CN108883723B - 用于在车辆停放时发出警告以免撞击车辆的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在停放车辆时为车辆提供保护以免受撞击的系统。该系统包括使用制造一些车辆的元件来设计一种在停放时为车辆提供保护的系统。在第一实施方式中，该系统使用一些车辆配备的超声换能器作为近程传感器。随后，通过在中央计算机中为此目而设计的元件中数学地操纵该数据，该系统计算接近停放车辆的车辆的速度和加速度，发出可见和可听的警报以防止碰撞。在第二实施方式中，该系统使用设置在车辆的前面部分和后面部分的电子摄像头，以记录接近车辆的登记号码牌，并使用距离与牌上的号码和字母的高度之间的数学关系，当它们出现在摄像头的图像检测器中时，能够使用牌上的号码和字母的高度或竖直尺寸作为参考元素以计算牌和摄像头之间的距离。

Description

用于在车辆停放时发出警告以免撞击车辆的系统和方法
技术领域
本发明的目的技术存在于电子保护和警报系统的领域内，并涉及与计量学、传感器技术、模拟和数字电路和系统工程直接相关的元件。
背景技术
随着电子学的加速发展，用于控制和保护机动车辆的大量电气、电子和机电元件已被结合到其中，并且目前所有制造的车辆都具有中央计算机，在中央计算机中车辆的每个操作都是集中的，且因此，这些类型的电子元件的激增已经允许车辆制造商将车辆配备有不同的警报系统，特别是为了防止其被盗，然而，几乎没有做任何来保护停放车辆以免受与接近其的其他车辆、正在执行停车操纵的车辆的可能的碰撞。几年前，同一发明人提交了一项专利申请，其旨在为停放车辆提供这种类型的保护，然而，其基于在原始车辆上使用外部装置，且作为参考，我们可以引用该申请，其公开号为MX/a/2012/008184。
事实上，到目前为止，关于这个问题所做的很少或几乎没有，以及然而，对停放汽车的防护装置和保险杠造成的损坏是非常普遍的并且维修成本很高，此外，事实上，在几乎所有情况下都不可能找到对损坏负责的人，并且因此，本发明旨在使用原始车辆上已经存在的元件来覆盖所有这些缺点。
发明内容
本发明的方法、目的包括利用前沿汽车配备的电子基础设施，特别是在保险杠上配备有超声波传感器或配备有电子摄像头的那些。该方法使用通过车辆的中央计算机的编程而虚拟地建立的一系列电子装置，在大多数情况下，其能够配置特别的有源元件，诸如数字元件和电子电路，诸如所谓的可编程逻辑元件，并且同时使用可访问相同的中央计算机的模拟电子元件来组装放大器、检测器、虚拟仪表和评估器，它们一起并借助于相同的中央计算机的控制和组织能够为车辆提供警报，该警报在其他车辆在该车辆的附近执行这些操纵时警示其他车辆，这可能是在距离、速度和加速度的状况内，使得碰撞即将发生，并且如果必要，借助于停放车的喇叭声和灯来警示接近车辆的驾驶员。
在车辆在前和后保险杠上缺乏超声波传感器的情况下，我们建立了使用安置在车辆前面和后面部分上的摄像头的方法，一个目标以保护并借助于使用这种方法这些摄像头被转换为距离、速度和加速度传感器；在这种情况下，如果车辆已经配备有摄像头，使用摄像头并将其结合到系统中。
摄像头的使用增加了额外的好处，其包括在必要时拍摄撞击车辆的登记号码牌的可能性；有问题的号码牌的照片可以随后获得或通过中央计算机集成到物联网(IoT)的网络中。
附图说明
图1示出了必要的真实虚拟装置及其与用于为车辆配备的在车辆停放时免受碰撞的警报的系统和方法中的集成。
图2示出了距离、速度、加速度和距离的瞬时变化的撞击因子，其是基于公式来确定要执行的动作的参数。
图3示出了如何可以使用摄像头来确定对象与对象的距离。
图4示出了如何使用摄像头来监测正在接近的车辆的号码牌，并且从而建立其相对速度和距离。
图5示出了摄像头如何捕捉在不同距离处的车的号码牌的尺寸。
图6示出了接近角度不会影响正在接近的车辆与停放车辆之间的距离的确定的方式。
图7示出了穿过两辆停放车之间的区域的行人。
具体实施方式
