碰撞时的运动轨迹，也就避免了行人头部撞击到风窗玻璃下缘到发动机罩后缘区域，有效减轻了对行人头部的伤害。
此外，相较于在风窗玻璃下缘至发动机罩后缘这一区域安装行人安全气囊，在安全气囊展开后，虽然保护了行人头部安全，但因其会覆盖风窗玻璃大部分面积而使得驾驶员的视野变差，从而容易发生与行人的二次碰撞风险，本发明不会遮挡驾驶员视线，因而具有更高的安全性与实用性。
具体的，所述行人运动信息包括所述行人的运动速度及所述行人的运动轨迹，将上述信息输入所述中央控制模块30后，有利于中央控制模块30做出更加正确合理的判断。所述车速传感器20为车辆本身配置零部件，可以理解，当车辆车速很低甚至不动时，即使行人与车辆发生碰撞，那么也不会对行人造成较大的伤害，因此，有必要采用车速传感器20测量车速，以便中央控制模块30接收车速信息并作出是否需要执行机构40伸出车辆前端的决定。
图2是本发明另一个实施例的用于车辆的自适应前保险杠系统的逻辑控制图。如图2所示，在本发明一个实施例中，所述判断模块10包括图像采集单元101用于采集所述车辆前方的物体的图像；识别单元102用于根据所述图像识别出行人并获取所述行人身高信息和所述行人的运动轨迹；和行人速度获取单元103用于获取所述行人的速度；中央控制模块30接收所述行人身高信息、行人运动轨迹和行人速度，同时接收所述车速传感器20测得的车辆的速度，并根据以上信息计算相对所述前保险杠伸出的距离；执行机构40用于伸出所述距离，从而避免行人的头部与所述车辆碰撞在其风窗玻璃下缘到发动机罩后缘区域。
图3是本发明一个实施例的关于自适应前保险杠系统在车辆中的位置的示意图，具体的，如图3所示，所述图像采集单元101为摄像头，可选地，所述摄像头布置在所述车辆顶部且位于所述风窗玻璃上方。所述行人速度获取单元103为雷达；可选地，所述雷达布置在所述前保险杠处。所述中央控制模块30为电子控制单元，所述电子控制单元可以集成于车辆CAN网络系统中。
在本发明一个实施例中，所述执行机构40包括支撑板401，设置在所述前保险杠下方，能够相对所述前保险杠伸出或缩回，用于改变所述行人与所述车辆的包络距离；和液压机构403，与所述支撑板401相连，用于驱动所述支撑板401伸出或缩回；可选地，所述液压机构403为液压缸或液压推杆。
进一步地，所述执行机构40还包括缓冲块402，所述缓冲块402设置在所述前保险杠处，并能够相对所述前保险杠伸出或缩回，用于与所述支撑板401一起改变所述行人与所述车辆的包络距离，所述液压机构403还与所述缓冲块402相连，所述液压机构403还用于驱动所述缓冲块402伸出或缩回。
图4是本发明一实施例的用于车辆的自适应前保险杠控制方法的工作流程图，如图4所示，所述用于车辆的自适应前保险杠控制方法可以包括如下步骤：
S100，判断所述车辆前方的物体是否为行人，在判断是行人的情况下获取所述行人的相关信息并且获取所述车辆的速度，其中，所述相关信息包括行人身高信息及行人运动信息；
S200，根据所述行人的相关信息及所述车辆的速度计算相对所述前保险杠伸出的距离；
S300，伸出所述距离，从而避免行人的头部与所述车辆碰撞在其风窗玻璃下缘到发动机罩后缘区域。
更具体的，如图5所示，图5是本发明另一实施例的用于车辆的自适应前保险杠控制方法的工作流程图，其具体为：
S1，位于车辆处的雷达与摄像头持续采集车辆前方的信号，识别单元在车辆前方8-15米处进行持续识别行人动作，若识别到行人，则转至S2；若未识别到行人，则所述雷达、摄像头及行人速度传感器保持采集车辆前方信号；
S2：识别单元识别出行人身高信息和行人的运动轨迹，行人速度获取单元获取行人的速度，车速传感器获取车辆的速度，中央控制模块根据以上信息通过模糊计算得到相对所述前保险杠伸出的距离；
S3：所述识别单元在车辆前方5-8米处进行识别行人动作，若识别到行人，则转至S4；若未识别到行人，则所述雷达、摄像头及行人速度传感器保持采集车辆前方信号；
S4：所述识别单元识别出所述行人身高信息和所述行人的运动轨迹，行人速度获取单元获取所述行人的速度，车速传感器获取所述车辆的速度，中央控制模块根据以上信息在S2的基础上通过精确计算得到相对所述前保险杠伸出的距离；
S5：所述中央控制模块判断所述车辆的速度是否大于30km/h，若是，则转至S6；若否，则所述雷达、摄像头及行人速度传感器保持采集车辆前方信号。
S6：执行机构伸出所述距离，从而避免行人的头部与所述车辆碰撞在其风窗玻璃下缘到发动机罩后缘区域。
上述实施例考虑了车辆交通的实际情况，若行人距车辆的距离过长，那么车内驾驶员很容易采取相关的制动装置以避免碰撞行人，所以，本实施例选择了行人距离车辆前方8-15米处才开始启动所述用于车辆的自适应前保险杠系统。
