CN106882182A - 一种汽车智能避障系统 - Google Patents

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贝绍轶
张兰春
赵景波
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Abstract

本发明涉及汽车主动安全技术领域，尤其涉及一种汽车智能避障系统，包括前超声波探测器、前报警灯、前左超声波探测器、前右超声波探测器、左红外探测器、右红外探测器、左喇叭、右喇叭、后左超声波探测器、后右超声波探测器、后报警灯、后超声波探测器、ECU单元、EPS单元、ESP单元、转向电机、紧急转向系统、紧急制动系统、制动电机和ABS单元。本发明可以在汽车启动、倒车或转向时对汽车周围进行全方位检测，并做出相应反馈防止碰撞和碾压行人事情的发生，同时在汽车行驶过程中，针对行人横穿马路，前车掉落障碍物，采取紧急制动或转弯避让防止事故发生，以及同一车道车辆安全行驶距离的识别与警示，从而真正实现智能安全行驶。

Description

一种汽车智能避障系统
技术领域
本发明涉及汽车主动安全技术领域，尤其涉及一种汽车智能避障系统。
背景技术
近年来，汽车主动安全成为汽车安全性的重要热点。时下比较普遍的安全系统如ABS(制动防抱死系统)、EBD(电子制动力分配)、TCS(牵引力控制系统)、ESP(车身电子稳定系统)、EBA(电子控制制动辅助系统)等，这些安全系统都能从不同程度上减少和减低事故发生的频率和伤害。
其中，中国专利CN 102765365 A公开了基于机器视觉的行人检测方法及行人防撞预警系统，该方法通过图像处理方式来获取行人信息，存在程序复杂，运算量大，而且无法探测车身后方路况，不能实现主动制动与避障的问题。
中国专利CN101819720A一种非机动车避撞系统及其控制方法，通过射频识别系统和体系装置，提醒驾驶员做出避让判断，存在无法实现主动制动与避障的问题。
中国专利CN 104527516 A一种环境友好型车辆定向喇叭系统，该环境友好型车辆定向喇叭系统虽然避免了传统车辆喇叭大范围的刺耳的鸣笛声，但是无法实现主动制动与避障。
中国专利CN101380927A一种汽车行人防撞红外线自动感应装置，该系统自动感应汽车附近行人位置，虽然可以避免视觉盲区带来的事故，但是无法实现主动制动与避障。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种汽车智能避障系统，尤其是一种紧急避让、驻车系统，综合运用超声波探测器、红外探测器、报警灯和喇叭对行驶汽车周围环境进行探测，并根据障碍物位置、方向和速度进行分析运算，通过ECU单元(电子控制单元)控制ABS单元、ESP单元和EPS单元等进行紧急制动或减速自动转向避让，保证汽车在危险工况下安全行驶。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种汽车智能避障，包括前超声波探测器、前报警灯、前左超声波探测器、前右超声波探测器、左红外探测器、右红外探测器、左喇叭、右喇叭、后左超声波探测器、后右超声波探测器、后报警灯、后超声波探测器、ECU单元、EPS单元、ESP单元、转向电机、紧急转向系统、紧急制动系统、制动电机和ABS单元，
前超声波探测器用来探测汽车行驶方向障碍物的距离和速度，前左超声波探测器用来探测汽车前左方向障碍物的距离和速度，前右超声波探测器用来探测汽车前右方向障碍物的距离和速度，后左超声波探测器用来探测汽车后左方向障碍物的距离和速度，后右超声波探测器用来探测汽车后右方向障碍物的距离和速度，后超声波探测器用来探测汽车后方障碍物的距离和速度；
左红外探测器和右红外探测器用于感应红外源物体，主要用于汽车启动或倒车时防止驾驶员在驾驶盲区内碰撞和碾压行人或动物；
前报警灯、左喇叭、右喇叭和后报警灯用于提醒汽车周围的行人、动物和驾驶员做出相应行为防止碰撞碾压事故的发生；
