CN107554472A - 一种车辆碰撞警示系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆碰撞警示系统和方法，利用对车辆驾驶员和危险目标双向报警，使车辆驾驶员能主动或被动免于或减少碰撞和被碰撞的危险；利用视觉和听觉上对车辆驾驶人员和危险目标的报警，使被报警目标能够迅速及时的规避危险；利用车辆已有的装置实现双向报警，有效的节约了成本，降低了安装难度；利用存储的安全距离阈值会随着相对速度的改变而改变，因而使得碰撞警示系统和方法更加高效与方便实用；利用车内影像系统，使驾驶员能够迅速发现危险目标的位置；利用360度全方位的车辆碰撞警示系统和方法，使本发明可以用于多个过程；利用摄像头识别禁止鸣笛标志来控制车辆鸣笛装置的开关，进一步地提高了碰撞警示系统和方法的方便实用性。

Description

一种车辆碰撞警示系统和方法

技术领域

本发明涉及车辆辅助驾驶技术领域，具体涉及一种车辆碰撞警示系统和方法。

背景技术

随着城市车辆的日益增多，越来越多的车祸发生。车祸发生的主要原因还是人主观意识的影响：如驾驶员注意力不集中，操作不当、反应不及时；动态或静态目标如行人或其他车辆等未注意与车辆间存在的危险性等。目前，在无法实现车车通信的情况下，行车过程中车辆驾驶员只能知道车辆及驾驶员自身的情况，而反光镜只能初步的判断部分区域内移动或非移动目标的大致情况，因此就导致了车辆驾驶员无法有效避免由于车外动态或静态目标的操作不当对车辆的影响；而车外的动态或静态目标也无法有效避免由于车辆驾驶员的不当操作或自身的注意力不集中造成的撞车危险。例如：前车在斑马线处等待红绿灯时，后车驾驶员由于自身的注意力不集中导致车辆没有停车降速，前车驾驶员在未留意反光镜的前提下是无法得知危险情况或采取相应避险操作，后车驾驶员也无法得到外界的有效提醒，很有可能造成撞车事故。或者，当行人过马路时沉迷于看手机，而没有观察道路的交通状况会导致撞车事故的发生。

目前，很多车辆的车身前后都安装有超声波传感器装置用于倒车过程中对倒车环境的探测，且车辆的前后保险杠、左右倒车镜下都安装了广角摄像头以实现全景泊车。但在车辆行驶、倒车或侧方停靠等过程中，却没有相应的系统或方法保证车辆快速、及时、有效的主动或被动地规避撞车或被撞的风险。

因此，如何提供一种车辆碰撞警示系统和方法，使其能够同时具备迅速及时地主动或被动地避免碰撞或被碰撞、成本低、安装难度小、高效、方便实用、用途广且车辆驾驶员能够迅速判断车外危险目标位置的优点，是该领域技术人员所面临的技术难题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种车辆碰撞警示系统和方法，同时具有迅速及时地主动或被动地避免碰撞或被碰撞、成本低、安装难度小、高效、方便实用、用途广且车辆驾驶员能够迅速判断车外危险目标位置的优点。

