CN107264521B - 一种汽车转弯安全预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种汽车转弯安全预警系统，系统包括车速检测模块、激光测距模块、雷达检测模块、图像采集模块、中央控制模块、预警模块，车速检测模块、激光测距模块、雷达检测模块和图像采集模块与中央控制模块连接，所述预警模块连接中央控制模块。本发明的一种汽车转弯安全预警系统，针对车辆在转弯环境下存在的碰撞危险对其预警，提高了行车的安全性；汽车采用毫米波雷达检测、激光测距的方式，综合考虑了自身车辆与周围汽车在不同车道行驶时，同向转弯和对向转弯两种不同情况，减小驾驶员视野盲区，降低漏警、误警的可能性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车主动安全技术领域，具体是一种汽车转弯安全预警系统。
背景技术
在汽车的行驶过程中，汽车的安全性主要由驾驶者操控，驾驶者需要对不同工况进行判断，并实时控制汽车的行驶状态。但随着驾驶者注意力下降，周围的行驶工况变得复杂，交通事故的发生率会大大增加。其中，在转弯路段，由于车辆过弯速度较快，驾驶者视线受条件限制，从而导致了遇突发情况来不及处理的交通事故发生。生活中常见的弯道预警措施为急弯警告装置、道路防护栏、凸面反光镜等，但这些设施难于维护，在恶劣天气预警效果不理想，且不能针对不同车辆情况作出预警判断。
随着电子科技的快速发展，提高汽车行驶安全性需要对汽车智能辅助驾驶系统进一步研究。2015年，首个弯道会车预警系统在重庆319国道涪陵段投入使用，使用后因弯道超车、强行超车会车导致的交通事故下降了45％。但该预警系统是将道路状况显示在路旁的预警显示屏上，不能针对每辆车的行驶情况对危险预警且容易被驾驶人忽视。目前车辆防碰撞技术主要用于前后防碰撞，对同车道车辆预警精确度相对较高，但对不同车道或弯道车辆不能及时预警，并且在转弯情况下易受车速与角度影响。
因此，研究一种汽车转弯安全预警系统,能够对汽车周围不同车道的环境进行检测，判断是否安全，减少视角盲区，弥补驾驶员感官能力的不足，帮助驾驶员避免可能发生的交通事故，具有较高的实用价值。
发明内容
本发明提供了一种汽车转弯防撞安全系统，主要针对车辆在转弯环境下的碰撞并对其预警，提高了行车的安全性；汽车采用毫米波雷达检测、激光测距和图像采集处理的方式，综合考虑了汽车在不同车道行驶时，同向转弯与对向转弯两种不同情况，减少视角盲区，降低漏警、误警的可能性。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种汽车转弯安全预警系统，所述系统由车速检测模块、激光测距模块、雷达检测模块、图像采集模块、中央控制模块和预警模块组成，车速检测模块、激光测距模块、雷达检测模块和图像采集模块与中央控制模块连接，所述预警模块连接中央控制模块。
本发明的进一步改进在于：所述车速检测模块，为车速传感器，用于检测自车行驶速度v1，当检测到行驶速度v1时，就将数据传递到中央控制模块；
激光测距模块，为四个激光测距传感器，用于测量汽车侧面车辆或障碍物的距离，传感器分别测量的侧向距离为d1、d2、d3、d4；
雷达测距模块，为毫米波雷达，用于检测转弯时自车前方车辆速度v2，同时，以汽车前进方向为x轴，毫米波雷达发射出角度范围为θ的雷达波建立预警区域，所形成的扇形预警区域分为声光预警区AB和辅助控制区OB，当前方汽车进入扇形区域后，检测前方距离S1；
图像采集模块，为摄像头和显示屏，始终保持开启状态，用于采集和显示汽车前方车辆所在车道，并通过图像形式传递到中央控制模块中的图像处理模块；
中央控制模块为单片机，分为数据处理模块与图像处理模块，数据处理模块用于对自车行驶速度v1、前方车辆车速v2、侧向距离d1、d2、d3、d4和前方距离S1等数据处理分析，并根据处理结果判断是否启动图像处理模块；图像处理模块用于对视频灰度图像的二值化处理并进行滤波、平滑与锐化处理，以前方车辆是否偏离原车道来判断是否启动预警模块；
预警模块，包括语音芯片和LED灯，用于对前方和侧方车辆预警。
