CN113085855A - 一种车辆主动防碰撞预警系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆主动防碰撞预警系统及其方法，系统包括承载座、主检测组、辅助检测组、转台机构及驱动电路，辅助检测组至少一个，并与车辆车身结构连接，驱动电路嵌于承载座内，并分别与主检测组、辅助检测组、转台机构电气连接，驱动电路包括基于人工智能电路系统的主控电路、视频加速处理电路、MOS驱动电路、晶振时钟电路、串口通讯电路、多路稳压电源、数据通讯总线。本发明一方面系统构成简单，运行自动化程度高，通用性好，可有效满足多种车辆安全防护作业的需要；另一方面数据处理能力强，参数设置全面，可有效的提高车辆碰撞预警作业的精度和预判作业效率，极大的提高了车辆运行的安全性。

Description

一种车辆主动防碰撞预警系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种车辆主动防碰撞预警系统及其方法，属于车辆防护技术领域。

背景技术

为了提高车辆运行的安全性，当前在车辆上往往均配备了诸如摄像头、测距雷达中任意一种或两种共用的碰撞告警系统，虽然可以一定程度降低车辆碰撞发生几率，但当前的防护系统或设备均无法根据车辆运行状态、障碍物状态等参数及时、合理的进行防撞预警作业，且在预警过程中也无法有效的对撞击位置进行精确标定和为了防止撞击事故发生进行车辆制动力分配参数，从而导致当前车辆防碰撞系统依然难以有效满足实际使用的需要。

因此针对这一需要，迫切需要开发一种全新的车辆防碰撞预警系统及其方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种车辆主动防碰撞预警系统及其方法，通过3D识别摄像头、测距仪对CDD监控摄像头视场范围内的障碍物进行识别和测距；并经制动距离与CDD监控摄像头视场范围内障碍物与车辆间间距进行比对计算，数据处理能力强，参数设置全面，可有效的提高车辆碰撞预警作业的精度和预判作业效率。

一种车辆主动防碰撞预警系统，包括承载座、主检测组、辅助检测组、转台机构及驱动电路，其中承载座为轴向界面呈矩形的闭合腔体结构，其前端面通过转台机构与主检测组连接，且主检测组轴线与承载座前端面呈±45°，辅助检测组至少一个，并与车辆车身结构连接，驱动电路嵌于承载座内，并分别与主检测组、辅助检测组、转台机构电气连接，驱动电路包括基于人工智能电路系统的主控电路、视频加速处理电路、MOS驱动电路、晶振时钟电路、串口通讯电路、多路稳压电源、数据通讯总线，所述基于人工智能电路系统的主控电路与视频加速处理电路间通过数据通讯总线电气连接，数据通讯总线另分别与MOS驱动电路、晶振时钟电路、串口通讯电路、多路稳压电源电气连接，所述串口通讯电路、多路稳压电源分别与主检测组、辅助检测组、转台机构及车辆行车电脑电路电气连接；所述辅助检测组包括温湿度传感器、胎压传感器、压力传感器及连接座，所述温湿度传感器、胎压传感器、压力传感器均若干，且一个温湿度传感器和一个胎压传感器构成一个检测组，且每个检测组均与一个车辆轮胎连接，所述压力传感器通过连接座与车辆减震器连接，所述车辆减震器与1—6个压力传感器连接，所述连接座与车身连接。

