CN1134896A - 机动车的防撞方法以及实现该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

一种机动车防撞方法及实现该方法的机动车防撞装置，能够确定目标的种类以便按照目标的种类警告驾驶员、并且能够根据目标的位置和机动车的速度正确完成减速和刹车操作。使用红外摄像机检测目标的形状和温度。利用数字信号处理技术显示目标的温度分布。因此使用该装置能够在夜间区分目标的形状和种类，根据条件可使机动车适当减速和/或停止。

Description

机动车的防撞方法以及 实现该方法的装置
本发明涉及一种机动车的防撞系统和方法，具体而论涉及一种能够借助于红外线和数字信号处理，识别车前的无论是生物还是非生物的目标的机动车防撞系统和方法。
在世界范围内，路面上运行的机动车的密度一直在持续增长，同时对于通过防止机动车与静止目标和活动目标(如，路边障碍物和其它车辆)相撞从而改进高速公路和普通的路面上机动车操作的安全性的要求也日益增加，完成此项任务的一个措施是检测或监视同一路面上的机动车之间的相对速度、行驶方向、和距离，并使用这样的信息向机动车驾驶员提供潜在危险的直接指示。汽车工程技术人员考虑使用微波雷达系统作为监视或检测这些环境条件的装置也日益增多。
在主要用于飞机或船舶的导航装置中，采用了微波雷达系统。一种防撞系统将这种导航装置用到机动车上。这种机动车载雷达系统依据时分原理发射并接收三个频率，其中的两个频率用于确定距离，第三个频率和前两个频率之一组合起来以确定靠近速度和碰撞的可能性。在Watanabe等人美国专利No.3,952,303(1976年4月20日)中公开了一种这样的系统，它是一种利用多普勒效应的模拟雷达信号处理系统。
但像Watanabe这样的模拟系统对温度变化很敏感并且难以刻度。此外，Watanabe的系统是专用于特殊任务的，因此难以升级和定型以满足不同的需要。再有，在这样的一种三频率系统中，发射和接收帧可能存在浪费，因为要确定一个目标的距离和相对移动速率仅需要这些帧的一小部分帧，而这些帧的其余部分都未曾利用。
模拟处理技术是快速的并且可以进行实时处理。但模拟电路的成本一般都比数字电路的成本高得多。因此，如果能对碰撞模拟信号进行转换并用数字信号进行处理，则可降低系统的成本。此外，数字信号处理电路对温度、制造偏差、以及噪声的敏感性都比模拟信号处理电路小得多。
在Katsumata等人的美国专利(1978年2月7日)No.4,072,945中公开了一种雷达操作的防撞系统。Katsumata的系统检测目标的相对速度和相对距离，并确定机动车是否正以危险的高速度在靠近该目标。将机动车和目标之间的最小可允许距离作为一个数字码存贮在计算机的存贮器中，然后将其与雷达所测到的距离进行比较。
Young H.Chey的美国专利No.4,626,850(1986年12月2日)公开了一种双操作方式的机动车检测和防撞设备。Chey的设备使用了一单个的主动或被动式超声测距装置，并用其扫描机动车的后部和两侧，以便在机动车改变车道时向机动车驾驶员发出存在危险的警告。
Jimmie R.Asbury等人的美国专利No.5,302,965(1994年4月12日)描述了一种多频率的多目标机动车雷达系统。Jimmie的系统使用了两个发射和接收信道，以通过确定两个信道的频率和相位差来确定目标的相对速度和距离。
在上述美国专利中使用的所有雷达都使用微波雷达作为它的检测和扫描装置的一部分。这些专利的缺点都和束宽度有关(束宽度即雷达的主波瓣的角宽度)，并且和微波雷达的相关的角分辨率有关。
束宽度反比于天线的直径(按波长计)。因此，天线应该足够大以减小束宽度，但将天线装到车辆上时天线的尺寸应有一定限制。因此，制造束宽小于3°的尺寸合理的微波雷达是极其困难的。
对于一个期望的扫描距离来说，大于3°的束宽度所扫描的区域过大，并由此太无针对性、太难于区别所接收的回波。即使接收到从前边的另一辆车上反射的回波，雷达还会收到来自靠近道路的其它目标的信号，即从树木、杆柱和跨过附近的高速公路的桥梁所反射的回波。在一个有分开的车道的高速公路上，微波雷达将要接收到从两、三个车道内的机动车上反射过来的回波，并将不能把这些回波与来自同一条车道中的目标的回波区别开来。因为微波雷达的角分辨率太差，所以不能明确地确定目标的方向，不能分开彼此靠得过近的目标。
在David C.H Shaw等人的美国专利No.5,314,037(1995年5月24日)中公开了一种使用激光雷达的机动车防撞系统以解决上述问题。Shaw的系统包括一个带有发射机和接收机的激光雷达、计算机、报警装置、和一可选择的自动制动装置。利用一方向盘转动传感器(或激光陀螺仪)来给出有关配备了这种系统的机动车的方向变化的信息。Shaw的系统将一预测的碰撞时间与最小的可允许时间进行比较，以确定碰撞的内在特性，向驾驶员发出危险警告。如果驾驶员没有响应这一警告，则该可选择的自动制动装置开始动作。
当目标是人时，人的移动速度比机动车慢得多。还有，人的前进方向会按照他的精神活动而任意变化，这是不可能预先估计到的。因此，如果目标是人，则必须使机动车减速或者启动制动操作，为紧急情况作好准备。
然而，Shaw的系统的缺点正是不能鉴别所检测的目标是生物还是非生物，因此不能按照检测的目标的种类(即，是有生命的生物(人)还是无生命的目标)有选择地完成减速或制动操作。
本发明的第一个目的是提供一种机动车防撞的方法，即通过确定机动车前方或侧面的目标是否是一生物，以便按所确定的结果有选择地完成机动车的减速和/或制动操作。
