CN117073692A - 一种测量安全车距的导航仪及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量安全车距的导航仪及其控制方法，属于测量距离领域，包括：导航仪本体，以及安装在所述导航仪本体上的距离采集单元；搭载于所述导航仪本体的计算单元以及车速监测单元，所述计算单元用于接收距离采集单元传输以及车速监测单元传输的信息数据，并根据接收到的信息数据计算出本车辆与前车是否在安全距离，所述计算单元与车辆控制系统交互。本发明基于不同天气信息作为权重准确计算准确安全距离范围，确保车辆在不同天气环境下都能处于与前车的安全距离内，一方面打破了现有对应点标定法的限制，另一方面实现本车与前车安全距离的计算和控制。

Description

一种测量安全车距的导航仪及其控制方法

技术领域

本发明属于测量距离领域，更具体地说，尤其涉及一种测量安全车距的导航仪；同时，本发明还涉及一种测量安全车距的控制方法。

背景技术

在智能汽车行驶过程中，由于道路环境比较复杂，想要让其完全无人自主行驶，许多工作还需要我们进行深入的研究。目前基于机器视觉的智能车辆障碍物检测技术以及围绕其展开的其它相关技术是发展较快的关键技术，该项技术通过安装在智能车辆上的视觉传感器获取周围环境信息，利用获得的环境信息对车辆前方是否存在障碍物进行实时、准确地检测，而对障碍物检测的成功与否直接关系到智能车辆能否顺利躲避障碍并安全行驶。随着现代汽车智能程度的不断提高，在努力实现智能车辆自动驾驶的同时，也应保证智能车辆的行车安全，想要做到安全就驾驶就必须实时监测本车与前方运动车辆的相对距离。

现有技术，采用最广泛的标定方法就是对应点标定法，该方法中，摄像机的内参数是由摄像机的内部几何结构和光学特征决定的，是固定不变的，外参数则确定了摄像机的图像平面相对于客观世界坐标系统的三维位置，其外参数随着车辆的行驶不断发生变化，而且这些变化是无法预知的，所以根据对应点标定结果来进行距离测量受到了很大的限制。

在上述基础上，本申请提出测量安全车距的导航仪及其控制方法，针对性的解决上述问题，实现本车与前车安全距离的计算和控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的测量安全车距的导航仪及其控制方法，该测量安全车距的导航仪基于不同天气信息作为权重准确计算准确安全距离范围，确保车辆在不同天气环境下都能处于与前车的安全距离内，一方面打破了现有对应点标定法的限制，另一方面实现本车与前车安全距离的计算和控制。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种测量安全车距的导航仪，包括：

导航仪本体，以及安装在所述导航仪本体上的距离采集单元；

搭载于所述导航仪本体的计算单元以及车速监测单元，所述计算单元用于接收距离采集单元传输以及车速监测单元传输的信息数据，并根据接收到的信息数据计算出本车辆与前车是否在安全距离，所述计算单元与车辆控制系统交互；

还包括：安装于车辆上并且与所述计算单元交互的天气监测模块，所述天气监测模块用于监测时事天气信息，并将该信息传输至计算单元，计算单元根据时事天气信息确定本车辆与前车的安全距离范围。

优选的，所述距离采集单元采用单目视觉对车距进行测量，具体为：

在输入图像中选择与车辆检测区域相对应的感兴趣区域；

从所述感兴趣区域中提取聚合通道特征，并将所述聚合通道特征输入到采用基于CAN算法训练的车辆检测器检测车辆；

基于检测到的车辆的边界框区域的中心坐标来估计当前车辆到检测到的车辆的距离。

优选的，所述CAN算法采用积分旁瓣电平作为序列性能的衡量准则，表达式为：；

其中，s(t)为发射信号，其由 N 个符号组成，pn(t) 为成形脉冲， {x(n)}n=1N 表示其中的 N 个符号；

当考虑恒模约束，可以将符号函数表示为：

自相关函数，r(0) 为同相相关。

优选的，所述车速监测单元具体采用霍尔效应式车速传感器，所述霍尔效应式车速传感器是根据霍尔效应的原理制成的，用于对车辆的速度进行检测，所述霍尔式车速传感器由霍尔元件、集成放大与整形电路、稳压电路、温度补偿电路组成；