进一步的， 所述承载座包括基座、托盘、转速传感器、驱动风扇、引流风道、串口通讯端口、电源接线端子、辅助蓄电池及连接机构，所述基座和托盘均为轴向截面呈矩形的闭合腔体结构，所述基座后端面与至少两个连接机构连接，并通过连接机构与车辆车身连接，所述托盘后端面通过转台机构与基座前端面铰接，且托盘轴线与基座前端面及水平面呈0°—60°夹角，所述主检测组嵌于托盘内，且主检测组轴线与托盘轴线平行分布，所述引流风道嵌于基座内，且引流风道轴线与基座轴线平行分布，所述引流风道对应的基座前端面及后端面设通风口并与通风口同轴分布，所述转速传感器、驱动风扇均位于引流风道内并于引流风道同轴分布，且所述驱动风扇位于转速传感器前方，并通过传动轴与转速传感器连接，所述辅助蓄电池和驱动电路均嵌于基座内并与引流风道外表面连接，所述串口通讯端口、电源接线端子均嵌于基座后端面，且串口通讯端口、电源接线端子、转速传感器、辅助蓄电池均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述转台机构为电动机驱动二维转台及三维转台中的任意一种，且转台机构上另设角度传感器，所述角度传感器与驱动电路电气连接。

进一步的，所述主检测组包括测距仪、CDD监控摄像头、3D识别摄像头、加速度传感器，其中所述测距仪、CDD监控摄像头、3D识别摄像头分别嵌于托盘前端面，其中所述CDD监控摄像头与托盘同轴分布，所述3D识别摄像头至少两个，对称分布在CDD监控摄像头两侧并位于CDD监控摄像头上方5—30毫米，所述测距仪2—6个，沿与CDD监控摄像头轴线垂直分布的方向均布，且各测距仪均位于CDD监控摄像头下方5—30毫米，且其中一个测距仪位于CDD监控摄像头正下方，所述测距仪、3D识别摄像头光轴与CDD监控摄像头光轴呈0°—60°夹角，且当测距仪、3D识别摄像头光轴与CDD监控摄像头光轴夹角大于0°时，测距仪、3D识别摄像头光轴与CDD监控摄像头光轴相交，且交点位于CDD监控摄像头前方至少50厘米处，所述加速度传感器嵌于承载座的托盘内，并与托盘同轴分布。

进一步的，所述温湿度传感器嵌于车辆轮毂外表面；所述连接座所连接的压力传感器为两个及两个以上时，各压力传感器沿连接座轴线平行分布，其轴线与减震器接触面间垂直分布。

一种车辆主动防碰撞预警系统的预警方法，包括以下步骤：

S1，系统设置，首先对承载座、主检测组、转台机构及驱动电路进行组装，然后将承载座通过定位机构与车辆车身连接，并使车辆的车头、车尾及车辆两侧侧表面均与一个承载座及与承载座连接设备间连接定位，并调整各承载座所连接的主检测组光轴在待机状态下与水平面呈0°—30°夹角；同时将辅助检测组与车辆的车轮和减震器连接，最后将各承载座内的驱动电路分别与车辆的行车电脑电路电气连接，即可完成本发明系统装配；

S2，防撞预警，完成S1步骤后，在车辆正常使用过程中，首先通过承载座内转速传感器、主检测组的加速度传感器及驱动电路通过行车电脑电路获取车辆当前运行状态及车速；同时，通过辅助检测组温湿度传感器、胎压传感器对车辆轮胎的胎压、温度计轮胎湿度检测，通过压力传感器检测当前车辆在中状态数据；然后通过主检测组的CDD监控摄像头对车辆周边环境进行视频监控，同时通过3D识别摄像头、测距仪对CDD监控摄像头视场范围内的障碍物进行识别和测距；最后根据采集的车辆车速状态、 载重状态及车轮的温度和表面湿度状态，计算车辆制动作业时的有效制动距离，并经制动距离与CDD监控摄像头视场范围内障碍物与车辆间间距进行比对计算，并将比对计算结果通过行车电脑电路输出一方面进行提前制动预警、碰撞位置预警作业；另一方面推送合理制动力分配数据，辅助车辆制动作业。

本发明的承载座、主检测组、辅助检测组、转台机构及驱动电路，构成简单，运行自动化程度高，通用性好，可有效满足多种车辆安全防护作业的需要。通过3D识别摄像头、测距仪对CDD监控摄像头视场范围内的障碍物进行识别和测距。本发明根据采集的车辆车速状态、载重状态及车轮的温度和表面湿度状态，计算车辆制动作业时的有效制动距离，并经制动距离与CDD监控摄像头视场范围内障碍物与车辆间间距进行比对计算，数据处理能力强，参数设置全面，可有效的提高车辆碰撞预警作业的精度和预判作业效率，极大的提高了车辆运行的安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明使用状态结构示意图；

