CN107507456A - 非机动车防撞预警系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非机动车防撞预警系统以及方法，该系统包括探测装置以及预警装置；所述探测装置设置于非机动车的车尾部，所述预警装置设置于非机动车的车头部，所述探测装置包括彼此电连接的雷达模块、探测控制模块、探测接口模块以及辅助模块，所述预警装置包括彼此电连接的预警控制模块以及预警接口模块，所述探测接口模块与所述预警接口模块电连接。该系统可以缓解目前非机动车经常发生安全事故的问题。

Description

非机动车防撞预警系统以及方法

技术领域

本发明涉及非机动车行驶安全领域，具体而言，涉及一种非机动车防撞预警系统以及方法。

背景技术

非机动车作为大众交通工具，在我国城市和乡村广泛普及。中国非机动车的绝对数量和产量位居世界第一。根据我国现况，非机动车可以行驶的道路一般分为非机动车与机动车混行道路、无防护型非机动车道、有防护型非机动车道、隔离型非机动车道、非机动车专用道等几种。在非机动车和机动车混行道路上，由于存在非机动车和机动车多种速度相差很大的交通工具，很容易造成相互干扰。无防护型非机动车道不但会有机动车频繁驶入，有些甚至完全被当作机动车停车位，导致非机动车不得不驶入机动车道。

鉴于我国的特殊国情，在非机动车和机动车混用一个车道的情况下，如果机动车司机没有及时注意到前方的非机动车而发生碰撞事故，会对非机动车操作者造成人身伤害，甚至带来生命危险。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种非机动车防撞预警系统以及方法，以缓解目前非机动车经常发生安全事故的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种非机动车防撞预警系统，所述系统应用于非机动车，所述系统包括探测装置以及预警装置；所述探测装置设置于所述非机动车的车尾部，所述预警装置设置于所述非机动车的车头部，所述探测装置包括彼此电连接的雷达模块、探测控制模块、探测接口模块以及辅助模块，所述预警装置包括彼此电连接的预警控制模块以及预警接口模块，所述探测接口模块与所述预警接口模块电连接；所述雷达模块，用于发射电磁波，获取所述非机动车的后方车辆反射回的回波，基于所述回波计算得到所述后方车辆的行驶信息，将所述行驶信息发送给所述探测控制模块；所述探测控制模块，用于当判断所述行驶信息满足预警条件时，向所述探测接口模块发送报警信号以及通信信号；所述探测接口模块，用于连接声光报警器，在收到所述报警信号时使得所述声光报警器报警，在收到所述通信信号时，将所述行驶信息发送给所述预警接口模块；所述预警控制模块，用于连接显示器，在收到所述预警接口模块传送的所述行驶信息时，动态显示所述行驶信息。

第二方面，本发明实施例提供了一种非机动车防撞预警方法，所述方法应用于非机动车防撞预警系统，所述系统应用于非机动车，所述系统包括探测装置以及预警装置；所述探测装置设置于所述非机动车的车尾部，所述预警装置设置于所述非机动车的车头部，所述探测装置包括彼此电连接的雷达模块、探测控制模块、探测接口模块以及辅助模块，所述预警装置包括彼此电连接的预警控制模块以及预警接口模块，所述探测接口模块与所述预警接口模块电连接，所述方法包括：所述雷达模块通过发射电磁波，获取所述非机动车的后方车辆反射回的回波，基于所述回波计算得到所述后方车辆的行驶信息，将所述行驶信息发送给所述探测控制模块；当所述探测控制模块判断所述行驶信息满足预警条件时，向所述探测接口模块发送报警信号以及通信信号；当所述探测接口模块收到所述报警信号时发出声光报警，收到所述通信信号时，将所述行驶信息发送给所述预警接口模块；所述预警控制模块在收到所述行驶信息时，动态显示所述行驶信息。