本发明的第二个目的是提供一种机动车防撞系统，即通过确定机动车前方或侧面的目标是否是一生物，以便按所确定的结果有选择地完成机动车的减速和/或制动操作。
为实现本发明的上述第一个目的，提供一种机动车防撞方法，该方法包括：
A)检测车前和/或车的一侧的目标的形状和温度分布，及该目标的位置、车速、刹车的操作状态、油门阀(throttle valve)的开度角(opening angle)，从而产生形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号；
B)对形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号进行滤波，并将它们转换成数字信号，用数字信号处理技术处理形状信号和温度分布信号，并且通过计算该目标的形状的一个温度分布面积产生一个目标体温度信号和温度分布显示信号；
C)通过接收目标体温度信号确定目标的种类；通过接收位置信号和速度信号估算预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车的启动时间；通过使用预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车的启动时间确定刹车、减速、和刹车加减速这三种情况中之一；并且通过接收形状信号、温度分布显示信号、和角度信号而产生报警信号和控制信号。
D)按照报警信号随目标的出现而向驾驶员发出有关机动车的减速和刹车的状态的警告；以及
E)按照控制信号使机动车减速和刹车。
按本发明的机动车防撞方法在检测期间利用红外线来检测形状信号和温度分布信号。
接收数字化的形状信号和温度分布信号，以消除目标形状之外的温度分布，并且给分布在目标形状内的各个温度分配相应的颜色。这时，计算在整个目标形状上分布的各个温度的面积，以产生温度分布显示信号，并且计算目标形状内分布最宽的温度。结果，在目标形状内的分布最宽的温度就成为目标的物体温度。
按照本发明的机动车防撞方法，将目标体温度信号和一个预定值进行比较，以确定该目标是人、动物、还是一个非生物目标。一旦在确定出目标的种类时，即按该目标种类向驾驶员发出目标出现的警告，并且控制机动车的速度。
为了实现本发明的上述另一个目的，提供一种机动车防撞系统，该系统包括：
一个检测车前和/或车的一侧的目标的形状和温度分布、目标位置、机动车的速度、刹车的操作状态、和油门阀开度角的装置，从而产生形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号；
一个信号处理装置，用于对形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号进行滤波并将它们转换成数字信号；借助于数字信号处理技术处理形状信号和温度分布信号，并且通过计算目标的形状温度分布面积产生目标体温度信号和温度分布显示信号；
一含装置，用于：通过接收目标体温度信号确定目标的种类；通过接收位置信号和速度信号估算预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车启动时间；通过使用预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车启动时间确定出机动车刹车、减速、和刹车加减速这三种情况中之一；并且通过接收形状信号、温度分布显示信号、和角度信号产生报警信号和控制信号；
一个用于按照报警信号随目标的出现而发出有关机动车的减速和刹车状态的警告的装置；以及
一个按照控制信号使机动车减速和刹车的装置。
按照本发明的机动车防撞系统配备有一个摄像机，它利用机动车前部的红外线检测形状信号和温度分布信号。
一个信号处理单元主要接收数字化的形状信号和温度分布信号，以便给在目标形状内分布的各个温度分配颜色，然后计算目标形状内分布的温度的面积。借此，信号处理单元将目标形状内分布最宽的温度指定为目标体温度，并且产生目标体温度信号。
一个比较确定单元将该目标体温度信号与预定值进行比较，以区分该目标是人、动物还是非生物目标。当确定了目标种类时，比较确定单元按该目标种类向驾驶员发出目标出现的警告，并且控制机动车的速度。
以下通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，本发明的上述目的和其它的一些优点都将变得更加清楚明白，其中：
图1是表示按本发明的一个实施例的机动车防撞系统的方块图；
图2是表示图1所示的计算机的方块图；以及
图3和4是表示按本发明的一个实施例的机动车防撞方法的流程图。
图1和2是表示按本发明的一个优选实施例的机动车防撞系统100的方块图。按照本发明优选实施例的防撞系统100包括一个检测部分200，用于检测目标的位置、形状、和温度分布，并且用于检测机动车速度和油门阀(未示出)的转角。防撞系统100还包括一个数字信号处理部分300，用于把检测部分200检测到的信号转换成数字信号，并且用于对最终得到的信号进行数字信号处理。此外，一个计算机400接收来自数字信号处理部分300的信号，并且比较、计算、和控制这些信号。一个由计算机400控制的报警部分500显示目标的形状和温度分布，并且向驾驶员发出目标出现的警告。一个由计算机400控制的刹车部分600使机动车减速和刹车。
检测部分200具有：一个摄像机210，用于检测机动车前方和/或一侧的目标的形状和温度分布；一个雷达220，用于检测目标的位置；一个速度传感器230，用于检测机动车的速度；一个刹车传感器240，用于检测驾驶员是否蹬在刹车踏板上；和一个角度传感器250，用于检测油门阀的转角。
