CN108238102A - 一种车载超声波传感器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载超声波传感器系统，包括：多个超声波传感器，设置于车辆两侧面前后两端，用于采集车辆两侧方向上的数据；检测控制模块，当检测到车辆转弯时，控制超声波传感器采集数据，识别障碍物信息，根据车辆状态信息计算转弯覆盖区域，并结合识别的障碍物信息生成图形；车辆控制系统，根据控制指令控制车辆速度、档位、方向盘转向角；人机交互系统，包括有控制软件，用于接收各种数据信息，所述控制软件提供人机交互界面，包括绘图区域界面和信息显示界面，所述绘图区域界面实时绘制车辆转弯过程中的转弯覆盖区域和障碍物信息。将车辆转弯时的转弯覆盖区域及障碍物信息进行实时显示，并进行预警，可以有效提高车辆驾驶的安全性。

Description

一种车载超声波传感器系统

技术领域

本发明属于泊车技术领域，具体地涉及一种基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统。

背景技术

随着社会的发展，汽车的数量不断增多，但是，由于驾驶员在车辆转弯时的视线范围有限，若有行人或其他车辆进入视线盲区内，极易造成交通事故，对人们的生命财产安全产生极大威胁。特别是大型车辆，例如，大客车、大货车、油罐车等，车辆转弯时的视线盲区非常大，因此经常发生交通事故。

为此，一种解决方案是为车辆配备车内后视镜和车外后视镜，以扩大驾驶员的视野。然而，这种配置增大了驾驶员操作的复杂性，并且这些后视镜通常难以调节，不能有效观察整个盲点区域。

另外一种解决方案是使用盲点检测(BSD) 系统，其使用各种传感器对处在盲点区域中的对象进行检测并提醒驾驶员。

然而，在己有的BSD解决方案中，车辆侧方的传感器的感测范围是固定的，即，只能感测固定距离以外的对象，如道路屏障等。在这种情况中，当BSD系统检测到道路屏障之后，无法再继续检测到车辆与道路屏障之间的盲点区域中是否有其他障碍物。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统，提供人机交互界面，将车辆转弯时的转弯覆盖区域及障碍物信息进行实时显示，并进行预警，可以有效提高车辆驾驶的安全性。

本发明的技术方案是：

一种基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统，其特征在于，包括：

多个超声波传感器数据采集系统，设置于车辆两侧面前后两端，用于采集车辆两侧方向上的数据；

检测控制模块，当检测到车辆转弯时，控制超声波传感器数据采集系统采集数据，并对采集的数据进行处理，识别障碍物信息，根据车辆状态信息计算转弯覆盖区域，并结合识别的障碍物信息生成图形；

车辆控制系统，根据检测控制模块输出的控制指令控制车辆速度、档位、方向盘转向角；

人机交互系统，包括有控制软件，用于接收车辆数据信息和车载超声波传感器系统的各种数据信息，所述控制软件提供人机交互界面，包括绘图区域界面和信息显示界面，所述信息显示界面包含功能选择开关和调节开关，通过图形、曲线、不同颜色显示数据信息；所述绘图区域界面实时绘制车辆转弯过程中的转弯覆盖区域和障碍物信息。

优选的，所述障碍物信息包括距离、位置、轮廓和坐标信息。

优选的，还包括，报警系统，根据障碍物距离的远近及运动情况，改变蜂鸣器的音量和鸣叫方式以及信息显示界面对应位置的颜色，向驾驶员提供预警。

优选的，当车辆转弯覆盖区域范围内检测到障碍物距离车辆小余设定阈值时，检测控制模块控制车辆控制系统停止车辆转弯操作。

优选的，所述转弯覆盖区域为转弯圆弧与车身延长线组成的区域，所述转弯圆弧由转弯中心圆点和转弯半径确定，所述转弯半径R＝ L / tgα-W/2，L为轴距，W为车宽，α为车轮转角。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、对车辆侧方障碍物卷入进行检测，将车辆转弯时的转弯覆盖区域及障碍物信息进行实时显示，并进行预警，解决了车辆转弯时驾驶员视线范围有限的问题，提高了车辆驾驶的安全性。

2、当转弯过程中在车辆转弯覆盖区域范围内检测到障碍物距离车辆小余设定阈值时，由系统控制车辆停止转弯操作。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明中基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统的原理框图；

图2为本发明中基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统的工作流程图；

图3为本发明转弯覆盖区域的计算方法示意图；

图4为本发明人机交互系统的绘图区域界面。

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了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步说明。

如图1所示，本发明中的基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统，包括超声波传感器数据采集系统、检测控制模块、车辆控制系统、人机交互系统和报警系统。

超声波传感器数据采集系统：对于大型乘用车辆，在车辆左右两侧前后处各安装1个超声波传感器，共4个超声波传感器；对于大型车辆如客车、大货车、油罐车等，在车辆左右两侧前后处各安装2个超声波传感器，共8个超声波传感器，采集两侧方向上的数据。

检测控制模块：用于对超声波传感器采集到的数据进行处理分析，如图2所示。

车辆控制系统：根据数据处理结果对车辆进行操控，控制车辆速度、档位、方向盘转向角等。

人机交互系统：包括有控制软件，用于接收车辆数据信息和车载超声波传感器系统的各种数据信息，该控制软件提供人机交互界面，包括绘图区域界面和信息显示界面。

信息显示界面包含功能选择开关好人调节开关，通过图形、曲线、不同颜色显示数据信息以及泊出状态信息。

如图4所示，绘图区域界面实时绘制车辆模型、车辆泊出过程中的规划路径及车辆真实行进轨迹。

报警系统：根据障碍物距离的远近及运动情况，改变蜂鸣器的音量和鸣叫方式以及显示屏上各区域的颜色，向驾驶员提供预警功能。特别提出的是，在本发明的车载超声波传感器系统中，当车辆正在进行转弯操作时，为防事故发生，若在车辆转弯覆盖范围内检测到障碍物距离车辆小余设定阈值时，则根据障碍物距离远近改用语音方式进行预警，并控制车辆停止转弯操作。