(二)技术方案

本发明提供了一种车辆碰撞警示系统，用于为车辆驾驶员和危险目标双向报警，包括：

传感器，用于探测车辆周围的目标；

微处理器，用于判断探测目标是否为危险目标；

主动防护子系统，用于当探测目标是危险目标时，在微处理器的控制下，向车辆驾驶员发出报警信号；

被动防护子系统，用于当探测目标是危险目标时，在微处理器的控制下，向危险目标发出报警信号；

其中，传感器连接微处理器，微处理器连接主动防护子系统以及被动防护子系统。

在本发明的一些实施例中，所述微处理器计算车辆与探测目标间的相对距离与相对速度，并与安全距离阈值与安全速度阈值相比，判断探测目标是否为危险目标；

其中，安全距离阈值S和相对速度v之间满足关系： 为附着系数。

在本发明的一些实施例中，还包括摄像头，用于拍摄车辆周围的情况；

摄像头连接微处理器。

在本发明的一些实施例中，所述主动防护子系统包括车内影像系统；

当探测目标为危险目标时，在微处理器的控制下，车内影像系统显示器显示摄像头拍摄的影像，在危险目标出现方向对应的影像显示框变红加粗。

在本发明的一些实施例中，所述主动防护子系统包括车内语音提示装置；

当探测目标为危险目标时，在微处理器的控制下，车内语音提示装置发出警示音。

在本发明的一些实施例中，所述被动防护子系统包括车外提示灯；

所述车外提示灯安装于车辆前照灯、后车灯的上部位置，当探测目标为危险目标时，在微处理器的控制下，危险方向的车外提示灯持续闪烁。

在本发明的一些实施例中，所述被动防护子系统包括汽车鸣笛单元；

当探测目标为危险目标时，在微处理器的控制下，汽车鸣笛单元在可以鸣笛路段自动鸣笛。

在本发明的一些实施例中，车内影像系统显示屏共分为5个区域，最中心的区域显示车辆周围环境的全景图，左上区域显示车辆周围环境的前景图，右上区域显示车辆周围环境的后景图，左下区域显示车辆周围环境的左景图，右下区域显示车辆周围环境的右景图。

在本发明的一些实施例中，所述汽车鸣笛单元包括摄像头、汽车鸣笛装置开关、汽车鸣笛装置；

摄像头位于前挡风玻璃上部，对车辆周围环境进行检测，微处理器利用交通信号标志的识别算法判断是否有禁止鸣笛标志；若检测到禁止鸣笛标志，汽车鸣笛装置开关关闭，微处理器无法与汽车鸣笛单元连接，不能对危险目标进行鸣笛报警；若摄像头没有检测到禁止鸣笛标志，则微处理器与汽车鸣笛单元连接，自动启动鸣笛装置，对危险目标进行鸣笛报警。

本发明提供了一种车辆碰撞警示的方法，其利用上述所述的车辆碰撞警示系统，包括：

步骤S1：车辆传感器探测车辆周围的目标；

步骤S2：计算车辆与目标之间的相对距离和相对速度；

步骤S3：计算得到的车辆与探测目标间相对距离、相对速度与微处理器中存储的安全距离和安全速度的安全阈值进行比较判断，若相对距离小于安全距离阈值且相对速度大于安全速度阈值，则判定探测目标为危险目标；

步骤S4：当判定探测范围内存在危险目标时，微处理器发送信号给车内和车外报警装置对车辆驾驶员和危险目标进行双向报警。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的车辆碰撞警示系统和方法具有以下有益效果至少其中之一：

1、本发明中对车辆驾驶人员和危险目标进行双向报警，因而车辆驾驶员能主动或被动免于或减少碰撞和被碰撞的危险性；

2、本发明中利用车内影像系统，车内的语音提示装置，汽车鸣笛单元及前后左右安装的提示灯从视觉和听觉上对车辆驾驶人员和危险目标进行报警，使被报警目标能够迅速及时的规避危险；

3、本发明在车辆已有的雷达探测器、摄像头、车内影像系统，车内语音提示装置，汽车鸣笛单元等基础上实现双向报警的功能，有效的节约了成本，降低了安装难度；

4、本发明微处理器存储的安全距离阈值会随着探测器测量的车辆与探测目标间相对速度的改变而动态改变，因而使得碰撞警示系统和方法更加高效与方便实用；

5、本发明利用车辆四周的摄像装置，当系统判定车辆周围存在危险目标时，在危险目标出现方向对应的影像显示框变红加粗，使得驾驶员能够迅速发现危险目标的位置。

6、本发明提供一种360度全方位的车辆碰撞警示系统和方法，使得本发明碰撞警示的系统和方法可以用于车辆行驶、倒车或侧方停靠等多个过程中；

7、本发明能够识别禁止鸣笛标志而自动的控制车辆鸣笛装置的开关，因而进一步地提高了碰撞警示系统和方法的方便实用性。

附图说明

图1为本发明实施例的车辆碰撞警示系统结构示图；

图2为本发明实施例的车辆碰撞警示系统的影像系统显示屏的工作方式图；

图3为本发明实施例的车辆碰撞警示方法流程图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的方式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

本发明利用车体前后自身带有的超声波传感器和之后在车身左右安装的超声波传感器、车体四周自身安装的摄像装置，通过车内影像系统、车内语音提示装置、汽车鸣笛装置及车身前后左右安装的提示灯等进行双向报警，避免或减少碰撞或被碰撞情况的发生。本发明在车辆已有的雷达探测器、车内影像系统，车内的语音提示装置，车辆鸣笛装置等基础上实现双向报警的功能，有效的节约了成本，降低了安装难度。本发明提供一种360度全方位的车辆碰撞警示系统和方法，使得本发明碰撞警示系统和方法可以用于车辆行驶、倒车或侧方停靠等多个过程。

