CN107161074B - 一种基于v2x技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置 - Google Patents

一种基于v2x技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置，包括车联网模块、汽车数字大灯、数字大灯控制单元、无线通信模块、无人驾驶主开关及紧急故障开关，数字大灯控制单元与车联网模块通讯连接，汽车数字大灯包括两个汽车数字前大灯以及两个汽车数字后大灯，每个数字前大灯分别由一个控制器驱动，两个数字后大灯共用一个控制器驱动，三个控制器分别通过CAN总线与数字大灯控制单元连接并进行指令的收发，一个汽车数字前大灯用于投影显示我车控制权信息及紧急故障信息，另一个汽车数字前大灯用于投影显示我车及邻车的运行信息及周围设施信息，两个汽车数字后大灯用于投影显示我车当前车速及控制权信息。

Description

一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置
技术领域
本发明涉及一种汽车主动安全技术，具体地说是一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置，在进行车车通信、车路通信的同时，将通讯信息及车辆运行状况对外显示的技术，实时根据车内传感器及无线通信模块所获取的信息并按照不同的工况动态改变车辆大灯投影内容，可用于同未搭载车联网技术的车辆共享周围车辆及道路信息，提醒周围车辆注意避让，保障交通安全。
背景技术
目前，无人驾驶汽车的研究与开发受到广泛的关注，与此同时，车车/车路协同技术进一步应用在车辆上，在不远的未来必将会有越来越多的无人驾驶汽车与传统汽车共同行驶在公路上，这对于道路安全提出了新的考验。当道路处于有人驾驶到无人驾驶的过渡阶段，能否对于传统车辆与无人驾驶车辆做出有效区分，实现车辆之间道路信息的共享，将成为影响汽车驾驶安全性的一个重要指标。在驾驶上，无人驾驶智能汽车行驶过程中的控制权具体接管对象(智能系统/驾驶员)，影响着周围车辆(尤其是非无人驾驶车辆)驾驶员关于自身车速与车距的判断，决定着道路的安全性。因此，一套完备的无人驾驶车辆对外显示装置是非常必要的。
发明内容
为了避免在道路上大量引进无人驾驶车辆后潜在的交通事故，本发明提供一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置，该装置不仅能实现同搭载有车联网技术的车辆/设施通信，而且能将我车运行信息及通讯信息与未搭载车联网技术的车辆实现实时动态的信息共享，从而提醒道路上的车辆注意避让，可以在道路上有无人驾驶车辆行驶的情况下，并扩大车联网道路信息的有效传播面积，保障其自身及周围车辆的驾驶安全，降低事故发生率，保障道路交通安全。
本发明的目的可通过如下技术方案实现：
一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置，包括车联网模块、汽车数字大灯、数字大灯控制单元、无线通信模块、无人驾驶主开关及紧急故障开关，数字大灯控制单元与车联网模块通讯连接，无人驾驶主开关、紧急故障开关及汽车数字大灯分别与数字大灯控制单元通过CAN总线连接；所述汽车数字大灯包括两个汽车数字前大灯以及两个汽车数字后大灯，每个数字前大灯分别由一个控制器驱动，两个数字后大灯共用一个控制器驱动，三个控制器分别通过CAN总线与数字大灯控制单元连接并进行指令的收发，一个汽车数字前大灯用于投影显示我车控制权信息及紧急故障信息，另一个汽车数字前大灯用于投影显示我车及邻车的运行信息及周围设施信息，两个汽车数字后大灯用于投影显示我车当前车速及控制权信息。
进一步地，所述汽车数字大灯中的每个数字大灯均包含四个光源共4×1024个LED灯，每个LED灯独立可控，构成了一个32×128的LED矩阵，可将当前车速、前方的路况、道路状况等信息以文字及图像投影在地面上。
