CN115257615A - 基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置 - Google Patents

基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，涉及汽车防撞装置领域，旨在解决现有技术中需要通过车辆主动修正的问题，采用的技术方案是，包括角雷达传感器、第一激光雷达、第二激光雷达、车速传感器、摄像监测传感器、超声波辅助传感器，中央控制单元进行处理运算，对车内提示模块、驱动控制模块、车身姿态监测模块、灯光控制模块分别下达指令，对灯光控制模块下达的指令使得尾灯控制单元与前车灯控制单元工作，对后方来车及前方进行提示，通过驱动控制模块使得机械传动模块控制动力转向模块启动，能够对方向盘转动模块及刹车控制模块实施启动，通过控制车辆刹车及转向使得车辆能够主动修正，完成规避碰撞的目的。

Description

基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置
技术领域
本发明涉及汽车防撞装置领域，具体为基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置。
背景技术
随着汽车数量的不断增加，汽车追尾在交通事故中占到30％-40％，对于汽车出行的安全问题减少交通事故和人员伤亡汽车防撞系统日益显得重要和迫切。
在道路交通安全相关法规的大力推进和车辆主动安全设备技术升级迭代的双向驱动下汽车防撞预警系统应运而生。汽车防撞预警系统一般用于辅助驾驶员防止高速和低速追尾、高速时没有想法偏离车道、与行人发生碰撞等重大出行事故。
汽车防碰撞技术首先需要解决的问题是汽车之间的安全距离。汽车与汽车之间的距离小于安全距离，就应该能够自动报警，并采取制动措施，避免碰撞事故的发生，保障驾驶人员的行车安全。
目前，测量车距安全距离的方法有三种：超声波测距、微波雷达测距和激光测距。基于测量车距安全距离的方法工采网推荐激光测距法。
激光雷达是集激光、全球定位系统(GPS)、和IMU(惯性测量装置)三种技术于一身的系统，相比普通雷达，激光雷达具有分辨率高，隐蔽性好、抗干扰能力更强等优势。
随着科技的不断发展，激光雷达的应用越来越广泛，在机器人、无人驾驶、无人车等领域都能看到它的身影。
相较于十分依赖算法、需要海量数据进行训练、受环境因素影响颇大的摄像头视觉和识别精度有限、难以判断障碍物具体轮廓的毫米波雷达，能够准确感知周边环境的三维信息、探测精度在厘米以内、能够准确识别出障碍物具体轮廓、距离且不会误判的激光雷达显然更具优越性。
激光探测技术用于汽车防撞时，首先由该车配备的激光雷达发射的激光束照射前车的反光镜，然后检查反射激光速度的到达时间，根据激光束发射与返回的时间差判断两车之间的距离。
将激光雷达安装在车辆前方，其体型小巧，可通过嵌入式安装集成在车辆散热格栅或车牌附近，主控板采集并解析激光雷达数据，根据设定阈值进行报警，提醒驾驶人员车辆与前方障碍物距离已小于安全距离。能识别判断多种潜在的危险情况，并通过不同的声音和视觉提醒，以帮助驾驶人员避免或减缓碰撞事故的发生。
中国专利CN207396739U公开了一种基于车载激光雷达的防撞预警系统，包括激光雷达装置和控制器，激光雷达装置的外壳内设置有激光器、激光接收器、滤光片、焦平面探测芯片和DPS芯片，激光接收器的一端正对滤光片的一侧，滤光片的另一侧正对焦平面探测芯片，焦平面探测芯片与DPS芯片连接；控制器内设置有ARM处理器和电源，ARM处理器的I/O接口分别连接有图像处理芯片、储存器和语音播放器，图像处理芯片的信号输入端与DPS芯片的信号输出端连接，ARM处理器的UART接口分别连接有移动模块、GPS模块、wifi模块和通讯接口，移动模块与显示终端连接，ARM处理器的A/D接口连接有速度传感器，其中仅通过对驾驶员进行预警还不能满足极限情况下的车辆防碰撞，需要通过车辆主动修正来实现这一目的。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，采用的技术方案是，包括电动汽车本体，所述电动汽车本体前方设有摄像监测传感器，所述电动汽车本体前方还设有第一激光雷达，所述第一激光雷达设在所述摄像监测传感器的下方，所述电动汽车本体的前端两侧均设有角雷达传感器、超声波辅助传感器，所述角雷达传感器与所述超声波辅助传感器设在所述电动汽车本体的翼子板上。
