CN106875746A - 一种汽车安全驾驶预警系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车安全驾驶预警系统，包括近、远距离汽车安全驾驶预警系统与方法，其中近距离汽车安全驾驶预警系统包括位于车身四周的雷达传感器、汽车车体运动感知传感器模组、行车轨迹预测模块、汽车通信网络模块和显示单元；本发明通过对汽车周围的邻居汽车进行“动态邻域汽车网络”的预警系统构建，使得构建的整个系统在一个车载屏幕终端上进行实时的显示，可有效避免行车事故的发生，降低安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及行车安全驾驶领域，具体为一种汽车安全驾驶预警系统与方法。
背景技术
目前的道路出行中交通事故发生率居高不下，究其原因是多种多样的，其中驾驶员自身存在复杂多变的自身情况（喝酒、疲劳或困倦）与消极情绪（愤怒，急躁，抑郁，狂喜等），引发的交通事故占据大多数比例；另一方面，交通事故的发生还源于驾驶员之间缺乏及时提醒和预警，目前的提醒方式仅限于通过驾驶员的粗糙目视，进行主观判断。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种汽车安全驾驶预警系统，通过
对汽车周围的邻居汽车进行“动态邻域汽车网络”的预警系统构建，使得构建的整个系统在一个车载屏幕终端上进行实时的显示，可有效避免行车事故的发生，降低安全隐患。
本发明的技术方案是：
一种近距离汽车安全驾驶预警系统，其特征在于：包括位于车身四周的雷达传感器、汽车车体运动感知传感器模组、行车轨迹预测模块、汽车通信网络模块和显示单元；
所述雷达传感器，用于获取在车身前、后、左、右四个扇区内，相邻车辆与车身之间的成像，建立汽车邻域网络的位置拓扑，所述相邻车辆为在当前汽车雷达传感器射程范围内的车辆；
所述汽车车体运动感知传感器模组，用于获取汽车方向盘旋转信息、加速/制动信息、胎压信息和油箱容量信息，并将上述信息发送至行车轨迹预测模块；
所述行车轨迹预测模块，根据汽车车体运动感知传感器模组发送的信息，预测下一时刻汽车的行车轨迹；
所述行车轨迹预测模块的输出通过汽车通信网络发送至相邻车辆；
所述行车轨迹预预测模块还包括根据汽车车体运动感知传感器模组发送的信息，采用基于驾驶员的常规驾驶意识对当前车辆驾驶员的驾驶行为进行预测。
进一步的，所述行车轨迹预测模块采用悲观预测策略。
进一步的，所述汽车通信网络模块采用LTE-V广播系统。
所述显示单元，用于显示所述汽车邻域网络的位置拓扑以及相邻车辆发送的其下一时刻汽车的行车轨迹。
进一步的，本系统还具语音模块，与行车轨迹预测模块相连，用于将下一时刻汽车的行车轨迹通过语音形式展现。
进一步的，本系统还具有驾驶员自主信息录入模块，用于获取驾驶员下一时刻的驾驶行为，并通过汽车通信网络模块发送至相邻车辆。
进一步的，本系统还具有驾驶员自主信息接收模块，其电源回路通过一常闭开关与车载电源相连，用于可选择的接收相邻车辆驾驶员自主信息录入模块中的信息。
本发明还提出了一种近距离汽车安全驾驶预警方法，包括：
实时获取当前车辆与相邻车辆之间的图像，所述相邻车辆为以当前车辆为中心，设定距离范围内的车辆；
通过汽车方向盘旋转信息、加速/制动信息、胎压信息和油箱容量信息预测下一时刻汽车的行车轨迹；
通过汽车通信网络，将当前汽车下一时刻的行车轨迹和与相邻车辆之间的图像发送至相邻车辆，并接受相邻车辆发送的上述信息，实现当前车辆的安全驾驶预警。
进一步的，可将实时获取当前车辆与相邻车辆之间的图像替换为当前车辆与相邻车辆之间的直线距离和相对角度。
进一步的，本方法还包括获取下一时刻驾驶员自主的驾驶行为，并通过汽车通信网络发送至相邻车辆。
本发明还提出了一种基于上述系统的汽车安全驾驶预警系统，还包括远距离汽车安全驾驶预警系统，所述远距离汽车安全驾驶预警系统具有DGPS物理定位系统，用于将车辆的位置信息实时标注在电子地图上；通过汽车通信网络模块将所述行车轨迹预测模块的输出发送至远距离汽车的DGPS物理定位系统上；所述远距离在汽车通信网络的辐射范围内。
