CN114228709A - 一种高速自动驾驶预警系统及其预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速自动驾驶预警系统及其预警方法；该系统包括：远红外摄像头、北斗卫星定位器、控制器和预警设备；其中远红外摄像头安装在自身车辆的四周，用于实时获取自身车辆周边环境的图像信息；北斗卫星定位器安装在自身车辆底盘处，用于获取自身车辆速度；控制器和预警设备安装在自身车辆的中控台处；控制器分别与远红外摄像头、北斗卫星定位器无线通信连接，并与预警设备控制连接；控制器可用于计算自身车辆周边目标车辆和自身车辆的第一车间距；若第一车间距小于自身车辆的安全距离，则控制预警设备发出预警信息；通过该系统能准确测得高速上目标车辆与自身车辆的距离，同时对车距小于安全范围的情况进行预警。

Description

一种高速自动驾驶预警系统及其预警方法

技术领域

本发明属于自动驾驶安全技术领域，特别是一种高速自动驾驶预警系统及其预警方法。

背景技术

在城市化的快速推进过程中，全球汽车保有量不断增长，但同时交通事故也频繁发生，其中高速上因没有及时避让车辆而导致的交通事故更是不在少数。若想有效避免上述事故发生，需准确检测出车距，并确保车距在安全范围内。

随着自动驾驶汽车的普及，对于测距方法以及计算机运算能力有了更高的技术要求。当前，超声波测距容易受到外界温度等因素的干扰；微波雷达测距容易受到雷达信号的干扰；激光雷达测距需要将发射头与车辆对准，因此不适用于高速形式车辆；红外测距需要考虑被测车辆平面漫反射的影响，返回信号过于微弱。

因此，如何针对高速自动驾驶车辆，提高车距测量的准确度和速度，同时对车距小于安全范围的情况进行预警，已经成为当前研究的关键问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种至少解决上述部分技术问题的一种高速自动驾驶预警系统及其预警方法，能够准确测得高速上目标车辆与自身车辆的距离，同时对车距小于安全范围的情况进行预警。

一方面，本发明实施例提供了一种高速自动驾驶预警系统，包括：远红外摄像头、北斗卫星定位器、控制器和预警设备；

至少四个所述远红外摄像头用于分别安装在自身车辆的四周，用于实时获取所述自身车辆周边环境的图像信息；

所述北斗卫星定位器用于安装在所述自身车辆底盘处，用于获取自身车辆速度；

所述控制器和预警设备用于安装在自身车辆的中控台处；所述控制器分别与所述远红外摄像头、北斗卫星定位器无线通信连接，并与所述预警设备控制连接；

所述控制器包括获取模块、处理模块和预警模块；

所述获取模块，用于获取所述北斗卫星定位器发送的自身车辆速度，以及t时刻下所述自身车辆周边环境的图像信息；

所述处理模块根据所述自身车辆速度计算出所述自身车辆的安全距离，以及从所述自身车辆周边环境的图像信息中识别出目标车辆，并计算所述自身车辆和目标车辆的第一车间距；

所述预警模块对所述第一车间距和所述自身车辆的安全距离进行判断，若所述第一车间距小于所述自身车辆的安全距离，则所述预警模块控制预警设备发出预警信息。

进一步地，若所述第一车间距大于或等于所述自身车辆的安全距离，则：

所述获取模块获取t+1时刻下所述自身车辆周边环境的图像信息；

所述处理模块根据所述t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息和自身车辆速度，计算出所述目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距；

所述预警模块对所述最小车间距和自身车辆的安全距离进行判断：

若所述最小车间距大于或等于所述自身车辆的安全距离，则正常行驶；

若所述最小车间距小于所述自身车辆的安全距离，则所述预警模块控制预警设备发出预警信息。

进一步地，所述处理模块包括识别子模块和计算子模块；

所述识别子模块从所述t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息中识别出所述目标车辆；

所述计算子模块计算所述自身车辆和目标车辆的第二车间距；以及根据所述第一车间距、第二车间距和自身车辆速度，计算出所述目标车辆与自身车辆的相对速度；以及根据所述自身车辆速度和所述目标车辆与自身车辆的相对速度，计算出所述目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距。

另一方面，本发明还提供了一种高速自动驾驶预警方法，应用于上述的一种高速自动驾驶预警系统，包括：

S1、获取自身车辆速度，并根据所述自身车辆速度，计算出所述自身车辆的安全距离；

S2、获取t时刻下自身车辆周边环境的图像信息，从所述t时刻下自身车辆周边环境的图像信息中识别出目标车辆，并计算所述自身车辆和目标车辆的第一车间距；

S3、对所述第一车间距和所述自身车辆的安全距离进行判断，若所述第一车间距小于所述自身车辆的安全距离，则进行预警。

进一步地，所述S3还包括：若所述第一车间距大于或等于所述自身车辆的安全距离，则进行步骤S4操作；

S4、获取t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息；根据所述t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息和自身车辆速度，计算出所述目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距；

