CN106915348B - 一种用于车道偏离预警的驾驶辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车道偏离预警的驾驶辅助系统，包括：稳像架、用于获得车辆转向状态的转向传感器、安装在稳像架上的驾驶辅助装置；所述转向传感器固定设置在转向拨杆前端，所述驾驶辅助装置包括GSP传感器、摄像头、蓝牙数据收发模块；所述转向传感器与驾驶辅助装置通过蓝牙通信，向驾驶辅助装置发送转向传感器获得的转向状态。本发明驾驶辅助系统不需要对汽车部件拆卸、破线等处理，对汽车转向状态判断通过使用加速度计方案检测汽车转向拨杆的状态；本发明驾驶辅助系统成本低、安装方便，即用即装。

Description

一种用于车道偏离预警的驾驶辅助系统
技术领域
本发明涉及车辆辅助驾驶技术，尤其涉及一种用于车道偏离预警的驾驶辅助系统。
背景技术
目前实现专业辅助驾驶的方向主要有以下2种：
1、前装高端车辆，像奔驰、沃尔沃、宝马等，出厂自带高级辅助驾驶功能。
2、后装产品，像专业的Mobileye560车祸防御主动安全驾驶辅助智能防撞系统，以及国内的初创公司中科慧眼、地平线等。
以上两种方案开发成本高、安装维护成本高，平民车主是无法体验和了解辅助驾驶系统。所以，提供一种简单方便低成本解决方案非常有必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种用于车道偏离预警的驾驶辅助系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于车道偏离预警的驾驶辅助系统，包括：用于检测汽车拨杆位置的转向传感器装置和驾驶辅助装置；所述转向传感器装置固定设置在转向拨杆前端；所述转向传感器装置与驾驶辅助装置无线通信，转向传感器装置向驾驶辅助装置发送转向传感器获得的转向状态。
按上述方案，所述驾驶辅助装置包括GSP传感器、摄像头、无线数据收发模块。
按上述方案，所述用于检测汽车拨杆位置的转向传感器装置，包括：
加速度传感器，用于检测并采集汽车拨动转向拨杆时产生的加速度；所述加速度传感器为安装在汽车转向拨杆上的三轴加速度计；
标定单元，用于加速度传感器安装完成后，通过标定步骤，记录拨杆处于上、中、下三个位置时对应的三轴加速度数据；
标定单元工作步骤如下：
标定时，汽车在平直路面上处于静止状态，打开标定采集开关后等待设定时间，保存此时汽车拨杆的位置，加速度计的加速度值；
改变汽车拨杆的位置，打开标定采集开关后等待1s，保存此时汽车拨杆的位置和加速度计的加速度值，完成全部位置的加速度数据采集；
汽车转向状态判断单元，用于根据姿态角判断汽车拨杆的状态，进而判断出汽车转向状态；所述姿态角为三轴加速度传感器的笛卡尔坐标系与大地笛卡尔坐标系的角度值；
具体步骤如下：
1)运动姿态角初始化：根据标定单元的结果计算拨杆各位置间运动姿态角，即旋转矩阵；
其中，
和为拨杆两个相邻位置的标定的三轴加速度值矩阵，采用的是标定数据；M为一3×3阶旋转矩阵，其中包含拨杆两位置间运动信息；
初始化计算后，将得到拨杆各位置间运动的一系列旋转矩阵；
3)计算并判别：将上一步骤计算得出的一系列旋转矩阵依次与前一拨杆状态时记录的加速度数据矩阵点乘；得到的结果依次与当前拨杆状态的加速度矩阵进行对比，计算两矩阵空间夹角，将空间夹角最小者所对应的旋转矩阵作为车辆转向状态判断依据；
4)保存数据：将当前拨杆位置的加速度数据存储，作为下次计算的前一拨杆位置加速度数据。
上述步骤中，标定和初始化步骤在车辆静态时，一次完成；车辆运动时，反复进行步骤3)和步骤4)运算，以判断车辆转向意图。
