CN113643568B - 一种基于无人机的车辆交叉路口避撞系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的属于无人机与智能车交叉技术领域，具体为一种基于无人机的车辆交叉路口避撞系统及方法，其包括：车载无人机起落系统、无人机系统和车载工控机系统。该基于无人机的车辆交叉路口避撞系统及方法，可以在空中实时监测交叉路口的交通情况，能够识别到交叉路口处建筑物、树丛等盲区范围内的车辆，及时提醒驾驶员减速，必要时系统进行自动紧急制动，能够有效地避免碰撞事故的发生，提高汽车的主动安全性；无人机通过测量本车与交叉路口角点的角度，使用无人机机载处理器将本车可视区域内的物体自动滤除，只考虑本车盲区中的物体，能够大大降低算法的计算量，使得算法更加快速。

Description

一种基于无人机的车辆交叉路口避撞系统及方法
技术领域
本发明涉及于无人机与智能车交叉技术领域，具体为一种基于无人机的车辆交叉路口避撞系统及方法。
背景技术
无人机(UAV)是一种利用无线电遥控设备、手机、计算机等控制或者由其自身的智能控制系统控制的无人飞行器，它具有视野范围广、体积小、成本低、可垂直起降、可空中悬停、抗风能力强等优势。随着无人机领域的迅速发展，在交通、军事、航拍、植保、现代物流、灾难救援等领域有着广阔的应用前景。
随着社会的进步和人民生活水平的提高，汽车成为一种逐渐普及的代步工具。2020年我国汽车保有量达2.7亿辆，全国66个城市汽车保有量超过百万辆，30个城市超200万辆。汽车数量的增多，带来了交通拥堵、环境污染、交通安全等社会问题。据国家统计局统计，2019年全年发生交通事故247646起，62763人死亡，256101人受伤，交通事故直接财产损失总计13.46亿元。
由于汽车的车身高度较低，存在A柱盲区，驾驶员在驾驶室内的视野范围较小；交叉路口道路交通环境复杂、车流量大，是车辆、行人的汇聚点和离散点；周围车辆和建筑物的遮挡等，会在一定范围内产生盲区，使得驾驶员无法判断道路交通情况，所以交叉路口发生交通事故的概率较高。因此，如何降低交叉路口的交通事故率、实现汽车的安全行驶成为了一个亟待解决的问题。
现有的车辆交叉路口避撞系统及方法有一些不足之处。中国专利申请公布号为CN107731009A，申请公布日为2018.02.23，名称为《一种适用于无信号灯交叉路口车辆避人、避撞系统及方法》，该系统基于LTE-V通信方式、毫米波雷达和GPS定位系统，通过车-车、车-路通信的方式获取路口盲区的行人状态及周围车辆的运动状态作为判定依据，以判断是否会发生碰撞危险并进行主动避撞。该系统的不足之处是，LTE-V通信仅适用于具有车联网通信设备的行人或车辆，行人需佩戴智能设备、车辆需安装车载单元OBU(On boardUnit)才能够实现通讯，不适用于普通行人及车辆；采用了毫米波雷达，毫米波雷达对树丛和建筑物的穿透能力较弱，易产生盲区，不能很好的发现盲区中的车辆及行人。
中国专利申请公布号为CN103171555A，申请公布日为2013.06.26，名称为《交叉路口主动避撞系统》，该系统使用电子标识、车道终端、信号灯和地面控制器，能够实现汽车的主动限速和即时停车。该系统的不足之处是，采用了的电子标识依次间隔设置，耗费财力物力较大；只能识别限速标识和信号灯，不适用于无限速标识及信号灯的十字路口；无法识别行人，不能避免与行人发生碰撞。
因此，提出一种能够有效检测交叉路口盲区行人及车辆的避撞系统及方法是十分有必要的。利用无人机视野范围广、体积小、成本低、可垂直起降、可空中悬停、抗风能力强等优势辅助车辆进行避撞，可以很好的解决上述问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
本发明提供了如下技术方案：
一种基于无人机的车辆交叉路口避撞系统，其包括：车载无人机起落系统、无人机系统和车载工控机系统；
所述车载无人机起落系统安装在车载无人机起落设备中，且位于车辆顶部，与车顶行李架连接，包括顶盖、自动升降平台、充电模块和定位模块，用于无人机的起飞、降落以及无人机的充电；
所述无人机系统包括无人机机载处理器、摄像头模块、自组局域网通信模块和定位模块，用于对交叉路口处的交通信息进行实时监测，计算本车与盲区中的行人和其他盲区中的车辆是否会发生碰撞危险并将监测信息通过自组局域网传输到车载工控机系统；