进一步的，本系统还包括全向天线，用于使得待传播的信息绕过行车线路中的阻挡物。
本发明还提出了一种基于上述方法的汽车安全驾驶预警方法：通过实时电子
地图获取汽车位置信息，将下一时刻汽车的行车轨迹通过汽车通信网络发送至远距离汽车的电子地图上，同时接收远距离汽车发送的其下一时刻行车轨迹；实现远距离汽车安全驾驶预警，所述远距离在汽车通信网络的辐射范围内。
进一步的，所述汽车通信网络采用LTE-V广播系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明充分利用先进的加速/制动传感器、轮胎胎压检测传感器、汽车感知传感器、雷达成像技术、广播技术、定位技术、电子地图、人脑思维的研究成果，构筑了一种基于传感数据汇聚融合分析与驾驶员人脑意识判断的驾驶轨迹提前预测与评估预警的智能汽车邻居网络。用于对汽车周围的邻居汽车进行“动态邻域汽车网络”的预警系统构建，构建的整个系统在一个车载屏幕终端上进行实时的显示，可有效避免行车事故的发生，降低安全隐患。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明近距离汽车安全驾驶预警系统；
图2为本发明使用雷达传感器确定扇区的示意图；
图3为本发明近距离汽车安全驾驶预警系统邻居网络内的汽车扇区相对位置的确立过程；
图4为本发明近距离汽车安全驾驶预警系统邻居网络内的汽车通信流程；
图5为本发明远距离汽车安全驾驶预警系统的汽车广播网络。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1：一种近距离汽车安全驾驶预警系统，包括位于车身四周的雷达传感器、汽车车体运动感知传感器模组、行车轨迹预测模块、汽车通信网络模块和显示单元；雷达传感器，用于获取在车身前、后、左、右四个扇区内，相邻车辆与车身之间的成像，建立汽车邻域网络的位置拓扑，所述相邻车辆为在当前汽车雷达传感器射程范围内的车辆；汽车车体运动感知传感器模组，用于获取汽车方向盘旋转信息、加速/制动信息、胎压信息和油箱容量信息，并将上述信息发送至行车轨迹预测模块；行车轨迹预测模块，根据汽车车体运动感知传感器模组发送的信息，预测下一时刻汽车的行车轨迹；行车轨迹预测模块的输出通过汽车通信网络发送至相邻车辆；显示单元，用于显示所述汽车邻域网络的位置拓扑以及相邻车辆发送的其下一时刻汽车的行车轨迹。
如图1所示，a的位于车身四周的四个雷达传感器向周围发射一定波束范围的超宽带射频脉冲信号，通过接收反射宽带回波，进行相邻汽车的车身轮廓之间的距离估计与成像，以当前汽车为中心节点，建立汽车邻域网络的位置拓扑，确定中心汽车与邻居汽车的轮廓的相对角度范围/直线距离。
通过接收前后左右扇区反射的雷达回波脉冲，进行距离估计，a车与邻居车体轮廓一维成像，确定中心汽车与邻居汽车的相对位置，把周边邻居汽车归在不同的邻居网的上下左右4个扇区之一，如图2和图3所示。
对a汽车进行传感融合的行车轨迹预测：
通过对a的方向盘旋转，加速/制动、胎压检测、油箱容量检测的汽车运动感知传感器，进行传感数据汇聚与分析，给出如下几个“驾驶轨迹预测”情况：（1）直向加速/减速/停车；（2）左拐加速/减速；（3）左拐/右拐；（4）右拐加速/减速。
如果a的传感融合系统判断a的行车轨迹有某种程度的变化，，则会通过汽车通信网络LTE-V广播系统发送到b，c，d，e，f汽车等；收到广播信息的车b，c，d，e通过屏幕显示出a的可能行车轨迹，并且基于驾驶员的常规驾驶意识进行a的驾驶行为预测：“a想从左面超过b车”。
通过LTE-V通信网络全方向广播，并且a，b，c，d，e屏幕给出a，b，c，d，e的当前布局情况，与a的可能的行车轨迹与脑意识。b,c,d,e会及时刷新添加a意识后的最新的布局情况。
并且对a预测的策略也是基于略悲观的策略，即拐弯更急，加速更快。只有这样预测，才可能是该系统具有比较好的指导价值，最大规避近距离的碰撞事故。
近距离邻居汽车节点基于“驾驶员的预测”进行基于驾驶员的思维常识“drivingcommon sense”模型的判断，然后推导出可能的行车轨迹突变导致的车祸或者碰撞情况，进行提前预警。