数字信号处理部分300具有：一个滤波器310，用于对从检测部分200接收的信号进行滤波；一个模拟/数字(下面，简称之为“A/D”)转换器320，用于把经过滤波的信号转换为数字信号；以及一个数字信号处理器330，用于借助于数字信号处理技术处理这些数字信号。
计算机400包括：一个第一比较器410，用于确定该目标是人、动物、还是非生物目标；一个存贮器420，用于存贮预置数据；由第一比较器410驱动的一个计算装置430，用于计算预计的碰撞时间、停止机动车所需的预计刹车时间、刹车启动时间、和仅通过减速来停止机动车所需的预计减速时间；一个第二比较器440，用于从计算装置430接收一个信号以确定执行机动车的减速和刹车操作；以及，一个控制器450，用于控制报警部分500和刹车部分600。
报警部分500包括：一个监视器510，用于显示目标的形状和温度分布；一个扬声器520，用于通过声响向驾驶员发出警告；第一指示灯530，用于向驾驶员发出有关机动车的减速状态的警告；以及，第二指示灯540，用于向驾驶员发出有关机动车刹车状态的警告。
摄像机210装在机动车的前部，借助于红外线检测目标的形状和温度，以产生目标的形状信号SHAPE和温度分布信号TEMP。根据需要可在机动车的前部、后部、两侧配备多个摄像机210，该摄像机即使在夜间驾驶也能检测到目标的存在和目标的形状及温度分布。
雷达220利用的是一个激光束。雷达220测量激光束经过机动车和目标之间的距离所需的时间以检测目标的位置，并且产生一个位置信号POST。速度传感器230装在机动车上，检测车速以产生一个机动车的速度信号VSPD。
雷达220还可利用超声波检测目标位置。在利用超声波的情况下，借助于多普勒效应来检测目标位置。
刹车传感器240在机动车运行期间检测机动车刹车操作状态。一旦驾驶员刹车，即一旦驾驶员踩在刹车踏板上，刹车传感器240立即产生一个刹车蹬踏信号FOOT。角度传感器250检测油门阀的开度角，产生一个角度信号THETA。
信号处理部分300消除从检测部分200接收的模拟信号SHAPE、TEMP、POST、VSPD、FOOT和THETA中的高频成分和噪声成分，并将模拟信号SHAPE、TEMP、POST、VSPD、FOOT、和THETA转换成数字信号，然后对这些数字信号进行数字信号处理。
数字处理部分300包括：一个滤波器310，用于对从检测部分2 00接收的模拟信号SHAPE、TEMP、POST、VSPD、FOOT、和THETA进行滤波；一个A/D转换器320，用于把经过滤波器310滤波的模拟信号SHAPE、TEMP、POST、VSPD、FOOT、和THETA转换成数字信号；以及，一个数字信号处理器330，用于借助于数字信号处理技术处理形状信号SHAPE和温度分布信号TEMP。
数字信号处理器330通过处理目标的形状信号SHAPE和温度分布信号TEMP，基于在目标形状内分布的温度来估算温度分布面积。在估算形状内的温度分布时，数字信号处理器330产生一个温度分布显示信号DSTRB，用于显示各自的温度和温度分布的相应面积。
通过温度分布显示信号DSTRB给各自的温度分配颜色，并且显示由相应温度所占据的面积。例如，对应于42.1℃以上的温度是白色WHITE，在38.6-42℃范围内的温度是兰色BLUE，在37.5-38.5℃范围内的温度是红色RED，在36.5-37.4℃范围内的温度是黄色YELLOW，在35.5-36.4℃范围内的温度是绿色GREEN，在36℃以下的温度是黑色BLACK。
数字信号处理器330估算分布在目标形状内最宽面积内的温度以产生一个目标体温度信号TEMP1。
计算机400从A/D转换器320接收速度信号VSPD、位置信号POST、刹车蹬踏信号FOOT、和角度信号THETA，并且从数字信号处理器330接收目标体温度信号TEMP1、形状信号SHAPE、和温度分布显示信号DSTRB。
计算机400包括第一比较器410、存贮器420、计算装置430、第二比较器440、和控制器450。
第一比较器410从数字信号处理器330接收目标体温度信号TEMP1，并将该信号与存贮在存贮器420中的预定值SET进行比较，借此确定该目标是人、动物、还是非生命目标。第一比较器410在目标被确定为人时产生一第一比较信号COMP1，在目标被确定为动物是产生第二比较信号COMP2，在目标被确定为非生命目标时产生第三比较信号COMP3。
计算装置430通过使用存入存贮器420中的接收的数据DAT、使用位置信号POST、和使用来自A/D转换器320的速度信号，计算预计的碰撞时间TCOL、必要的刹车时间TBRK、预计的刹车时间TDEC、和刹车启动时间TSTRT。
预计的碰撞时间TCOL表示行驶速度为VSPD的机动车与目标相撞之前的时间量。预计的刹车时间TBRK是通过刹车使当前行驶速度为VSPD的机动车停止所需的时间，即：使车速度为零所需的时间。预计的减速时间TDEC是不经刹车只通过减速使车停止所需的时间。
刹车启动时间TSTRT是为了避免与目标相撞，能够使当前行驶车速为VSPD的机动车停止的最短时间。
计算装置430估算上述的预计的碰撞时间TCOL、预计的刹车时间TBRK、预计的减速时间TDEC、和刹车启动时间TSTRT，产生碰撞时间信号TCOL、预计刹车时间信号TBRK、预计减速时间信号TDEC、和刹车启动信号TSTRT。
第二比较器440通过比较碰撞时间信号TCOL、预计刹车时间信号TBRK、预计减速时间信号TDEC、和刹车启动信号TSTRT确定机动车是否正在减速、刹车、还是正同时减速到停止。