所述车载工控机系统包括车载工控机、环境感知模块、北斗定位模块、自组局域网通信模块、预警模块和制动控制模块，用于检测交叉路口是否存在视觉盲区，对无人机传回的信息进行整理计算，遇到碰撞危险时提醒驾驶员减速或进行车辆主动紧急制动。
作为本发明所述的基于无人机的车辆交叉路口避撞系统的一种优选方案，其中：所述顶盖用于防止灰尘、雨水进入车载无人机起落系统内部，使用电动推拉机构在水平方向开合，通过车载工控机系统自动进行打开或关闭；
所述自动升降平台用于承载无人机的起飞和回收，使用电动升降机构进行上升和下降；
所述充电模块包括太阳能电池板和无线充电器，用于无人机电池的充电；太阳能电池板位于顶盖上方，无线充电器位于升降平台台面上方；
所述定位模块包括北斗定位模块和蓝牙定位模块，用于无人机与车载无人机起落系统的定位，提供无人机的精确降落。
作为本发明所述的基于无人机的车辆交叉路口避撞系统的一种优选方案，其中：所述摄像头模块用于实时监测交叉路口角点的交通信息，当本车即将到达交叉路口时，无人机悬停在交叉路口角点上方拍摄实时交通画面；
所述无人机机载处理器用于计算本车与盲区中的行人和其他车辆是否会发生碰撞危险；
所述自组局域网通信模块用于与车辆的通讯，将拍摄的实时画面传给车载工控机系统进行处理；
所述定位模块包括北斗定位模块和蓝牙定位模块，用于无人机准确的降落在车载无人机起落系统内部。
作为本发明所述的基于无人机的车辆交叉路口避撞系统的一种优选方案，其中：所述环境感知模块使用车载摄像头或雷达传感器或它们之间相结合的方式，用于检测车辆前方的交叉路口是否存在遮挡盲区；
所述北斗定位模块用于获取到本车的经纬度和航向角信息；
所述自组局域网通信模块用于使车载工控机接收到无人机拍摄的实时画面，然后车载工控机进行处理，判断车辆是否会发生碰撞危险；
所述预警模块位于驾驶室内部，使用声音传感器、光电传感器、抬头显示或它们之间相结合的方式，与车载工控机通过蓝牙连接，当车载工控机计算车辆将会发生碰撞事故时提醒驾驶员采取减速措施；
所述制动控制模块用于车载工控机计算得出即将发生碰撞事故且驾驶员没有采取制动措施时，车辆自动进行紧急制动。
一种基于无人机的车辆交叉路口避撞方法，包括以下步骤：
步骤1：通过车辆环境感知模块识别本车是否即将到达存在建筑物、树丛等障碍物遮挡盲区的交叉路口；
步骤2：若检测到前方存在遮挡盲区的交叉路口，车载无人机起落系统顶盖打开，无人机起飞，待无人机完全飞出起落系统后，顶盖关闭；
步骤3：无人机飞行至交叉路口上方悬停，通过深度学习的方法，识别行人、车辆、障碍物及交叉路口角点等信息，并将识别的目标级信息通过自组局域网络发送给车载工控机系统，并同时传输拍摄的实时交通画面，为驾驶人提供可视化的盲区信息，自组局域网具有传输路径短的优势，可以实现更快速的信息传递。
步骤4：无人机机载处理器将无人机坐标系转换为本车车辆坐标系，与本车进行信息交互，测得本车与交叉路口角点之间的夹角为θ1与θ2；
步骤5：无人机机载处理器将本车102前方-90°-90°的区域划分为3段，分别为-90°≤θ2、θ1≤90°和θ1+θ2，将-90°≤θ2和θ1≤90°范围内存在障碍物的区域即本车102盲区的物体保留，将其它范围即本车102可视区域内的物体自动滤除，能够大大降低算法的计算量，使得算法更加快速；
步骤6：车载工控机系统202根据本车102速度、加速度、航向角、经纬度等信息计算通过交叉路口所需的时间t1和从本车102自动紧急制动开始到车速为零所需时间t2：
Figure BDA0003175014870000051
其中，aH为本车102的加速度，
Figure BDA0003175014870000052
为本车102的航向角，VH为本车102的速度，XH为系统预设的补偿时间；
步骤7：无人机机载处理器根据本车102盲区范围内的行人与车辆303的速度、加速度、航向角等信息计算到达交叉路口的时间，取最小值为T：
Figure BDA0003175014870000053
Figure BDA0003175014870000054
其中，
Figure BDA0003175014870000055
为盲区行人及车辆303的加速度，
Figure BDA0003175014870000056
为本车102的航向角，
Figure BDA0003175014870000057
