CN107161097A - 基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统，包括车路成像模块、驾驶员危险行为等级评估模块、车祸预警模块和车祸报警模块。本发明在预防碰撞系统上新增了与车速相关的实时安全车距计算方法，预防追尾；将车路成像的功能从防撞衍生至对所跟车辆驾驶行为的评估，对危险路段的主动识别判断，丰富了对行车隐患的判断；在车祸后可向外推送车祸消息，有利于各类应急处置活动的进行，提高救援和现场处理效率；传感器实现功能全面，可以克服各类恶劣天气对设备运行的影响，同时具有判定车祸等级的功能，减少事故的发生；采用的北斗系统可以打破GPS系统在该领域的垄断，将其精确定位和短报文通信功能结合于一体，具有多种优点。

Description

基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统

技术领域

本发明涉及车载系统领域，尤其是一种基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的提高，现代社会中汽车已成为不可或缺的交通工具。近年来，公路交通运输量日益增大，汽车工业的高速发展给人们带来方便的同时交通安全也成为人们日益关注的焦点问题。被动防护的安全技术已逐渐普及，而能够提供预警功能的汽车主动安全技术正在兴起。研究认为，危险路段、恶劣天气、驾驶员危险驾驶行为和反应能力等问题是造成事故的主要原因，车辆主动安全系统是解决这些问题的根本途径。而车载安全系统与汽车本身关系不大，其开发成本相对较低，并且适用环境广泛，因此正成为一个新研究的热点。

一直以来，人们所重视的交通安全是撞击安全，这是一种被动的安全，目的是在事故发生时将伤害程度降到最低。例如安全气囊、头部保护靠垫、安全带预拉伸和车身的撞击力吸收性能等。而今后的交通安全的发展趋势是“安全预防”，一种主动的安全，即“防患于未然”。现阶段，ABS(防抱死制动系统)、VDC(车辆动态稳定控制系统)等已经开始投入使用。在车载安全系统的不断发展中，撞击警报系统、撞击减轻制动系统、LDWS(车道驶离报警系统)、来自导航系统的道路信息警报系统等，都成为热门的前沿研究课题。

目前，一些高级车辆已具备相对成熟的主动安全技术，丰田推出的规避碰撞辅助套装就是将预碰撞安全系统(PCS)、车道偏离警示系统(LDA)、动态雷达巡航控制系统(DRCC)和自动调节远光灯系统(AHB)四种功能打包化、一体化。该系统采用了毫米波雷达+摄像头双传感器，提高了识别性和可靠性。其中车载摄像头的图像处理也是车载安全系统的其中一个重要研究方向，图像处理系统搭载包括行车线及前方车辆识别照相机、红外线照相机、后方车况照相机、瞬时检验照相等技术装置。将照相机送出的图像信号进行处理，进而取出必要的信号，通过分析图像的边缘部分，能检测前方的车辆和车道。通过道路检测，也可对车道驶离行为发出警报。将汽车与导航系统连动也是车载安全系统的另一前沿技术，高性能的汽车导航系统通过其存储的地图信息，在告知司机道路施工等信息的同时，能将在道路上行驶时车载电子控制系统检出的大的坡度、道路的波动、急转弯和连续转弯等信息记录在GPS的信息库上，下次来到该位置附近就可以向司机发出警报。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统，能够保障行车安全缩短相关部门救援和应急处置时间，降低人员伤亡和财产损失。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统，包括车路成像模块、驾驶员危险行为等级评估模块、车祸预警模块和车祸报警模块；将采集所得的用户与前方车辆的车距、用户占用车道和附近车辆信息进行处理，车路成像模块绘制成实时车路图；驾驶员危险行为等级评估模块评估用户以及周围车辆的驾驶行为，判断用户和周围车辆是否会发生碰撞，并对危险路段进行识别，当发现用户或者周围车辆出现危险驾驶行为、用户和周围车辆有碰撞危险、用户行驶至危险路段时，驾驶员危险行为等级评估模块将对用户发出提示；若判断当前发生事故，车祸预警模块将通过车联网系统向周围车辆发出车祸警报；若当前事故为重大交通事故，车祸报警模块将通过北斗短报文通知医护系统和交通管理系统进行救援。