第二比较器440将碰撞时间信号TCOL和预计减速时间信号TDEC相比较，以确定是否能只通过使机动车减速来避免机动车与目标相撞。如果确定：只通过减速就能避免机动车与目标相标相撞，则第二比较器440就产生一个第一确定信号DSC1。
如果确定：只通过机动车减速不可能避免机动车与目标相撞，则第二比较器440将碰撞时间信号TCOL和预计刹车时间信号TBRK相比较，以确定是否能够只通过机动车刹车(即，只操作刹车)来避免机动车与目标相撞。如果确定为只通过机动车刹车就能避免机动车与目标相撞，则第二比较器440就利用启动信号TSTRT确定是否到了启动刹车操作的时间，即：是否到了踩刹车踏板的时间。一旦到了刹车启动时间TSTRT，第二比较器440就通过检查是否已经接收到刹车蹬踏信号FOOT来确定驾驶员是否已经踩下了刹车踏板。如果驾驶员踩在了刹车踏板上，则第二比较器440产生一第二确定信号DSC2；如果驾驶员还没有踩在刹车踏板上，则第二比较器440产生一第三确定信号DSC3。
同时，若只通过刹车不能避免机动车与目标相撞，则第二比较器440产生一第四确定信号DSC4。
从第一比较器410接收到第一比较信号COMP1后，控制器450从A/D转换器320接收角度信号THETA，以产生一个一声音信号VOC1和熄火信号SHUT；控制器450还从数字信号处理器330接收形状信号SHA-PE和温度分布显示信号DSTRB，以产生目标显示信号DISP。第一声音信号VOC1是一个向驾驶员发出目标是人的警告的信号，熄火信号SHUT是一个关闭油门阀的驱动信号。
当从第一比较器410接收到第二比较信号COMP2时，控制器450产生一第二声音信号VOC2，并且通过使用从数字信号处理器330收到的形状信号SHAPE和温度分布显示信号DSTRB产生目标显示信号DISP。
控制器450在接到第三比较信号COMP3后产生一第三声音信号VOC3。
控制器450在从第二比较器440接收到第一确定信号DSC1后产生熄火信号SHUT，以便使用来自A/D转换器320的角度信号THETA按照油门的转角关闭油门阀，并且还产生一个减速报警信号DEC和声响信号SND。
控制器450在接收到第二确定信号DSC2后产生刹车报警信号BRK和声响信号SND。
控制器450在接收到第三确定信号DSC3后产生一个刹车信号ACT、刹车报警信号BRK、和声响信号SND。
控制器450在接收到第四确定信号DSC4后产生一第四声音信号VOC4、熄火信号SHUT、刹车信号ACT、声响信号SND、减速报警信号DEC、和刹车报警信号BRK。
报警部分500自控制器450接收目标显示信号DISP，以在监视器510上显示目标的形状和温度分布，驾驶员借助监视器510即使在夜间也能用肉眼观察到目标的种类。
还有，第一、第二、第三、和第四声音信号VOC1、VOC2、VOC3、和VOC4、以及声响信号SND都由扬声器520接收，从而扬声器520向驾驶员发出警告。同时，报警部分500通过接收减速报警信号DEC使第一指示灯530闪烁，用来向驾驶员通知机动车的减速状态；报警部分500还通过接收刹车报警信号BRK使第二指示灯540闪烁，用来向驾驶员通知机动车的刹车状态。
刹车部分600包括：一个致动器610，用于通过接收刹车信号ACT来启动车闸(未示出)；以及一个电机620，用于按照熄火信号SHUT关闭油门阀。
下面给出按本发明优选实施例的防撞系统100的操作过程的更加详细的描述。
图3和图4是流程图，表示由按本发明的优选实施例的机动车防撞系统100引导下的区分目标和避免相撞的操作。
首先，装配在机动车前部的摄像机210检测目标的形状和温度分布，以产生形状信号SHAPE和温度分布信号TEMP。雷达220检测目标的位置以产生位置信号POST，速度传感器230检测机动车速度以产生速度信号VSPD。刹车传感器240检测驾驶员是否踩在刹车踏板上，以在驾驶员操作车闸时产生刹车蹬踏信号FOOT。角度传感器250检测油门阀的转角，产生角度信号THETA(S1)。
滤波器310从检测部分200接收形状信号SHAPE、温度分布信号TEMP、位置信号POST、速度信号VSPD、刹车蹬踏信号FOOT、和角度信号THETA，以便滤掉诸如噪声之类的高频成分，(S2)。
A/D转换器320将经过滤波的SHAPE、TEMP、POST、VSPD、FOOT、和THETA转换成数字信号(S3)。
数字信号处理器330从A/D转换器320接收形状信号SHAPE和温度分布信号TEMP，以采用数字信号处理技术处理接收到的信号。数字信号处理器330消除分布在目标形状之外的温度，并仅利用目标形状内的温度分布，以估算在目标形状内分布的温度的面积(S4)。
数字信号处理器330在计算了目标形状内的温度分布面积后，给分布在目标形状内的各个温度分配颜色，以产生温度分布显示信号DSTRB。例如，用白色WHITE表示温度高于42.1℃的温度分布显示，用兰色BLUE表示温度在38.6～42℃范围内的温度分布显示，用红色RED表示温度在37.5～38.5℃范围内的温度分布显示，用黄色YELL-OW表示温度在36.5～37.4℃范围内的温度分布显示，用绿色GREEN表示温度在35.5～36.4℃范围内的温度分布显示，用黑色BLACK表示温度在36℃以下的温度分布显示(S4)。温度分布显示信号DSTRB是根据温度和温度分布面积而分配颜色的信号。
数字信号处理器330在指定了目标形状内的温度分布面积和颜色后，计算在目标形状内占据最宽面积的温度，以产生目标体温度信号TEMP1(S4)。
计算机440的第一比较器410从数字信号处理器330接收目标体温度信号TEMP1，并将它和存贮器420中的预置值SET进行比较，以确定检测到的目标是否是人(S5)。