当触发叶轮转动时,传感器翼片在永久磁铁与霍尔元件之间转动,由此就会使通过霍尔元件的磁通量发生变化,根据霍尔效应原理,当霍尔元件通上电流时,该元件就会产生一个霍尔电压,该电压经集成电路放大、整形电路处理后，形成矩形方波信号输出。

优选的，所述天气监测模块包括：

温湿度传感器以及与物联网交互的交互模块，所述温湿度传感器用于检测车辆行驶环境温度和湿度，并根据行驶环境的温湿度与物联网气象信息结合，判断行驶环境的具体的天气信息，所述天气信息包括下雪、下雨、下雾状态信息。

一种测量安全车距的控制方法，包括如下步骤：

计算单元接收到车速监测单元传输的车辆的实时车速、距离采集单元传输的本车辆与前车的实际距离信息以及天气监测模块监测的实时天气信息数据；

计算单元将实时天气信息数据作为权重计算本车辆与前车的安全距离范围；

计算单元将本车辆与前车的实际距离信息与安全距离范围做对比，并将对比数据传输至车辆控制系统；

车辆控制系统接收到计算单元传输的对比数据进行提示或者智能操作车辆。

优选的，所述计算单元计算本车辆与前车的安全距离范围具体为：

安全距离基准值判定；

将实时天气信息数据作为权重计算准确安全距离范围；

天气信息为下雪、下雨、下雾是其权重系数为2，天气信息为晴时，其权重系数为1，采用如下计算式进行准确安全距离范围计算：

安全距离基准值×权重系数=准确安全距离范围，单位m。

优选的，所述天气信息还包括自然灾害状态信息，所述自然灾害状态信息包括：暴雨、台风、暴雪，所述自然灾害状态信息权重系数为0，同时当准确安全距离范围为0时，判定无法行车，计算单元直接将数据传输至车辆控制系统，通过车辆控制系统对驾驶员进行预警或直接控制车辆停止行车。

优选的，所述安全距离基准值判定具体为：

本车辆车速≥100km/h，安全距离基准值＞100m；

50km/h≤本车辆车速＜100km/h，安全距离基准值=本车辆车速×1‰；

本车辆车速＜50km/h，安全距离基准值=50m。

本发明的技术效果和优点：本发明与传统的技术相比，基于不同天气信息作为权重准确计算准确安全距离范围，确保车辆在不同天气环境下都能处于与前车的安全距离内，一方面打破了现有对应点标定法的限制，另一方面实现本车与前车安全距离的计算和控制；

本发明采用CAN算法训练的车辆检测器检测车辆，确保了本车与前车数据采集的准确性；

本发明测量安全车距的控制方法，通过对安全距离基准进行加权计算，根据实际的天气情况测算出准确安全距离范围，同时，该准确安全距离范围能确保在不同天气环境下本车辆能在该距离内有效制动，确保行车安全；

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说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明测量安全车距的导航仪系统架构图；

图2为本发明实施例中霍尔效应式车速传感器电路图；

图3为本发明测量安全车距的控制方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种测量安全车距的导航仪，如图1，包括：

导航仪本体，以及安装在导航仪本体上的距离采集单元；距离采集单元采用单目视觉对车距进行测量，具体为：

在输入图像中选择与车辆检测区域相对应的感兴趣区域；

从感兴趣区域中提取聚合通道特征，并将聚合通道特征输入到采用基于CAN算法训练的车辆检测器检测车辆；

基于检测到的车辆的边界框区域的中心坐标来估计当前车辆到检测到的车辆的距离。

值得说明的是，CAN算法采用积分旁瓣电平作为序列性能的衡量准则，表达式为：

其中，s(t)为发射信号，其由 N 个符号组成，pn(t) 为成形脉冲， {x(n)}n=1N 表示其中的 N 个符号；

当考虑恒模约束，可以将符号函数表示为：

自相关函数，r(0) 为同相相关。

搭载于导航仪本体的计算单元以及车速监测单元，计算单元用于接收距离采集单元传输以及车速监测单元传输的信息数据，并根据接收到的信息数据计算出本车辆与前车是否在安全距离，计算单元与车辆控制系统交互；

