CN111169443A - 一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统及方法 - Google Patents

一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统及方法，涉及汽车防碰撞技术领域。本发明包括毫米波雷达、显示屏提示器、前置摄像头以及融合主机，融合主机与前置摄像头电性相连，通过CAN总线与毫米波雷达、整车控制器、显示屏提示器电性相连，采用TCP/IP协议与车载网络通讯模块相连；车载网络通讯模块与报警单元无线相连；整车控制器与制动单元、车辆感知单元实时相连。本发明确保驾驶员在特殊情况下不能正确进行操作的同时自动实现对汽车的控制，以保护汽车和驾驶员的安全，保证了前方可能存在碰撞障碍物的精准性和高效性，使识别盲区更小，自动紧急碰撞制动精准度更高。

Description

一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统及方法
技术领域
本发明属于防碰撞技术领域，特别是涉及一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统以及一种公交车用防碰撞自动紧急制动方法。
背景技术
SAE International关于自动化层级的定义已经成为定义自动化/自动驾驶车辆的全球行业参照标准，用以评定自动驾驶技术为准，其具体定义如下：L0：驾驶员完全掌控车辆；L1：自动系统有时能够辅助驾驶员完成某些驾驶任务；L2：自动系统能够完成某些驾驶任务，但驾驶员需要监控驾驶环境，完成剩余部分；L3：自动系统既能完成某些驾驶任务，也能在某些情况下监控驾驶环境，但驾驶员必须准备好重新取得驾驶控制权(自动系统发出请求时)；L4：自动系统在某些环境和特定条件下，能够完成驾驶任务并监控驾驶环境；L5：自动系统在所有条件下都能完成的所有驾驶任务；
这两年，在交通部政策的推动下，部分L1和L2级别的ADAS功能被要求在某些商用车型中强制安装，包括AEB(自动紧急刹车)。但到了即使是号称“自动驾驶技术即将落地量产”的今天，一个简单的AEBS仍不十分完善。一套完整的AEBS开发系统最少需要2年的开发周期，有些厂家急功近利，取消最关键的验证测试和场地测试，AEBS成了一个不安全因素。现有的L2这个阶段AEB系统只会提示报警，不会介入驾驶员操作。因此针对以上问题，提供一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统及方法具有重要意义。
发明内容
本发明提供了一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统及方法，解决了以上问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统及方法，包括安装于车身正前方的毫米波雷达、安装于驾驶室内的显示屏提示器、正对挡风玻璃正前方的内置有图像传感器的前置摄像头以及位于控制台内部的融合主机，所述毫米波雷达用于实时获取车辆正前方的反射雷达波供图像传感器进行数据信息识别，所述前置摄像头用于获取正前方被识别目标的图像数据；
所述融合主机通过LVDS接口与前置摄像头电性相连，通过CAN总线与毫米波雷达、整车控制器、显示屏提示器电性相连，采用TCP/IP协议与车载网络通讯模块相连；
所述车载网络通讯模块与报警单元无线相连；
所述整车控制器与制动单元、车辆感知单元实时相连用于对车辆进行实时的辅助制动以及采集车辆实时车况信息数据，所述制动单元采用减速控制器和制动控制器对车辆进行紧急制动。
进一步地，所述融合主机采用MCU，安装于由上壳体、下壳体以及内置PCB板的壳体内部；所述上壳体上设置有散热格栅；所述壳体的侧部设置有同轴连接器、公型同轴连接器、第一公头插座、第二公头插座、网关，所述壳体通过设置于其外部的安装孔配合固定螺丝进行固定。
进一步地，所述融合主机内设置有与毫米波雷达数据相连的基于DSP的雷达目标检测模块，所述雷达目标检测模块与融合主机的控制器相连。
进一步地，所述图像传感器采用MCUCAM3型图像识别传感器。
进一步地，所述毫米波雷达采用77GHz毫米波雷达。