与现有技术相比，本发明各实施例提出的一种非机动车防撞预警系统以及方法的有益效果是：能够确定非机动车后面目标的位置，并根据危险情况发出警告信号和记录道路状况和后面车辆信息，以缓解目前非机动车经常发生安全事故的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种非机动车防撞预警系统的示意图；

图2为本发明第一实施例提供的一种非机动车防撞预警系统的结构框图；

图3为本发明第一实施例提供的一种非机动车防撞预警系统的雷达模块的结构框图；

图4为本发明第一实施例提供的一种非机动车防撞预警系统的一种辅助模块的结构框图；

图5为本发明第一实施例提供的一种非机动车防撞预警系统的另一种辅助模块的结构框图；

图6为本发明第一实施例提供的一种非机动车防撞预警系统的另一种辅助模块的结构框图；

图7为本发明第二实施例提供的一种非机动车防撞预警方法的流程图。

图标：100-非机动车防撞预警系统；110-探测装置；111-雷达模块；1111-发射天线；1112-接收天线；1113-射频模块；1114-中频模块；1115-雷达运算模块；1116-雷达接口模块；112-探测控制模块；113-探测接口模块；114-定位模块；115-图像采集模块；120-预警装置；121-预警控制模块；122-预警接口模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

请结合图1以及图2，本发明实施例提供的一种非机动车防撞预警系统100，所述系统应用于非机动车，所述非机动车包括：二轮或者三轮电动车、自行车以及摩托车等，当然，以上仅为举例，随着科技的发展，平衡车等新型非机动车也应属于本发明实施例所提及的非机动车的范围之内。所述系统包括探测装置110以及预警装置120。所述探测装置110设置于所述非机动车的车尾部，用于探测后方车辆，所述预警装置120设置于所述非机动车的车头部，用于提醒非机动车的车主。

其中，所述探测装置110包括彼此电连接的雷达模块111、探测控制模块112、探测接口模块113以及辅助模块；所述预警装置120包括彼此电连接的预警控制模块121以及预警接口模块122；所述探测接口模块113与所述预警接口模块122电连接，使得所述探测装置110以及所述预警装置120可以实现通信。

所述雷达模块111，用于发射电磁波，获取所述非机动车的后方车辆反射回的回波，基于所述回波计算得到所述后方车辆的行驶信息，将所述行驶信息发送给所述探测控制模块112。

进一步地，请参看图3，所述雷达模块111可以包括发射天线1111、接收天线1112、射频模块1113、中频模块1114、雷达运算模块1115和雷达接口模块1116。发射天线1111和接收天线1112与射频模块1113电性连接，射频模块1113、中频模块1114、雷达运算模块1115以及雷达接口模块1116依次电性连接。

射频模块1113可以产生电磁波，并由发射天线1111发射，射频模块1113的工作模式可选为连续波模式、调频连续波模式、线性调频模式、频移键控调制模式、脉冲调制模式或多通道的复合模式，电磁波的波段范围可以为24-24.25GHz或者76-81GHz的毫米波，调频周期可以为1-1000ms，此频段的电磁波可以较好穿透大雾雨雪，不受光线干扰，适应严酷的工作环境，具备全天候工作能力。毫米波雷达元器件尺寸为毫米级，系统集成度高，设计简单，体积小。电磁波束经非机动车后方的目标(如其他车辆)反射后，接收天线1112接收反射回的回波并由射频模块1113进行混频处理，得到中频信号发送至中频模块1114。中频模块1114接收来自射频模块1113的中频信号，进行单级或多级放大滤波，并将整形后的中频信号发送至雷达运算模块1115。雷达运算模块1115接收来自中频模块1114的中频信号，将其转换为数字信号并进行数字信号处理，得到后方车辆的行驶信息。所述后方车辆的行驶信息可以是所述后方车辆的速度、距所述非机动车的距离以及角度。雷达接口模块1116负责将雷达运算模块1115得到的后方车辆的行驶信息发送给探测控制模块112。