优选的，车路成像模块包括北斗系统、微波雷达和车载摄像头；通过车载摄像头和微波雷达测量用户车辆与周围车辆之间的车距，通过北斗系统进行定位，通过车联网系统将车辆信息推送到周围车辆，通过导航地图和危险路段数据库识别危险路段，最终为用户提供实时车路地图。

优选的，驾驶员危险行为等级评估模块包括微波雷达、MEMS陀螺仪和加速度计、车载摄像头；利用微波雷达测量用户车辆与周围车辆之间的车距，利用MEMS陀螺仪和加速度计检测自身驾驶习惯，利用车载摄像头捕捉其他车辆驾驶行为，结合驾驶员危险行为数据库评定用户自身及周围车辆的危险驾驶行为等级；当用户或周围车辆出现驾驶员危险行为数据库所述行为时，驾驶员危险行为等级评估模块通过数据的采集与处理，在车路地图中表示该车辆，通过语音播报提醒用户注意避让。

优选的，车祸预警模块包括微波雷达、MEMS陀螺仪和加速度计，利用微波雷达测量用户与前后车辆之间的距离，利用MEMS陀螺仪和加速度计预测车间相对距离变化，进行数据的采集与处理，根据安全车距算法，判断与前方车辆的距离是否安全，是否存在车祸风险，进行预警。

优选的，在好天气的情况下，当用户车辆行驶在高速公路上，车速在120～60Km/h时，安全车距为s1＝v-10(m)；当用户车辆行驶在一般道路上，车速在80～40km/h时，安全车距为s1＝v-10(m)；而车速在40～20km/h时，安全车距为s1＝1.4v-26(m)，式中，v单位为千米每小时；在恶劣天气的情况下，低能见度下需降低车速，车速限制通过具体的能见度大小来判断；雨天和轻雾天气下，车距s2＝1.5s1(m)；冰雪、大雾和沙尘的天气条件下，车距s2＝3s1(m)，式中，s1为好天气下当前车速对应的安全车距。以上安全车距均由反应距离、制动距离和车距余度三部分组成。

优选的，车祸报警模块包括碰撞传感器、MEMS陀螺仪和加速度计、车载摄像头；利用碰撞传感器测量车祸中车辆的碰撞程度，利用MEMS陀螺仪和加速度计测量车辆的翻侧状况，利用车载摄像头观测车辆的损坏情况，结合车祸等级数据库，进行数据的采集与处理，评定车祸的等级；利用车联网系统推送消息给相关人员进行救援。

本发明的有益效果为：本发明在预防碰撞系统上新增了与车速相关的实时安全车距计算方法，动态监控行车，预防追尾；将车路成像的功能从防撞衍生至对所跟车辆驾驶行为的观测和评估，对危险路段的主动识别判断，丰富了对行车隐患的判断；在车祸后可向外推送车祸消息，有利于各类应急处置活动的进行，提高救援和现场处理效率；传感器种类较多且实现功能全面，可以克服各类恶劣天气对设备运行的影响，同时具有判定车祸等级的功能，预计将减少90％以上高速追尾事故以及99％的连环相撞事故；采用的北斗系统可以打破GPS系统在该领域的垄断，将其精确定位和短报文通信功能结合于一体，具有抗干扰性强、保密性强、定位精度高、抗衰减性好等多种优点。

附图说明

图1是本发明的系统工作流程示意图。

图2是本发明的系统结构示意图。

图3是本发明的车路成像模块示意图。

图4是本发明的驾驶员危险行为等级评估模块示意图。

图5是本发明的车祸预警模块示意图。

图6是本发明的车祸报警模块示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，一种基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统，包括车路成像模块、驾驶员危险行为等级评估模块、车祸预警模块和车祸报警模块；将采集所得的用户与前方车辆的车距、用户占用车道和附近车辆信息进行处理，车路成像模块绘制成实时车路图；驾驶员危险行为等级评估模块评估用户以及周围车辆的驾驶行为，判断用户和周围车辆是否会发生碰撞，并对危险路段进行识别，当发现用户或者周围车辆出现危险驾驶行为、用户和周围车辆有碰撞危险、用户行驶至危险路段时，驾驶员危险行为等级评估模块将对用户发出提示；若判断当前发生事故，车祸预警模块将通过车联网系统向周围车辆发出车祸警报；若当前事故为重大交通事故，车祸报警模块将通过北斗短报文通知医护系统和交通管理系统进行救援。

