CN114537341A - 一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统及方法 - Google Patents

一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统及方法，所述的系统包括控制模块，控制模块连接有图像处理计算模块、自车信息采集模块、驾驶员预警模块、车外提醒模块和制动模块，图像处理计算模块还连接有环境监测模块；其中：环境监测模块为固定设置在自车前端的红外传感器，并通过红外传感器采集车辆前方的图像数据信息，采集到的车辆前方的图像数据信息传送至所述的图像处理计算模块；图像处理计算模块用于对环境监测模块采集到的车辆前方的图像数据信息进行处理；自车信息采集模块用于采集自车的车辆行驶数据信息；控制模块用于对采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息进行叠加显示。

Description

一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统及方法
技术领域
本发明属于智能汽车安全控制技术领域，涉及一种防碰撞系统，尤其是一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统及方法。
背景技术
现有技术中，在道路开放的地区，行人或动物横穿马路的现象愈加常见，因此导致的交通事故发生几率大大增加。白天司机视野好，能够提前发现前方的行人或动物，可以早减速躲避。夜晚情况则很不一样，夜晚道路上的车流量比较小，很多司机容易放松警惕，在开放道路上驾驶的时候加速行驶，但人在夜晚的反应能力低于白天，如果车速过快，汽车灯光的照明范围很有限，当突然看到行人或动物横穿马路时，司机已来不及反应，导致发生翻车、碰撞事故。
目前有些汽车厂家配置的夜视系统仅能将自车前方的动物或行人显示在仪表上，供驾驶员参考，但是，在夜晚驾驶时，司机需要频繁低头看仪表的夜视图像，而无法专心驾驶汽车，比较容易发生事故，如果自车前方出现横穿马路的行人或动物，夜视系统不能提醒行人赶紧离开或驱赶走动物，司机来不及反应，自车也不能根据危险情况自动紧急制动，很难避免严重事故的发生。此为现有技术的不足之处。
有鉴于此，本发明提供一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统及方法；以解决现有技术中存在的上述技术问题，是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统及方法，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统，包括：
控制模块，所述的控制模块连接有图像处理计算模块、自车信息采集模块、驾驶员预警模块、车外提醒模块和制动模块，所述的图像处理计算模块还连接有环境监测模块；其中：
所述的环境监测模块为固定设置在自车前端的红外传感器，并通过红外传感器采集车辆前方的图像数据信息，采集到的车辆前方的图像数据信息传送至所述的图像处理计算模块；
所述的图像处理计算模块用于对环境监测模块采集到的车辆前方的图像数据信息进行处理，识别采集到的图像数据信息中的生命体数据信息，并对生命体数据信息进行区分标注，实时计算生命体与自车的距离，并获得距离数据信息，同时将区分标注的标注结果和距离数据信息发送至所述的控制模块；
所述的自车信息采集模块用于采集自车的车辆行驶数据信息，并将采集到的自车的车辆行驶数据信息发送至所述的控制模块；
所述的控制模块用于对采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息进行叠加显示，并向驾驶员预警模块发送显示指令、向车外提醒模块发送超车灯闪烁指令和鸣喇叭指令；
所述控制模块还用于对自车采集到的车辆行驶数据信息进行处理，计算出自车的行驶轨迹线、驾驶安全距离和紧急制动距离，判断发生碰撞的可能性，并根据碰撞危险等级向制动模块发送制动盘预紧指令和自动制动指令；
所述的驾驶员预警模块用于显示采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息，并进行语音提醒，以确保司机在夜间驾驶过程注意力分散的情况下，提前注意到前方的生命体，及早躲避；
所述的车外提醒模块用于自动驱动超车灯闪烁和喇叭鸣叫，保证在自车的行驶轨迹上出现行人或动物，且有一定概率发生碰撞风险的情况下，提前提醒车外的行人或直接驱赶走动物；
所述制动模块用于控制车速，根据制动盘预紧指令消除制动片与制动盘间的间隙、根据自动制动指令决定是否刹车，以保证不会与前方行人或动物发生碰撞。
作为优选，所述的自车信息采集模块中，自车的车辆行驶数据信息包括近光灯开启状态信号数据信息、车速信号数据信息、档位信号数据信息、方向盘转角信号数据信息和横摆角速度信号数据信息。