本发明实施例提供了一种车辆碰撞警示系统和方法，使车辆驾驶员及危险目标能主动或被动免于或减少碰撞和被碰撞的危险性。如图1所示，车辆碰撞警示系统包括：

微处理器通过电子模拟开关连接发射放大电路，通过接收滤波放大电路和电子模拟开关连接接收放大电路，微处理器分别连接车内语音启动电路、车内影像电路、车外照明启动电路、车外语音启动电路，车内语音启动电路连接车内语音提示装置，车外照明启动电路连接车外提示灯，车内影像电路连接车内影像系统，车外语音启动电路连接汽车鸣笛单元。

微处理器控制电子模拟开关的状态，发射放大电路输出的信号激励超声波传感器发射超声波信号。当电子模拟开关处于打开状态且超声波传感器探测范围内出现动态或静态目标时，超声波传感器探测的超声回波信号经接收放大电路放大、并通过接收滤波放大电路进入进一步放大、滤波后由微处理器接收。微处理器中对超声回波信号进行处理，计算得到车辆与探测范围内某方向上的动态或静态目标之间的相对距离和相对速度。将测量得到的相对距离和相对速度分别与微处理器中存储的距离及速度的安全阈值进行比较。若相对距离小于安全距离阈值、相对速度大于安全速度阈值，则系统判定该目标为危险目标，系统对车辆驾驶员和危险目标进行双向报警，使被报警目标能够迅速及时的规避危险。本发明微处理器中存储的安全距离阈值会随着测量计算得到的车辆与探测目标间相对速度改变而动态改变，车辆与探测目标间相对速度越大，则安全距离阈值会变小，车辆与探测目标间相对速度越小，则安全距离阈值会相应变大，因而使得碰撞警示系统更加高效与方便实用。

主动防护，即对车辆驾驶员的报警：微处理器通过车内语音启动电路向车内语音提示装置发送一个启动信号，车内语音提示装置发出警示音，从听觉的角度向车辆驾驶员进行报警；微处理器通过车内影像电路向车内影像系统发送一个信号，使得在危险目标出现方向对应的影像显示框变红加粗，从视觉的角度向车辆驾驶员进行报警。利用车内语音提示装置或车内影像系统，通过视觉和听觉使驾驶员最快得知危险情况及危险目标的方向位置而做出相应的安全操作。

被动防护，即对车外危险目标的报警：微处理器通过车外照明启动电路向危险方向的车外提示灯发送一个启动信号，使得危险方向的车外提示灯持续闪烁，从视觉的角度向车外目标进行报警；微处理器通过车外语音启动电路向汽车鸣笛单元发送一个启动信号，在可以鸣笛路段，使得车辆自动鸣笛，从听觉的角度向车外目标进行报警。但这只是示例性说明，报警装置可以为至少一种对车内驾驶员的报警装置和至少一种对车外危险目标的报警装置的组合。本发明能够利用安装在车顶上的摄像头对交通信号标志进行检测，利用交通信号标志的识别算法判断交通信号标志是否为禁止鸣笛标志从而自动的控制车辆鸣笛装置的开关，因而进一步地提高了碰撞警示系统和方法的方便实用性。

本发明中，在车辆前后自身安装的雷达探测器的基础上，在车辆的左右两侧的侧裙板的前后两端各安放一个雷达探测器，侧裙板的中心位置两侧等距离各安装一个探测器。但这只是示例性说明，车辆安装的雷达探测器个数并不限于4个。但这只是示例性说明，车辆前后的雷达探测器可以是车辆自身带有的，也可以是之后安装的；侧裙板上的雷达探测器的数量、位置及位置关系并不限于本发明所提供的数量、位置及位置关系。

本发明中，车辆前后保险杠下、左右后视镜下安装广角摄像头，本发明中广角摄像头拍摄的画面在微处理器中经过图片拼接、合成等处理后，传输至车内影像系统显示屏。车内影像系统显示屏的工作方式如图2所示，在正常情况下，车内影像显示屏共分为5个区域。最中心的区域显示车辆周围环境的全景图，左上区域显示车辆周围环境的前景图，右上区域显示车辆周围环境的后景图，左下区域显示车辆周围环境的左景图，右下区域显示车辆周围环境的右景图。当系统判定车辆周围存在危险目标时，在危险目标出现方向对应的影像显示框变红加粗，使得驾驶员能够迅速发现危险目标的位置。但这只是示例性说明，车辆影像显示屏的区域个数并不限于5个，每个区域的形状及对应的影像并不仅限于图2所示；车身四周的广角镜头可以是车辆自身带有的，也可以是之后安装的。