当b（前），c（后），d（左），e（右）汽车处于危险的距离时，比如距离30米，将会通过屏幕进行邻居汽车之间的通信接口会话，给出屏幕邻居网络布局与突然变更的行车轨迹提醒，给出从“基于传感融合的提前驾驶轨迹预测”，并导出的驾驶员的驾驶意识。
当b（前），c（后），d（左），e（右）汽车处于危险的距离时，比如距离10米，除了进行驾驶轨迹广播预警外，安全驾驶系统将会对每个汽车进行“驾驶友好程度打分评估”，并且该系统会记录下每个驾驶汽车的“驾驶友好程度分数”，通过邻近汽车网络，及时更新临近汽车的“友好分数”“历史碰撞情况”“近几个月的友好记录变更轨迹”“目前潜在的最可能进攻者”；该系统，必须打开，避免不良记录者将它关掉，而逃避；但是，该记录会每7天重新复位刷新，给驾驶员机会“改过自新”。
为避免驾驶员突然改变行车轨迹导致的车祸，邻近结点对于“频繁进距离变更轨迹的车辆，给出邻居警告分数”，并且，该信息也会向新的邻居周边汽车发出警告，该记录会每7天重新刷新。
洗车近距离安全驾驶预警系统，利用车身周边传感预警系统，通过超宽带UBW(ultra band-width)雷达射频脉冲传感器，进行邻居汽车相对于中间汽车节点的前/后/左/右扇区的图像目标定位，中心汽车与邻居汽车的车体轮廓图像生成，中间汽车节点与邻居汽车节点组成的最小动态邻域汽车网络拓扑动态需要实时更新，近距离超宽带雷达需要覆盖当前汽车身周边视觉范围的盲区；同时，超宽带UBW(Ultra Band-Width)雷达利用发射与接受的双向飞行加盖时间戳技术，进行车体距离的快速评估；无论是车体之间测距，还是车体间轮廓之间图像处理，都需要提交到汽车本地的处理系统，进行分析处理，然后，把处理后的信息显示在汽车内的屏幕上。处理的紧急交通事件模型包括：侧面刮蹭、后面追尾等故障
实施例2：一种近距离汽车安全驾驶预警方法，实时获取当前车辆与相邻车辆之间的图像，相邻车辆为以当前车辆为中心，设定距离范围内的车辆；通过汽车方向盘旋转信息、加速/制动信息、胎压信息和油箱容量信息预测下一时刻汽车的行车轨迹；通过汽车通信网络，将当前汽车下一时刻的行车轨迹和与相邻车辆之间的图像发送至相邻车辆，并接受相邻车辆发送的上述信息，实现当前车辆的安全驾驶预警。
本实施例中可将实时获取当前车辆与相邻车辆之间的图像替换为当前车辆与相邻车辆之间的直线距离和相对角度。
本实施例中还可获取下一时刻驾驶员自主的驾驶行为，并通过汽车通信网络发送至相邻车辆。
实施例3：汽车安全驾驶预警系统，包括近距离、远距离汽车安全驾驶预警系统。
远距离的汽车利用远处广播定位检测系统：中国自主的LTE-V广播系统、差分全球精准DGPS物理定位系统联合电子地图组成的预警系统，以预警视觉范围外的区域，远处紧急交通事件模型，比如：稍微远处相对快速行驶的汽车，轮胎爆了，突然拐弯等情况。基于汽车远距离预警系统进行汽车驾驶轨迹的预测，并且基于驾驶员的普通驾车意识（drivingcommon sense）的模型进行推导，预测可能的潜在车祸，并且进行最小动态邻域汽车网络内的广播；最终通过汽车邻居网的潜在车祸屏幕进行预警指示；通过对每个汽车的驾驶记录进行打分，并且在最小动态邻域汽车网络内的邻居汽车内，“不友好/违规”驾驶的纪律可以与多传感数据以及潜在车祸推导结果合并后进行广播。
DGPS物理定位联合电子地图、LTE-V广播系统组建汽车定位广播系统，结合本地汽车处理系统，进行分析运算，进行前在车祸的屏幕指示与声音报警；
主要是把传感检测数据，进行实时发送到远处汽车，比如100米外，（也包括近距离汽车），发现近距离雷达测距成像传感器不能发现的远端交通故障，如图4所示，其为广播预警系统。
实施例4：一种汽车安全驾驶预警方法：包括上述近距离安全驾驶预警方法
和远距离安全驾驶预警方法，其中远距离安全驾驶预警方法通过实时电子地图获取汽车位置信息，将下一时刻汽车的行车轨迹通过汽车通信网络发送至远距离汽车的电子地图上，同时接收远距离汽车发送的其下一时刻行车轨迹；实现远距离汽车安全驾驶预警，所述远距离在汽车通信网络的辐射范围内。