本发明的方法目的包括使用车辆的中央计算机和不同的电子电路、车辆的所有原始设备来创建虚拟装置，基于使用可编程逻辑元件，以及使用中央计算机中可用的放大电路、比较器、衰减器和其他模拟元件，以创建警报系统，其警示接近车辆的驾驶员，当他们的接近操纵构成与受保护的停放车辆的碰撞风险时，在受保护车辆上使喇叭发出声音并且使灯熄灭发动，以防止随后的碰撞和对停放车辆的损坏。该方法使用超声波传感器，一些车辆将其配备在两个保险杠上；或者使用电子摄像头，其是原始车辆的一部分或随后安装在原始车辆上，具有目的是确定接近车辆的速度、距离或加速度。
该方法使用的系统的基本元件、系统被理解为一系列元件或装置，其将它们的动作组合以用于特定目的，在图1中示出；状态监测器(1)，其是可以确定受保护车辆(20)处于哪种操作状态(运行或者简单地发动机关闭而停放)的元件；电池监测器(2)，其是持续监测电池充电水平的元件，以及如果该水平太低，(如果车辆发动机随后启动可能是危险的)，它其将能够激活进程开关(9)，该进程开关禁用操作用于停放车辆的警报系统；传感器控制(3)，其是允许车辆的超声波或光学传感器被激活或停用，并且可以对来自传感器的信号应用必要的算法以能够解释它们发出的值的元件；距离检测器(4)，其确定何时对象已进入可能对受保护车辆(20)构成危险的区域；近程检测器(5)，其使用来自超声波和光学传感器的信号来确定接近对象是否是穿过车辆(30)之间的区域、受保护车辆(20)和另一停放车辆(31)之间的区域的行人(29)；速度和加速度计(6)，其是基于来自传感器的信号来测量这些参数的元件；以及阈值参数的评估器(7)，其确定何时速度、加速度和距离的参数超过容许的极限，且因此接近车辆成为与停放车辆碰撞的威胁；以及最后，灯和喇叭开关(8)，其可以在碰撞发生前短暂激活以警示接近的驾驶员。
警报将仅在接近车辆的距离、加速度和速度的状况构成实际风险时激活并且，因此，我们已创建了我们将称为风险因子(RF)的值，如果车辆之间的距离相当远并且接近速度低，碰撞的可能性最小，然而，如果接近速度高并且车辆之间的距离短，碰撞的可能性高，除非有强烈的减速，因此，存在速度、距离和加速度的范围，当其组合起来时给我们危险区，而其他组合将给我们低风险因子(RF)。当行人(29)正在行走并在车的前面穿过或穿过到汽车的后面时不希望警报激活，这通常在人想要在停放车之间穿过街道时发生。在这种情况下，存在我们所称的距离的瞬时变化，假设对象突然进入传感器的视野中，给出了对象处于非常短的距离的猜测并且由于其突然出现，可以认为其具有非常高的速度和加速度，然而，在这种情况下，警报必须保持停用：这是通过实施以下公式来实现的：
RF＝(DF)(SF)(1+AF)(ICF)
其中(DF)是距离的撞击因子，(SF)是速度的撞击因子，(AF)是加速度的撞击因子，以及(ICF)是距离的瞬时变化的撞击因子，其只能有两个值，一或零。这样，如果人或动物以接近车辆前面或后面部分的切线方式穿过，虽然传感器检测到非常高的接近速度、高加速度和最小距离，但撞击因子将为零，且因此风险因子RF将为零，并且如图1所示，喇叭和灯将不会被激活，且将只会继续监测该区域以访问新事件。
图2示出了每个撞击因子的影响的撞击区，因此距离的撞击因子(10)确定必须考虑不是极小或极大的距离，速度的撞击因子(11)确定对于该参数存在随着速度增加而增加以及当速度为极高时必须减小的动作区域，这可以指示车辆以高速度从侧面经过被传感器中的一个检测到的情况，并且加速度的撞击因子(12)发生类似的事情，而距离的瞬时变化的撞击因子(13)将只有两个值，一或零，并且这个指标允许我们排除行人、动物或骑自行车者的经过，所有这些因子都是以经验的方式确定的。
图1示出了系统的元件或装置中的每一个之间的相互作用，使得仅在当有足够的电池能量时，当检测到发动机关闭时，当传感器检测到敏感区域内的对象时，当确定该对象不是行人、动物或骑自行车者时，以及当风险因子(RF)超过预建立的极限时，车辆将发出警报声并短暂地打开灯。