图2为驱动电路电气原理结构示意图；

图3承载座与主检测组连接侧视结构示意图；

图4为主检测组在托盘上分布结构示意图；

图5为辅助检测组结构示意图；

图6为本发明方法流程示意图。

图中各标号：承载座1、主检测组2、辅助检测组3、转台机构4、驱动电路5

、通风口10、基座11、托盘12、转速传感器13、驱动风扇14、引流风道15、串口通讯端口16、电源接线端子17、辅助蓄电池18、连接机构19、测距仪21、CDD监控摄像头22、3D识别摄像头23、加速度传感器24、温湿度传感器31、胎压传感器32、压力传感器33、连接座34。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明的一种车辆主动防碰撞预警系统，包括承载座1、主检测组2、辅助检测组3、转台机构4及驱动电路5，其中承载座1为轴向界面呈矩形的闭合腔体结构，其前端面通过转台机构4与主检测组2连接，且主检测组2轴线与承载座1前端面呈±45°，辅助检测组3至少一个，并与车辆车身结构连接，驱动电路5嵌于承载座1内，并分别与主检测组2、辅助检测组3、转台机构4电气连接。本发明一方面系统构成简单，运行自动化程度高，通用性好，可有效满足多种车辆安全防护作业的需要。

参见图2，驱动电路5包括基于人工智能电路系统的主控电路、视频加速处理电路、MOS驱动电路、晶振时钟电路、串口通讯电路、多路稳压电源、数据通讯总线，所述基于人工智能电路系统的主控电路与视频加速处理电路间通过数据通讯总线电气连接，数据通讯总线另分别与MOS驱动电路、晶振时钟电路、串口通讯电路、多路稳压电源电气连接，所述串口通讯电路、多路稳压电源分别与主检测组2、辅助检测组3、转台机构4及车辆行车电脑电路电气连接。

本实施例中，所述基于人工智能电路系统的主控电路为基于PID芯片、FPGA芯片及DSP芯片中任意一种为基础的电路系统，且基于人工智能电路系统的主控电路中另嵌入基于人工智能计算为基础的数据运算程序；

参见图3，承载座1包括基座11、托盘12、转速传感器13、驱动风扇14、引流风道15、串口通讯端口16、电源接线端子17、辅助蓄电池18及连接机构19，所述基座11和托盘12均为轴向截面呈矩形的闭合腔体结构，所述基座11后端面与至少两个连接机构19连接，并通过连接机构19与车辆车身连接，所述托盘12后端面通过转台机构4与基座11前端面铰接，且托盘12轴线与基座11前端面及水平面呈0°—60°夹角。

参见图4，主检测组2嵌于托盘12内，且主检测组2轴线与托盘12轴线平行分布，所述引流风道15嵌于基座11内，且引流风道15轴线与基座11轴线平行分布，所述引流风道15对应的基座11前端面及后端面设通风口10并与通风口10同轴分布，所述转速传感器13、驱动风扇14均位于引流风道15内并于引流风道15同轴分布，且所述驱动风扇14位于转速传感器13前方，并通过传动轴与转速传感器13连接，所述辅助蓄电池18和驱动电路5均嵌于基座11内并与引流风道15外表面连接，所述串口通讯端口16、电源接线端子17均嵌于基座11后端面，且串口通讯端口16、电源接线端子17、转速传感器13、辅助蓄电池18均与驱动电路5电气连接。需要说明的，主检测组2包括测距仪21、CDD监控摄像头22、3D识别摄像头23、加速度传感器24，其中所述测距仪21、CDD监控摄像头22、3D识别摄像头23分别嵌于托盘12前端面，其中所述CDD监控摄像头22与托盘12同轴分布，所述3D识别摄像头23至少两个，对称分布在CDD监控摄像头22两侧并位于CDD监控摄像头22上方5—30毫米，所述测距仪21共2—6个，沿与CDD监控摄像头22轴线垂直分布的方向均布，且各测距仪21均位于CDD监控摄像头22下方5—30毫米，且其中一个测距仪21位于CDD监控摄像头22正下方，所述测距仪21、3D识别摄像头23光轴与CDD监控摄像头22光轴呈0°—60°夹角，且当测距仪21、3D识别摄像头23光轴与CDD监控摄像头22光轴夹角大于0°时，测距仪21、3D识别摄像头23光轴与CDD监控摄像头22光轴相交，且交点位于CDD监控摄像头22前方至少50厘米处，所述加速度传感器24嵌于承载座1的托盘12内，并与托盘12同轴分布。