进一步地，所述车载网络通讯模块采用车载以太网关连接wifi模块或4G模块或5G模块构成，建立与报警单元的无线连接。
进一步地，所述报警单元包括安装于车体内部空间的多个报警指示灯、报警蜂鸣器和具有震动功能的汽车报警座椅。
进一步地，所述车辆感知单元包括车速传感器、加速度传感器、油门开度传感器、刹车力度传感器。
一种公交车用防碰撞自动紧急制动方法，包括以下步骤：
S01、融合主机由毫米波雷达获取车道范围内的反射雷达波和前置摄像头图像识别的数据信息，并计算由碰撞趋势目标的碰撞时间TTC；
S02、融合主机将步骤S01中获取到的数据信息发送给前置摄像头及图像传感器，图像传感器结合该信息进行识别后返回该识别目标的类型给到融合主机；
S03、融合主机从整车获取车辆实时的车辆信息，包括车速、加速度、油门开度、刹车力度信息；
S04、融合主机接收到图像的目标类型，并判断该目标的碰撞时间TTC是否满足报警和制动的要求，若满足则发送制动命令至制动单元进行制动和减速动作，并触发报警指示灯、报警蜂鸣器和汽车报警座椅进行相应动作的报警，进行相应动作的报警供驾驶员进行主动制动和减速选择，若超过时间没有选择进入碰撞的临界安全状态，则默认进行被动制动和减速。
本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：
1、本发明的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统的实现是由车身前方安装的77GHz毫米波雷达与挡风玻璃安装的图像传感器的数据进行融合，通过融合主机MCU中的控制器实时监测前方障碍物的位置，距离和相对速度，当计算到前方行驶路线上有障碍物并且可能发生碰撞时，通过声光和座椅触感报警提醒驾驶员注意，并把实时状态信息发送给驾驶员，帮助其进行操作，确保驾驶员在特殊情况下不能正确进行操作的同时自动实现对汽车的控制，以保护汽车和驾驶员的安全；前方行驶路线上的障碍物包括目前现有的障碍物或可能移动到行驶路线上的障碍物，可能发生碰撞的依据通常是预碰撞时间与该车辆目前最大刹车距离相关的一个综合系数，系统将自动进行计算与优化并及时发出声光报警和座椅震动触感报警信号。
2、本发明的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统是通过检测本车前方可能存在潜在危险目标对象时，它将提醒驾驶员风险的存在,在必要时采取预制动措施；如果在反应时间内未接到驾驶员的指令，该系统则部分制动降低车速，再采用完全制动停止车辆，帮助驾驶员避免碰撞或者减轻碰撞后带来的损失。
3、本发明是基于波雷达和摄像头双向进行目标捕捉和确定，保证了前方可能存在碰撞障碍物的精准性和高效性，使识别盲区更小，自动紧急碰撞制动精准度更高。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统的结构示意图；
图2为图1中一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统的融合主机的结构示意图；
图3为图2的结构俯视图；
图4为图2的结构主视图；
图5为图2的结构右视图；
图6为图2的结构左视图；
图7为本一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统安装于车体的位置结构示意图；
图8为制动单元的结构示意图；
图9为车辆感知单元的结构示意图；
图10为本发明一种公交车用防碰撞自动紧急制动方法的步骤图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-融合主机，101-上壳体，1011-散热格栅，102-下壳体，103-PCB板，104-公型同轴连接器，105-第一公头插座，106-第二公头插座，107-安装孔，108-同轴连接器，109-网关，2-显示屏提示器，3-前置摄像头，4-毫米波雷达，5-车载网络通讯模块，6-整车控制器，7-制动单元，8-报警指示灯，9-报警蜂鸣器，10-汽车报警座椅，11-车辆感知单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“正前方”、“内”、“侧部”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-9所示，本发明的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统，包括安装于车身正前方的毫米波雷达4、安装于驾驶室内的显示屏提示器2、正对挡风玻璃正前方的内置有图像传感器的前置摄像头3以及位于控制台内部的融合主机1，毫米波雷达4用于实时获取车辆正前方的反射雷达波供图像传感器进行数据信息识别，前置摄像头3用于获取正前方被识别目标的图像数据；