S5、对所述最小车间距和自身车辆的安全距离进行判断：

若所述最小车间距大于或等于所述自身车辆的安全距离，则正常行驶；

若所述最小车间距小于所述自身车辆的安全距离，则进行预警。

进一步地，所述S4具体包括：

S41、获取t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息；从所述t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息中识别出所述目标车辆，并计算所述自身车辆和目标车辆的第二车间距；

S42、根据所述第一车间距、第二车间距和自身车辆速度，计算出所述目标车辆与自身车辆的相对速度；

S43、根据所述自身车辆速度和所述目标车辆与自身车辆的相对速度，计算出所述目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距。

与现有技术人相比，本发明记载的一种高速自动驾驶预警系统，具有如下有益效果：

本系统结构简单，便于使用，且成本较低；

通过北斗卫星定位器，可确保实时获取自身车辆的速度，并将其发送至控制器，不会收到网络的影响；

通过远红外摄像头和控制器相结合，以摄像头测距法精准地测得高速上目标车辆和自身车辆的距离。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的高速自动驾驶预警系统通信示意图。

图2为本发明实施例提供的高速自动驾驶预警系统框架图。

图3为本发明实施例提供的高速自动驾驶预警方法流程图。

图中：1-北斗卫星定位器；2-远红外摄像头。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参见图1所示，本发明实施例提供了一种高速自动驾驶预警系统，包括：远红外摄像头、北斗卫星定位器、控制器和预警设备；其中至少四个所述远红外摄像头用于分别安装在自身车辆的四周，用于实时获取自身车辆周边环境的图像信息；北斗卫星定位器用于安装在自身车辆底盘处，用于获取自身车辆速度；控制器和预警设备用于安装在自身车辆的中控台处；控制器分别与远红外摄像头、北斗卫星定位器无线通信连接，并与预警设备控制连接。

控制器包括获取模块、处理模块和预警模块；具体参见图2所示，其中获取模块用于获取远红外摄像头发送的t时刻下自身车辆周边环境的图像信息，以及北斗卫星定位器发送的自身车辆速度；处理模块包括识别子模块和计算子模块；其中识别子模块用于从t时刻下自身车辆周边环境的图像信息中识别出目标车辆；计算子模块用于计算出目标车辆与自身车辆的第一车间距；计算子模块还可以根据自身车辆速度，计算自身车辆的安全距离；预警模块用于对第一车间距和自身车辆的安全距离进行判断，若所述第一车间距小于自身车辆的安全距离，则预警模块控制预警设备发出预警信息；

若所述第一车间距大于或等于所述自身车辆的安全距离，则：获取模块获取t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息；处理模块根据t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息和自身车辆速度，计算出目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距；具体为处理模块中的识别子模块从t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息中识别出目标车辆；处理模块中的计算子模块计算自身车辆和目标车辆的第二车间距；以及根据第一车间距、第二车间距和自身车辆速度，计算出目标车辆与自身车辆的相对速度；以及根据自身车辆速度和目标车辆与自身车辆的相对速度，计算出目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距；预警模块对最小车间距和自身车辆的安全距离进行判断：若最小车间距大于或等于自身车辆的安全距离，则正常行驶；若最小车间距小于自身车辆的安全距离，则预警模块控制预警设备发出预警信息。

参见图3所示，本发明实施例还针对上述系统提供了一种高速自动驾驶预警方法，具体包括：

S1、通过北斗卫星定位器获取自身车辆速度，并发送至控制器，由控制器中的处理模块进行处理；处理模块中的计算模块根据自身车辆速度，计算出自身车辆的安全距离；

S2、通过远红外摄像头获取t时刻下自身车辆周边环境的图像信息，并发送至控制器，由控制器中的处理模块进行处理；处理模块中的识别子模块从t时刻下自身车辆周边环境的图像信息中识别出目标车辆，再由计算子模块计算出自身车辆和目标车辆的车间距，记作第一车间距；

S3、控制器中的预警模块对第一车间距和自身车辆的安全距离进行判断，若第一车间距小于自身车辆的安全距离，则在控制器控制下调整自身车辆速度，并进行预警；若第一车间距大于或等于自身车辆的安全距离，则进行步骤S4操作；