作为优选，所述图像处理计算模块将生命体热量外形数据与图像数据库进行对比，区分生命体类型为行人或动物，但不对汽车进行标注处理。
作为优选，所述控制模块还能够根据近光灯开启状态信号判断周围环境是否为黑夜，决定是否启用前向主动防碰撞系统。
本发明还提供一种基于红外传感器的前向主动防碰撞方法，包括以下步骤：
步骤S1：车辆前方的图像数据信息采集的步骤，该步骤中：
通过红外传感器采集车辆前方的图像数据信息，并将采集到的车辆前方的图像数据信息进行上传；
步骤S2：图像处理计算的步骤，该步骤中：
对采集到的车辆前方的图像数据信息进行处理，识别采集到的图像数据信息中的生命体数据信息，并对生命体数据信息进行区分标注，实时计算生命体与自车的距离，并获得距离数据信息，同时将区分标注的标注结果和距离数据信息进行上传；
步骤S3：自车信息采集的步骤，该步骤中：
采集自车的车辆行驶数据信息，并将采集到的自车的车辆行驶数据信息进行上传；
步骤S4：自车控制的步骤，该步骤中：
根据对采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息进行叠加显示，并发送显示指令、超车灯闪烁指令和鸣喇叭指令；还通过对自车采集到的车辆行驶数据信息进行处理，计算出自车的行驶轨迹线、驾驶安全距离和紧急制动距离，判断发生碰撞的可能性，并根据碰撞危险等级发送制动盘预紧指令和自动制动指令；
步骤S5：驾驶员预警信息显示的步骤，该步骤中：
显示采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息，并进行语音提醒，以确保司机在夜间驾驶过程注意力分散的情况下，提前注意到前方的生命体，及早躲避；
步骤S6：车外提醒的步骤，该步骤中：驱动超车灯闪烁和喇叭鸣叫，保证在自车的行驶轨迹上出现行人或动物，且有一定概率发生碰撞风险的情况下，提前提醒车外的行人或直接驱赶走动物；
步骤S7：自车制动的步骤，该步骤中：根据制动盘预紧指令消除制动片与制动盘间的间隙、根据自动制动指令决定是否刹车，以保证不会与前方行人或动物发生碰撞。
作为优选，所述步骤S3中，自车的车辆行驶数据信息包括近光灯开启状态信号数据信息、车速信号数据信息、档位信号数据信息、方向盘转角信号数据信息和横摆角速度信号数据信息。
作为优选，所述步骤S2中，将生命体热量外形数据与图像数据库进行对比，区分生命体类型为行人或动物，但不对汽车进行标注处理。
作为优选，所述步骤S4中，根据近光灯开启状态信号判断周围环境是否为黑夜，决定是否启用前向主动防碰撞系统。
本发明的有益效果在于，实现了对自车前方区域内生命体的探测、距离测量、图像显示、语音报警司机、灯光喇叭提醒及车辆自动紧急制动功能，能够实时监测夜晚行车情况下潜在的行人或动物碰撞风险，通过图像显示、语音报警以便及早地提醒司机，通过灯光闪烁、喇叭鸣叫方式提醒车外行人或驱赶动物，在极度危险的情况下通过自动紧急制动功能避免发生碰撞事故，具有实际的应用价值。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统的原理框图。
图2是本发明提供一种基于红外传感器的前向主动防碰撞方法的流程图。
图3是本发明提供的一种基于红外传感器的前向主动防碰撞方法的工作流程示意图。
其中，1-控制模块，2-图像处理计算模块，3-自车信息采集模块，4-驾驶员预警模块，5-车外提醒模块，6-制动模块，7-环境监测模块。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。
如图1所示，本实施例提供的一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统，包括：
控制模块1，所述的控制模块1连接有图像处理计算模块2、自车信息采集模块3、驾驶员预警模块4、车外提醒模块5和制动模块6，所述的图像处理计算模块2还连接有环境监测模块7；其中：
所述的环境监测模块7为固定设置在自车前端的红外传感器，并通过红外传感器采集车辆前方的图像数据信息，采集到的车辆前方的图像数据信息传送至所述的图像处理计算模块2；
所述的图像处理计算模块2用于对环境监测模块7采集到的车辆前方的图像数据信息进行处理，识别采集到的图像数据信息中的生命体数据信息，并对生命体数据信息进行区分标注，实时计算生命体与自车的距离，并获得距离数据信息，同时将区分标注的标注结果和距离数据信息发送至所述的控制模块；所述图像处理计算模块2将生命体热量外形数据与图像数据库进行对比，区分生命体类型为行人或动物，但不对汽车进行标注处理。
所述的自车信息采集模块3用于采集自车的车辆行驶数据信息，并将采集到的自车的车辆行驶数据信息发送至所述的控制模块；所述的自车信息采集模块3中，自车的车辆行驶数据信息包括近光灯开启状态信号数据信息、车速信号数据信息、档位信号数据信息、方向盘转角信号数据信息和横摆角速度信号数据信息。