在下述表格中给出了与目标体温度信号TEMP1相比较的不同动物身体温度的实例。种类   直肠温度      身体温度范围
    (℃)       (最小值～最大值)种马    37.6         37.2～39.1母马    37.8         37.3～3 8.2骆驼    37.5         34.2～40.7肉牛    38.3         36.7～39.1奶牛    38.6         38.0～39.3绵羊    39.1         38.3～39.9山羊    39.1         38.5～39.7猪      38.9         37.9～39.9狗      38.9         37.9～39.9猫      38.6         38.1～39.2种类      直肠温度    身体温度范围
        (℃)    (最小值～最大值)兔          39.6      38.6～40.1公鸡        41.7      40.6～43.0人          36.9      36.4～37.4
参照上述表格，动物的身体温度高于人类的身体温度，每种动物的身体温度范围大约为1～2℃。此外，非生命的目标的温度一般都大约为空气温度。于是，就可利用动物和人类的主体温度差导出人类和动物之间、动物和非生命目标之间、以及人和非生命目标之间的区别特征。
因此，第一比较器410将目标体温度信号TEMP1和存贮在存贮器420中的预置值SET相比较，以对目标加以区别。如果通过目标体温度信号TEMP1和预置值SET的比较确定该目标是人，则第一比较器410产生第一比较信号COMP1(S5)。
一旦由第一比较器410产生第一比较信号COMP1，控制器450就通过接收第一比较信号COMP1产生第一声音信号VOC1和熄火信号SH-UT(S6和S7)，并且通过从数字信号处理器330接收形状信号SHAPE和温度分布信号DSTRB产生目标显示信号DISP(S11)。
这时，扬声器520接收第一声音信号VOC1，以借助于声音向驾驶员发出警告(S6)，并且刹车部分600的电机620按照熄火信号SHUT关闭油门阀，使机动车减速(S7)。
此外，监视器510在接收到目标显示信号DISP后显示目标的形状并用颜色显示目标形状内的温度分布，使驾驶员可用肉眼确认显示在监视器510上的目标形状和温度分布，从更加清楚地观察这个目标(S11)。
如果第一比较器410确定该目标是动物，则第一比较器410产生第二比较信号COMP2(S8)。这时，控制器450接收第二比较信号COMP2，以产生第二声音信号VOC2(S9)，并且从数字信号处理器330接收形状信号SHAPE和温度分布信号DSTRB，以产生目标显示信号DISP(S11)。
随后，扬声器520借助于第二声音信号VOC2通过声音向驾驶员发出警告(S9)，并且监视器510显示目标的形状和温度分布(S11)。
另一方面，当目标是非生命目标时，第一比较器410产生第三比较信号COMP3(S8)，控制器450接收第三比较信号COMP3以产生第三声音信号VOC3并将其送到扬声器520，以便用声音向驾驶员发出警告。
计算装置430从第一比较器410接收第一、第二、和第三比较信号COMP1、COMP2、COMP3，并且从A/D转换器320接收位置信号POST和速度信号VSPD，还从存贮器420接收先前存贮的数据DAT。
计算装置430使用位置信号POST、速度信号VSPD、和数据DAT来估算目标和机动车之间预计的碰撞时间TCOL。计算装置430还要估算预计的刹车时间TBRK、预计的减速时间TDEC、和刹车启动时间TSTRT(S12)。
第二比较器440接收计算装置430的估算值TCOL、TBRK、TDEC、和TSTRT，以将它们和预计的碰撞时间TCOL和预计的减速时间TDEC进行比较。如果预计的碰撞时间TCOL大于预计的减速时间TDEC，则产生第一确定信号DSC1(S13)。
在从第二比较器440产生了第一确定信号DSC1后，控制器450接收第一确定信号DSC1，以产生熄火信号SHUT来驱动电机620，它使油门阀关闭(S14)，从而产生减速报警信号DEC以使第一指示灯5 30闪烁，并且产生声响信号SND，经扬声器520向驾驶员发出有关机动车减速状态的警告(S15)。
同时，如果预计碰撞时间TCOL小于预计的减速时间TDEC，则第二比较器440将预计的碰撞时间TCOL和预计的刹车时间TBRK相比较(S16)。这时，如果预计的碰撞时间TCOL大于预计的刹车时间TBRK，则要确定是否已经到了机动车的刹车启动时间TSTRT(S17)。在到达用来使机动车刹车的刹车启动时间，并从A/D转换器320接收刹车蹬踏信号FOOT之后，第二比较器440产生第二确定信号DSC2(S18)。这时，控制器450通过第二确定信号DSC2产生刹车报警信号BRK和声响信号SND。刹车报警信号BRK使第二指示灯640闪亮，以向驾驶员通告机动车的刹车状态，而由声响信号SND所利用的扬声器520用声响向驾驶员报警(S19)。
如果没有接收到刹车蹬踏信号FOOT，第二比较器440产生第三确定信号DSC3(S18)。随后，控制器450按照第三确定信号DSC3产生刹车信号ACT、刹车报警信号BRK、和声响信号SND(S20和S21)，并且致动器610接收刹车信号ACT以操作车闸，借此使机动车刹车(S20)。同时，刹车报警信号BRK使第二指示灯540闪亮，声响信号SND利用SND利用扬声器620向驾驶员报警(S21)。