检测控制模块进行的数据处理及分析，包括：

1.探测车辆周围环境信息，包括：是否有障碍物，若有，给出该障碍物的距离、位置、大致轮廓、坐标等信息。

2. 车辆转弯时计算转弯覆盖区域功能：车辆转弯时，根据当时的转向角、车辆行驶方向等信息，计算出转弯覆盖区域。

3.车辆转弯中断功能：当车辆正在进行转弯操作时，同时进行车辆侧方周围障碍物的检测，若在车辆转弯覆盖区域范围内检测到障碍物信息，则根据障碍物距离远近以语音方式进行预警，并控制车辆停止转弯操作。

4.人机交互及显示功能：车载超声波传感器系统包含多种功能，在显示屏上可以通过相应按钮进行选择，同时将各功能的实时规划路径及真实行进轨迹、车辆周围障碍物信息、报警信息以及其他各种所需信息直观显示在人机交互显示屏上。在本发明车载超声波传感器系统中选择车辆“侧方障碍物卷入检测（SIOD）”功能，将计算得到的转弯覆盖区域以鲜亮颜色在显示屏上标识出来。如附图4中绘图区域所示，为车辆后退、左向行驶时的转弯覆盖区域。

其中，如附图3所示，以车辆向右前方转弯为例，转弯覆盖区域的计算方法包括以下步骤：

1.首先测量车辆的轴距L、宽度W、转向传动比ρ等数据；

2.然后根据实时的方向盘转向角信息STR以及转向传动比ρ来计算车轮转角α：

α＝ STR ×ρ

3.然后计算R1 ：

R1 ＝ L / tgα

R1计算出来后，相应地得出转弯中心圆点O；

4.再计算转弯半径R ：

R ＝ R1 － W/2

5.有了转弯中心圆点O和转弯半径R，则可以计算出图2中的圆弧线MN段；

6.由MN段、车身外侧MA段、车身延长线AN段组成的区域即是在当前车辆行驶方向、转向角信息下的转弯覆盖区域。

下面结合图2，给出本发明系统的工作流程。

1.在车辆上安装本车载超声波传感器系统，其中超声波传感器配置如下：对于大型乘用车辆，在车辆左右两侧前后处各安装1个超声波传感器，共4个超声波传感器；对于大型车辆如客车、大货车、油罐车等，在车辆左右两侧前后处各安装2个超声波传感器，共8个超声波传感器；

2.打开本系统，车辆要转弯时，系统检测到转向角信息，自动启动侧方障碍物卷入检测功能；

3.通过超声波传感器得到车辆周围环境信息，当没有检测到障碍物信息时才准许进行转弯操作；

4.结合车载超声波传感器系统得到的车辆行驶方向、车速、方向盘转向角等信息，计算得出车辆转弯覆盖区域，并在人机交互显示屏上实时显示当前车辆转弯覆盖区域；

5.转弯的同时在车辆转弯覆盖区域范围内进行障碍物检测，若检测到障碍物信息，则根据障碍物距离远近以语音方式进行预警，同时在显示屏上显示“侧方障碍物卷入（SIOD）”的符号标志；

6.检测转向角信息，确定转弯完成后，系统自动退出侧方障碍物卷入检测功能。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落出所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统，其特征在于，包括：

多个超声波传感器数据采集系统，设置于车辆两侧面前后两端，用于采集车辆两侧方向上的数据；

检测控制模块，当检测到车辆转弯时，控制超声波传感器数据采集系统采集数据，并对采集的数据进行处理，识别障碍物信息，根据车辆状态信息计算转弯覆盖区域，并结合识别的障碍物信息生成图形；

车辆控制系统，根据检测控制模块输出的控制指令控制车辆速度、档位、方向盘转向角；

人机交互系统，包括有控制软件，用于接收车辆数据信息和车载超声波传感器系统的各种数据信息，所述控制软件提供人机交互界面，包括绘图区域界面和信息显示界面，所述信息显示界面包含功能选择开关和调节开关，通过图形、曲线、不同颜色显示数据信息；所述绘图区域界面实时绘制车辆转弯过程中的转弯覆盖区域和障碍物信息。

2.根据权利要求1所述的基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统，其特征在于，所述障碍物信息包括距离、位置、轮廓和坐标信息。

3.根据权利要求2所述的基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统，其特征在于，还包括，报警系统，根据障碍物距离的远近及运动情况，改变蜂鸣器的音量和鸣叫方式以及信息显示界面对应位置的颜色，向驾驶员提供预警。

4.根据权利要求1所述的基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统，其特征在于，当车辆转弯覆盖区域范围内检测到障碍物距离车辆小余设定阈值时，检测控制模块控制车辆控制系统停止车辆转弯操作。

5.根据权利要求1所述的基于车载超声波传感器的侧方障碍物卷入检测系统，其特征在于，所述转弯覆盖区域为转弯圆弧与车身延长线组成的区域，所述转弯圆弧由转弯中心圆点和转弯半径确定，所述转弯半径R＝ L / tgα-W/2，L为轴距，W为车宽，α为车轮转角。