在某些一些情况下，一些车辆不是制造成在保险杠上配备有超声波传感器，而是主要在后面部分具有摄像头，并且此外，存在具有非常小尺寸的电子摄像头，其具有显著降低的成本，并且其可容易地安置在防护装置或保险杠上，并通过蓝牙、Wi-Fi或其他有线或无线连接而结合到中央计算机的控制中。这些摄像头能够用作用于此应用的超声波传感器的替代品，因为我们将建立一种用于将这些摄像头转换为距离、速度和加速度传感器的方法。图3示出了摄像头的一些元件诸如图像检测器(14)和透镜(15)如何可以生成观察到的对象(16)的图像(17)，以及当该对象接近或移动远离图像检测器(14)时，图像(17)将如何被感知为更大或更小，其越接近图像越大，而其移动越远图像越小。如果我们不知道其确切尺寸，这不允许我们确定对象的距离和速度，如果我们不知道其确切尺寸，但在该应用中，存在一个对象，我们可以精确地知道它其的尺寸，并且该对象是汽车的登记号码牌，特别是如果我们将牌的高度作为参考，因为牌本身可以安装在改变其表观面尺寸的牌框架中，然而号码和字母总是具有相同的尺寸。图4示出了配备有前面摄像头(18)和后面摄像头(19)的受保护车辆(20)如何可以使用该摄像头来建立接近车辆(21)的号码牌(22)离多远，以及摄像头的图像将感知号码牌的号码的大小尺寸，使得它们随着车彼此靠近而将变大，因此在大距离(23)处的号码牌的图像将小于在中等距离(24)处的号码牌的图像，并且这进而将小于在短距离(25)处的号码牌的图像。
图5示出了随着车辆变得更靠近，号码牌(22)的号码(26)将如何被看到越来越大，并且为了我们的目的，我们将仅使用号码牌的号码的高度作为参考，换句话说，它们的竖直尺寸，这是由于事实如图6所示，如果车辆以对角线方式接近，号码(28)的宽度可以看作更短，然而，如果车辆以共线方式接近，号码(27)的感知高度没有改变，号码牌(22)与后面摄像头(19)的距离相同，而无论车辆(20)和(21)是共线的或对角线的。
图7示出了穿过车辆之间的区域(30)的行人(29)，并且在这种情况下，与当使用超声波传感器时不同，后面摄像头(19)可以容易地在车辆和人之间区分，仅仅因为人没有号码牌，且因此它们将不会受到警报的困扰。
使用摄像头的额外的优点是，借助于照片，可以登记当撞击车辆忽略停放车辆的警告时撞击受保护的停放车辆的车辆的号码牌，并且信息可以通过物联网(IoT)的机制传输或者储存在存储器中，以便随后借助于中央计算机而使用，增加关于碰撞发生的时间和地点的数据。摄像头和中央计算机和为此目的在中央计算机中配置的相应的操作元件之间的连接可以是有线的或无线的。
因此，能够确定从号码牌到摄像头的距离的处理通过测量图像检测器(14)上的登记号码牌的号码的高度来完成，并且由于事实所有号码牌都具有相等高度的号码，因此容易建立号码牌的号码(27)的感知的高度与号码牌和摄像头之间的距离之间的关系，并且通过随后测量该高度相对于时间的变化，可以确定接近的速度，并且测量该速度关于时间的变化，获得加速度，这立即给我们所需的参数，并且取函数的关于时间的一阶和二阶导数，其基于号码牌的号码(27)的感知的高度，定义了号码牌和摄像头之间的关于时间的距离，变化值被获得为连续函数，这些数据用于供给速度和加速度计(6)和距离检测器(4)以用于其对应的处理，根据图示1中描述的方法和系统。

Claims (10)

1.一种用于在停放时为车辆提供保护以免受撞击的系统，其特征在于，其包括以这样的方式来配置的中央计算机：使得其具有状态监测器、传感器控制、距离检测器、近程检测器、速度和加速度计、阈值参数的评估器、灯和喇叭开关、电池监测器和处理开关、安置在车辆前面和后面部分的传感器、以及数据文件，所述数据文件定义不被认为有风险的容许的加速度、距离和速度组合，所有这些数据都被集成到参考系中，将方程应用到所述参考系来评估确定在每个时刻接近操纵有多危险的风险因子，并且如果超过所述参考系的阈值，阈值参数的所述评估器借助于开关来激活所述灯和喇叭。