进一步地，所述汽车数字大灯中，左侧的汽车数字前大灯将我车及邻车的运行信息及周围设施信息投射于我车驾驶员观察区域，汽车右侧的汽车数字前大灯将我车控制权信息及紧急故障信息投射于我车驾驶员观察区域，汽车数字后大灯将当前车速及控制权信息进行拼接处理共同投影于后车驾驶员观察区域。
进一步地，所述车联网模块包含数据采集模块、车载CPU及无线通信模块，可实现对于车辆数据的实时采集及我车与周围车辆或设施的通信。
进一步地，在所述紧急故障开关未开启的状态下，由数据采集模块采集的车辆纵向车速信息、车辆横向转向角速度信息以及通过所述无人驾驶系统主开关获得的车辆控制权信息分别传输到车载CPU进行分析处理，车载CPU将接收到的信息通过无线通信模块传输给搭载有车联网技术的周围车辆及道路设施，同时获得周围其他车辆及设施的运行信息，通过车载CPU对我车及周边车辆或设施的运行数据信息进行整合处理后传送给数字大灯控制单元，数字大灯控制单元根据当前工况动态，控制汽车数字大灯实时显示我车及周围车辆及道路设施行驶状态信息；在紧急故障开关开启的状态下，只将故障信号传输到数字大灯控制单元。
进一步地，所述无人驾驶系统主开关及紧急故障开关均布置于方向盘右侧，无人驾驶系统主开关及紧急故障开关的通断信号通过汽车CAN总线传输到数字大灯控制单元。
本发明的工作原理：首先，利用安装在无人驾驶车辆上的轮速传感器和转矩传感器等各类传感器获取汽车实时运行信息传输给车载CPU进行数据处理，并将此信息通过无线通信模块同周围搭载有车联网技术的车辆及道路设施进行通讯交流。通过车载CPU对我车运行信息及通讯获取的周边车辆/设施信息进行整合处理，从而控制数字大灯上的LED灯投影显示我车及周围车辆/设施运行状态信息，实现同未搭载车联网技术的车辆共享道路信息；其次，在车内设置有无人驾驶主开关，直接通过CAN总线发送指令信息给数字大灯，进而在投影上有区分的显示车辆处于无人驾驶模式亦或驾驶员模式，从而有效地告知周围车辆当前车辆的控制权接管者；最后，在车内布置有车辆紧急故障开关，当无人驾驶车辆发生故障进入不可控状态时，系统紧急制动调整并向周围车辆发出警报，提醒周围车辆注意避让，避免交通事故的发生。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
(1)现有技术大多利用安装于车辆后的LED显示屏进行显示，由于安装布置的局限性易造成后车司机辨认显示屏上的内容困难，本专利采用数字大灯投影技术投影到地面上，为后车驾驶员提供了良好的视野环境，为公共交通提供了一套降低未来无人驾驶汽车事故发生率的解决方案，基于V2X及数字大灯技术，在保障我车安全及路径规划合理性的同时，使未搭载车联网技术的车辆也可以获取当前周围车辆道路信息，使其对当前道路状况提前作出预判，以提高汽车驾驶的安全性。
(2)现有技术大多只考虑有人驾驶车辆时车辆运行状况的显示，本发明考虑到了无人驾驶汽车控制权的问题，根据无人驾驶总开关的开启状态改变显示装置的内容，即可实时依据当前控制权接管对象的不同调整所显示的内容，进而提高汽车驾驶的安全性和便利性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。
图1为一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置原理框图
图2为汽车处于无人驾驶模式直行时投影示意图
图3为汽车处于无人驾驶模式即将左转弯时投影示意图
图4为借由车路通信调整投影内容的示意图
图5为控制权选择开关及车辆紧急故障开关的布置图
图6为数字大灯大致显示功能图
图中1.一号汽车数字前大灯，2.二号汽车数字前大灯，3.汽车数字后大灯，5.我车驾驶员观察区域，6.后车驾驶员观察区域，7.方向盘，8.无人驾驶系统主开关，9紧急故障开关。