本发明的进一步改进在于：中央控制模块的数据处理模块中侧向安全距离为d0，汽车安全夹角为α0，当任一侧向距离小于侧向安全距离d0时，启动预警模块，指示灯闪烁，若d1或d2小于侧向安全距离d0，语音提示注意左侧车距，若d3或d4小于侧向安全距离d0，语音提示注意右侧车距；当d1和d2、d3和d4所呈夹角α或α'大于安全夹角α0时，启动预警模块，指示灯闪烁，并语音提示左侧有危险或右侧有危险。
其中，或D为同侧两激光测距传感器的间距。
进一步地，所述中央控制模块的数据处理模块中前方安全距离为S0，临界制动安全距离为Sw，当前方距离S1＜S0，且图像显示前方车辆压线，启动预警模块，指示灯闪烁，语音提示注意前方车距；当Sw＜S1＜S0时，前方车辆处于声光预警区，自车启动声光预警装置；当S1＜Sw时，前方车辆处于辅助控制区，此时，自车主动转动角度β并辅助制动。
其中，临界制动安全距离t1、t2分别为自车减速时间和驾驶员反应时间，t＝t1+t2+t3，t3为前方车辆制动时间；前方安全距离S0＝Sw+ε；以汽车前进方向为x轴，毫米波雷达所在位置为O点，扇形预警区域分为声光预警区AB和辅助控制区OB,OB＝Sw,OA＝S0。
本发明的进一步改进在于：中央控制模块的图像处理模块根据确定的阈值,将大于阈值的像素置为白色,反之为黑色，以此定位车道线，若前方车辆将偏离原车道，车道线像素即变为黑色。
本发明的进一步改进在于：激光测距模块可对同向转弯情况时汽车侧面车辆和障碍物的预警。
本发明的进一步改进在于：雷达检测模块可对不同车道转弯时同向转弯与对向转弯两种情况时前方车辆的预警。
本发明的进一步改进在于：激光测距模块中的四个激光测距传感器分别安装于汽车的四个角上。
本发明的进一步改进在于：雷达检测模块中的毫米波雷达安装于汽车正前方。
本发明的进一步改进在于：图像采集模块中的摄像头安装于汽车正前方。
本发明的有益效果是：雷达检测模块中的毫米波雷达所构建的扇形预警模型随自车速度的变化而改变；激光测距模块、雷达检测模块与图像采集模块的共同使用，综合考虑了汽车在不同车道转弯时同向转弯与对向转弯两种不同情况，减小驾驶者视野盲区，同时降低了汽车转弯时漏警、误警的可能性。
附图说明
图1是本发明系统的结构框图。
图2是本发明系统的运行示意图。
图3是本发明激光测距模块转弯时工作示意图。
图4是本发明雷达检测模块扇形预警区域示意图。
图5是本发明在不同车道同向转弯时工作示意图。
图6是本发明在不同车道对向转弯时工作示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1所示，所述的一种汽车转弯安全预警系统包括车速检测模块、激光测距模块、雷达检测模块、图像采集模块、中央控制模块和预警模块，该系统各模块连接顺序为：车速检测模块、激光测距模块、雷达检测模块和图像采集模块与中央控制模块连接，预警模块连接中央控制模块。
如图2所示，该系统的运行过程如下：
启动系统，启动车速检测模块，即车速传感器，用于检测自车行驶速度v1，当检测到车速时，就将数据传递到中央控制模块；启动激光测距模块，即四个激光测距传感器，四个激光测距传感器分别安装于汽车的四个角上，用于测量汽车侧面车辆或障碍物的距离，传感器分别测量的侧向距离为d1、d2、d3、d4；启动雷达检测模块，即毫米波雷达，毫米波雷达安装于汽车正前方，用于检测转弯时自车前方车辆速度v2，同时，以汽车前进方向为x轴，毫米波雷达发射出角度范围为θ的雷达波建立预警区域，所形成的扇形预警区域分为声光预警区AB和辅助控制区OB，当前方汽车进入扇形区域后，检测前方距离S1；启动图像采集模块，即摄像头和显示屏，始终保持开启状态，图像采集模块中的摄像头安装于汽车正前方，用于采集和显示汽车前方车辆所在车道，并通过图像形式传递到中央控制模块中的图像处理模块，预警模块，包括语音芯片和LED灯，用于对前方和侧方车辆预警，中央控制模块的图像处理模块根据确定的阈值,将大于阈值的像素置为白色,反之为黑色，以此定位车道线，若前方车辆将偏离原车道，车道线像素即变为黑色，中央控制模块为单片机，分为数据处理模块与图像处理模块，数据处理模块用于对自车行驶速度v1、前方车车量速v2、侧向距离d1、d2、d3、d4和前方距离S1等数据综合处理分析，并根据处理结果判断是否预警。