本实施例汇总汽车通信网络采用LTE-V广播系统。
本发明充分利用先进的加速/制动传感器、轮胎胎压检测传感器、汽车感知传感器、雷达成像技术、广播技术、定位技术、电子地图、人脑思维的研究成果，构筑了一种基于传感数据汇聚融合分析与驾驶员人脑意识判断的驾驶轨迹提前预测与评估预警的智能汽车邻居网络。用于对汽车周围的邻居汽车进行“动态邻域汽车网络”的预警系统构建，构建的整个系统在一个车载屏幕终端上进行实时的显示，可有效避免行车事故的发生，降低安全隐患。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种近距离汽车安全驾驶预警系统，其特征在于：包括位于车身四周的雷达传感器、汽车车体运动感知传感器模组、行车轨迹预测模块、汽车通信网络模块和显示单元；
所述雷达传感器，用于获取在车身前、后、左、右四个扇区内，相邻车辆与车身之间的成像，建立汽车邻域网络的位置拓扑，所述相邻车辆为在当前汽车雷达传感器射程范围内的车辆；
所述汽车车体运动感知传感器模组，用于获取汽车方向盘旋转信息、加速/制动信息、胎压信息和油箱容量信息，并将上述信息发送至行车轨迹预测模块；
所述行车轨迹预测模块，根据汽车车体运动感知传感器模组发送的信息，预测下一时刻汽车的行车轨迹；
所述行车轨迹预测模块的输出通过汽车通信网络模块发送至相邻车辆；
所述显示单元，用于显示所述汽车邻域网络的位置拓扑以及相邻车辆发送的其下一时刻汽车的行车轨迹。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：还具语音模块，与行车轨迹预测模块相连，用于将下一时刻汽车的行车轨迹通过语音形式展现。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：还具有驾驶员自主信息录入模块，用于获取驾驶员下一时刻的驾驶行为，并通过汽车通信网络发送至相邻车辆。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：还具有驾驶员自主信息接收模块，其电源回路通过一常闭开关与车载电源相连，用于可选择的接收相邻车辆驾驶员自主信息录入模块中的信息。
5.一种近距离汽车安全驾驶预警方法，其特征在于，包括：
实时获取当前车辆与相邻车辆之间的图像，所述相邻车辆为以当前车辆为中心，设定距离范围内的车辆；
通过汽车方向盘旋转信息、加速/制动信息、胎压信息和油箱容量信息预测下一时刻汽车的行车轨迹；
通过汽车通信网络，将当前汽车下一时刻的行车轨迹和与相邻车辆之间的图像发送至相邻车辆，并接受相邻车辆发送的上述信息，实现当前车辆的安全驾驶预警。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：将实时获取当前车辆与相邻车辆之间的图像替换为当前车辆与相邻车辆之间的直线距离和相对角度。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：还包括获取下一时刻驾驶员自主的驾驶行为，并通过汽车通信网络发送至相邻车辆。
8.一种基于权利要求1的汽车安全驾驶预警系统，其特征在于还包括远距离汽车安全驾驶预警系统，所述远距离汽车安全驾驶预警系统包括DGPS物理定位系统，用于将车辆的位置信息实时标注在电子地图上；通过汽车通信网络模块将所述行车轨迹预测模块的输出发送至远距离汽车的DGPS物理定位系统上；所述远距离在汽车通信网络的辐射范围内。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于；还包括全向天线，用于使得待传播的信息绕过行车线路中的阻挡物。
10.一种基于权利要求5的汽车安全驾驶预警方法，其特征在于：通过实时电子地图获取汽车位置信息，将下一时刻汽车的行车轨迹通过汽车通信网络发送至远距离汽车的电子地图上，同时接收远距离汽车发送的其下一时刻行车轨迹，实现远距离汽车安全驾驶预警；所述远距离在汽车通信网络的辐射范围内。
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