前超声波探测器、前左超声波探测器、前右超声波探测器、左红外探测器、右红外探测器、后左超声波探测器、后右超声波探测器和后超声波探测器将信号传输给ECU单元，ECU单元经过分析处理将信号发送给前报警灯、左喇叭、右喇叭、后报警灯、紧急转向系统和紧急制动系统，紧急转向系统传递转向信号给EPS单元、ESP单元和转向电机实现对车轮的转向，紧急制动系统传递制动信号给ESP单元、制动电机和ABS单元实现对车轮的制动。
作为本发明的优化方案，当汽车行驶即将通过人行横道，并且有行人要闯红灯时，汽车通过前超声波探测器和前左超声波探测器探测识别行人的位置和速度，ECU单元分析行人走到道路中央位置所用的时间t1与汽车以当前速度行驶到人行横道所用的时间t2，ECU单元通过分析时间t1和时间t2，做出判断，ECU单元通过前报警灯、左喇叭和右喇叭提醒行人和驾驶员，ECU单元给紧急制动系统发送制动信号进行汽车的紧急制动。
作为本发明的优化方案，当汽车行驶过程中突然遇到前车跌落的障碍物，汽车前超声波探测器会探测到障碍物的距离和速度，得到汽车碰撞到障碍物的时间t3，并将信号传递给ECU单元，同时后左超声波探测器和后右超声波探测器探测左右车道有无车辆行驶，并将信号传递给ECU单元，最终ECU单元经过分析计算做出转向避让判断，并将转向信号传递给紧急转向系统，紧急转向系统传递转向信号给EPS单元、ESP单元和转向电机实现对车轮的转向，同时车身的避让过程中前超声波探测器会继续探测障碍物的速度和距离，最终实现紧急避让；如果后左超声波探测器和后右超声波探测器探测左右车道有车辆行驶，则ECU单元将给紧急制动系统发送指令进行制动，紧急制动系统传递制动信号给ESP单元、制动电机和ABS单元，最终实现车轮制动。
作为本发明的优化方案，当汽车在行驶过程中，同一车道后方有车辆时，汽车后超声波探测器探测后方车辆距离和行驶速度，ECU单元进行分析，当车辆行驶速度为a km/h时，车距保持大于a m；若小于a m，则后报警灯亮，提示后车增大车距。
作为本发明的优化方案，左红外探测器探测汽车左方的距离范围为0-5m，右红外探测器探测汽车右方的距离范围为0-5m。
本发明具有积极的效果：1)本发明可以在汽车启动、倒车或转向时对汽车周围进行全方位的检测，并作出相应的动作防止碰撞或碾压的事件发生，同时在汽车行驶的过程中，针对行人横穿马路或前车掉落障碍物时，采取转弯避让或紧急制动防止事故的发生，以及同一车道车辆安全行驶距离的识别与警示，保证了汽车在危险工况下安全行驶。；
2)本发明实现了根据现场环境进行主动制动与避障，真正实现了车辆的安全智能行驶。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2本发明的结构框图；
图3为本发明紧急转向避障工况控制图；
图4为本发明紧急制动工况控制图；
图5为避障行人示意图；
图6为转向避障示意图；
图7为紧急制动避障示意图；
图8为车距保持示意图。
其中：1、前超声波探测器，2、前报警灯，3、前左超声波探测器，12、前右超声波探测器，4、左红外探测器，11、右红外探测器，5、左喇叭，10、右喇叭，6、后左超声波探测器，9、后右超声波探测器，7、后报警灯，8、后超声波探测器，13、ECU单元，14、EPS单元，15、ESP单元，16、转向电机，17、紧急转向系统，18、紧急制动系统，19、制动电机，20、ABS单元。
具体实施方式
如图1-8所示，本发明公开了一种汽车智能避障系统，包括前超声波探测器1、前报警灯2、前左超声波探测器3、前右超声波探测器12、左红外探测器4、右红外探测器11、左喇叭5、右喇叭10、后左超声波探测器6、后右超声波探测器9、后报警灯7、后超声波探测器8、ECU单元13、EPS单元14、ESP单元15、转向电机16、紧急转向系统17、紧急制动系统18、制动电机19和ABS单元20，其中，前超声波探测器1安装在汽车的车头，后超声波探测器8安装在汽车的车尾，前左超声波探测器3、左红外探测器4和左喇叭5依次安装在汽车的前左侧，前右超声波探测器12、右红外探测器11和右喇叭10依次安装在汽车的前右侧，后左超声波探测器6安装在左后轮附近，后右超声波探测器9安装在右后轮附近。