所述探测控制模块112用于接收后方车辆的行驶信息，存储运算结果，当判断所述行驶信息满足预警条件时，向所述探测接口模块113发送报警信号以及通信信号。

所述辅助模块用于为探测控制模块112提供更为可靠的辅助计算。

其中，请参看图4，所述辅助模块可以包括定位模块114，所述定位模块114与所述探测控制模块112电连接，所述定位模块114用于确定所述探测装置110的绝对位置。

所述定位模块114包括无线电定位系统，通过直接或间接测定无线电信号在已知位置的参考点到所述定位模块114之间传播过程中的时间、相位差、振幅或频率的变化，得到距离、距离差、方位定位参数，确定所述探测装置110的绝对位置，从而确定非机动车的位置。

所述定位模块114还可以包括惯性定位系统，所述惯性定位系统辅助所述无线电定位系统，通过加速计和陀螺仪测量所述定位模块114的加速度和角速度，连续估算所述定位模块114位置、姿态和速度。无线电定位系统可以是全球导航卫星系统或基站定位系统，但不限于上述系统，只要有地面定位功能的任何系统都可以作为该装置的定位模块114。

例如，车尾部装有探测装置110的非机动车被追尾的情况下，测得雷达模块111的绝对位置信息是以向西20KM/H运动，雷达模块111测得目标物相对探测装置110的相对运动速度是10KM/H运动，同时也是向西运动，则可根据定位模块114获得的探测装置110的运动速度，进而可计算出目标物的速度为30KM/H，这为交警判别责任时提供依据。并且还可实时获取该探测装置110与目标物的距离，例如，在马路上，一个后方安装有探测装置110的车辆测得同一车道上的后方车辆的距离是100米，后方车辆的对地运动速度为60KM/H，在50米时测得后方车辆的对地运动速度依然为60KM/H或者更高，并且后方车辆依然没有改变行驶方向时，则可判断后方车辆刹车失灵或者出现故障，很可能会导致追尾情况的发生，这时非机动车防撞预警系统100的预警装置120可进行报警，提醒司机后方有危险，以及时进行避让等。

此外，请参看图5，所述辅助模块可以包括图像采集模块115，所述图像采集模块115与所述探测控制模块112电连接，所述图像采集模块115用于采集所述非机动车后方的动态目标和环境信息，并以图片和视频方式传送至所述探测控制模块112。图像采集模块115可利用图像识别技术，采集视场内目标的具体信息，用来补充毫米波雷达所探测到的目标信息，并将这些数据进行融合运算，排除虚假信息，进行数据互验。

具体地，以道路交通应用为例，图像采集模块115可以拍摄一定范围内的图像，并分辨出路面分割线、隔离带、电线杆等环境信息，和行人、车辆等目标物信息，雷达模块111可以获取目标物相对于探测装置110的运动速度和运动角度，但无法分辨目标物的类别。假如一辆非机动车后方装有该探测装置110的图像采集模块115，单个接收端的雷达模块111可以判断后面机动车的距离和靠近的速度，但无法判断该机动车是在本车道还是相邻车道，所以，通过探测控制模块112将图像采集模块115获得的机动车的图像信息和雷达模块111获得的机动车相对于所述非机动车的相对位置信息进行对比，则可得出机动车是否处于本车道还是相邻车道，从而可验证获取的机动车相对于非机动车的相对位置信息是否准确，从而提高了目标物的探测精度。

另外，如果图像采集模块115采集的预设范围内有反射装置，则图像采集模块115有可能把反射装置里的影像误判为真实物体，这种情况下图像采集模块115提供的信息为虚假信息，而雷达模块111则无该虚假信息。对于单个接收端的雷达，无法提供目标物的角度信息，有可能探测到目标物在正面，也有可能探测到目标物在侧面，如果该探测装置110对侧面接近的目标物提供报警，则为误报，而图像采集模块115则可以判断目标物所处的方位，所以，图像采集模块115和雷达模块111可以两者互验，以排除虚假信息，可以有效减少误报率。