其中，如图2所示，车速监测单元具体采用霍尔效应式车速传感器，霍尔效应式车速传感器是根据霍尔效应的原理制成的，用于对车辆的速度进行检测，霍尔式车速传感器由霍尔元件、集成放大与整形电路、稳压电路、温度补偿电路组成；

当触发叶轮转动时,传感器翼片在永久磁铁与霍尔元件之间转动,由此就会使通过霍尔元件的磁通量发生变化,根据霍尔效应原理,当霍尔元件通上电流时,该元件就会产生一个霍尔电压,该电压经集成电路放大、整形电路处理后，形成矩形方波信号输出。

还包括：安装于车辆上并且与计算单元交互的天气监测模块，天气监测模块用于监测时事天气信息，并将该信息传输至计算单元，计算单元根据时事天气信息确定本车辆与前车的安全距离范围。

天气监测模块包括：

温湿度传感器以及与物联网交互的交互模块，温湿度传感器用于检测车辆行驶环境温度和湿度，并根据行驶环境的温湿度与物联网气象信息结合，判断行驶环境的具体的天气信息，天气信息包括下雪、下雨、下雾状态信息。

作为本实施例需要说明的是，CAN算法其定义如下：

其中，ISL为序列性能；

进一步的，CAN算法中品质因数MF，表达式如下：

在恒模约束的条件下，CAN是一种可以得到使ISL或与ISL相关的准则最小的恒模序列的高效优化方法。

另外，CAN算法的设计流程为：

第一步是将ISL准则转换到频域表示，对于任何一个频点进行如下计算：

；

第二步，利用帕塞瓦尔定理，将ISL度量等价，具体为：

其中，是以下傅里叶频率：

应当说明的是，本实施例还提供一种测量安全车距的控制方法，包括如下步骤：

计算单元接收到车速监测单元传输的车辆的实时车速、距离采集单元传输的本车辆与前车的实际距离信息以及天气监测模块监测的实时天气信息数据；

计算单元将实时天气信息数据作为权重计算本车辆与前车的安全距离范围；计算单元计算本车辆与前车的安全距离范围具体为：

安全距离基准值判定；

将实时天气信息数据作为权重计算准确安全距离范围；

天气信息为下雪、下雨、下雾是其权重系数为2，天气信息为晴时，其权重系数为1，采用如下计算式进行准确安全距离范围计算：

安全距离基准值×权重系数=准确安全距离范围，单位m；

其中，天气信息还包括自然灾害状态信息，自然灾害状态信息包括：暴雨、台风、暴雪，自然灾害状态信息权重系数为0，同时当准确安全距离范围为0时，判定无法行车，计算单元直接将数据传输至车辆控制系统，通过车辆控制系统对驾驶员进行预警或直接控制车辆停止行车；

作为本实施例应当说明的是，安全距离基准值判定具体为：

本车辆车速≥100km/h，安全距离基准值＞100m；

50km/h≤本车辆车速＜100km/h，安全距离基准值=本车辆车速×1‰；

本车辆车速＜50km/h，安全距离基准值=50m；

计算单元将本车辆与前车的实际距离信息与安全距离范围做对比，并将对比数据传输至车辆控制系统；

车辆控制系统接收到计算单元传输的对比数据进行提示或者智能操作车辆。

上述，车辆控制系统中包括车辆制动子系统，车辆制动子系统用于根据计算单元传输的数据进行车辆智能制动，车辆制动子系统可采用如下设计，包括：

机械制动子系统、电制动子系统和防抱死制动子系统；

制动踏板开度检测单元，用于检测车辆制动踏板的开度信号；

车速传感器，用于检测车速；

电池管理器，用于采集车辆蓄电池的荷电状态信息；

坡度传感器，用于检测车辆行驶道路的坡度信息；

整车控制器，整车控制器与机械制动子系统、防抱死制动子系统、电制动子系统、制动踏板开度检测单元、车速传感器、电池管理器和坡度传感器连接，用于控制机械制动子系统、防抱死制动子系统、电制动子系统。

最后应说明的是：以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (9)