前超声波探测器1用来探测汽车行驶方向障碍物的距离和速度，前左超声波探测器3用来探测前左方向障碍物的距离和速度，前右超声波探测器12用来探测前右方向障碍物的距离和速度，后左超声波探测器6用来探测后左方向障碍物的距离和速度，后右超声波探测器9用来探测后右方向障碍物的距离和速度，后超声波探测器8用来探测汽车后方障碍物的距离和速度；
左红外探测器4和右红外探测器11用于感应行人动物等红外源物体，主要用于汽车启动或倒车时防止驾驶员在驾驶盲区内碰撞和碾压行人或动物，左红外探测器4探测汽车左方的距离范围为0-5m，右红外探测器11探测汽车右方的距离范围为0-5m；
前报警灯2、左喇叭5、右喇叭10和后报警灯7用于提醒汽车周围的行人、动物和驾驶员做出相应行为防止碰撞碾压事故的发生；
如图2所示，前超声波探测器1、前左超声波探测器3、前右超声波探测器12、左红外探测器4、右红外探测器11、后左超声波探测器6、后右超声波探测器9和后超声波探测器8将信号传输给ECU单元13，ECU单元13经过分析处理将信号发送给前报警灯2、左喇叭5、右喇叭10、后报警灯7、紧急转向系统17和紧急制动系统18，紧急转向系统17传递转向信号给EPS单元14、ESP单元15和转向电机16实现对车轮的转向，如图3所示，ESP单元15用于汽车紧急转向时保持汽车稳定状态，EPS单元14根据ECU单元13发出的转向角度和转向速度来控制转向电机16进行紧急转向。如图4所示，紧急制动系统18传递制动信号给ESP单元15、制动电机19和ABS单元20实现对车轮的制动，其中，ESP单元15用于汽车紧急制动时保持汽车稳定状态，ABS单元20用于保持制动时获得最佳的制动效果，制动电机19接受ECU单元13发出的制动强度和制动速度信号，并配合ESP单元15和ABS单元20，实现汽车快速、稳定和高效的制动效果。
当汽车在启动、倒车和转向时，汽车前超声波探测器1、前左超声波探测器3、前右超声波探测器12、左红外探测器4、右红外探测器11、后左超声波探测器6、后右超声波探测器9、后超声波探测器8，分别探测左右前后障碍物距离和速度情况，并将信号传递给ECU单元13，经过分析处理将信号再发送给前报警灯2、左喇叭5、右喇叭10和后报警灯7，提醒汽车周围的行人、动物和驾驶员做出相应行为防止碰撞碾压事故发生。
如图4和5所示，当汽车行驶即将通过人行横道，并且有行人要闯红灯时，汽车通过前超声波探测器1和前左超声波探测器3探测识别行人的位置和速度，ECU单元13分析行人走到道路中央位置所用的时间t1与汽车以当前速度行驶到人行横道所用的时间t2，ECU单元13通过分析t1和t2，做出判断，ECU单元13通过前报警灯2、左喇叭5和右喇叭10提醒行人和驾驶员，ECU单元13给紧急制动系统18发送信号进行汽车的紧急制动。
如图6所示，当汽车行驶过程中突然遇到前车跌落的障碍物，汽车前超声波探测器1会探测到障碍物的距离和速度，得到汽车碰撞到障碍物的时间t3，并将信号传递给ECU单元13，同时后左超声波探测器6和后右超声波探测器9探测左右车道有无车辆行驶，并将信号传递给ECU单元13，最终ECU单元13经过分析计算做出转向避让判断，并将信号传递给紧急转向系统17，紧急转向系统17传递信号给EPS单元14、ESP单元15和转向电机16实现对车轮的转向，同时车身的避让过程中前超声波探测器1会继续探测障碍物的速度和距离，最终实现紧急避让；如图7所示，如果后左超声波探测器6和后右超声波探测器9探测左右车道有车辆行驶，则ECU单元13将给紧急制动系统18发送指令进行制动，紧急制动系统18传递制动信号给ESP单元15、制动电机19和ABS单元20，最终实现车轮制动。
如图8所示，当汽车在行驶过程中，同一车道后方有车辆时，汽车后超声波探测器8探测后方车辆距离和行驶速度，ECU单元13进行分析，当车辆行驶速度为a km/h时，车距保持大于a m；若小于a m，则后报警灯7亮，提示后车增大车距。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车智能避障系统，其特征在于：包括前超声波探测器(1)、前报警灯(2)、前左超声波探测器(3)、前右超声波探测器(12)、左红外探测器(4)、右红外探测器(11)、左喇叭(5)、右喇叭(10)、后左超声波探测器(6)、后右超声波探测器(9)、后报警灯(7)、后超声波探测器(8)、ECU单元(13)、EPS单元(14)、ESP单元(15)、转向电机(16)、紧急转向系统(17)、紧急制动系统(18)、制动电机(19)和ABS单元(20)，