所述的控制模块1用于对采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息进行叠加显示，并向驾驶员预警模块发送显示指令、向车外提醒模块发送超车灯闪烁指令和鸣喇叭指令；
所述控制模块还1用于对自车采集到的车辆行驶数据信息进行处理，计算出自车的行驶轨迹线、驾驶安全距离和紧急制动距离，判断发生碰撞的可能性，并根据碰撞危险等级向制动模块发送制动盘预紧指令和自动制动指令；所述控制模块还能够根据近光灯开启状态信号判断周围环境是否为黑夜，决定是否启用前向主动防碰撞系统。
所述的驾驶员预警模块4用于显示采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息，并进行语音提醒，以确保司机在夜间驾驶过程注意力分散的情况下，提前注意到前方的生命体，及早躲避；
所述的车外提醒模块5用于自动驱动超车灯闪烁和喇叭鸣叫，保证在自车的行驶轨迹上出现行人或动物，且有一定概率发生碰撞风险的情况下，提前提醒车外的行人或直接驱赶走动物；
所述制动模块6用于控制车速，根据制动盘预紧指令消除制动片与制动盘间的间隙、根据自动制动指令决定是否刹车，以保证不会与前方行人或动物发生碰撞。
如图2和3所示，本实施例提供的一种基于红外传感器的前向主动防碰撞方法，包括以下步骤：
步骤S1：车辆前方的图像数据信息采集的步骤，该步骤中：
通过红外传感器采集车辆前方的图像数据信息，并将采集到的车辆前方的图像数据信息进行上传；
步骤S2：图像处理计算的步骤，该步骤中：
对采集到的车辆前方的图像数据信息进行处理，识别采集到的图像数据信息中的生命体数据信息，并对生命体数据信息进行区分标注，实时计算生命体与自车的距离，并获得距离数据信息，同时将区分标注的标注结果和距离数据信息进行上传；所述步骤S2中，将生命体热量外形数据与图像数据库进行对比，区分生命体类型为行人或动物，但不对汽车进行标注处理。
步骤S3：自车信息采集的步骤，该步骤中：
采集自车的车辆行驶数据信息，并将采集到的自车的车辆行驶数据信息进行上传；所述步骤S3中，自车的车辆行驶数据信息包括近光灯开启状态信号数据信息、车速信号数据信息、档位信号数据信息、方向盘转角信号数据信息和横摆角速度信号数据信息。
步骤S4：自车控制的步骤，该步骤中：
根据对采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息进行叠加显示，并发送显示指令、超车灯闪烁指令和鸣喇叭指令；还通过对自车采集到的车辆行驶数据信息进行处理，计算出自车的行驶轨迹线、驾驶安全距离和紧急制动距离，判断发生碰撞的可能性，并根据碰撞危险等级发送制动盘预紧指令和自动制动指令；
步骤S5：驾驶员预警信息显示的步骤，该步骤中：
显示采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息，并进行语音提醒，以确保司机在夜间驾驶过程注意力分散的情况下，提前注意到前方的生命体，及早躲避；
步骤S6：车外提醒的步骤，该步骤中：驱动超车灯闪烁和喇叭鸣叫，保证在自车的行驶轨迹上出现行人或动物，且有一定概率发生碰撞风险的情况下，提前提醒车外的行人或直接驱赶走动物；
步骤S7：自车制动的步骤，该步骤中：根据制动盘预紧指令消除制动片与制动盘间的间隙、根据自动制动指令决定是否刹车，以保证不会与前方行人或动物发生碰撞。
所述步骤S4中，根据近光灯开启状态信号判断周围环境是否为黑夜，决定是否启用前向主动防碰撞系统。
所述步骤S4中，首先判断自车行驶轨迹上的生命体类型，若生命体类型为行人，当生命体距离大于安全距离时，驾驶员预警模块显示行人黄色标注；当生命体距离小于安全距离时，显示红色标注并语音提醒驾驶员注意安全驾驶，车外提醒模块自动驱动超车灯闪烁，以提醒车外行人赶紧离开，同时消除制动片与制动盘间的间隙，缩短响应制动的时间；
生命体类型为动物，驾驶员预警模块显示动物红色标注并语音提醒驾驶员注意，车外提醒模块自动驱动超车灯闪烁和喇叭鸣叫，以驱赶动物，同时消除制动片与制动盘间的间隙；
当生命体距离小于紧急制动距离时，自车立即启动自动制动，避免碰撞的发生。
在实际装车测试方面，前向主动防碰撞系统可以实现生命体的探测、距离测量、图像显示、语音报警司机、灯光喇叭提醒及车辆自动紧急制动功能，基本达到了预期效果，验证本系统设计的合理性。系统的最佳探测范围15~90m，系统启用的车速范围为4~120km/h，自动制动减速度最大可达9m/s2，可以满足目前车辆的需求。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统，其特征在于，包括：
控制模块，所述的控制模块连接有图像处理计算模块、自车信息采集模块、驾驶员预警模块、车外提醒模块和制动模块，所述的图像处理计算模块还连接有环境监测模块；其中：