为盲区行人及车辆303的速度，
Figure BDA0003175014870000061
为盲区行人及车辆303距交叉路口的距离，xsafe为系统预设安全距离；
步骤8：系统判断当碰撞时间T的值大于t1时，说明不会发生碰撞事故，系统不进行预警；
步骤9：系统判断t1≥T＞t2时，说明会发生碰撞事故，预警模块提示驾驶员201减速；
步骤10：系统判断T＝t2时，本车102通过制动控制模块实行自动紧急制动，避免发生碰撞事故；
步骤11：在本车安全通过交叉路口后，车载无人机起落系统顶盖打开，无人机自动飞回起落系统内部，顶盖自动关闭，无人机自动充电。
与现有技术相比：本发明提出了一种基于无人机的车辆交叉路口避撞系统及方法，考虑到无人机视野范围广、体积小、成本低、可垂直起降、可空中悬停、抗风能力强等优势，可以在空中实时监测交叉路口的交通情况，能够识别到交叉路口处建筑物、树丛等盲区范围内的车辆，可以及时提醒驾驶员减速，必要时系统进行自动紧急制动，能够有效地避免碰撞事故的发生，提高汽车的主动安全性；无人机通过测量本车与交叉路口角点的角度，使用无人机机载处理器将本车可视区域内的物体自动滤除，只考虑本车盲区中的物体，能够大大降低算法的计算量，使得算法更加快速。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明的无人机实时监测交叉路口交通情况示意图；
图2为一种基于无人机的车辆交叉路口避撞系统示意图；
图3为本发明的车载无人机起落系统与车辆的位置关系图；
图4为本发明的车载无人机起落系统结构示意图；
图5为一种基于无人机的车辆交叉路口避撞方法流程图。
图中：无人机101、本车102、盲区中的行人103、建筑物104、盲区中的车辆105、交叉路口角点106、驾驶员201、车载工控机系统202、车载无人机起落系统203、无人机系统204、车载无人机起落设备301、车顶行李架302、车辆303、太阳能电池板401、顶盖402、自动升降平台403、无线充电器404、定位模块405、电动升降机构406、电动推拉机构407。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
图1为无人机实时监测交叉路口交通情况示意图。图中，101为无人机，悬停在交叉路口上方一定高度，通过摄像头拍摄整个交叉路口的交通情况；102为本车；103为本车盲区中的行人；104为建筑物；105为本车盲区中的车辆；106为交叉路口角点。本车102处于建筑物104遮挡的盲区中，将不会看到盲区中的行人103及车辆105，若本车102直行或右转，容易发生碰撞危险。此时可利用无人机101的优势，通过无人机机载处理器计算本车102与行人103和车辆105是否会发生碰撞危险，并将整个交叉路口的交通情况传给车载工控机系统，提示驾驶员减速或进行主动制动，能够避免碰撞危险的发生。
如图2所示，一种基于无人机的车辆交叉路口避撞系统，包括车载工控机系统202、车载无人机起落系统203和无人机系统204，整个系统与驾驶员201进行交互。车载工控机系统202，包括车载工控机、车辆环境感知模块、北斗定位模块、自组局域网通信模块、预警模块、制动控制模块，用于检测交叉路口是否存在视觉盲区，对无人机传回的信息进行整理计算，遇到碰撞危险时提醒驾驶员减速或进行车辆主动紧急制动；车载无人机起落系统203，用于无人机的起飞、降落以及无人机的充电；无人机系统204，用于对交叉路口处的交通信息进行实时监测，计算本车与行人和其他车辆是否会发生碰撞危险，并将监测信息通过自组局域网传输到车载工控机系统。
图3为车载无人机起落系统与车辆的位置关系图。图中，车顶行李架302与车辆303相连，车载无人机起落设备301与车顶行李架相连，便于无人机的起飞和回收。