还包括传输总线、中央控制单元，所述传输总线设在所述电动汽车本体的底部中段，所述中央控制单元设在所述电动汽车本体的顶端，所述电动汽车本体上左右侧的B柱上均设有车速传感器，所述电动汽车本体的后侧设有第二激光雷达，所述角雷达传感器、所述第一激光雷达、所述第二激光雷达、所述车速传感器、所述摄像监测传感器、所述超声波辅助传感器均与所述传输总线相连接，所述传输总线与所述中央控制单元相连接。
所述电动汽车本体内设有车内提示模块，还包括驱动控制模块、车身姿态监测模块、灯光控制模块，所述中央控制单元与所述车内提示模块、所述驱动控制模块、所述车身姿态监测模块、所述灯光控制模块相连接。
第一激光雷达能够对车辆前方的障碍物进行识别，并且能够判断与其的距离，摄像监测传感器能够对前方进行摄像，角雷达传感器能够将前方障碍物的角位移进行监测，车速传感器能够对整车的速度进行监测，超声波辅助传感器能够对车侧障碍物进行识别，起到辅助作用。
角雷达传感器、第一激光雷达、第二激光雷达、车速传感器、摄像监测传感器、超声波辅助传感器将数据通过传输总线汇总后，经中央控制单元进行处理运算，对车内提示模块、驱动控制模块、车身姿态监测模块、灯光控制模块分别下达指令。
作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动控制模块与机械传动模块相连接，所述机械传动模块与动力转向模块相连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述灯光控制模块与尾灯控制单元、前车灯控制单元相连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述前车灯控制单元所控制的灯的种类有前大灯、前双闪灯、前雾灯，所述尾灯控制单元所控制的灯的种类有后刹车灯、后照明灯。
作为本发明的一种优选技术方案，所述车内提示模块与座椅震动提示模块、声音提示模块相连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述座椅震动提示模块所使用的振动电机的频率为50～80赫兹，能够对驾驶员背部感受到振动，目的是对其进行提示。
作为本发明的一种优选技术方案，所述声音提示模块采用的提示音包括蜂鸣提示音与语音，对驾驶员进行提示，使驾驶员能够及时察觉到危险，以便于能够使驾驶员进行后续的对车辆的操控。
作为本发明的一种优选技术方案，所述动力转向模块与刹车控制模块、方向盘转动模块相连接，当第二激光雷达探测到车辆后方来车具备碰撞可能形时，方向盘转动模块对方向盘进行转动，绕过本电动汽车前方的障碍物，并使得刹车控制模块适时进行对车辆刹车减速，规避后方碰撞。
当本车辆前方出现障碍物时，方向盘转动模块与刹车控制模块共同配合，使得车辆能够转向并适时刹车，从而规避碰撞。
车身姿态监测模块能够实时监测本车的车身姿态，并加以显示，便于车辆进行调整。
本发明的有益效果：本发明通过设置角雷达传感器、第一激光雷达、第二激光雷达、车速传感器、摄像监测传感器、超声波辅助传感器，第一激光雷达能够对车辆前方的障碍物进行识别，并且能够判断二者之间的距离，角雷达传感器能够将前方障碍物的角位移进行监测，车速传感器能够对整车的速度进行监测，超声波辅助传感器能够对车侧障碍物进行识别，起到辅助作用，角雷达传感器、第一激光雷达、第二激光雷达、车速传感器、摄像监测传感器、超声波辅助传感器将数据通过传输总线汇总后，经中央控制单元进行处理运算，对车内提示模块、驱动控制模块、车身姿态监测模块、灯光控制模块分别下达指令，对灯光控制模块下达的指令使得尾灯控制单元与前车灯控制单元工作，对后方来车及前方进行提示，通过驱动控制模块使得机械传动模块控制动力转向模块启动，能够对方向盘转动模块及刹车控制模块实施启动，通过控制车辆刹车及转向使得车辆能够主动修正，完成规避碰撞的目的。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明连接结构示意图；