转台机构4为电动机驱动二维转台及三维转台中的任意一种，且转台机构4上另设角度传感器，所述角度传感器与驱动电路5电气连接。

参见图5，辅助检测组3包括温湿度传感器31、胎压传感器32、压力传感器33及连接座34，所述温湿度传感器31、胎压传感器32、压力传感器33均若干，且一个温湿度传感器31和一个胎压传感器32构成一个检测组，且每个检测组均与一个车辆轮胎连接，所述压力传感器33通过连接座34与车辆减震器连接，车辆减震器与1—6个压力传感器33连接，所述连接座34与车身连接。温湿度传感器31嵌于车辆轮毂外表面；所述连接座34所连接的压力传感器33为两个及两个以上时，各压力传感器33沿连接座34轴线平行分布，其轴线与减震器接触面间垂直分布。

如图6所示，一种车辆主动防碰撞预警系统的预警方法，包括以下步骤：

S1，系统设置，首先对承载座1、主检测组2、转台机构4及驱动电路5进行组装，然后将承载座1通过定位机构与车辆车身连接，并使车辆的车头、车尾及车辆两侧侧表面均与一个承载座1及与承载座1连接设备间连接定位，并调整各承载座1所连接的主检测组2光轴在待机状态下与水平面呈0°—30°夹角；同时将辅助检测组3与车辆的车轮和减震器连接，最后将各承载座1内的驱动电路5分别与车辆的行车电脑电路电气连接，即可完成本发明系统装配；

S2，防撞预警，完成S1步骤后，在车辆正常使用过程中，首先通过承载座1内转速传感器13、主检测组2的加速度传感器24及驱动电路5通过行车电脑电路获取车辆当前运行状态及车速；同时，通过辅助检测组3温湿度传感器31、胎压传感器32对车辆轮胎的胎压、温度计轮胎湿度检测，通过压力传感器33检测当前车辆在中状态数据；然后通过主检测组2的CDD监控摄像头22对车辆周边环境进行视频监控，同时通过3D识别摄像头23、测距仪21对CDD监控摄像头22视场范围内的障碍物进行识别和测距；最后根据采集的车辆车速状态、载重状态及车轮的温度和表面湿度状态，计算车辆制动作业时的有效制动距离，并经制动距离与CDD监控摄像头22视场范围内障碍物与车辆间间距进行比对计算，并将比对计算结果通过行车电脑电路输出一方面进行提前制动预警、碰撞位置预警作业；另一方面推送合理制动力分配数据，辅助车辆制动作业。本发明数据处理能力强，参数设置全面，可有效的提高车辆碰撞预警作业的精度和预判作业效率，极大的提高了车辆运行的安全性。根据车辆运行状态及CDD监控摄像头22检测到的实际环境状态，通过转台机构4对主检测组2的3D识别摄像头23、测距仪21及CDD监控摄像头22光轴与水平面及障碍物间的相对位置，满足对障碍物进行精确测量和灵活测量作业的目的。此外，通过温湿度传感器31对车辆轮胎运行温度计湿度的检测，可有效的实现对路面含水量和路面结冰状态进行检测，从而实现对不同路面状态下车轮与路面摩擦力预判和计算作业的需要，满足不同路面状态下车辆制动距离精确测算，提高制动距离预判作业精度的目的。