进一步地，请参看图6，所述辅助模块可以同时包括定位模块114以及图像采集模块115，该系统中，所述探测控制模块112接收定位模块114的位置信息、雷达模块111的目标信息和图像采集模块115的目标和环境信息，融合运算所接收到的信息，存储运算结果，并提供给探测接口模块113报警信号和通信信号。

其中，所述预警条件为所述行驶信息中至少一项指标大于预设值。所述指标可以是后方车辆的速度大于预设速度、后方车辆距所述非机动车的距离小于预设距离、后方车辆与所述非机动车的角度满足预设范围。

所述探测接口模块113，用于连接声光报警器，在收到所述报警信号时使得所述声光报警器发出警告信号，警示后方车辆注意行驶，同时，所述探测接口模块113在收到所述通信信号时，将所述行驶信息发送给所述预警装置120的预警接口模块122。

其中，所述预警控制模块121可以外接显示器，由于预警接口模块122与探测接口模块113电性连接，所述预警控制模块121可以在收到所述预警接口模块122传送的所述行驶信息时，动态显示所述行驶信息，以便非机动车用户可以知晓后方车辆的情况，注意避让，防止发生碰撞。进一步地，所述预警接口模块122与探测接口模块113通过无线通信进行连接。

值得指出的是，在本系统中，所述探测装置110通过外接电源或内部电池供电，所述预警装置120通过外接电源或内部电池供电。使用外接电源和串行通信方式时，电源接口和串行通信接口可以使用一根多芯导线，同时完成供电和信号传递功能。

本发明第一实施例提出的一种非机动车防撞预警系统100的有益效果是：融合了定位、毫米波雷达和图像采集模块115的信息，能够通过定位模块114确定非机动车本身的绝对位置，通过雷达模块111确定后面目标的相对位置，并根据位置信息来判断非机动车本身的移动速度、距离和角度，推算出覆盖范围内车辆的移动速度、距离和角度，并根据危险情况发出警告信号和记录道路状况和后面车辆信息。在事故发生后，本发明可以提供较为准确的事故发生时间、地点、道路状况和事故发生前各车辆的行驶速度等信息以供参考。

第二实施例

请参照图7，图7是本发明第二实施例提供的一种非机动车防撞预警方法的流程图，所述方法应用于非机动车防撞预警系统，所述系统应用于非机动车。所述系统包括探测装置以及预警装置；所述探测装置设置于所述非机动车的车尾部，所述预警装置设置于所述非机动车的车头部，所述探测装置包括彼此电连接的雷达模块、探测控制模块、探测接口模块以及辅助模块，所述预警装置包括彼此电连接的预警控制模块以及预警接口模块，所述探测接口模块与所述预警接口模块电连接。下面将对图7所示的流程进行详细阐述，所述方法包括：

步骤S110：所述雷达模块通过发射电磁波，获取所述非机动车的后方车辆反射回的回波，基于所述回波以及所述辅助模块计算得到所述后方车辆的行驶信息，将所述行驶信息发送给所述探测控制模块。

步骤S120：当所述探测控制模块判断所述行驶信息满足预警条件时，向所述探测接口模块发送报警信号以及通信信号。

所述预警条件可以为：所述行驶信息中至少一项指标大于预设值。

步骤S130：当所述探测接口模块收到所述报警信号时发出声光报警，收到所述通信信号时，将所述行驶信息发送给所述预警接口模块。

步骤S140：所述预警控制模块在收到所述行驶信息时，动态显示所述行驶信息。

本实施例对非机动车防撞预警方法的实施过程，请参见上述图1至图6所示实施例中描述的内容，此处不再赘述。

综上所述，本发明实施例提出的一种非机动车防撞预警系统以及方法，能够确定非机动车后面目标的相对以及绝对位置，并根据危险情况发出警告信号和记录道路状况和后面车辆信息，以缓解目前非机动车经常发生安全事故的问题。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种非机动车防撞预警系统，其特征在于，所述系统应用于非机动车，所述系统包括探测装置以及预警装置；所述探测装置设置于所述非机动车的车尾部，所述预警装置设置于所述非机动车的车头部，所述探测装置包括彼此电连接的雷达模块、探测控制模块、探测接口模块以及辅助模块，所述预警装置包括彼此电连接的预警控制模块以及预警接口模块，所述探测接口模块与所述预警接口模块电连接；

