CN109830105A - 一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置，路侧固定危险物上设有激光扫描雷达、无线通信设备、液晶显示屏和通信装置，所述激光扫描雷达通过无线通信设备连接车联网平台，所述车联网平台通过CAN总线连接车辆的中央处理器，所述中央处理器还分别连接车辆的制动模块与车辆内部仪表台上的蜂鸣器；所述无线通信设备还分别连接并将信号发送至液晶显示屏和通信装置。本发明还涉及一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的方法。本发明将车辆的防碰撞技术与车联网相结合，计算得到路侧固定危险物前方车辆理论制动距离，并与安全车距进行比较分析，从而得出处理措施，保障行驶车辆安全性。

Description

一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置及方法，属于安全驾驶技术领域。

背景技术

驾驶员在疲劳驾驶时，注意力不集中，判断能力下降，甚至动作迟误，驾驶员对前方路况的判断不够准确，不能及时避让路侧固定危险物，从而可能导致车辆与路侧固定危险物发生碰撞。近年来，车辆与路侧固定危险物发生碰撞造成的交通事故等问题已经引起了社会和交通部门的高度重视。

目前汽车防碰撞系统的控制方法主要有搭建控制平台统一控制、提高仪器精度等，以提高避撞的准确性。这些方法确实取得了一定成效，但由于缺乏对车辆及其周边信息的全面了解，系统仍然存在判断依据不足的缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置，路侧固定危险物上设有激光扫描雷达、无线通信设备、液晶显示屏和通信装置，所述激光扫描雷达通过无线通信设备连接车联网平台，所述车联网平台通过CAN总线连接车辆的中央处理器，所述中央处理器还分别连接车辆的制动模块与车辆内部仪表台上的蜂鸣器；所述无线通信设备还分别连接并将信号发送至液晶显示屏和通信装置。

进一步的，

所述激光扫描雷达用于探测路侧固定危险物前方车辆与路侧固定危险物之间的距离以及前方车辆的相对速度；

所述无线通信单元用于将激光扫描雷达获得的车辆位置信号以及速度信号传送到车联网平台，同时还用于将中央处理器通过车联网平台发出的数据指令分别相应发送至液晶显示屏和通信装置；

所述车联网平台用于将接收到的信号通过CAN总线传送给中央处理器，从而判断前方车辆所处状况，同时也用于接收中央处理器发出的数据指令；

所述中央处理器用于根据车联网平台传送过来的信息，判断车辆是否处于危险状况，从而做出相应的防撞措施；

所述液晶显示屏用于路侧固定危险物前方车辆处于危险状况时给予驾驶员视觉警示；

所述蜂鸣器用于路侧固定危险物前方车辆处于危险状况时给予驾驶员警示；

所述制动模块用于控制车辆制动。

进一步的，所述激光扫描雷达采用LUX激光扫描雷达，激光扫描雷达的频率为12.5Hz。

进一步的，所述中央处理器分别通过I/O接口与蜂鸣器、制动模块连接。

一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的方法，包括以下步骤：

S1:路侧固定危险物上的激光扫描雷达实时对前方车辆的位置信息和速度信息进行探测，当激光扫描雷达检测到正前方存在行驶车辆时，判断是否对正前方车辆进行锁定，被锁定的正前方车辆为目标车辆；

S2:激光扫描雷达将探测到的目标车辆的位置信息和速度信息经无线通信设备发送至车联网平台，所述车联网平台通过CAN总线将目标车辆的位置信息和速度信息发送至中央处理器；

S3:中央处理器对目标车辆的位置信息和速度信息进行处理，计算目标车辆的制动距离，并与实际车距进行比较，判断目标车辆所处状况；中央处理器根据所述判断结果发出相应的数据指令，并传送给相应的执行装置，从而提高行驶车辆的安全性。