本发明将采集所得的用户与前方车辆的车距、用户占用车道和附近车辆信息进行处理，绘制成实时车路图。本发明将评估用户以及周围车辆的驾驶行为，判断用户和周围车辆是否会发生碰撞，并对危险路段进行识别。当发现用户或者周围车辆出现危险驾驶行为，或用户和周围车辆有碰撞危险，或用户行驶至危险路段时，本发明将对用户发出提示。若判断当前发生事故，本发明将通过车联网系统向周围车辆发出车祸警报；若当前事故为重大交通事故，本发明将通过北斗短报文通知医护系统和交通管理系统进行救援。

如图3所示，车路成像模块为用户提供实时车辆所在道路的车路状况图，其中包括了定位和导航功能、车距测量功能、危险路段提示功能。定位和导航功能基于北斗系统和导航地图实现。车距测量功能利用微波雷达和车载摄像头实现，微波雷达和车载摄像头相结合可以精确测量用户车辆与周围车辆之间的车距。危险路段提示功能基于车联网系统和危险路段数据库。车路成像模块结合危险路段数据库可以识别高速道路交汇口、T形交叉、急弯路、反向弯路、连续弯路、山区道路等危险路段；车联网系统可以将非隐私状态的车辆的位置、速度、占用车道等信息推送到附近车辆。当用户行驶至危险路段时，本发明将通过语音对用户发出警报，提示用户小心驾驶；当用户行驶至可遮蔽来往车辆的危险路段时，如高速道路交汇口和反向转弯，车路成像模块将利用车联网系统显示该路段车辆，提示用户注意对面车辆。

如图4所示，驾驶危险行为等级评估模块为用户测评自身及周围车辆的危险驾驶行为等级，并进行语音警报，其中包括了用户车辆的危险驾驶行为等级评估功能、周围车辆的危险驾驶行为等级评估功能。用户车辆的危险驾驶行为等级评估功能通过MEMS陀螺仪和加速度计和驾驶员危险行为数据库实现，MEMS陀螺仪和加速度计可测量用户车辆的速度、加速度和车辆姿态。驾驶危险行为等级评估模块将采集的用户车辆数据进行处理，结合驾驶员危险行为数据库，可以判断用户的驾驶状态。周围车辆的危险驾驶行为等级评估功能通过微波雷达、车载摄像头和驾驶员危险行为数据库实现。微波雷达可以测量用户与周围车辆之间的车距，车载摄像头用于捕捉其他车辆的架势行为。驾驶危险行为等级评估模块将采集的数据进行处理，结合驾驶员危险行为数据库，可以判断周围车辆的架势状态。驾驶员危险行为数据库包括了闯红灯、超速、频繁更换车道、急刹车、压线、不打转向灯等驾驶员危险驾驶行为。如果用户或周围车辆存在较为严重的危险驾驶，驾驶员危险行为等级模块会通过语音提示用户注意改正或避让。

如图5所示，车祸预警模块为用户预警驾驶过程中存在的车祸风险，提示用户注意保持距离或减速。当车距恢复正常则警报解除。其中包括了测量车距功能，预测车距相对变化功能和预警功能。测量车距功能利用微波雷达测量用户与前后车辆之间的距离。预测车距相对变化功能利用MEMS陀螺仪和加速度计，通过测量用户车辆的加速度，可以预测车间相对距离变化。预警功能结合安全车距算法实现，安全车距算法用于判断用户与前方车辆的距离是否安全，是否存在车祸风险。