图4为车载无人机起落系统结构示意图。图中，顶盖402可以防止灰尘、雨水进入车载无人机起落系统内部，使用电动推拉机构(如伸缩电机、齿轮传动机构、带传动机构等)407在水平方向开合，可以通过无人机的起飞/降落指令自动打开或关闭。太阳能电池板401位于顶盖402的上方，能够将太阳能转换为电能，用于无人机的充电。自动升降平台403与电动升降机构(如伸缩电机、剪叉机构等)406相连，起到承载无人机和无线充电模块的作用，用于无人机的起飞和回收。由于插入式充电方式对于无人机和充电接口的相对位置关系有着很高的要求，容易产生充电接口无法对准的情况，而无线充电器在一定范围内都能够很好的识别无人机电池进行充电，充电功率也满足要求，所以本发明使用无线充电器404用于无人机的充电。无线充电器404位于自动升降平台403台面上方，当无人机处于无线充电器上方时可以给无人机进行电能补充。定位模块405包括北斗定位模块和蓝牙定位模块，北斗定位模块通讯范围较大，用于无人机与起落系统的粗略定位；蓝牙定位模块通讯范围较小，用于无人机的精确定位。无人机降落时首先通过北斗定位模块锁定起落系统的粗略位置，当无人机飞行至蓝牙定位模块通讯范围内，即可精准定位到起落系统位置，使得无人机能够精准地降落到起落系统内部。
图5为一种基于无人机的车辆交叉路口避撞方法流程图，该方法步骤如下：
步骤1：通过车辆环境感知模块识别本车是否即将到达存在建筑物、树丛等障碍物遮挡盲区的交叉路口；
步骤2：若检测到前方存在遮挡盲区的交叉路口，车载无人机起落系统顶盖打开，无人机起飞，待无人机完全飞出起落系统后，顶盖关闭；
步骤3：无人机飞行至交叉路口上方悬停，通过深度学习的方法，识别行人、车辆、障碍物及交叉路口角点等信息，并将识别的目标级信息通过自组局域网络发送给车载工控机系统，并同时传输拍摄的实时交通画面，为驾驶人提供可视化的盲区信息，自组局域网具有传输路径短的优势，可以实现更快速的信息传递。
步骤4：无人机机载处理器将无人机坐标系转换为本车车辆坐标系，与本车进行信息交互，测得本车与交叉路口角点之间的夹角为θ1与θ2；
步骤5：无人机机载处理器将本车102前方-90°-90°的区域划分为3段，分别为-90°≤θ2、θ1≤90°和θ1+θ2，将-90°≤θ2和θ1≤90°范围内存在障碍物的区域即本车102盲区的物体保留，将其它范围即本车102可视区域内的物体自动滤除，能够大大降低算法的计算量，使得算法更加快速；
步骤6：车载工控机系统202根据本车102速度、加速度、航向角、经纬度等信息计算通过交叉路口所需的时间t1和从本车102自动紧急制动开始到车速为零所需时间t2：
Figure BDA0003175014870000101
Figure BDA0003175014870000102
其中，aH为本车102的加速度，
Figure BDA0003175014870000103
为本车102的航向角，VH为本车102的速度，XH为系统预设的补偿时间；
步骤7：无人机机载处理器根据本车102盲区范围内的行人与车辆303的速度、加速度、航向角等信息计算到达交叉路口的时间，取最小值为T：
Figure BDA0003175014870000104
Figure BDA0003175014870000105
其中，
Figure BDA0003175014870000106
为盲区行人及车辆303的加速度，
Figure BDA0003175014870000107
为本车102的航向角，
Figure BDA0003175014870000108
为盲区行人及车辆303的速度，
Figure BDA0003175014870000109
为盲区行人及车辆303距交叉路口的距离，xsafe为系统预设安全距离；
步骤8：系统判断当碰撞时间T的值大于t1时，说明不会发生碰撞事故，系统不进行预警；
步骤9：系统判断t1≥T＞t2时，说明会发生碰撞事故，预警模块提示驾驶员201减速；
步骤10：系统判断T＝t2时，本车102通过制动控制模块实行自动紧急制动，避免发生碰撞事故；
步骤11：在本车安全通过交叉路口后，车载无人机起落系统顶盖打开，无人机自动飞回起落系统内部，顶盖自动关闭，无人机自动充电。
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (4)

1.一种基于无人机的车辆交叉路口避撞方法，该一种基于无人机的车辆交叉路口避撞方法以基于无人机的车辆交叉路口避撞系统为基础，所述基于无人机的车辆交叉路口避撞系统包括：车载无人机起落系统(203)、无人机系统(204)和车载工控机系统(202)；
所述车载无人机起落系统(203)安装在车载无人机起落设备(301)中，且位于车辆(303)顶部，与车顶行李架(302)连接，包括顶盖(402)、自动升降平台(403)、充电模块和定位模块(405)，用于无人机(101)的起飞、降落以及无人机(101)的充电；