图3为本发明灯光控制模块结构示意图；
图4为本发明车内提示模块结构示意图；
图5为本发明动力转向模块结构示意图。
图中：1、角雷达传感器；2、第一激光雷达；3、第二激光雷达；4、车速传感器；5、摄像监测传感器；6、超声波辅助传感器；7、传输总线；8、中央控制单元；9、车内提示模块；10、驱动控制模块；11、车身姿态监测模块；12、灯光控制模块；13、动力转向模块；14、机械传动模块；15、电动汽车本体；16、尾灯控制单元；17、前车灯控制单元；18、座椅震动提示模块；19、声音提示模块；20、刹车控制模块；21、方向盘转动模块。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1至图5所示，本发明公开了基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，采用的技术方案是，包括电动汽车本体15、角雷达传感器1、第一激光雷达2、第二激光雷达3、车速传感器4、摄像监测传感器5、超声波辅助传感器6，所述电动汽车本体15前方设有摄像监测传感器5，所述电动汽车本体15前方还设有第一激光雷达2，所述第一激光雷达2设在所述摄像监测传感器5的下方，所述电动汽车本体15的前端两侧均设有角雷达传感器1、超声波辅助传感器6，所述角雷达传感器1与所述超声波辅助传感器6设在所述电动汽车本体15的翼子板上，还包括传输总线7、中央控制单元8，所述传输总线7设在所述电动汽车本体15的底部中段，所述中央控制单元8设在所述电动汽车本体15的顶端，所述电动汽车本体15上左右侧的B柱上均设有车速传感器4，所述电动汽车本体15的后侧设有第二激光雷达3。
作为本发明的一种优选技术方案，车辆前方有障碍物时，第一激光雷达2能够对车辆前方的障碍物进行识别，并且能够计算出二者之间距离，摄像监测传感器5能够对前方进行摄像，保留视频证据资料的同时并判断障碍物为生命体或无生命体，角雷达传感器1能够将前方障碍物的角位移进行监测，能够判断并预测出障碍物的移动轨迹数据。
作为本发明的一种优选技术方案，所述车速传感器4能够对整车的当前速度进行监测，超声波辅助传感器6能够对车侧障碍物进行识别，起到辅助作用，角雷达传感器1、第一激光雷达2、第二激光雷达3、车速传感器4、摄像监测传感器5、超声波辅助传感器6将数据通过传输总线7汇总传输。
作为本发明的一种优选技术方案，所述汇总后的数据送入中央控制单元8进行处理运算，对车内提示模块9、驱动控制模块10、车身姿态监测模块11、灯光控制模块12分别下达指令。
作为本发明的一种优选技术方案，所述对灯光控制模块12下达的指令使得尾灯控制单元16与前车灯控制单元17工作，对后方来车及前方进行提示。
作为本发明的一种优选技术方案，所述对车内提示模块9下达指令，使得座椅震动提示模块18与声音提示模块19工作，对驾驶者进行座椅震动提示及语音提示，使驾驶者集中注意力，从而提升安全性。
作为本发明的一种优选技术方案，所述通过驱动控制模块10使得机械传动模块14控制动力转向模块13启动，能够对方向盘转动模块21及刹车控制模块20实施启动，通过控制车辆刹车及转向使得车辆规避碰撞。
本发明的工作原理：首先，第一激光雷达2能够对车辆前方的障碍物进行识别，并且能够判断与其的距离，摄像监测传感器5能够对前方进行摄像，角雷达传感器1能够将前方障碍物的角位移进行监测，车速传感器4能够对整车的速度进行监测，超声波辅助传感器6能够对车侧障碍物进行识别，起到辅助作用，角雷达传感器1、第一激光雷达2、第二激光雷达3、车速传感器4、摄像监测传感器5、超声波辅助传感器6将数据通过传输总线7汇总后，经中央控制单元8进行处理运算，对车内提示模块9、驱动控制模块10、车身姿态监测模块11、灯光控制模块12分别下达指令，对灯光控制模块12下达的指令使得尾灯控制单元16与前车灯控制单元17工作，对后方来车及前方进行提示，对车内提示模块9下达指令，使得座椅震动提示模块18与声音提示模块19工作，对驾驶者进行座椅震动提示及语音提示，使驾驶者集中注意力，提升安全性，通过驱动控制模块10使得机械传动模块14控制动力转向模块13启动，能够对方向盘转动模块21及刹车控制模块20实施启动，通过控制车辆刹车及转向使得车辆规避碰撞。