S4、通过远红外摄像头获取t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息，并发送至控制器；控制器中的处理模块根据t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息和自身车辆速度，计算出目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距；

S5、控制器中的预警模块对最小车间距和自身车辆的安全距离进行判断：若最小车间距大于或等于自身车辆的安全距离，则正常行驶；若最小车间距小于自身车辆的安全距离，则在控制器控制下调整自身车辆速度，并进行预警。

在上述S4中，具体步骤为：

S41、通过远红外摄像头获取t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息，并发送至控制器，由控制器中的处理模块进行处理；处理模块中的识别子模块从t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息中识别出目标车辆，再由计算子模块并计算自身车辆和目标车辆的第二车间距；

S42、计算子模块再根据第一车间距、第二车间距和自身车辆速度，计算出目标车辆与自身车辆的相对速度；

S43、计算子模块根据自身车辆速度和目标车辆与自身车辆的相对速度，计算出目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距。

下面通过3个场景对本发明实施例进行详细说明。

场景1：

当自身车辆前方的远红外摄像头在t时刻下获取到自身车辆前方的图像信息，并将该图像信息发送至控制器，控制器中的获取模块获取到该图像信息；同时获取模块也从北斗卫星定位器处获取到了自身车辆速度；处理模块中的识别子模块从该图像信息中识别出目标车辆；处理模块中的计算子模块计算出自身车辆和目标车辆的车间距，为便于理解，此处将该车间距记作第一车间距；同时计算子模块根据自身车辆速度，计算出自身车辆的安全距离；控制器中的预警模块对第一车间距和自身车辆的安全距离进行判断，若第一车间距小于自身车辆的安全距离，则在控制器控制下，降低自身车辆速度，并进行预警，避免自身车辆和前方车辆发生追尾；

若第一车间距大于或等于自身车辆的安全距离，则表明在当前时刻，自身车辆和前方目标车辆之间的距离是安全的；但是如果自身车辆速度大于前方目标车辆速度，那么在未来某一时刻还是会发生追尾事故；为了避免该事故发生，还需进一步对自身车辆和前方目标车辆在行驶过程中可能出现的最小车间距进行预判：即通过远红外摄像头获取t+1时刻的图像信息，并发送至控制器，由控制器中的处理模块进行处理；处理模块中的识别子模块从t+1时刻的图像信息中识别出目标车辆，再由计算子模块并计算自身车辆和目标车辆的第二车间距；计算子模块再根据第一车间距、第二车间距和自身车辆速度，计算出目标车辆与自身车辆的相对速度；计算子模块根据自身车辆速度和目标车辆与自身车辆的相对速度，计算出目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距；控制器中的预警模块对最小车间距和自身车辆的安全距离进行判断：若最小车间距大于或等于自身车辆的安全距离，则说明就当前速度来讲，自身车辆和前方目标车辆之间的距离始终保持安全，也就是说自身车辆可以按照当前速度正常行驶；若最小车间距小于自身车辆的安全距离，则说明如果自身车辆还按照当前速度行驶的话，在未来某一刻可能会与前方目标车辆相撞，此时控制器控制车辆减速，同时控制预警设备进行预警，避免在未来某时刻和前方目标车辆相撞。

场景2：

当自身车辆后方的远红外摄像头在t时刻下获取到自身车辆后方的图像信息时，同理由控制器中的处理模块计算出当前时刻自身车辆与后方目标车辆之间的距离，记作第一车间距；若第一车间距小于自身车辆的安全距离，则说明自身车辆和后方目标车辆有可能会发生追尾事故，此时在控制器控制下，加快自身车辆速度，或者改变行驶路径，同时控制预警设备进行预警，避免自身车辆和前方车辆发生追尾；

若第一车间距大于或等于自身车辆的安全距离，则表明在当前时刻，自身车辆和后方目标车辆之间的距离是安全的；但是如果后方目标车辆速度大于自身车辆速度，那么在未来某一时刻还是会发生追尾事故；为了避免该事故发生，还需进一步对自身车辆和后方目标车辆在行驶过程中可能出现的最小车间距进行预判，即计算出后方目标车辆与自身车辆在后续行驶过程中可能出现的最小车间距，具体预判过程参照上述场景1；控制器中的预警模块对最小车间距和自身车辆的安全距离进行判断：若最小车间距大于或等于自身车辆的安全距离，则说明就当前速度来讲，自身车辆和后方目标车辆之间的距离始终保持安全，也就是说自身车辆可以按照当前速度正常行驶；若最小车间距小于自身车辆的安全距离，则说明如果自身车辆还按照当前速度行驶的话，在未来某一刻，后方目标车辆可能会与自身车辆相撞，此时此时控制器控制自身车辆加速，或者控制自身车辆改变行驶轨迹，来为后方车辆让道，同时控制预警设备进行预警，避免在未来某时刻和后方目标车辆相撞。