所述雷达模块，用于发射电磁波，获取所述非机动车的后方车辆反射回的回波，基于所述回波计算得到所述后方车辆的行驶信息，将所述行驶信息发送给所述探测控制模块；

所述辅助模块，用于辅助所述雷达模块计算所述行驶信息；

所述探测控制模块，用于当判断所述行驶信息满足预警条件时，向所述探测接口模块发送警告信号以及通信信号；

所述探测接口模块，用于连接声光报警器，在收到所述报警信号时使得所述声光报警器报警，在收到所述通信信号时，将所述行驶信息发送给所述预警接口模块；

所述预警控制模块，用于连接显示器，在收到所述预警接口模块传送的所述行驶信息时，动态显示所述行驶信息。

2.根据权利要求1所述的非机动车防撞预警系统，其特征在于，所述预警条件为：所述行驶信息中至少一项指标大于预设值。

3.根据权利要求1所述的非机动车防撞预警系统，其特征在于，所述探测装置的辅助模块包括定位模块，所述定位模块与所述探测控制模块电连接，所述定位模块用于确定所述探测装置的位置。

4.根据权利要求3所述的非机动车防撞预警系统，其特征在于，所述定位模块包括无线电定位系统，通过直接或间接测定无线电信号在已知位置的参考点到所述定位模块之间传播过程中的时间、相位差、振幅或频率的变化，得到距离、距离差、方位定位参数，确定所述探测装置的位置。

5.根据权利要求4所述的非机动车防撞预警系统，其特征在于，所述定位模块还包括惯性定位系统，所述惯性定位系统辅助所述无线电定位系统，通过加速计和陀螺仪测量所述定位模块的加速度和角速度，连续估算所述定位模块位置、姿态和速度。

6.根据权利要求1所述的非机动车防撞预警系统，其特征在于，所述探测装置的辅助模块还包括图像采集模块，所述图像采集模块与所述探测控制模块电连接，所述图像采集模块用于采集所述非机动车后方的动态目标和环境信息，并以图片和视频方式传送至所述探测控制模块。

7.根据权利要求1所述的非机动车防撞预警系统，其特征在于，所述后方车辆的行驶信息包括所述后方车辆的速度、距所述非机动车的距离以及角度。

8.根据权利要求1所述的非机动车防撞预警系统，其特征在于，所述电磁波的波段范围为24-24.25GHz或者76-81GHz，调频周期为1-1000ms。

9.根据权利要求1所述的非机动车防撞预警系统，其特征在于，所述非机动车包括：二轮或者三轮电动车、自行车、摩托车。

10.一种非机动车防撞预警方法，其特征在于，所述方法应用于非机动车防撞预警系统，所述系统应用于非机动车，所述系统包括探测装置以及预警装置；所述探测装置设置于所述非机动车的车尾部，所述预警装置设置于所述非机动车的车头部，所述探测装置包括彼此电连接的雷达模块、探测控制模块、探测接口模块以及辅助模块，所述预警装置包括彼此电连接的预警控制模块以及预警接口模块，所述探测接口模块与所述预警接口模块电连接，所述方法包括：

所述雷达模块通过发射电磁波，获取所述非机动车的后方车辆反射回的回波，基于所述回波以及所述辅助模块计算得到所述后方车辆的行驶信息，将所述行驶信息发送给所述探测控制模块；

当所述探测控制模块判断所述行驶信息满足预警条件时，向所述探测接口模块发送报警信号以及通信信号；

当所述探测接口模块收到所述报警信号时发出声光报警，收到所述通信信号时，将所述行驶信息发送给所述预警接口模块；

所述预警控制模块在收到所述行驶信息时，动态显示所述行驶信息。