所述无人机系统(204)包括无人机机载处理器、摄像头模块、自组局域网通信模块和定位模块(405)，用于对交叉路口处的交通信息进行实时监测，计算本车(102)与盲区中的行人(103)和其他盲区中的车辆(105)是否会发生碰撞危险并将监测信息通过自组局域网传输到车载工控机系统(202)；
所述车载工控机系统(202)包括车载工控机、环境感知模块、北斗定位模块、自组局域网通信模块、预警模块和制动控制模块，用于检测交叉路口是否存在视觉盲区，对无人机(101)传回的信息进行整理计算，遇到碰撞危险时提醒驾驶员(201)减速或进行车辆(303)主动紧急制动；
其特征在于，该基于无人机的车辆交叉路口避撞方法包括如下步骤：
步骤1：通过车辆(303)环境感知模块识别本车(102)是否即将到达存在建筑物(104)、树丛障碍物遮挡盲区的交叉路口；
步骤2：若检测到前方存在遮挡盲区的交叉路口，车载无人机起落系统(203)顶盖(402)打开，无人机(101)起飞，待无人机(101)完全飞出起落系统后，顶盖(402)关闭；
步骤3：无人机(101)飞行至交叉路口上方悬停，通过深度学习的方法，识别行人、车辆(303)、障碍物及交叉路口角点(106)信息，并将识别的目标级信息通过自组局域网络发送给车载工控机系统(202)，并同时传输拍摄的实时交通画面，为驾驶人提供可视化的盲区信息，自组局域网具有传输路径短的优势，可以实现更快速的信息传递；
步骤4：无人机机载处理器将无人机(101)坐标系转换为本车(102)车辆(303)坐标系，与本车(102)进行信息交互，测得本车(102)与交叉路口角点(106)之间的夹角为θ1与θ2；
步骤5：无人机机载处理器将本车(102)前方-90°-90°的区域划分为3段，分别为-90°≤θ2、θ1≤90°和θ1+θ2，将-90°≤θ2和θ1≤90°范围内存在障碍物的区域即本车(102)盲区的物体保留，将其它范围即本车(102)可视区域内的物体自动滤除，能够降低算法的计算量，使得算法更加快速；
步骤6：车载工控机系统(202)根据本车(102)速度、加速度、航向角、经纬度信息计算通过交叉路口所需的时间t1和从本车(102)自动紧急制动开始到车速为零所需时间t2：
Figure FDA0003818994470000021
Figure FDA0003818994470000022
其中，aH为本车(102)的加速度，
Figure FDA0003818994470000023
为本车(102)的航向角，VH为本车(102)的速度，XH为系统预设的补偿时间，abmax为本车(102)的最大制动减速度，tc为系统预设的补偿时间；
步骤7：无人机机载处理器根据本车(102)盲区范围内的行人与车辆(303)的速度、加速度、航向角信息计算到达交叉路口的时间，取最小值为T：
Figure FDA0003818994470000031
Figure FDA0003818994470000032
其中，
Figure FDA0003818994470000033
为盲区行人及车辆(303)的加速度，
Figure FDA0003818994470000034
为本车(102)的航向角，
Figure FDA0003818994470000035
为盲区行人及车辆(303)的速度，
Figure FDA0003818994470000036
为盲区行人及车辆(303)距交叉路口的距离，xsafe为系统预设安全距离；
步骤8：系统判断当碰撞时间T的值大于t1时，说明不会发生碰撞事故，系统不进行预警；
步骤9：系统判断t1≥T＞t2时，说明会发生碰撞事故，预警模块提示驾驶员(201)减速；
步骤10：系统判断T＝t2时，本车(102)通过制动控制模块实行自动紧急制动，避免发生碰撞事故；
步骤11：在本车(102)安全通过交叉路口后，车载无人机起落系统(203)顶盖(402)打开，无人机(101)自动飞回起落系统内部，顶盖(402)自动关闭，无人机(101)自动充电。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的车辆交叉路口避撞方法，其特征在于，所述顶盖(402)用于防止灰尘、雨水进入车载无人机起落系统(203)内部，使用电动推拉机构(407)在水平方向开合，通过车载工控机系统(202)自动进行打开或关闭；