融合主机1通过LVDS接口与前置摄像头3电性相连，通过CAN总线与毫米波雷达4、整车控制器6、显示屏提示器2电性相连，采用TCP/IP协议与车载网络通讯模块5相连；
车载网络通讯模块5与报警单元无线相连；
整车控制器6与制动单元7、车辆感知单元11实时相连用于对车辆进行实时的辅助制动以及采集车辆实时车况信息数据，制动单元采用减速控制器和制动控制器对车辆进行紧急制动。
其中，融合主机1采用MCU，安装于由上壳体101、下壳体102以及内置PCB板103的壳体内部；上壳体101上设置有散热格栅1011；壳体的侧部设置有同轴连接器108、公型同轴连接器104、第一公头插座105、第二公头插座106、网关109，壳体通过设置于其外部的安装孔107配合固定螺丝进行固定。
其中，融合主机1内设置有与毫米波雷达4数据相连的基于DSP的雷达目标检测模块，雷达目标检测模块与融合主1)的控制器相连。
其中，图像传感器采用MCUCAM3型图像识别传感器。
其中，毫米波雷达4采用77GHz毫米波雷达。
其中，车载网络通讯模块5采用车载以太网关连接wifi模块或4G模块或5G模块构成，建立与报警单元的无线连接。
其中，报警单元包括安装于车体内部空间的多个报警指示灯8、报警蜂鸣器9和具有震动功能的汽车报警座椅10。
其中，车辆感知单元11包括车速传感器、加速度传感器、油门开度传感器、刹车力度传感器。
如图10所示，一种公交车用防碰撞自动紧急制动方法，包括以下步骤：
S01、融合主机1由毫米波雷达4获取车道范围内的反射雷达波和前置摄像头图像识别的数据信息，并计算由碰撞趋势目标的碰撞时间TTC；
S02、融合主机1将步骤S01中获取到的数据信息发送给前置摄像头及图像传感器3，图像传感器结合该信息进行识别后返回该识别目标的类型给到融合主机1；
S03、融合主机1从整车获取车辆实时的车辆信息，包括车速、加速度、油门开度、刹车力度信息；
S04、融合主机1接收到图像的目标类型，并判断该目标的碰撞时间TTC是否满足报警和制动的要求，若满足则发送制动命令至制动单元进行制动和减速动作，并触发报警指示灯8、报警蜂鸣器9和汽车报警座椅10进行相应动作的报警，进行相应动作的报警供驾驶员进行主动制动和减速选择，若超过时间没有选择进入碰撞的临界安全状态，则默认进行被动制动和减速。
本发明相对于现有技术的有益效果包括：
1、本发明的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统的实现是由车身前方安装的77GHz毫米波雷达与挡风玻璃安装的图像传感器的数据进行融合，通过融合主机MCU中的控制器实时监测前方障碍物的位置，距离和相对速度，当计算到前方行驶路线上有障碍物并且可能发生碰撞时，通过声光和座椅触感报警提醒驾驶员注意，并把实时状态信息发送给驾驶员，帮助其进行操作，确保驾驶员在特殊情况下不能正确进行操作的同时自动实现对汽车的控制，以保护汽车和驾驶员的安全；前方行驶路线上的障碍物包括目前现有的障碍物或可能移动到行驶路线上的障碍物，可能发生碰撞的依据通常是预碰撞时间与该车辆目前最大刹车距离相关的一个综合系数，系统将自动进行计算与优化并及时发出声光报警和座椅震动触感报警信号。
2、本发明的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统是通过检测本车前方可能存在潜在危险目标对象时，它将提醒驾驶员风险的存在,在必要时采取预制动措施；如果在反应时间内未接到驾驶员的指令，该系统则部分制动降低车速，再采用完全制动停止车辆，帮助驾驶员避免碰撞或者减轻碰撞后带来的损失。