如图6所示，车祸报警模块为用户判断当前驾驶车距异常，如果存在车祸风险，将通过语音发出警报，提示用户注意保持距离或减速；当车距恢复正常，警报解除。车祸报警模块包括车祸碰撞程度测量功能、车辆翻侧状况测量功能、车辆损坏状况观测功能和推送车祸消息功能。车祸碰撞程度测量功能利用碰撞传感器实现，碰撞传感器可以检测汽车碰撞的强度信号。车祸报警模块将对汽车碰撞的强度信号进行处理，判断车祸状况。车辆翻侧状况测量功能利用MEMS陀螺仪和加速度计实现，MEMS陀螺仪和加速度计通过测量车辆的姿态，以实现对车辆翻侧状况的判断。车辆损坏状况观测功能由车载摄像头实现，车祸报警模块处理车载摄像头采集的图像，对车辆损坏状况进行判断。推送车祸消息功能通过结合车祸等级数据库、车联网系统和北斗系统实现，车祸报警模块将车祸碰撞程度、车辆翻侧状况和车辆损坏状况的数据进行综合性处理，评估车祸等级。车祸发生后，车祸报警模块利用车联网系统，为附近车辆推送车祸状况，其中包括车祸地点、时间、路段拥堵状况和车祸等级，提示用户绕开车祸路段，避免拥堵。当事故较为严重，车祸报警模块通过北斗短报文将车祸信息发送给警方及医疗系统，及时实施救援和车祸处理。

尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。

Claims (6)

1.一种基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统，其特征在于，包括：车路成像模块、驾驶员危险行为等级评估模块、车祸预警模块和车祸报警模块；将采集所得的用户与前方车辆的车距、用户占用车道和附近车辆信息进行处理，车路成像模块绘制成实时车路图；驾驶员危险行为等级评估模块评估用户以及周围车辆的驾驶行为，判断用户和周围车辆是否会发生碰撞，并对危险路段进行识别，当发现用户或者周围车辆出现危险驾驶行为、用户和周围车辆有碰撞危险、用户行驶至危险路段时，驾驶员危险行为等级评估模块将对用户发出提示；若判断当前发生事故，车祸预警模块将通过车联网系统向周围车辆发出车祸警报；若当前事故为重大交通事故，车祸报警模块将通过北斗短报文通知医护系统和交通管理系统进行救援。

2.如权利要求1所述的基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统，其特征在于，车路成像模块包括北斗系统、微波雷达和车载摄像头；通过车载摄像头和微波雷达测量用户车辆与周围车辆之间的车距，通过北斗系统进行定位，通过车联网系统将车辆信息推送到周围车辆，通过导航地图和危险路段数据库识别危险路段，最终为用户提供实时车路地图。

3.如权利要求1所述的基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统，其特征在于，驾驶员危险行为等级评估模块包括微波雷达、MEMS陀螺仪和加速度计、车载摄像头；利用微波雷达测量用户车辆与周围车辆之间的车距，利用MEMS陀螺仪和加速度计检测自身驾驶习惯，利用车载摄像头捕捉其他车辆驾驶行为，结合驾驶员危险行为数据库评定用户自身及周围车辆的危险驾驶行为等级；当用户或周围车辆出现驾驶员危险行为数据库所述行为时，驾驶员危险行为等级评估模块通过数据的采集与处理，在车路地图中表示该车辆，通过语音播报提醒用户注意避让。

4.如权利要求1所述的基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统，其特征在于，车祸预警模块包括微波雷达、MEMS陀螺仪和加速度计，利用微波雷达测量用户与前后车辆之间的距离，利用MEMS陀螺仪和加速度计预测车间相对距离变化，进行数据的采集与处理，根据安全车距算法，判断与前方车辆的距离是否安全，是否存在车祸风险，进行预警。

5.如权利要求4所述的基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统，其特征在于，在好天气的情况下，当用户车辆行驶在高速公路上，车速在120～60Km/h时，安全车距为s1＝v-10；当用户车辆行驶在一般道路上，车速在80～40km/h时，安全车距为s1＝v-10；而车速在40～20km/h时，安全车距为s1＝1.4v-26，式中，v单位为千米每小时；在恶劣天气的情况下，低能见度下需降低车速，车速限制通过具体的能见度大小来判断；雨天和轻雾天气下，车距s2＝1.5s1；冰雪、大雾和沙尘的天气条件下，车距s2＝3s1，式中，s1为好天气下当前车速对应的安全车距。

6.如权利要求1所述的基于北斗导航系统的车辆行驶智能安全系统，其特征在于，车祸报警模块包括碰撞传感器、MEMS陀螺仪和加速度计、车载摄像头；利用碰撞传感器测量车祸中车辆的碰撞程度，利用MEMS陀螺仪和加速度计测量车辆的翻侧状况，利用车载摄像头观测车辆的损坏情况，结合车祸等级数据库，进行数据的采集与处理，评定车祸的等级；利用车联网系统推送消息给相关人员进行救援。