进一步的，步骤S1中判断是否对正前方车辆进行锁定是通过以下三个条件判断：

1)激光扫描雷达连续十次检测到所述正前方车辆；

2)激光扫描雷达连续十次检测到所述正前方车辆的时间段内，所述正前方车辆与路侧固定危险物之间的相对角度的变化范围在±5°内；

3)激光扫描雷达连续十次检测到所述正前方车辆的时间段内，所述正前方车辆与路侧固定危险物之间的相对速度的变化范围在5m/s之内；

当同时满足以上三个条件时，所述激光扫描雷达对正前方车辆进行锁定。

进一步的，将制动距离s与实际车距s₁进行比较，所述实际车距s₁即为目标车辆与路侧固定危险物之间的距离，判断目标车辆所处状况，中央处理器根据所述判断结果发出相应的数据指令如下：

若s₁-s≥M₁，则中央处理器不对当前车辆行驶状态进行控制；

若M₂≤s₁-s＜M₁，则中央处理器通过CAN总线发送指令依次通过车联网平台和无线通信设备传至固定在路侧危险物上的液晶显示屏；

若0≤s₁-s＜M₂，则中央处理器发送指令令蜂鸣器报警，蜂鸣器报警2s后，中央处理器发送指令给制动模块制动；

若车辆与路侧固定危险物发生碰撞，即s₁＝0，则中央处理器发送指令给通信装置与急救中心进行通信；

其中，M₁为一级报警阈值，M₂为二级报警阈值。

进一步的，

1)若目标车辆的实时加速度a_b>0m/s²，其中a_b取10ms内的速度差计算：

目标车辆的制动距离s的计算公式为：

式中，μ_a0为目标车辆的当前速度，τ₂′是制动器反应时间，τ₂″是制动器制动力增长时间；

2)若a_b<0m/s²，

目标车辆的制动距离的计算公式为：

本发明的有益效果为：

本发明将车辆的防碰撞技术与车联网相结合，计算得到路侧固定危险物前方车辆理论制动距离，并与安全车距进行比较分析，从而得出处理措施，保障行驶车辆安全性。

本发明有效地减少车辆碰撞路侧危险物的几率，有效地保护车辆内部乘员安全，提升防碰撞系统的高效性。特别适合于同一车辆被不同驾驶人驾驶或同一驾驶人在不同身心状况下驾驶，能实现准确高效地预警。

附图说明

图1为本发明所述防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置结构示意图；

图2为本发明所述防止车辆碰撞路侧固定危险物的方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置，路侧固定危险物上设有激光扫描雷达、无线通信设备、液晶显示屏和通信装置，所述激光扫描雷达通过无线通信设备连接车联网平台，所述车联网平台通过CAN总线连接车辆的中央处理器。所述中央处理器还分别通过I/O接口连接车辆的制动模块与车辆内部仪表台上的蜂鸣器；所述无线通信设备还分别连接并将信号发送至液晶显示屏和通信装置。

其中，所述激光扫描雷达用于探测路侧固定危险物前方车辆与路侧固定危险物之间的距离以及前方车辆的相对速度。本实施中，所述激光扫描雷达采用LUX激光扫描雷达，激光扫描雷达的频率为12.5Hz。

所述无线通信单元用于将激光扫描雷达获得的车辆位置信号以及速度信号传送到车联网平台，同时还用于将中央处理器通过车联网平台发出的数据指令分别相应发送至液晶显示屏和通信装置；

所述车联网平台用于实现无线通信设备与中央处理器之间的通信，将接收到的信号通过CAN总线传送给中央处理器，从而判断前方车辆所处状况，同时也用于接收中央处理器发出的数据指令；

所述中央处理器用于根据车联网平台传送过来的信息，判断车辆是否处于危险状况，从而做出相应的防撞措施或救援措施；

所述液晶显示屏用于路侧固定危险物前方车辆处于危险状况时给予驾驶员视觉警示；

所述蜂鸣器用于路侧固定危险物前方车辆处于危险状况时给予驾驶员警示；所述蜂鸣器的型号可采用CY-12055。

所述制动模块用于控制车辆制动。

如图2所示，一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的方法，包括以下步骤：

S1:路侧固定危险物上的激光扫描雷达实时对前方车辆的位置信息和速度信息进行探测，当激光扫描雷达检测到正前方存在行驶车辆时，判断是否对正前方车辆进行锁定，被锁定的正前方车辆为目标车辆；