在本发明中，车外提示灯分别安装在汽车前照灯、倒车灯的上部，当车辆前部出现危险目标时，安装在车辆左前和右前的提示灯分别持续闪烁以视觉报警的方式提示该方向上的危险目标；当车辆后部出现危险目标时，安装在车辆左后和右后的提示灯分别持续闪烁以视觉报警的方式提示该方向上的危险目标；当车辆左侧出现危险目标时，安装在车辆左前和左后的提示灯分别持续闪烁以视觉报警的方式提示该方向上的危险目标；当车辆右侧出现危险目标时，安装在车辆右前、右后的提示灯分别持续闪烁以视觉报警的方式提示该方向上的危险目标。但这只是示例性说明，危险目标方向上各提示灯的启动状态及闪烁方式并不限于本方法所提供的方式和状态。

本发明提供一种360度全方位的车辆碰撞警示系统，使得本发明碰撞警示的系统可以用于车辆行驶、倒车或侧方停靠等多个过程。

本发明另一实施例的车辆碰撞警示的方法，其利用上述车辆碰撞警示的系统，包括：

步骤S1：车辆传感器探测车辆周围的目标。

位于车辆前后左右的超声波传感器通过发射放大电路实时发送超声波信号，当超声波传感器探测范围内存在动态或静态目标时，超声波传感器通过接收放大电路接收反射的超声波信号；

步骤S2：计算车辆与目标之间的相对距离和相对速度。

系统将接收到反射回来的超声波传感器信号送到微处理器中，计算出车辆与探测目标之间的相对距离和相对速度；

其中，微处理器中计算本车与目标之间距离和的步骤如下：

微处理器记录下T₁时刻超声波传感器相邻一次发射和接收超声波的时间间隔为t₁；T₁时刻车辆与目标之间的相对距离为s₁＝170t₁，其中超声波声速为340m/s；微处理器记录T₁时刻的下一时刻T₂时刻的超声波传感器相邻一次发射和接收超声波的时间间隔为t₂，则T₂时刻车辆与目标之间的相对距离为s₂＝170t₂，车辆与目标之间的相对速度为：

v＝(s₂-s₁)/(T₂-T₁) (1)

步骤S3：计算得到的车辆与探测目标间相对距离、相对速度与微处理器中存储的安全距离和安全速度的阈值进行比较判断，若相对距离小于安全距离阈值且相对速度大于安全速度阈值，则判定探测目标为危险目标；

其中，微处理器中安全距离阈值的设定标准和原理如下：

安全距离阈值和相对速度的关系满足：

其中S为安全距离阈值，v为相对速度，为附着系数，附着系数与速度的关系为：

步骤S4：当判定探测范围内存在危险目标时，微处理器发送信号给车内和车外报警装置对车辆驾驶员和危险目标进行双向报警。

其中，车内报警方法通过视觉或听觉或视觉听觉相结合的三种方法提醒车内驾驶员危险情况的存在，让驾驶员能够快速、准确地做出反应，防止车辆碰撞或被碰撞，属于主动防护：

通过车内影像系统对车辆驾驶员进行视觉报警的方法为：微处理器对危险目标的方位进行判断，得到危险目标的在车体的前后左右的大致方向，通过显示启动电路，在车内影像系统显示屏中对应该方向的影像框进行红色加粗显示；

通过车内语音提示装置对车辆驾驶员进行听觉报警的方法为微处理器向车内语音启动电路发送信号，车内语音提示装置发出警示音；

其中车外报警方法通过视觉、听觉或视觉听觉相结合的三种视觉听觉相结合的方法对车外危险目标报警，防止车辆碰撞或被碰撞，属于被动防护：

通过车外提示灯对危险目标进行视觉报警的方法为微处理器向照明启动电路发送信号，启动相应方向的车外提示灯，该方向上的车外提示灯连续闪烁；

通过车外鸣笛单元对危险目标进行听觉报警的方法为微处理器向车外语音启动电路发送信号，使得车辆鸣笛装置发出警示音。

其中，汽车鸣笛单元的控制方法如下：

由位于前挡风玻璃上部的摄像头对车辆周围环境进行检测，利用交通信号标志的识别算法，判断是否有禁止鸣笛标志；若检测到禁止鸣笛标志，则汽车鸣笛装置开关关闭，微处理器发出的启动命令无法传送到汽车鸣笛单元，不能对危险目标进行鸣笛报警；若摄像头没有检测到禁止鸣笛标志，则微处理器发出的启动命令可以传送到汽车鸣笛单元，启动鸣笛装置，对危险目标进行鸣笛报警。