同时，考虑到距车辆8-15米的行人有可能已经意识到车辆将要撞向自己，从而往车辆旁边避让以避免出现事故，或者该行人根本不往车辆方向行走，而是突然拐弯走向另一条人行道，在上述实施例中，当行人距离车辆前方8-15时，中央控制模块首先进行模糊计算，以预判行人头部撞击车辆的位置和前保险杠伸出的长度。模糊计算的设置，一方面，考虑到上述两种特殊情况，在距车距离较长的情况下，相对于比较精确的计算行人头部撞击车辆的位置和前保险杠伸出的距离，中央控制模块不需要花费更多的计算成本，另一方面，在行人与车辆会发生真实碰撞的情况下，当行人位于车辆前方更近的距离(步骤3)时，也为中央控制模块的精确计算做好了一定的铺垫，即在已有的模糊计算的基础上，通过相应的比较简单的计算就能得到前保险杠精确伸出的距离。因此，通过模糊计算与精确计算两者的结合，充分保证了实际情况中各种可能出现的情形，使得该方法的运用更加有效与合理。
同理，如前所述，在车辆车速很低甚至不动的情况下，即使行人与车辆发生碰撞，那么也不会对行人造成较大的伤害，因此，在上述实施例中，考虑了车速的影响，当中央控制模块接收到车辆的车速大于30千米/小时以后，才控制执行机构伸出所述距离，用以保护行人安全。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (13)

1.一种用于车辆的自适应前保险杠系统，用于控制所述前保险杠系统伸出，以改变所述车辆前方的行人与所述车辆碰撞时的运动轨迹，包括：
判断模块，用于判断所述车辆前方的物体是否为行人，在判断是行人的情况下获取所述行人的相关信息，所述相关信息包括行人身高信息及行人运动信息；
车速传感器，用于获取所述车辆的速度；
中央控制模块，用于根据所述行人的相关信息及所述车辆的速度计算相对所述前保险杠伸出的距离；和
执行机构，用于伸出所述距离，从而避免行人的头部与所述车辆碰撞在其风窗玻璃下缘到发动机罩后缘区域；其中，所述执行机构包括：
支撑板，设置在所述前保险杠下方，能够相对所述前保险杠伸出或缩回，用于改变所述行人与所述车辆的包络距离；和
液压机构，与所述支撑板相连，用于驱动所述支撑板伸出或缩回；
其中，所述执行机构还包括缓冲块，所述缓冲块设置在所述前保险杠处，并能够相对所述前保险杠伸出或缩回，用于与所述支撑板一起改变所述行人与所述车辆的包络距离，所述液压机构还与所述缓冲块相连，所述液压机构还用于驱动所述缓冲块伸出或缩回。
2.根据权利要求1所述的自适应前保险杠系统，其特征在于，所述行人运动信息包括所述行人的运动速度及所述行人的运动轨迹。
3.根据权利要求1所述的自适应前保险杠系统，其特征在于，所述判断模块包括：
图像采集单元，用于采集所述车辆前方的物体的图像；
识别单元，用于根据所述图像识别出行人并获取所述行人身高信息和所述行人的运动轨迹；和
行人速度获取单元，用于获取所述行人的速度。
4.根据权利要求3所述的自适应前保险杠系统，其特征在于，所述图像采集单元为摄像头。
5.根据权利要求4所述的自适应前保险杠系统，其特征在于，所述摄像头布置在所述车辆顶部且位于所述风窗玻璃上方。
6.根据权利要求3所述的自适应前保险杠系统，其特征在于，所述行人速度获取单元为雷达。
7.根据权利要求6所述的自适应前保险杠系统，其特征在于，所述雷达布置在所述前保险杠处。
8.根据权利要求1所述的自适应前保险杠系统，其特征在于，所述中央控制模块为电子控制单元。
9.根据权利要求1所述的自适应前保险杠系统，其特征在于，所述液压机构为液压缸或液压推杆。
10.应用于权利要求1-9任一项中用于车辆的自适应前保险杠系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤100，判断所述车辆前方的物体是否为行人，在判断是行人的情况下获取所述行人的相关信息并且获取所述车辆的速度，其中，所述相关信息包括行人身高信息及行人运动信息；
步骤200，根据所述行人的相关信息及所述车辆的速度计算相对所述前保险杠伸出的距离；
步骤300，伸出所述距离，从而避免行人的头部与所述车辆碰撞在其风窗玻璃下缘到发动机罩后缘区域；
其中，伸出所述距离采用的执行机构包括：
支撑板，设置在所述前保险杠下方，能够相对所述前保险杠伸出或缩回，用于改变所述行人与所述车辆的包络距离；和
液压机构，与所述支撑板相连，用于驱动所述支撑板伸出或缩回；
其中，所述执行机构还包括缓冲块，所述缓冲块设置在所述前保险杠处，并能够相对所述前保险杠伸出或缩回，用于与所述支撑板一起改变所述行人与所述车辆的包络距离，所述液压机构还与所述缓冲块相连，所述液压机构还用于驱动所述缓冲块伸出或缩回。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述步骤100是在所述车辆前方8-15米处判断所述车辆前方的物体是否为行人，所述步骤200是通过模糊计算出所述距离。
12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述步骤100是在所述车辆前方5-8米处判断所述车辆前方的物体是否为行人，所述步骤200是通过精确计算出所述距离。
13.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括在获取所述车辆的速度不小于30千米/小时时，控制所述系统伸出所述距离。
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