若中央控制模块的数据处理模块中侧向安全距离为d0，汽车安全夹角为α0，当侧向距离d1、d2、d3、d4任一距离小于侧向安全距离d0，则启动预警模块，指示灯闪烁；若d1或d2小于侧向安全距离d0，语音提示注意左侧车距，若d3或d4小于侧向安全距离，语音提示注意右侧车距；当d1和d2、d3和d4所呈夹角α或α'大于安全夹角α0时，启动预警模块，指示灯闪烁，并语音提示左侧有危险或右侧有危险，当d1、d2、d3、d4都大于侧向安全距离d0，则判断两车夹角或是否大于安全夹角α0，若大于则启动预警模块，指示灯闪烁，并语音提示左侧有危险或右侧有危险，反之则继续判断。
若中央控制模块的数据处理模块中前方安全距离为S0，临界制动安全距离为Sw，当前方距离S1＜S0，先判断图像中前方车辆是否偏离车道，是否显示车辆压线，若偏离车道，再判断S1与Sw的大小，若S1＞Sw，说明汽车在声光预警区AB，启动预警模块，指示灯闪烁，语音提示注意前方车距；若S1≤Sw，说明汽车在辅助控制区，此时，自车主动转动角度β并辅助制动，当Sw＜S1＜S0时，前方车辆处于声光预警区，自车启动声光预警装置，若前方车辆未偏离车道，不启动预警系统，返回重新判断，图像处理模块用于对视频灰度图像的二值化处理并进行滤波、平滑与锐化处理，判断前方车辆是否会偏离原车道，以前方车辆是否偏离原车道来判断是否启动预警模块。
如图3所示，激光测距模块可对同向转弯情况时汽车侧面车辆和障碍物的预警，其中，或D为同侧两激光测距传感器的间距。
如图4所示，雷达检测模块可对同向转弯与对向转弯两种情况时前方车辆的预警，其中，临界制动安全距离t1、t2分别为自车减速时间和驾驶员反应时间，t＝t1+t2+t3，t3为前方车辆制动时间；前方安全距离S0＝Sw+ε；扇形预警区域分为声光预警区AB和辅助控制区OB(以汽车前进方向为x轴，毫米波雷达所在位置为O点),OB＝Sw,OA＝S0。
如图5所示，1车为自行车辆，2车为侧方行驶车辆，3车为前方行驶车辆，在不同车道同向转弯时，自行车辆1始终开启激光测距模块与雷达测距模块，对于左侧车辆2，若d1或d2小于侧向安全距离，语音提示注意左侧车距，若大于安全夹角α0，启动预警模块，指示灯闪烁，并语音提示左侧有危险；对于前方车辆3，前方距离Sw＜S1＜S0，且图像中前方车辆偏离车道，启动预警模块，指示灯闪烁，语音提示注意前方车距。
如图6所示，1车为自行车辆，2车为前方行驶车辆，两车在不同车道对向转弯时，自行车辆1对于前方车辆2，前方距离Sw＜S1＜S0，说明前方车辆2处于声光预警区AB且图像中前方车辆偏离车道，启动预警模块，指示灯闪烁，语音提示注意前方车距。
Claims (7)
1.一种汽车转弯安全预警系统，其特征在于：所述预警系统包括车速检测模块、激光测距模块、雷达检测模块、图像采集模块、中央控制模块和预警模块，所述车速检测模块、激光测距模块、雷达检测模块和图像采集模块与中央控制模块连接，所述预警模块连接中央控制模块；
其中：所述车速检测模块，为车速传感器，用于检测自车行驶速度v1，当检测到行驶速度v1时，就将数据传递到中央控制模块；
所述激光测距模块，为四个激光测距传感器，用于测量汽车侧面车辆或障碍物的距离，四个激光测距传感器分别测量的汽车侧面车辆或障碍物的侧向距离为d1、d2、d3、d4；
所述雷达检测模块，为毫米波雷达，用于检测转弯时自车前方车辆速度v2，同时，以汽车前进方向为x轴，毫米波雷达发射出角度范围为θ的雷达波建立预警区域，所形成的扇形预警区域分为声光预警区AB和辅助控制区OB，当前方汽车进入扇形区域后，检测前方距离S1；
所述图像采集模块，为摄像头和显示屏，始终保持开启状态，用于采集和显示汽车前方车辆所在车道，并通过图像形式传递到中央控制模块中的图像处理模块；
所述中央控制模块为单片机，分为数据处理模块与图像处理模块，数据处理模块用于对自车行驶速度v1、前方车辆速度v2、侧向距离d1、d2、d3、d4和前方距离S1综合处理分析，并根据处理结果判断是否预警；
若中央控制模块的数据处理模块中侧向安全距离为d0，汽车安全夹角为α0，当任一侧向距离小于侧向安全距离d0时，启动预警模块，指示灯闪烁，若d1或d2小于侧向安全距离d0，语音提示注意左侧车距，若d3或d4小于侧向安全距离d0，语音提示注意右侧车距；当d1和d2、d3和d4所呈夹角α或α'大于安全夹角α0时，启动预警模块，指示灯闪烁，并语音提示左侧有危险或右侧有危险；