按上述方案，所述标定单元中标定时，汽车在平直路面上处于静止状态，打开标定采集开关后等待设定时间为1s。
按上述方案，所述转向传感器装置还包括预处理单元，所述预处理单元用于处理加速度传感器中采集的原始数据，消除汽车震动对加速度计的干扰。
按上述方案，所述所述预处理单元数据处理的具体步骤如下：
定时采样三个轴的加速度值，采集到一个长度为M的序列后，开始判断静态点；其中M为大于3的整数；判断找到静态点的条件如下：
1、M序列中，X轴任意两点的差值小于设定阈值；
2、M序列中，Y轴任意两点的差值小于设定阈值；
3、M序列中，Z轴任意两点的差值小于设定阈值；
然后将每个轴中的M个点取平均值，就得到了当前的加速度值，然后利用该值去判断汽车拨杆状态。
本发明产生的有益效果是：
1.目前业界关于汽车转向状态判断主要通过破线接入汽车CAN总线提取转向状态，该方案通过使用加速度计方案检测汽车转向拨杆的状态。
2、本方案不需要对汽车部件拆卸、破线等处理。
3、本方案成本低、安装快，即用即装。
4、本方案可以废旧立新，让大量旧手机变废为宝。
5、本方案可以教育更多用户去了解辅助驾驶系统的作用。
6、本方案结合图像、加速度、陀螺仪、GPS多传感器实现驾驶辅助，比现有单一图像传感器更好的辅助决策。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种用于车道偏离预警的驾驶辅助系统,包括用于检测汽车拨杆位置的转向传感器装置3和安装在稳像架1上的驾驶辅助装置2；所述转向传感器装置固定设置在转向拨杆前端；所述转向传感器装置与驾驶辅助装置无线通信，转向传感器装置向驾驶辅助装置发送转向传感器获得的转向状态。
转向传感器主要作用是用于辅助决策车道偏离功能是否报警，正常转向的车道偏离驾驶辅助装置不报警，反之驾驶辅助装置报警。
其中，转向传感器，包括：
加速度传感器，用于检测并采集汽车拨动转向拨杆时产生的加速度；所述加速度传感器为安装在汽车转向拨杆上的三轴加速度计；
标定单元，用于加速度传感器安装完成后，通过标定步骤，记录拨杆处于上、中、下三个位置时对应的三轴加速度数据；
标定单元工作步骤如下：
标定时，汽车在平直路面上处于静止状态，打开标定采集开关后等待1s，保存此时汽车拨杆的位置，加速度计的加速度值；
改变汽车拨杆的位置，打开标定采集开关后等待1s，保存此时汽车拨杆的位置和加速度计的加速度值，完成全部位置的加速度数据采集；
汽车转向状态判断单元，用于根据姿态角判断汽车拨杆的状态，进而判断出汽车转向状态；所述姿态角为三轴加速度传感器的笛卡尔坐标系与大地笛卡尔坐标系的角度值；
具体步骤如下：
1)运动姿态角初始化：根据标定单元的结果计算拨杆各位置间运动姿态角(旋转矩阵)
其中，
和为拨杆两个位置的标定的三轴加速度值矩阵，M为一3X3阶矩阵(旋转矩阵)，其中包含拨杆两位置间运动信息；
初始化计算后，将得到拨杆各位置间运动的一系列旋转矩阵；
3)计算并判别：将上一步骤计算得出的一系列旋转矩阵依次与前一拨杆状态时记录的加速度数据矩阵点乘；得到的结果依次与当前拨杆状态的加速度矩阵进行对比，计算两矩阵空间夹角，将空间夹角最小者所对应的旋转矩阵作为车辆转向状态判断依据；
4)保存数据：将当前拨杆位置的加速度数据存储，作为下次计算的前一拨杆位置加速度数据。
算法流程如上，标定和初始化步骤在车辆静态时，一次完成。车辆运动时，反复进行步骤3)和步骤4)运算，以判断车辆转向意图。
为了优化传感器的结果准确度，转向传感器还包括预处理单元，所述预处理单元用于处理加速度传感器中采集的原始数据，消除汽车震动对加速度计的干扰。
预处理单元数据处理的具体步骤如下：