本发明涉及的连接为本领域技术人员采用的惯用手段，可通过有限次试验得到技术启示，属于公知常识。
本文中未详细说明的部件为现有技术。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，其特征在于：包括电动汽车本体(15)，所述电动汽车本体(15)前方设有摄像监测传感器(5)，所述电动汽车本体(15)前方还设有第一激光雷达(2)，所述第一激光雷达(2)设在所述摄像监测传感器(5)的下方，所述电动汽车本体(15)的前端两侧均设有角雷达传感器(1)、超声波辅助传感器(6)，所述角雷达传感器(1)与所述超声波辅助传感器(6)设在所述电动汽车本体(15)的翼子板上，还包括传输总线(7)、中央控制单元(8)，所述传输总线(7)设在所述电动汽车本体(15)的底部中段，所述中央控制单元(8)设在所述电动汽车本体(15)的顶端，所述电动汽车本体(15)上左右侧的B柱上均设有车速传感器(4)，所述电动汽车本体(15)的后侧设有第二激光雷达(3)，所述角雷达传感器(1)、所述第一激光雷达(2)、所述第二激光雷达(3)、所述车速传感器(4)、所述摄像监测传感器(5)、所述超声波辅助传感器(6)均与所述传输总线(7)相连接，所述传输总线(7)与所述中央控制单元(8)相连接，所述电动汽车本体(15)内设有车内提示模块(9)，还包括驱动控制模块(10)、车身姿态监测模块(11)、灯光控制模块(12)，所述中央控制单元(8)与所述车内提示模块(9)、所述驱动控制模块(10)、所述车身姿态监测模块(11)、所述灯光控制模块(12)相连接。
2.根据权利要求1所述的基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，其特征在于：所述驱动控制模块(10)与机械传动模块(14)相连接，所述机械传动模块(14)与动力转向模块(13)相连接。
3.根据权利要求1所述的基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，其特征在于：所述灯光控制模块(12)与尾灯控制单元(16)、前车灯控制单元(17)相连接。
4.根据权利要求3所述的基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，其特征在于：所述前车灯控制单元(17)所控制的灯的种类有前大灯、前双闪灯、前雾灯，所述尾灯控制单元(16)所控制的灯的种类有后刹车灯、后照明灯。
5.根据权利要求1所述的基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，其特征在于：所述车内提示模块(9)与座椅震动提示模块(18)、声音提示模块(19)相连接。
6.根据权利要求5所述的基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，其特征在于：所述座椅震动提示模块(18)所使用的振动电机的频率为50～80赫兹。
7.根据权利要求5所述的基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，其特征在于：所述声音提示模块(19)采用的提示音包括蜂鸣提示音与语音。
8.根据权利要求1所述的基于电动汽车激光雷达一体化防撞装置，其特征在于：所述动力转向模块(13)与刹车控制模块(20)、方向盘转动模块(21)相连接。
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