其中，或D为同侧两激光测距传感器的间距；
若中央控制模块的数据处理模块中前方安全距离为S0，临界制动安全距离为Sw，当前方距离S1＜S0且图像显示前方车辆压线，启动预警模块，指示灯闪烁，语音提示注意前方车距；当Sw＜S1＜S0时，前方车辆处于声光预警区AB，自车启动声光预警装置，当S1＜Sw时，前方车辆处于辅助控制区OB，此时，自车主动转动角度β并辅助制动；图像处理模块用于对视频灰度图像的二值化处理并进行滤波、平滑与锐化处理，判断前方车辆是否会偏离原车道，以前方车辆是否偏离原车道来判断是否启动预警模块；
其中：临界制动安全距离t1、t2分别为自车减速时间和驾驶员反应时间，t＝t1+t2+t3，t3为前方车辆制动时间；前方安全距离S0＝Sw+ε；以汽车前进方向为x轴，毫米波雷达所在位置为O点，扇形预警区域分为声光预警区AB和辅助控制区OB,OB＝Sw,OA＝S0；
所述预警模块，包括语音芯片和LED灯，用于对前方和侧方车辆预警。
2.根据权利要求1所述一种汽车转弯安全预警系统，其特征在于：激光测距模块对同向转弯情况时汽车侧面车辆和障碍物预警。
3.根据权利要求1所述一种汽车转弯安全预警系统，其特征在于：雷达检测模块对不同车道同向转弯和对向转弯两种不同情况时前方车辆预警。
4.根据权利要求1所述一种汽车转弯安全预警系统，其特征在于：激光测距模块中的四个激光测距传感器分别安装于汽车的四个角上。
5.根据权利要求1所述一种汽车转弯安全预警系统，其特征在于：雷达检测模块中的毫米波雷达安装于汽车正前方。
6.根据权利要求1所述的一种汽车转弯安全预警系统，其特征在于：图像采集模块中的摄像头安装于汽车正前方。
7.根据权利要求1所述的一种汽车转弯安全预警系统，其特征在于：中央控制模块的图像处理模块根据确定的阈值,将大于阈值的像素置为白色,反之为黑色，以此定位车道线，若前方车辆将偏离原车道，车道线像素即变为黑色。
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| 基于毫米波雷达的高速弯道扇形预警模型;龙伟等;《四川大学学报( 工程科学版)》;20150531;第47卷(第3期);第150-153页 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107264521A (zh) | 2017-10-20 |
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Legal Events
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Application publication date: 20171020 Assignee: Nanjing Jinxi Yunchuang Technology Co.,Ltd. Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2024980001815 Denomination of invention: A car turning safety warning system Granted publication date: 20190423 License type: Common License Record date: 20240204 Application publication date: 20171020 Assignee: Nanjing Dingbo controller Co.,Ltd. Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2024980001812 Denomination of invention: A car turning safety warning system Granted publication date: 20190423 License type: Common License Record date: 20240204 |