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器的特征在于，它们是安装在车辆的保险杠或防护装置上的作为原始设备的超声波传感器，并且其连接到所述中央计算机的所述传感器控制，使得它们构成第一元件，其借助于测量周围对象的距离，向所述中央计算机提供必要的信息，从而得出所述系统工作使用的三个基本参数，它们是距离、速度和加速度。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述传感器是安置在所述车辆的后面部分上的电子摄像头和安置在所述车辆的前面部分上的另一个电子摄像头，并且其以有线或无线方式连接到所述中央计算机以向所述中央计算机提供接近受保护车辆的号码牌的号码的竖直尺寸的信息，使得所述中央计算机的所述距离检测器基于所述摄像头的图像检测器中的登记号码牌的号码的高度的量值来建立所述号码牌相对于所述摄像头的距离，使得根据该距离测量，并在该量值的时间中应用一阶和二阶导数，所述系统对接近的距离、速度和加速度进行确定。
4.根据权利要求1或3所述的系统，其中，所述传感器的特征在于，它们是用作距离传感器的电子摄像头，并且其在与受保护的停放车辆碰撞的情况下，获得撞击车辆的号码牌的照片，储存所获得的撞击车辆的号码牌的照片的信息并通过所述中央计算机和物联网将所获得的撞击车辆的号码牌的照片的所述信息发送到方便用时间和地点的数据来构成事件的证据的地方。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阈值参数的评估器的特征在于，其是配置在所述中央计算机中的操作装置。
6.一种用于在停放时为车辆提供保护以免受撞击的方法，其特征在于，其包括以这样的方式来配置的中央计算机：使得其具有状态监测器、传感器控制、距离检测器、近程检测器、速度和加速度计、阈值参数的评估器、灯和喇叭开关、电池监测器和处理开关、安置在车辆前面和后面部分的传感器、以及数据文件，所述数据文件定义不被认为有风险的容许的加速度、距离和速度组合，所有这些数据都被集成到参考系中，将方程应用到所述参考系来评估确定在每个时刻接近操纵有多危险的风险因子，并且如果超过所述参考系的阈值，阈值参数的所述评估器借助于开关来激活所述灯和喇叭。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述传感器的特征在于，它们是安装在车辆的保险杠或防护装置上的作为原始设备的超声波传感器，并且其连接到所述中央计算机的所述传感器控制，使得它们构成第一元件，其借助于测量周围对象的距离，向所述中央计算机提供必要的信息，从而得出所述方法工作使用的三个基本参数，它们是距离、速度和加速度。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述传感器是安置在所述车辆的后面部分上的电子摄像头和安置在所述车辆的前面部分上的另一个电子摄像头，并且其以有线或无线方式连接到所述中央计算机以向所述中央计算机提供接近受保护车辆的号码牌的号码的竖直尺寸的信息，使得所述中央计算机的所述距离检测器基于所述摄像头的图像检测器中的登记号码牌的号码的高度的量值来建立所述号码牌相对于所述摄像头的距离，使得根据该距离测量，并在该量值的时间中应用一阶和二阶导数，所述方法对接近的距离、速度和加速度进行确定。
9.根据权利要求6或8所述的方法，其中，所述传感器的特征在于，它们是用作距离传感器的电子摄像头，并且其在与受保护的停放车辆碰撞的情况下，获得撞击车辆的号码牌的照片，储存所获得的撞击车辆的号码牌的照片的信息并通过所述中央计算机和物联网将所获得的撞击车辆的号码牌的照片的所述信息发送到方便用时间和地点的数据来构成事件的证据的地方。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述阈值参数的评估器的特征在于，其是配置在所述中央计算机中的操作装置。
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