具体实施方式
以下结合附图详细介绍本发明的技术方案：
一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置，主要包括汽车数字大灯、数字大灯控制单元，无线通信模块，无人驾驶主开关及紧急故障开关等五部分，数字大灯控制单元与车载CPU通讯连接，无人驾驶主开关、紧急故障开关及汽车数字大灯分别与数字大灯控制单元通过CAN总线连接。
其中，汽车数字大灯包括两个汽车数字前大灯1、2以及两个汽车数字后大灯3，每个数字大灯都包含四个光源共4×1024个LED灯，每个LED灯独立可控，构成了一个32×128的LED矩阵，可用来投射文字及简单的图案。每个数字前大灯分别由一个控制器驱动，而两个数字后大灯共用一个控制器驱动，三个控制器分别通过CAN总线与数字大灯控制单元连接并进行指令的收发。考虑到驾驶员视角及数字大灯的投射范围，一号汽车数字前大灯1用来投影显示我车控制权信息及紧急故障信息，二号汽车数字前大灯2用来投影显示我车及邻车的运行信息及周围设施信息，汽车数字后大灯3由一个控制器驱动投影显示我车当前车速及控制权信息。
如图1所示为无人驾驶车辆数字大灯控制装置的功能模块框图，在紧急故障开关10未开启的状态下，由轮速传感器获得的车辆纵向车速信息、由转矩传感器获得的车辆横向转向角速度信息以及通过无人驾驶系统主开关9获得的车辆控制权信息，通过车辆CAN总线传输到车载CPU进行分析处理。并将信息通过汽车的无线通信模块传输给搭载有车联网技术的周围车辆及道路设施，同时获得周围其他车辆及设施的运行信息。通过车载CPU对我车及周边车辆/设施的运行数据信息进行整合处理，数字大灯控制单元根据当前工况动态，控制汽车数字大灯实时显示我车及周围车辆及道路设施行驶状态信息。在紧急故障开关10开启的状态下，只将故障信号通过CAN总线传输到数字大灯控制单元及警报开关以发出警报，警示周围车辆注意避让。
在图2所示，汽车处于无人驾驶模式直行时，考虑到汽车大灯的投射范围，我车及邻车的运行信息及周围设施信息由汽车左侧的二号汽车数字前大灯投射于我车驾驶员观察区域5，以方便我车驾驶员观察，我车控制权信息及紧急故障信息由汽车右侧的一号汽车数字前大灯1投射于我车驾驶员观察区域5以方便右侧车道上的邻车驾驶员观察，汽车数字后大灯3则将当前车速及控制权信息进行拼接处理共同投影于后车驾驶员观察区域6以供后车驾驶员观察，使周围掌握我车运行信息，更好地规划路线，以提高道路安全系数。
如图3所示，当我车处于驾驶员驾驶模式下车辆转矩传感器检测到车辆即将转向，或无人驾驶路径规划下通过GPS定位获知车辆即将转向时，传感器将此信息经由车载CPU传送到无线通信模块以告知周围具有通信功能的车辆，同时控制数字大灯控制单元控制汽车数字大灯将此信息通过LED光源投影于地面，以告知周围不具备通信功能的车辆及我车驾驶员及乘客。
如图4所示，当车辆经由学校、公交车站或十字路口时，车辆通过无线通信模块7与周围设施通信，以获取道路最高时速、前方道路情况等信息，并将此信息经由车载CPU传送到数字大灯控制单元，数字大灯控制单元控制汽车数字大灯通过LED光源投影于地面，同周围不具备通信功能的车辆共享道路信息，保障公共交通安全。
如图5所示，无人驾驶系统主开关9及紧急故障开关10均布置于方向盘8右侧，无人驾驶系统主开关9及紧急故障开关10的通断信号通过汽车CAN总线传输到数字大灯控制单元。无人驾驶系统主开关9开启表示车辆当前由智能系统接管控制权，关闭则表示车辆当前由驾驶员接管控制权。紧急故障开关10关闭表示车辆运行状态正常，开启则表示车辆故障，需进行紧急制动、调整等操作，需提醒周围车辆避让。
图6所示为数字大灯大致显示功能图，数字大灯将融合我车、周围车辆以及道路环境信息，将我车车速、转向、加速度信息同邻车车速、变道信息以及车距过近提醒信息根据具体工况动态地投影在本车前方及后方地面上，同时结合道路环境信息，基于车路通信，将周围设施信息及交通拥挤情况动态投影于本车前方及后方地面上。