场景3：

当自身车辆侧面的远红外摄像头在t时刻下获取到自身车辆侧面的图像信息时，同理由控制器中的处理模块计算出当前时刻自身车辆与后方目标车辆之间的距离，记作第一车间距；若第一车间距小于自身车辆的安全距离，则说明自身车辆和后方目标车辆有可能会发生碰撞事故，此时在控制器控制下，降低或加快自身车辆速度，同时控制预警设备进行预警，避免自身车辆和侧面目标车辆相撞。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种高速自动驾驶预警系统，其特征在于，包括：远红外摄像头、北斗卫星定位器、控制器和预警设备；

至少四个所述远红外摄像头用于分别安装在自身车辆的四周，用于实时获取所述自身车辆周边环境的图像信息；

所述北斗卫星定位器用于安装在所述自身车辆底盘处，用于获取自身车辆速度；

所述控制器和预警设备用于安装在自身车辆的中控台处；所述控制器分别与所述远红外摄像头、北斗卫星定位器无线通信连接，并与所述预警设备控制连接；

所述控制器包括获取模块、处理模块和预警模块；

所述获取模块，用于获取所述北斗卫星定位器发送的自身车辆速度，以及t时刻下所述自身车辆周边环境的图像信息；

所述处理模块根据所述自身车辆速度计算出所述自身车辆的安全距离，以及从所述自身车辆周边环境的图像信息中识别出目标车辆，并计算所述自身车辆和目标车辆的第一车间距；

所述预警模块对所述第一车间距和所述自身车辆的安全距离进行判断，若所述第一车间距小于所述自身车辆的安全距离，则所述预警模块控制预警设备发出预警信息。

2.如权利要求1所述的一种高速自动驾驶预警系统，其特征在于，若所述第一车间距大于或等于所述自身车辆的安全距离，则：

所述获取模块，还用于获取t+1时刻下所述自身车辆周边环境的图像信息；

所述处理模块，还用于根据所述t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息和自身车辆速度，计算出所述目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距；所述预警模块，还用于对所述最小车间距和自身车辆的安全距离进行判断：若所述最小车间距大于或等于所述自身车辆的安全距离，则正常行驶；

若所述最小车间距小于所述自身车辆的安全距离，则所述预警模块控制预警设备发出预警信息。

3.如权利要求2所述的一种高速自动驾驶预警系统，其特征在于，所述处理模块包括：

识别子模块，用于从所述t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息中识别出所述目标车辆；

计算子模块，用于计算所述自身车辆和目标车辆的第二车间距；以及根据所述第一车间距、第二车间距和自身车辆速度，计算出所述目标车辆与自身车辆的相对速度；以及根据所述自身车辆速度和所述目标车辆与自身车辆的相对速度，计算出所述目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距。

4.一种高速自动驾驶预警方法，其特征在于，应用权利要求1-3任一项所述的系统，包括：

S1、获取自身车辆速度，并根据所述自身车辆速度，计算出所述自身车辆的安全距离；

S2、获取t时刻下自身车辆周边环境的图像信息，从所述t时刻下自身车辆周边环境的图像信息中识别出目标车辆，并计算所述自身车辆和目标车辆的第一车间距；

S3、对所述第一车间距和所述自身车辆的安全距离进行判断，若所述第一车间距小于所述自身车辆的安全距离，则进行预警。

5.如权利要求4所述的一种高速自动驾驶预警方法，其特征在于，所述S3还包括：若所述第一车间距大于或等于所述自身车辆的安全距离，则进行步骤S4操作；

S4、获取t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息；根据所述t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息和自身车辆速度，计算出所述目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距；

S5、对所述最小车间距和自身车辆的安全距离进行判断：

若所述最小车间距大于或等于所述自身车辆的安全距离，则正常行驶；

若所述最小车间距小于所述自身车辆的安全距离，则进行预警。

6.如权利要求5所述的一种高速自动驾驶预警方法，其特征在于，所述S4具体包括：

S41、获取t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息；从所述t+1时刻下自身车辆周边环境的图像信息中识别出所述目标车辆，并计算所述自身车辆和目标车辆的第二车间距；

S42、根据所述第一车间距、第二车间距和自身车辆速度，计算出所述目标车辆与自身车辆的相对速度；

S43、根据所述自身车辆速度和所述目标车辆与自身车辆的相对速度，计算出所述目标车辆与自身车辆在行驶过程中的最小车间距。

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