3、本发明是基于波雷达和摄像头双向进行目标捕捉和确定，保证了前方可能存在碰撞障碍物的精准性和高效性，使识别盲区更小，自动紧急碰撞制动精准度更高。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统，其特征在于，包括安装于车身正前方的毫米波雷达(4)、安装于驾驶室内的显示屏提示器(2)、正对挡风玻璃正前方的内置有图像传感器的前置摄像头(3)以及位于控制台内部的融合主机(1)，所述毫米波雷达(4)用于实时获取车辆正前方的反射雷达波供图像传感器进行数据信息识别，所述前置摄像头(3)用于获取正前方被识别目标的图像数据；
所述融合主机(1)通过LVDS接口与前置摄像头(3)电性相连，通过CAN总线与毫米波雷达(4)、整车控制器(6)、显示屏提示器(2)电性相连，采用TCP/IP协议与车载网络通讯模块(5)相连；
所述车载网络通讯模块(5)与报警单元无线相连；
所述整车控制器(6)与制动单元(7)、车辆感知单元(11)实时相连用于对车辆进行实时的辅助制动以及采集车辆实时车况信息数据，所述制动单元采用减速控制器和制动控制器对车辆进行紧急制动。
2.根据权利要求1所述的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统，其特征在于，所述融合主机(1)采用MCU，安装于由上壳体(101)、下壳体(102)以及内置PCB板(103)的壳体内部；所述上壳体(101)上设置有散热格栅(1011)；所述壳体的侧部设置有同轴连接器(108)、公型同轴连接器(104)、第一公头插座(105)、第二公头插座(106)、网关(109)，所述壳体通过设置于其外部的安装孔(107)配合固定螺丝进行固定。
3.根据权利要求2所述的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统，其特征在于，所述融合主机(1)内设置有与毫米波雷达(4)数据相连的基于DSP的雷达目标检测模块，所述雷达目标检测模块与融合主机(1)的控制器相连。
4.根据权利要求1所述的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统，其特征在于，所述图像传感器采用MCUCAM3型图像识别传感器。
5.根据权利要求1所述的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统，其特征在于，所述毫米波雷达(4)采用77GHz毫米波雷达。
6.根据权利要求1所述的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统，其特征在于，所述车载网络通讯模块(5)采用车载以太网关连接wifi模块或4G模块或5G模块构成，建立与报警单元的无线连接。
7.根据权利要求5所述的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统，其特征在于，所述报警单元包括安装于车体内部空间的多个报警指示灯(8)、报警蜂鸣器(9)和具有震动功能的汽车报警座椅(10)。
8.根据权利要求1所述的一种公交车用防碰撞自动紧急制动系统，其特征在于，所述车辆感知单元(11)包括车速传感器、加速度传感器、油门开度传感器、刹车力度传感器。
9.如权利要求1-7任一项所述的一种公交车用防碰撞自动紧急制动方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、融合主机(1)由毫米波雷达(4)获取车道范围内的反射雷达波和前置摄像头图像识别的数据信息，并计算由碰撞趋势目标的碰撞时间TTC；
S02、融合主机(1)将步骤S01中获取到的数据信息发送给前置摄像头及图像传感器(3)，图像传感器结合该信息进行识别后返回该识别目标的类型给到融合主机(1)；
S03、融合主机(1)从整车获取车辆实时的车辆信息，包括车速、加速度、油门开度、刹车力度信息；
S04、融合主机(1)接收到图像的目标类型，并判断该目标的碰撞时间TTC是否满足报警和制动的要求，若满足则发送制动命令至制动单元进行制动和减速动作，并触发报警指示灯(8)、报警蜂鸣器(9)和汽车报警座椅(10)进行相应动作的报警，进行相应动作的报警供驾驶员进行主动制动和减速选择，若超过时间没有选择进入碰撞的临界安全状态，则默认进行被动制动和减速。
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