本发明的工作原理：首先，利用安装在无人驾驶车辆上的轮速传感器和转矩传感器等各类传感器获取汽车实时运行信息传输给车载CPU进行数据处理，并将此信息通过无线通信模块同周围搭载有车联网技术的车辆及道路设施进行通讯交流。通过车载CPU对我车运行信息及通讯获取的周边车辆/设施信息进行整合处理，从而控制数字大灯上的LED灯显示我车及周围车辆/设施运行状态信息，实现同未搭载车联网技术的车辆共享道路信息；其次，在车内设置有无人驾驶主开关，直接通过CAN总线发送指令信息给数字大灯，进而在投影上有区分的显示车辆处于无人驾驶模式亦或驾驶员模式，从而有效地告知周围车辆当前车辆的控制权接管者；最后，在车内布置有车辆紧急故障开关，当无人驾驶车辆发生故障进入不可控状态时，系统紧急制动调整并向周围车辆发出警报，提醒周围车辆注意避让，避免交通事故的发生。

Claims (4)

1.一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置，其特征在于，包括车联网模块、汽车数字大灯、数字大灯控制单元、无线通信模块、无人驾驶主开关及紧急故障开关，数字大灯控制单元与车联网模块通讯连接，无人驾驶主开关、紧急故障开关及汽车数字大灯分别与数字大灯控制单元通过CAN总线连接；所述汽车数字大灯包括两个汽车数字前大灯以及两个汽车数字后大灯，每个数字前大灯分别由一个控制器驱动，两个数字后大灯共用一个控制器驱动，三个控制器分别通过CAN总线与数字大灯控制单元连接并进行指令的收发，一个汽车数字前大灯用于投影显示我车控制权信息及紧急故障信息，另一个汽车数字前大灯用于投影显示我车及邻车的运行信息及周围设施信息，两个汽车数字后大灯用于投影显示我车当前车速及控制权信息；
所述车联网模块包含数据采集模块、车载CPU及无线通信模块，可实现对于车辆数据的实时采集及我车与周围车辆或设施的通信；在所述紧急故障开关未开启的状态下，由数据采集模块采集的车辆纵向车速信息、车辆横向转向角速度信息以及通过所述无人驾驶系统主开关获得的车辆控制权信息分别传输到车载CPU进行分析处理，车载CPU将接收到的信息通过无线通信模块传输给搭载有车联网技术的周围车辆及道路设施，同时获得周围其他车辆及设施的运行信息，通过车载CPU对我车及周边车辆或设施的运行数据信息进行整合处理后传送给数字大灯控制单元，数字大灯控制单元根据当前工况动态，控制汽车数字大灯实时显示我车及周围车辆及道路设施行驶状态信息；在紧急故障开关开启的状态下，只将故障信号传输到数字大灯控制单元。
2.如权利要求1所述的一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置，其特征在于，所述汽车数字大灯中的每个数字大灯均包含四个光源共4×1024个LED灯，每个LED灯独立可控，构成了一个32×128的LED矩阵，可将当前车速、前方的路况、道路状况等信息以文字及图像投影在地面上。
3.如权利要求1所述的一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置，其特征在于，所述汽车数字大灯中，左侧的汽车数字前大灯将我车及邻车的运行信息及周围设施信息投射于我车驾驶员观察区域，汽车右侧的汽车数字前大灯将我车控制权信息及紧急故障信息投射于我车驾驶员观察区域，汽车数字后大灯将当前车速及控制权信息进行拼接处理共同投影于后车驾驶员观察区域。
4.如权利要求1所述的一种基于V2X技术的无人驾驶车辆数字大灯控制装置，其特征在于，所述无人驾驶系统主开关及紧急故障开关均布置于方向盘右侧，无人驾驶系统主开关及紧急故障开关的通断信号通过汽车CAN总线传输到数字大灯控制单元。
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