所述的前超声波探测器(1)用来探测汽车行驶方向障碍物的距离和速度，所述的前左超声波探测器(3)用来探测汽车前左方向障碍物的距离和速度，所述的前右超声波探测器(12)用来探测汽车前右方向障碍物的距离和速度，所述的后左超声波探测器(6)用来探测汽车后左方向障碍物的距离和速度，所述的后右超声波探测器(9)用来探测汽车后右方向障碍物的距离和速度，所述的后超声波探测器(8)用来探测汽车后方障碍物的距离和速度；
所述的左红外探测器(4)和右红外探测器(11)用于感应红外源物体，主要用于汽车启动或倒车时防止驾驶员在驾驶盲区内碰撞和碾压行人或动物；
所述的前报警灯(2)、左喇叭(5)、右喇叭(10)和后报警灯(7)用于提醒汽车周围的行人、动物和驾驶员做出相应行为防止碰撞碾压事故的发生；
所述的前超声波探测器(1)、前左超声波探测器(3)、前右超声波探测器(12)、左红外探测器(4)、右红外探测器(11)、后左超声波探测器(6)、后右超声波探测器(9)和后超声波探测器(8)将信号传输给ECU单元(13)，所述的ECU单元(13)经过分析处理将信号发送给前报警灯(2)、左喇叭(5)、右喇叭(10)、后报警灯(7)、紧急转向系统(17)和紧急制动系统(18)，所述的紧急转向系统(17)传递转向信号给EPS单元(14)、ESP单元(15)和转向电机(16)实现对车轮的转向，所述的紧急制动系统(18)传递制动信号给ESP单元(15)、制动电机(19)和ABS单元(20)实现对车轮的制动。
2.根据权利要求1所述的一种汽车智能避障系统，其特征在于：当汽车行驶即将通过人行横道，并且有行人要闯红灯时，汽车通过前超声波探测器(1)和前左超声波探测器(3)探测识别行人的位置和速度，所述的ECU单元(13)分析行人走到道路中央位置所用的时间t1与汽车以当前速度行驶到人行横道所用的时间t2，所述的ECU单元(13)通过分析时间t1和时间t2，做出判断，所述的ECU单元(13)通过前报警灯(2)、左喇叭(5)和右喇叭(10)提醒行人和驾驶员，所述的ECU单元(13)给紧急制动系统(18)发送制动信号进行汽车的紧急制动。
3.根据权利要求1所述的一种汽车智能避障系统，其特征在于：当汽车行驶过程中突然遇到前车跌落的障碍物，汽车前超声波探测器(1)会探测到障碍物的距离和速度，得到汽车碰撞到障碍物的时间t3，并将信号传递给ECU单元(13)，同时后左超声波探测器(6)和后右超声波探测器(9)探测左右车道有无车辆行驶，并将信号传递给ECU单元(13)，最终ECU单元(13)经过分析计算做出转向避让判断，并将转向信号传递给紧急转向系统(17)，紧急转向系统(17)传递转向信号给EPS单元(14)、ESP单元(15)和转向电机(16)实现对车轮的转向，同时车身的避让过程中前超声波探测器(1)会继续探测障碍物的速度和距离，最终实现紧急避让；如果后左超声波探测器(6)和后右超声波探测器(9)探测左右车道有车辆行驶，则ECU单元(13)将给紧急制动系统(18)发送指令进行制动，紧急制动系统(18)传递制动信号给ESP单元(15)、制动电机(19)和ABS单元(20)，最终实现车轮制动。
4.根据权利要求1所述的一种汽车智能避障系统，其特征在于：当汽车在行驶过程中，同一车道后方有车辆时，汽车后超声波探测器(8)探测后方车辆距离和行驶速度，ECU单元(13)进行分析，当车辆行驶速度为a km/h时，车距保持大于a m；若小于a m，则后报警灯(7)亮，提示后车增大车距。
5.根据权利要求1所述的一种汽车智能避障系统，其特征在于：左红外探测器(4)探测汽车左方的距离范围为0-5m，右红外探测器(11)探测汽车右方的距离范围为0-5m。
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