还有，如果预计的碰撞时间TCOL小于预计的减速时间TDEC和预计的刹车时间TBRK，则第二比较器440产生第四确定信号DSC4。
第四确定信号DSC4的产生表示只通过减速、或只通过刹车不可能避免机动车与目标相撞。换言之，由于目标和机动车彼此靠得很近，驾驶员只通过减速或只通过刹车不能避免相撞。因此，应将这种紧急状态通告给驾驶员，应该在进行刹车操作的同时使机动车减速。
因此，通过第四确定信号DSC4的产生，控制器450首要产生的是第四声音信号VOC4，以使通过扬声器520向驾驶员发出有关紧急状态的警告(S22)。同时，产生熄火信号SHUT和刹车信号ACT以关闭油门阀，以便在致动器610使机动车刹车的同时还要使机动车减速(S23)。此外，还要产生减速报警信号DEC和刹车报警信号BRK，以使第一和第二指示灯530和540闪亮，从而向驾驶员发出有关机动车减速和刹车状态的可视警告；同时产生声响信号SND，从而向驾驶员发出机动车当前减速和刹车状态的声响警告(S24)。
如上所述，按照本发明的机动车防撞方法能够区分目标是人、动物、还是非生命目标，因此可以根据目标的种类通过检测机动车前方和/或一侧的目标的位置来采取正确的措施。此外，按照本发明的机动车防撞系统可以根据目标的位置、车速、和车的刹车状态，只通过减速、或只通过刹车、或通过机动车的减速加刹车这两者就能够避免机动车与目标相撞，不会失误。
进而，按本发明的机动车防撞系统在确定了目标是生物体时能在一个监视器上显示目标的形状和温度分布，从而使驾驶员即使在夜间驾驶也能直接确认目标。
虽然参照优选实施例已经具体地表示和描述了本发明，但本领域中的普通技术人员都会理解，在不偏离本发明的构思和范围的条件下还可能在形式上和细节做出前述的和其它的变化。

Claims (18)

1、一种机动车防撞方法，包括如下步骤：
A)检测机动车前方和/或一侧的目标的形状和温度分布、目标位置、机动车速度、刹车的操作状态、和油门阀的开度角，以产生一个形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号；
B)对所述形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号进行滤波并转换成数字信号，借助于数字信号处理技术来处理所述形状信号和温度分布信号；并且通过计算一个目标形状的温度分布面积来产生一个目标体温度信号和温度分布显示信号；
C)通过接收所述目标体温度信号确定目标的种类；通过接收所述位置信号和速度信号估算一预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车启动时间；通过使用所述预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车启动时间，在使机动车刹车、减速、和刹车加减速这三种情况中确定出一种情况；并且通过接收所述形状信号、温度分布信号、和角度信号产生一报警信号和控制信号；
D)按照所述报警信号随目标的出现而向驾驶员发出机动车的减速和刹车的状态的警告；以及
E)按照所述控制信号，对机动车进行减速和刹车。
2、如权利要求1所述的方法，其中所述步骤A)借助于红外线来检测目标的形状和温度分布。
3、如权利要求1所述的方法，所述步骤B)进一步还包括如下步骤：
通过使用经过数字转换的所述形状信号和温度分布信号，消除该目标形状之外的温度分布；
给分布在该目标形状内的各个温度分配各自的颜色；
通过计算分布在该目标形状内的温度的面积而产生所述温度分布显示信号；以及
通过计算分布在该目标形状内的最宽面积中的温度而产生所述目标体温度信号。
4、如权利要求1所述的方法，所述步骤C)进一步还包括如下步骤：
通过比较所述目标体温度信号和一预置值，当确定该目标是人时产生一个第一比较信号，当确定该目标是动物时产生一个第二比较信号，当确定该目标是非生命目标时产生一个第三比较信号；
当接收到所述第一、第二、和第三比较信号时，通过使用所述位置信号、速度信号、和预存的数据来估算所述预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车启动时间；
当所述预计的碰撞时间大于所述预计的减速时间时产生一个第一确定信号；当i)所述预计的碰撞时间大于所述预计的刹车时间、ii)到达所述刹车启动时间、并且iii)收到所述刹车蹬踏信号时产生一个第二确定信号，当没有收到所述刹车蹬踏信号时产生一个第三确定信号；当所述预计碰撞时间小于所述预计刹车时间时，产生一个第四确定信号；以及
当收到所述第一比较信号时产生一个基于所述角度信号的一个第一声音信号和一个熄火信号，和一个目标显示信号；当收到所述第二比较信号时产生一个第二声音信号和所述目标显示信号；当收到所述第三比较信号时产生一个第三声音信号；当收到所述第一确定信号时产生基于所述角度信号的所述熄火信号、一个减速报警信号和一个声响信号；当收到所述第二确定信号时产生一个刹车信号和所述声响信号；当收到所述第三确定信号时产生所述刹车信号、刹车报警信号、和声响信号；并且当收到所述第四确定信号时产生一个第四声音信号、所述熄火信号、刹车信号、减速报警信号、刹车报警信号、和声响信号。
5、如权利要求4所述方法，其中所述报警信号包括所述第一、第二、第三、和第四声音信号、目标显示信号、减速报警信号、刹车报警信、和声响信号。
6、如权利要求4所述的方法，其中所述控制信号包括所述刹车信号和熄火信号。
7、如权利要求4所述的方法，其中所述步骤D)包括如下步骤：
通过所述目标显示信号显示目标的形状和温度分布；