所述的环境监测模块为固定设置在自车前端的红外传感器，并通过红外传感器采集车辆前方的图像数据信息，采集到的车辆前方的图像数据信息传送至所述的图像处理计算模块；
所述的图像处理计算模块用于对环境监测模块采集到的车辆前方的图像数据信息进行处理，识别采集到的图像数据信息中的生命体数据信息，并对生命体数据信息进行区分标注，实时计算生命体与自车的距离，并获得距离数据信息，同时将区分标注的标注结果和距离数据信息发送至所述的控制模块；
所述的自车信息采集模块用于采集自车的车辆行驶数据信息，并将采集到的自车的车辆行驶数据信息发送至所述的控制模块；
所述的控制模块用于对采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息进行叠加显示，并向驾驶员预警模块发送显示指令、向车外提醒模块发送超车灯闪烁指令和鸣喇叭指令；
所述控制模块还用于对自车采集到的车辆行驶数据信息进行处理，计算出自车的行驶轨迹线、驾驶安全距离和紧急制动距离，判断发生碰撞的可能性，并根据碰撞危险等级向制动模块发送制动盘预紧指令和自动制动指令；
所述的驾驶员预警模块用于显示采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息，并进行语音提醒，
所述的车外提醒模块用于自动驱动超车灯闪烁和喇叭鸣叫，
所述制动模块用于控制车速，根据制动盘预紧指令消除制动片与制动盘间的间隙、根据自动制动指令决定是否刹车。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统，其特征在于，所述的自车信息采集模块中，自车的车辆行驶数据信息包括近光灯开启状态信号数据信息、车速信号数据信息、档位信号数据信息、方向盘转角信号数据信息和横摆角速度信号数据信息。
3.根据权利要求2所述的一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统，其特征在于，所述图像处理计算模块将生命体热量外形数据与图像数据库进行对比，区分生命体类型为行人或动物。
4.根据权利要求3所述的一种基于红外传感器的前向主动防碰撞系统，其特征在于，所述控制模块还能够根据近光灯开启状态信号判断周围环境是否为黑夜，决定是否启用前向主动防碰撞系统。
5.一种基于红外传感器的前向主动防碰撞方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：车辆前方的图像数据信息采集的步骤，该步骤中：
通过红外传感器采集车辆前方的图像数据信息，并将采集到的车辆前方的图像数据信息进行上传；
步骤S2：图像处理计算的步骤，该步骤中：
对采集到的车辆前方的图像数据信息进行处理，识别采集到的图像数据信息中的生命体数据信息，并对生命体数据信息进行区分标注，实时计算生命体与自车的距离，并获得距离数据信息，同时将区分标注的标注结果和距离数据信息进行上传；
步骤S3：自车信息采集的步骤，该步骤中：
采集自车的车辆行驶数据信息，并将采集到的自车的车辆行驶数据信息进行上传；
步骤S4：自车控制的步骤，该步骤中：
根据对采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息进行叠加显示，并发送显示指令、超车灯闪烁指令和鸣喇叭指令；还通过对自车采集到的车辆行驶数据信息进行处理，计算出自车的行驶轨迹线、驾驶安全距离和紧急制动距离，判断发生碰撞的可能性，并根据碰撞危险等级发送制动盘预紧指令和自动制动指令；
步骤S5：驾驶员预警信息显示的步骤，该步骤中：
显示采集的图像数据信息、生命体标注数据信息，以及生命体与自车间的距离数据信息，并进行语音提醒；
步骤S6：车外提醒的步骤，该步骤中：驱动超车灯闪烁和喇叭鸣叫，
步骤S7：自车制动的步骤，该步骤中：根据制动盘预紧指令消除制动片与制动盘间的间隙、根据自动制动指令决定是否刹车。
6.根据权利要求5所述的一种基于红外传感器的前向主动防碰撞方法，其特征在于，所述步骤S3中，自车的车辆行驶数据信息包括近光灯开启状态信号数据信息、车速信号数据信息、档位信号数据信息、方向盘转角信号数据信息和横摆角速度信号数据信息。
7.根据权利要求6所述的一种基于红外传感器的前向主动防碰撞方法，其特征在于，所述步骤S2中，将生命体热量外形数据与图像数据库进行对比，区分生命体类型为行人或动物。
8.根据权利要求7所述的一种基于红外传感器的前向主动防碰撞方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据近光灯开启状态信号判断周围环境是否为黑夜，决定是否启用前向主动防碰撞系统。
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