本发明提供一种360度全方位的车辆碰撞警示方法，使得本发明碰撞警示的方法可以用于车辆行驶、倒车或侧方停靠等多个过程。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明的一种车辆碰撞警示系统和方法有了清楚的认识。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和步骤的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

综上所述，本发明提供一种车辆碰撞警示系统和方法，具有迅速及时地主动或被动地避免碰撞或被碰撞、成本低、安装难度小、高效、方便实用、用途广且驾驶员能够迅速判断车外危险目标位置的优点。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆碰撞警示系统，用于为车辆驾驶员和危险目标双向报警，包括：

传感器，用于探测车辆周围的目标；

微处理器，用于判断探测目标是否为危险目标；

主动防护子系统，用于当探测目标是危险目标时，在微处理器的控制下，向车辆驾驶员发出报警信号；

被动防护子系统，用于当探测目标是危险目标时，在微处理器的控制下，向危险目标发出报警信号；

其中，传感器连接微处理器，微处理器连接主动防护子系统以及被动防护子系统。

2.如权利要求1所述的一种车辆碰撞警示系统，其特征在于，所述微处理器计算车辆与探测目标间的相对距离与相对速度，并与安全距离阈值与安全速度阈值相比，判断探测目标是否为危险目标；

其中，安全距离阈值S和相对速度v之间满足关系： 为附着系数。

3.如权利要求1所述的一种碰撞警示系统，其特征在于，还包括摄像头，用于拍摄车辆周围的情况；

摄像头连接微处理器。

4.如权利要求3所述的一种碰撞警示系统，其特征在于，所述主动防护子系统包括车内影像系统；

当探测目标为危险目标时，在微处理器的控制下，车内影像系统显示器显示摄像头拍摄的影像，在危险目标出现方向对应的影像显示框变红加粗。

5.如权利要求1或4所述的一种碰撞警示系统，其特征在于，所述主动防护子系统包括车内语音提示装置；

当探测目标为危险目标时，在微处理器的控制下，车内语音提示装置发出警示音。

6.如权利要求1所述的一种碰撞警示系统，其特征在于，所述被动防护子系统包括车外提示灯；

所述车外提示灯安装于车辆前照灯、后车灯的上部位置，当探测目标为危险目标时，在微处理器的控制下，危险方向的车外提示灯持续闪烁。

7.如权利要求1或6所述的一种碰撞警示系统，其特征在于，所述被动防护子系统包括汽车鸣笛单元；

当探测目标为危险目标时，在微处理器的控制下，汽车鸣笛单元在可以鸣笛路段自动鸣笛。

8.如权利要求4所述的一种碰撞警示系统，其特征在于，车内影像系统显示屏共分为5个区域，最中心的区域显示车辆周围环境的全景图，左上区域显示车辆周围环境的前景图，右上区域显示车辆周围环境的后景图，左下区域显示车辆周围环境的左景图，右下区域显示车辆周围环境的右景图。

9.如权利要求7所述的一种碰撞警示系统，其特征在于，所述汽车鸣笛单元包括摄像头、汽车鸣笛装置开关、汽车鸣笛装置；

摄像头位于前挡风玻璃上部，对车辆周围环境进行检测，微处理器利用交通信号标志的识别算法判断是否有禁止鸣笛标志；若检测到禁止鸣笛标志，汽车鸣笛装置开关关闭，微处理器无法与汽车鸣笛单元连接，不能对危险目标进行鸣笛报警；若摄像头没有检测到禁止鸣笛标志，则微处理器与汽车鸣笛单元连接，自动启动鸣笛装置，对危险目标进行鸣笛报警。

10.一种车辆碰撞警示方法，其利用权利要求1至9任一项所述的车辆碰撞警示的系统，包括：

步骤S1：车辆传感器探测车辆周围的目标；

步骤S2：计算车辆与目标之间的相对距离和相对速度；

步骤S3：计算得到的车辆与探测目标间相对距离、相对速度与微处理器中存储的安全距离和安全速度的安全阈值进行比较判断，若相对距离小于安全距离阈值且相对速度大于安全速度阈值，则判定探测目标为危险目标；

步骤S4：当判定探测范围内存在危险目标时，微处理器发送信号给车内和车外报警装置对车辆驾驶员和危险目标进行双向报警。