1.一种测量安全车距的导航仪，其特征在于，包括：

导航仪本体，以及安装在所述导航仪本体上的距离采集单元；

搭载于所述导航仪本体的计算单元以及车速监测单元，所述计算单元用于接收距离采集单元传输以及车速监测单元传输的信息数据，并根据接收到的信息数据计算出本车辆与前车是否在安全距离，所述计算单元与车辆控制系统交互；

还包括：安装于车辆上并且与所述计算单元交互的天气监测模块，所述天气监测模块用于监测时事天气信息，并将该信息传输至计算单元，计算单元根据时事天气信息确定本车辆与前车的安全距离范围。

2.根据权利要求1所述的一种测量安全车距的导航仪，其特征在于：所述距离采集单元采用单目视觉对车距进行测量，具体为：

在输入图像中选择与车辆检测区域相对应的感兴趣区域；

从所述感兴趣区域中提取聚合通道特征，并将所述聚合通道特征输入到采用基于CAN算法训练的车辆检测器检测车辆；

基于检测到的车辆的边界框区域的中心坐标来估计当前车辆到检测到的车辆的距离。

3.根据权利要求2所述的一种测量安全车距的导航仪，其特征在于：所述CAN算法采用积分旁瓣电平作为序列性能的衡量准则，表达式为：

其中，s(t)为发射信号，其由 N 个符号组成，pn(t) 为成形脉冲， {x(n)}n=1N 表示其中的 N 个符号；

当考虑恒模约束，可以将符号函数表示为：

自相关函数/>，r(0) 为同相相关。

4.根据权利要求1所述的一种测量安全车距的导航仪，其特征在于：所述车速监测单元具体采用霍尔效应式车速传感器，所述霍尔效应式车速传感器是根据霍尔效应的原理制成的，用于对车辆的速度进行检测，所述霍尔式车速传感器由霍尔元件、集成放大与整形电路、稳压电路、温度补偿电路组成；

当触发叶轮转动时,传感器翼片在永久磁铁与霍尔元件之间转动,由此就会使通过霍尔元件的磁通量发生变化,根据霍尔效应原理,当霍尔元件通上电流时,该元件就会产生一个霍尔电压,该电压经集成电路放大、整形电路处理后，形成矩形方波信号输出。

5.根据权利要求1所述的一种测量安全车距的导航仪，其特征在于：所述天气监测模块包括：

温湿度传感器以及与物联网交互的交互模块，所述温湿度传感器用于检测车辆行驶环境温度和湿度，并根据行驶环境的温湿度与物联网气象信息结合，判断行驶环境的具体的天气信息，所述天气信息包括下雪、下雨、下雾状态信息。

6.一种测量安全车距的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

计算单元接收到车速监测单元传输的车辆的实时车速、距离采集单元传输的本车辆与前车的实际距离信息以及天气监测模块监测的实时天气信息数据；

计算单元将实时天气信息数据作为权重计算本车辆与前车的安全距离范围；

计算单元将本车辆与前车的实际距离信息与安全距离范围做对比，并将对比数据传输至车辆控制系统；

车辆控制系统接收到计算单元传输的对比数据进行提示或者智能操作车辆。

7.根据权利要求6所述的一种测量安全车距的控制方法，其特征在于：所述计算单元计算本车辆与前车的安全距离范围具体为：

安全距离基准值判定；

将实时天气信息数据作为权重计算准确安全距离范围；

天气信息为下雪、下雨、下雾是其权重系数为2，天气信息为晴时，其权重系数为1，采用如下计算式进行准确安全距离范围计算：

安全距离基准值×权重系数=准确安全距离范围，单位m。

8.根据权利要求7所述的一种测量安全车距的控制方法，其特征在于：所述天气信息还包括自然灾害状态信息，所述自然灾害状态信息包括：暴雨、台风、暴雪，所述自然灾害状态信息权重系数为0，同时当准确安全距离范围为0时，判定无法行车，计算单元直接将数据传输至车辆控制系统，通过车辆控制系统对驾驶员进行预警或直接控制车辆停止行车。

9.根据权利要求7所述的一种测量安全车距的控制方法，其特征在于：所述安全距离基准值判定具体为：

本车辆车速≥100km/h，安全距离基准值＞100m；

50km/h≤本车辆车速＜100km/h，安全距离基准值=本车辆车速×1‰；

本车辆车速＜50km/h，安全距离基准值=50m。