具体的，通过以下三个条件判断是否对正前方车辆进行锁定：

1)激光扫描雷达连续十次检测到所述正前方车辆；

2)激光扫描雷达连续十次检测到所述正前方车辆的时间段内，所述正前方车辆与路侧固定危险物之间的相对角度的变化范围在±5°内；

3)激光扫描雷达连续十次检测到所述正前方车辆的时间段内，所述正前方车辆与路侧固定危险物之间的相对速度的变化范围在5m/s之内；

当同时满足以上三个条件时，所述激光扫描雷达对正前方车辆进行锁定。

S2:激光扫描雷达将探测到的目标车辆的位置信息和速度信息经无线通信设备发送至车联网平台，所述车联网平台通过CAN总线将目标车辆的位置信息和速度信息发送至中央处理器；

S3:中央处理器对目标车辆的位置信息和速度信息进行处理，计算目标车辆的制动距离，并与实际车距进行比较，判断目标车辆所处状况；中央处理器根据所述判断结果发出相应的数据指令，并传送给相应的执行装置，从而提高行驶车辆的安全性。

进一步的，将制动距离s与实际车距s₁进行比较，所述实际车距s₁即为目标车辆与路侧固定危险物之间的距离，判断目标车辆所处状况，中央处理器根据所述判断结果发出相应的数据指令如下：

若s₁-s≥M₁，则中央处理器不对当前车辆行驶状态进行控制；

若M₂≤s₁-s＜M₁，则中央处理器通过CAN总线发送指令依次通过车联网平台和无线通信设备传至固定在路侧危险物上的液晶显示屏，提醒驾驶员减速；

若0≤s₁-s＜M₂，则中央处理器发送指令令蜂鸣器报警，提醒驾驶员减速，蜂鸣器报警2s后，中央处理器发送指令给制动模块制动；

若车辆与路侧固定危险物发生碰撞，即s₁＝0，则中央处理器发送指令给通信装置与急救中心进行通信以减少伤亡；

其中，M₁为一级报警阈值，M₂为二级报警阈值。

其中，制动距离s的计算方法如下：

1)若目标车辆的实时加速度a_b>0m/s²，其中a_b取10ms内的速度差计算：

目标车辆的制动距离s的计算公式为：

式中，μ_a0为目标车辆的当前速度，τ₂′是制动器反应时间，τ₂″是制动器制动力增长时间，设置τ₂′＝0.1s，τ₂″＝0.5s；

2)若a_b<0m/s²，

目标车辆的制动距离的计算公式为：

本发明所提供的防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置作为一种安全系统，它可以准确地测出路侧固定危险物前方车辆的速度和位置，如果系统判断行驶车辆处于危险状况，可以及时向驾驶员发出报警信号，紧急情况下可以驱动车辆的制动模块，避免事故发生。若事故发生已不可避免，则发送信号至急救中心，及时救援，减少伤亡。为保证行车安全，行驶车辆和路侧固定危险物之间的距离必须大于一级报警阈值。当行驶车辆和路侧固定危险物之间的距离小于或者等于一级报警阈值时，系统应判断出潜在的碰撞可能，并发出警示。当行驶车辆和路侧固定危险物之间的距离小于或者等于二级报警阈值时，系统应发出危险警报并且启动制动模块。这其中，能否对车辆和路侧固定危险物之间的距离趋势进行准确判断对于交通安全十分重要。

综上所述，本发明主要通过对驾驶员距离判断特性的学习，有效地减少驾驶员对汽车制动距离的误判，提升防碰撞预警系统的准确高效。特别适合于同一车辆被不同驾驶人驾驶或同一驾驶人在不同身心状况下驾驶，能实现准确高效地预警。

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。

Claims (8)

1.一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置，其特征在于，路侧固定危险物上设有激光扫描雷达、无线通信设备、液晶显示屏和通信装置，所述激光扫描雷达通过无线通信设备连接车联网平台，所述车联网平台通过CAN总线连接车辆的中央处理器，所述中央处理器还分别连接车辆的制动模块与车辆内部仪表台上的蜂鸣器；所述无线通信设备还分别连接并将信号发送至液晶显示屏和通信装置。