按照所述第一、第二、第三、和第四声音信号和声响信号使用声音和声响发出报警；
通过所述减速报警信号发出机动车正在减速的报警；以及
通过所述刹车报警信号发出机动车正在刹车的报警。
8、如权利要求4所述的方法，其中所述步骤E)包括如下步骤：
通过所述熄火信号关闭油门阀；以及
能过所述刹车信号驱动车闸。
9、一种机动车防撞方法，包括如下步骤：
A)使用红外线检测机动车前方和/或一侧的目标的形状和温度分布，并且检测目标位置、机动车速度、车闸的操作状态、和油门阀的开度角，以产生一个形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号；
B)i)对所述形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号进行滤波，并将它们都转换成数字信号；ii)通过使用经过数字转换的形状信号和温度分布信号，消除目标形状之外的温度分布；iii)给分布在目标形状内的各个温度分配各自的颜色；iv)通过计算分布在目标形状内的温度的面积产生一个温度分布显示信号；以及v)通过计算分布在目标形状内的最宽面积中的温度产生一个目标体温度信号；
C)通过比较所述目标体温度信号和一预置值，当确定该目标是人时产生一个第一比较信号，当确定该目标是动物时产生一个第二比较信号，当确定该目标是非生命目标时产生一个第三比较信号；
D)当收到所述第一、第二、和第三比较信号时，使用所述位置信号、速度信号、和预存的数据估算一个预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车启动时间；
E)当所述预计的碰撞时间大于所述预计的减速时间时产生一个第一确定信号；当i)所述预计的碰撞时间大于所述预计的刹车时间、ii)已到所述刹车启动时间、并且iii)收到所述刹车蹬踏信号时产生一个第二确定信号，而没有收到所述刹车蹬踏信号时产生一个第三确定信号；当所述预计碰撞时间小于所述预计刹车时间时，产生一个第四确定信号；
F)当收到所述第一比较信号时产生基于所述角度信号的一个第一声音信号和熄火信号，并产生一目标显示信号；当收到所述第二比较信号时产生一第二声音信号和目标显示信号；当收到所述第三比较信号时产生一第三声音信号；当收到所述第一确定信号时根据所述角度信号产生所述熄火信号，并产生一个减速报警信号和一个声响信号；当收到所述第二确定信号时产生一刹车信号和所述声响信号；当收到所述第三确定信号时产生所述刹车信号、刹车报警信号、和声响信号；并且当收到所述第四确定信号时产生一个第四声响信号、所述熄火信号、刹车信号、减速报警信号、刹车报警信号、和声响信号；
G)通过所述目标显示信号显示目标的形状和温度分布，按照所述第一、第二、第三、第四声音信号和声响信号使用声音和声响发出警告，通过减速报警信号发出机动车正在减速的警告，并且通过刹车报警信号发出机动车正在刹车的警告；以及
H)通过所述熄火信号关闭油门阀，并且通过所述刹车信号驱动车闸。
10、一种机动车防撞系统，包括：
一个检测装置，用于检测机动车前方和/或一侧的目标的形状和温度分布、目标位置、机动车速度、车闸的操作状态、和油门阀的开度角，以产生一个形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号；
一个信号处理装置，用于对所述形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号进行滤波并转换为数字信号；借助于数字信号处理技术处理所述形状信号和温度分布信号；并且通过计算目标形状的温度分布面积产生一个目标体温度信号和温度分布显示信号；
一个确定装置，用于通过接收所述目标体温度信号确定目标的种类；通过接收所述位置信号和速度信号估算一个预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车启动时间；通过使用所述预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车启动时间在机动车的刹车、减速、以及刹车加减速三种情况中确定其中一种情况；并且通过接收所述形状信号、温度分布显示信号、和角度信号产生一个报警信号和控制信号；
一个报警装置，用于按照所述报警信号随目标的出现而对机动车的减速和刹车状态发出报警；以及
一个减速和刹车装置，用于按照所述控制信号使机动车减速和刹车。
11、如权利要求10所述的系统，所述检测装置包括：
一个摄像机，用于借助于红外线检测目标的形状和温度，并产生所述形状信号和温度分布信号；
一个雷达，用于检测目标的位置并产生所述位置信号；
一个速度传感器，装在机动车上，用于检测机动车的速度并产生所述速度信号；
一个刹车传感器，用于检测车闸的操作状态，并在操作车闸时产生所述刹车蹬踏信号；以及
一个角度传感器，用于检测油门阀的开度角并产生所述角度信号。
12、如权利要求10所述的系统，所述信号处理装置包括：
一个滤波器，用于对所述形状信号，温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号进行滤波；
一个模拟/数字转换器，用于将所述形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号转换成数字信号；以及
一个数字信号处理部分，用于通过使用经数字转换的形状信号和温度分布信号消除目标形状之外的温度分布；给分布在目标形状内的各个温度分配各自的颜色；通过计算目标形状内的温度的面积产生所述温度分布显示信号，并且通过计算目标形状内的分布在最宽面积中的温度产生所述目标体温度信号。