所述自动升降平台(403)用于承载无人机(101)起飞和回收，使用电动升降机构(406)进行上升和下降；
所述充电模块包括太阳能电池板(401)和无线充电器(404)，用于无人机(101)电池的充电；太阳能电池板(401)位于顶盖(402)上方，无线充电器(404)位于升降平台台面上方；
所述定位模块(405)包括北斗定位模块和蓝牙定位模块，用于无人机(101)与车载无人机起落系统(203)的定位，提供无人机(101)的精确降落。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的车辆交叉路口避撞方法，其特征在于，所述摄像头模块用于实时监测交叉路口角点(106)的交通信息，当本车(102)即将到达交叉路口角点(106)时，无人机(101)悬停在交叉路口上方拍摄实时交通画面；
所述无人机机载处理器用于计算本车(102)与盲区中的行人(103)和其他车辆(303)是否会发生碰撞危险；
所述自组局域网通信模块用于与车辆(303)的通讯，将拍摄的实时画面传给车载工控机系统(202)进行处理；
所述定位模块(405)包括北斗定位模块和蓝牙定位模块，用于无人机(101)准确的降落在车载无人机起落系统(203)内部。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的车辆交叉路口避撞方法，其特征在于，所述环境感知模块使用车载摄像头或雷达传感器或它们之间相结合的方式，用于检测车辆(303)前方的交叉路口是否存在遮挡盲区；
所述北斗定位模块用于获取到本车(102)的经纬度和航向角信息；
所述自组局域网通信模块用于使车载工控机接收到无人机(101)拍摄的实时画面，然后车载工控机进行处理，判断车辆(303)是否会发生碰撞危险；
所述预警模块位于驾驶室内部，使用声音传感器、光电传感器、抬头显示或它们之间相结合的方式，与车载工控机通过蓝牙连接，当车载工控机计算车辆(303)将会发生碰撞事故时提醒驾驶员(201)采取减速措施；
所述制动控制模块用于车载工控机计算得出即将发生碰撞事故且驾驶员(201)没有采取制动措施时，车辆(303)自动进行紧急制动。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114290977B (zh) * 2022-01-27 2024-04-09 南京市急救中心 一种基于语音视频融合通信系统的应急指挥车及施工方法
CN114842676A (zh) * 2022-03-04 2022-08-02 长安大学 一种车辆过路口时被待左转大型车遮挡视野时的避撞系统
CN116798272B (zh) * 2023-08-23 2023-11-28 威海爱思特传感技术有限公司 基于车辆通信的道路十字路口盲区车辆预警系统及方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102403504B1 (ko) * 2015-11-26 2022-05-31 삼성전자주식회사 이동 로봇 및 그 제어 방법
CN107731009A (zh) * 2017-11-28 2018-02-23 吉林大学 一种适用于无信号灯交叉路口车辆避人、避撞系统及方法
CN108536149B (zh) * 2018-04-25 2023-07-28 吉林大学 一种基于Dubins路径的无人驾驶车辆避障控制方法
CN110329152A (zh) * 2019-06-25 2019-10-15 北京邮电大学 一种以目标检测算法为核心的行车盲区预警系统
US11332132B2 (en) * 2019-08-30 2022-05-17 Argo AI, LLC Method of handling occlusions at intersections in operation of autonomous vehicle
CN112364707B (zh) * 2020-10-20 2023-09-26 华南理工大学 一种智能车对复杂路况进行超视距感知的系统及方法

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