定时采样三个轴的加速度值，采集到一个长度为M的序列后，开始判断静态点；判断找到静态点的条件如下：
1、M序列中，X轴任意两点的差值小于设定阈值；
2、M序列中，Y轴任意两点的差值小于设定阈值；
3、M序列中，Z轴任意两点的差值小于设定阈值；
然后将每个轴中的M个点取平均值，就得到了当前的加速度值，然后利用该值去判断汽车拨杆状态。
该算法得出的静态点比较可靠，判断汽车拨杆状态的准确率最高，但是查找静态点的速度比较慢，还有其他找静态点的算法，可以并行运行，加快查找速度。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于车道偏离预警的驾驶辅助系统，包括：用于检测汽车拨杆位置的转向传感器装置和驾驶辅助装置；所述转向传感器装置固定设置在转向拨杆前端；所述转向传感器装置与驾驶辅助装置无线通信，转向传感器装置向驾驶辅助装置发送转向传感器获得的转向状态；
所述用于检测汽车拨杆位置的转向传感器装置，包括：
加速度传感器，用于检测并采集汽车拨动转向拨杆时产生的加速度；所述加速度传感器为安装在汽车转向拨杆上的三轴加速度计；
标定单元，用于加速度传感器安装完成后，通过标定步骤，记录拨杆处于上、中、下三个位置时对应的三轴加速度数据；
标定单元工作步骤如下：
标定时，汽车在平直路面上处于静止状态，打开标定采集开关后等待设定时间，保存此时汽车拨杆的位置，加速度计的加速度值；
改变汽车拨杆的位置，打开标定采集开关后等待设定时间，保存此时汽车拨杆的位置和加速度计的加速度值，完成全部位置的加速度数据采集。
2.根据权利要求1所述的用于车道偏离预警的驾驶辅助系统，其特征在于，所述驾驶辅助装置包括GSP传感器、摄像头、无线数据收发模块。
3.根据权利要求1所述的用于车道偏离预警的驾驶辅助系统，其特征在于，所述标定单元中标定时，汽车在平直路面上处于静止状态，打开标定采集开关后等待设定时间为1s。
4.根据权利要求1所述的用于车道偏离预警的驾驶辅助系统，其特征在于，所述汽车转向状态判断单元，用于根据姿态角判断汽车拨杆的状态，进而判断出汽车转向状态；所述姿态角为三轴加速度传感器的笛卡尔坐标系与大地笛卡尔坐标系的角度值；
具体步骤如下：
1)运动姿态角初始化：根据标定单元的结果计算拨杆各位置间运动姿态角，即旋转矩阵；
其中，
和为拨杆两个相邻位置的标定的三轴加速度值矩阵，采用的是标定数据；M为一3×3阶旋转矩阵，其中包含拨杆两位置间运动信息；
2)初始化计算后，将得到拨杆各位置间运动的一系列旋转矩阵；
3)计算并判别：将上一步骤计算得出的一系列旋转矩阵依次与前一拨杆状态时记录的加速度数据矩阵点乘；得到的结果依次与当前拨杆状态的加速度矩阵进行对比，计算两矩阵空间夹角，将空间夹角最小者所对应的旋转矩阵作为车辆转向状态判断依据；
4)保存数据：将当前拨杆位置的加速度数据存储，作为下次计算的前一拨杆位置加速度数据。
5.根据权利要求1所述的用于车道偏离预警的驾驶辅助系统，其特征在于，所述转向传感器装置还包括预处理单元，所述预处理单元用于处理加速度传感器中采集的原始数据，消除汽车震动对加速度计的干扰。
6.根据权利要求5所述的用于车道偏离预警的驾驶辅助系统，其特征在于，所述预处理单元数据处理的具体步骤如下：
定时采样三个轴的加速度值，采集到一个长度为M的序列后，开始判断静态点；其中M为大于3的整数；判断找到静态点的条件如下：
1、M序列中，X轴任意两点的差值小于设定阈值；
2、M序列中，Y轴任意两点的差值小于设定阈值；
3、M序列中，Z轴任意两点的差值小于设定阈值；
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