同时，在驱动电路5对3D识别摄像头23、测距仪21及CDD监控摄像头22采集数据进行分析时，一方面通过二值化连通域计算方法实现对CDD监控摄像头22视场范围内各类障碍物初步识别；然后通过3D识别摄像头23对初步识别的障碍物进行精确三维扫描建，得到障碍物三维模型结构，有效对障碍物进行精确识别判断，并在完成障碍物识别判断后再通过测距仪21对障碍物进行精确测距作业，最后将对三维障碍物的三维模型和测距数据在行车电脑系统的显示器中进行显示，达到预警作业的目的，且在显示器对障碍物进行显示预警过程中，另可将计算得到车辆至各障碍物间紧急制动距离同步标记，和根据车辆与障碍物间间距关系通过不同颜色对障碍物的危险性进行独立标记，提高防撞预警的精度、效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种车辆主动防碰撞预警系统，其特征在于，包括承载座（1）、主检测组（2）、辅助检测组（3）、转台机构（4）及驱动电路（5），所述承载座（1）前端面通过转台机构（4）与主检测组（2）连接，且主检测组（2）轴线与承载座（1）前端面呈±45°，所述辅助检测组（3）至少一个，并与车辆车身结构连接，所述驱动电路（5）嵌于承载座（1）内，并分别与主检测组（2）、辅助检测组（3）、转台机构（4）电气连接，所述驱动电路（5）包括基于人工智能电路系统的主控电路、视频加速处理电路、MOS驱动电路、晶振时钟电路、串口通讯电路、多路稳压电源、数据通讯总线，所述基于人工智能电路系统的主控电路与视频加速处理电路间通过数据通讯总线电气连接，所述数据通讯总线另分别与MOS驱动电路（5）、晶振时钟电路、串口通讯电路、多路稳压电源电气连接，所述串口通讯电路、多路稳压电源分别与主检测组（2）、辅助检测组（3）、转台机构（4）及车辆行车电脑电路电气连接；所述辅助检测组（3）包括温湿度传感器（31）、胎压传感器（32）、压力传感器（33）及连接座（34），所述温湿度传感器（31）、胎压传感器（32）、压力传感器（33）均若干，且一个温湿度传感器（31）和一个胎压传感器（32）构成一个检测组，且每个检测组均与一个车辆轮胎连接，所述压力传感器（33）通过连接座（34）与车辆减震器连接，所述车辆减震器与1—6个压力传感器（33）连接，所述连接座（34）与车身连接。