13、如权利要求10所述的系统，所述确定装置包括：
一个存贮器，用于存贮一个预置值和数据；
第一比较器，用于通过比较所述目标体温度信号和预置值，当确定该目标是人时产生一第一比较信号，当确定该目标是动物时产生一第二比较信号，当确定该目标是非生物目标时产生一第三比较信号；
一个计算装置，用于当收到所述第一、第二、和第三比较信号时，使用所述位置信号、速度信号、和数据估算所述预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车启动时间；
第二比较器，用于当所述预计的碰撞时间大于所述预计的减速时间时产生一第一确定信号；当i)所述预计的碰撞时间大于预计的刹车时间，ii)已经到了所述刹车启动时间、及iii)收到了所述刹车蹬踏信号时产生一第二确定信号，并且当没有收到所述刹车蹬踏信号时产生一第三确定信号；当所述预计碰撞时间小于所述预计刹车时间时，产生一个第四确定信号；以及
一个控制器，用于当收到所述第一比较信号时基于所述角度信号产生第一声音信号和熄火信号并产生一目标显示信号；当收到所述第二比较信号时产生一第二声音信号和所述目标显示信号；当收到所述第三比较信号时产生一第三声音信号；当收到所述第一确定信号时根据所述角度信号产生所述熄火信号，并且产生一个减速报警信号和一个声响信号；当收到所述第二确定信号时产生一个刹车信号和所述声响信号，当收到第三确定信号时产生所述刹车信号、刹车报警信号、和声响信号；并且当收到第四确定信号时产生一第四声音信号、所述熄火信号、刹车信号、减速报警信号、刹车报警信号、和声响信号。
14、如权利要求13所述的系统，其中所述报警信号包括所述第一、第二、第三、和第四声音信号、目标显示信号、减速报警信号、刹车报警信号、和声响信号。
15、如权利要求13所述的系统，其中所述控制信号包括所述刹车信号和熄火信号。
16、如权利要求13所述的系统，所述报警装置包括：
一个监视器，用于通过接收所述目标显示信号显示目标的形状和温度分布；
一个扬声器，用于按照所述第一、第二、第三、和第四声音信号和声响信号利用声音和声响发出警告；
第一指示灯，用于通过减速报警信号发出机动车正在减速的警告；以及
第二指示灯，用于通过刹车报警信号发出机动车正在刹车的警告。
17、如权利要求10所述的系统，所述减速和刹车装置包括：
一个电机，用于通过所述熄火信号关闭油门阀；以及
一个致动器，用于通过所述刹车信号驱动机动车的车闸。
18、一种机动车防撞系统，包括：
一个摄像机，用于通过红外线检测目标的形状和温度分布并产生一形状信号和温度分布信号；
一个雷达，用于检测目标位置并产生一位置信号；
一个速度传感器，装在机动车上，用于检测机动车的速度并产生一速度信号；
一个刹车传感器，用于检测车闸的操作状态并在操作车闸时产生一刹车蹬踏信号；
一个角度传感器，用于检测油门阀开度角并产生一角度信号；
一个滤波器，用于对所述形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号进行滤波；
一个模拟/数字转换器，用于把所述形状信号、温度分布信号、位置信号、速度信号、刹车蹬踏信号、和角度信号转换成数字信号；
一个数字信号处理部分，用于通过使用经数字转换的形状信号和温度分布信号消除目标形状之外的温度分布；给分布在目标形状内的各个温度分配各自的颜色；通过计算目标形状内的温度分布面积产生一温度分布显示信号；并且通过计算目标形状内分布最宽的温度产生一目标体温度信号；
一个存贮器，用于存贮一预置值和数据；
第一比较器，用于通过比较所述目标体温度信号和预定值，当确定该目标是人时产生一第一比较信号，当确定该目标是动物时产生一第二比较信号，并且当确定该目标是非生物目标时产生一第三比较信号；
一个计算装置，用于当收到所述第一、第二、和第三比较信号时通过使用所述位置信号、速度信号、和数据估算一个预计的碰撞时间、预计的刹车时间、预计的减速时间、和刹车启动时间；
第二比较器，用于当所述预计的碰撞时间大于所述预计的减速时间时产生一第一确定信号；当i)所述预计的碰撞时间大于预计的刹车时间，ii)已经到了所述刹车启动时间，及iii)收到了所述刹车蹬踏信号时产生一第二确定信号，并且当没有收到所述刹车蹬踏信号时产生一第三确定信号；当所预计碰撞时间小于所述预计刹车时间时，产生一个第四确定信号；
一个控制器，用于当收到所述第一比较信号时基于所述角度信号产生一个第一声音信号和熄火信号，并产生一个目标显示信号；当收到所述第二比较信号时产生一第二声音信号和所述目标显示信号；当收到所述第三比较信号时产生一第三声音信号；当收到所述第一确定信号时根据所述角度信号产生熄火信号并且产生一个减速报警信号和一个声响信号；当收到所述第二确定信号时产生一刹车信号和声响信号；当收到所述第三确定信号时产生所述刹车信号、刹车报警信号、和声响信号；当收到所述第四确定信号时产生一第四声音信号、所述熄火信号、刹车信号、减速报警信号、刹车报警信号、和声响信号；
一个监视器，用于通过所述目标显示信号显示目标的形状和温度分布；
一个扬声器，用于按照所述第一、第二、第三、和第四声音信号以及声响信号使用声音和声响发出警告；
第一指示灯，用于通过所述减速报警信号发出机动车正在减速的警告；
第二指示灯，用于通过所述刹车报警信号发出机动车正在刹车的警告；
一个电机，用于通过所述熄火信号关闭油门阀；以及
一个致动器，用于通过所述刹车信号驱动机动车的车闸。
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