2.根据权利要求1所述的防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置，其特征在于，

所述激光扫描雷达用于探测路侧固定危险物前方车辆与路侧固定危险物之间的距离以及前方车辆的相对速度；

所述无线通信单元用于将激光扫描雷达获得的车辆位置信号以及速度信号传送到车联网平台，同时还用于将中央处理器通过车联网平台发出的数据指令分别相应发送至液晶显示屏和通信装置；

所述车联网平台用于将接收到的信号通过CAN总线传送给中央处理器，从而判断前方车辆所处状况，同时也用于接收中央处理器发出的数据指令；

所述中央处理器用于根据车联网平台传送过来的信息，判断车辆是否处于危险状况，从而做出相应的防撞措施；

所述液晶显示屏用于路侧固定危险物前方车辆处于危险状况时给予驾驶员视觉警示；

所述蜂鸣器用于路侧固定危险物前方车辆处于危险状况时给予驾驶员警示；

所述制动模块用于控制车辆制动。

3.根据权利要求1所述的防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置，其特征在于，所述激光扫描雷达采用LUX激光扫描雷达，激光扫描雷达的频率为12.5Hz。

4.根据权利要求1所述的防止车辆碰撞路侧固定危险物的装置，其特征在于，所述中央处理器分别通过I/O接口与蜂鸣器、制动模块连接。

5.一种防止车辆碰撞路侧固定危险物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:路侧固定危险物上的激光扫描雷达实时对前方车辆的位置信息和速度信息进行探测，当激光扫描雷达检测到正前方存在行驶车辆时，判断是否对正前方车辆进行锁定，被锁定的正前方车辆为目标车辆；

S2:激光扫描雷达将探测到的目标车辆的位置信息和速度信息经无线通信设备发送至车联网平台，所述车联网平台通过CAN总线将目标车辆的位置信息和速度信息发送至中央处理器；

S3:中央处理器对目标车辆的位置信息和速度信息进行处理，计算目标车辆的制动距离，并与实际车距进行比较，判断目标车辆所处状况；中央处理器根据所述判断结果发出相应的数据指令，并传送给相应的执行装置，从而提高行驶车辆的安全性。

6.根据权利要求5所述的防止车辆碰撞路侧固定危险物的方法，其特征在于，步骤S1中判断是否对正前方车辆进行锁定是通过以下三个条件判断：

1)激光扫描雷达连续十次检测到所述正前方车辆；

2)激光扫描雷达连续十次检测到所述正前方车辆的时间段内，所述正前方车辆与路侧固定危险物之间的相对角度的变化范围在±5°内；

3)激光扫描雷达连续十次检测到所述正前方车辆的时间段内，所述正前方车辆与路侧固定危险物之间的相对速度的变化范围在5m/s之内；

当同时满足以上三个条件时，所述激光扫描雷达对正前方车辆进行锁定。

7.根据权利要求5所述的防止车辆碰撞路侧固定危险物的方法，其特征在于，将制动距离s与实际车距s₁进行比较，所述实际车距s₁即为目标车辆与路侧固定危险物之间的距离，判断目标车辆所处状况，中央处理器根据所述判断结果发出相应的数据指令如下：

若s₁-s≥M₁，则中央处理器不对当前车辆行驶状态进行控制；

若M₂≤s₁-s＜M₁，则中央处理器通过CAN总线发送指令依次通过车联网平台和无线通信设备传至固定在路侧危险物上的液晶显示屏；

若0≤s₁-s＜M₂，则中央处理器发送指令令蜂鸣器报警，蜂鸣器报警2s后，中央处理器发送指令给制动模块制动；

若车辆与路侧固定危险物发生碰撞，即s₁＝0，则中央处理器发送指令给通信装置与急救中心进行通信；

其中，M₁为一级报警阈值，M₂为二级报警阈值。

8.根据权利要求7所述的防止车辆碰撞路侧固定危险物的方法，其特征在于，

1)若目标车辆的实时加速度a_b>0m/s²，其中a_b取10ms内的速度差计算：

目标车辆的制动距离s的计算公式为：

式中，μ_a0为目标车辆的当前速度，τ₂′是制动器反应时间，τ₂″是制动器制动力增长时间；

2)若a_b<0m/s²，

目标车辆的制动距离的计算公式为：