2.根据权利要求1所述的一种车辆主动防碰撞预警系统，其特征在于： 所述承载座（1）包括基座（11）、托盘（12）、转速传感器（13）、驱动风扇（14）、引流风道（15）、串口通讯端口（16）、电源接线端子（17）、辅助蓄电池（18）及连接机构（19），所述基座（11）和托盘（12）均为轴向截面呈矩形的闭合腔体结构，所述基座（11）后端面与至少两个连接机构（19）连接，并通过连接机构（19）与车辆车身连接，所述托盘（12）后端面通过转台机构（4）与基座（11）前端面铰接，且托盘（12）轴线与基座（11）前端面及水平面呈0°—60°夹角，所述主检测组（2）嵌于托盘（12）内，且主检测组（2）轴线与托盘（12）轴线平行分布，所述引流风道（15）嵌于基座（11）内，且引流风道（15）轴线与基座（11）轴线平行分布，所述引流风道（15）对应的基座（11）前端面及后端面设通风口（10）并与通风口（10）同轴分布，所述转速传感器（13）、驱动风扇（14）均位于引流风道（15）内并于引流风道（15）同轴分布，且所述驱动风扇（14）位于转速传感器（13）前方，并通过传动轴与转速传感器（13）连接，所述辅助蓄电池（18）和驱动电路（5）均嵌于基座（11）内并与引流风道（15）外表面连接，所述串口通讯端口（16）、电源接线端子（17）均嵌于基座（11）后端面，且串口通讯端口（16）、电源接线端子（17）、转速传感器（13）、辅助蓄电池（18）均与驱动电路（5）电气连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种车辆主动防碰撞预警系统，其特征在于： 所述转台机构（4）为电动机驱动二维转台及三维转台中的任意一种，且转台机构（4）上另设角度传感器，所述角度传感器与驱动电路（5）电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种车辆主动防碰撞预警系统，其特征在于： 所述主检测组（2）包括测距仪（21）、CDD监控摄像头（22）、3D识别摄像头（23）、加速度传感器（24），其中所述测距仪（21）、CDD监控摄像头（22）、3D识别摄像头（23）分别嵌于托盘（12）前端面，其中所述CDD监控摄像头（22）与托盘（12）同轴分布，所述3D识别摄像头（23）至少两个，对称分布在CDD监控摄像头（22）两侧并位于CDD监控摄像头（22）上方5—30毫米，所述测距仪（21）2—6个，沿与CDD监控摄像头（22）轴线垂直分布的方向均布，且各测距仪（21）均位于CDD监控摄像头（22）下方5—30毫米，且其中一个测距仪（21）位于CDD监控摄像头（22）正下方，所述测距仪（21）、3D识别摄像头（23）光轴与CDD监控摄像头（22）光轴呈0°—60°夹角，且当测距仪（21）、3D识别摄像头（23）光轴与CDD监控摄像头（22）光轴夹角大于0°时，测距仪（21）、3D识别摄像头（23）光轴与CDD监控摄像头（22）光轴相交，且交点位于CDD监控摄像头（22）前方至少50厘米处，所述加速度传感器（24）嵌于承载座（1）的托盘（12）内，并与托盘（12）同轴分布。

5.根据权利要求1所述的一种车辆主动防碰撞预警系统，其特征在于： 所述温湿度传感器（31）嵌于车辆轮毂外表面；所述连接座（34）所连接的压力传感器（33）为两个及两个以上时，各压力传感器（33）沿连接座（34）轴线平行分布，其轴线与减震器接触面间垂直分布。

6.根据权利要求4所述的车辆主动防碰撞预警系统的预警方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，系统设置，首先对承载座（1）、主检测组（2）、转台机构（4）及驱动电路（5）进行组装，然后将承载座（1）通过定位机构与车辆车身连接，并使车辆的车头、车尾及车辆两侧侧表面均与一个承载座（1）及与承载座（1）连接设备间连接定位，并调整各承载座（1）所连接的主检测组（2）光轴在待机状态下与水平面呈0°—30°夹角；同时将辅助检测组（3）与车辆的车轮和减震器连接，最后将各承载座（1）内的驱动电路（5）分别与车辆的行车电脑电路电气连接，即可完成系统装配；

S2，防撞预警，完成S1步骤后，在车辆正常预警过程中，首先通过承载座（1）内转速传感器（13）、主检测组（2）的加速度传感器（24）及驱动电路（5）通过行车电脑电路获取车辆当前运行状态及车速；同时，通过辅助检测组（3）温湿度传感器（31）、胎压传感器（32）对车辆轮胎的胎压、温度计轮胎湿度检测，通过压力传感器（33）检测当前车辆在中状态数据；然后通过主检测组（2）的CDD监控摄像头（22）对车辆周边环境进行视频监控，同时通过3D识别摄像头（23）、测距仪（21）对CDD监控摄像头（22）视场范围内的障碍物进行识别和测距；最后根据采集的车辆车速状态、 载重状态及车轮的温度和表面湿度状态，计算车辆制动作业时的有效制动距离，并经制动距离与CDD监控摄像头（22）视场范围内障碍物与车辆间间距进行比对计算，并将比对计算结果通过行车电脑电路输出，一方面进行提前制动预警、碰撞位置预警作业；另一方面推送合理制动力分配数据，辅助车辆制动作业。

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