CN201804112U - 车辆360度障碍无死角智能检测与预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆360度障碍无死角智能检测与预警系统，包括障碍物信息采集器、车辆信息采集器、处理器、显示器。障碍物信息采集器通过能同时扫描距离、相对方向角的传感器对车辆四周360度范围内的物体进行相对距离及角度探测扫描；车辆信息采集器采集车轮运动数据和转向轮的偏转角度数据。处理器结合前后输入的采集信号，得到车辆与车辆四周各障碍物的相对运动及其各自与静止地面的相对运动情况；并输出一幅从上至下俯视车顶的二维平面。驾驶员通过显示器随时对车辆四周障碍物、车辆等物体具有全面整体的认识，为车辆狭窄路况行驶、切换道行驶、倒车时提供准确的环境信息，是一款智能性和适用性极高的车辆驾驶安全辅助系统。

Description

车辆360度障碍无死角智能检测与预警系统

技术领域

本实用新型涉及车辆360度障碍无死角智能检测与预警系统，属于一种智能驾驶辅助系统，适用于各种车辆在行驶过程中对周边障碍物实时检测以及二维障碍物环境重建。

背景技术

现有技术的车辆的后视镜均存在观察死角，驾驶人员不能全面了解车辆周围的障碍物情况。即使是采用倒车雷达，通过超声波发射器和探测器检测障碍物的存在以及与车辆的距离，但由于其设计固定波束方式实施探测，仅能探测障碍物相对传感器的距离，无法探测障碍物的相对位置及扫描特征，所以倒车雷达只能检测车身后部固定方位范围内的物体信息，无法对车体周围其他区域的障碍物的情况为驾驶人员提供更为全面的信息。在变道或倒车或狭窄路况行驶时，驾驶员无法准确获得车外各区域的物体信息，致使驾车中屡屡出现挂擦、碰撞等驾车事故，驾乘人员的生命安全无法得到更好的保障。

此外，在现有的监视检测设备中，为解决车辆周边障碍物探测，已存在一种电机驱动的可旋转支架，探头设置在旋转支架上对一定范围内实施扫描探测。但这种设备存在无法准确判定障碍物自身的运动状态，由于车体内部的部件较多，仍然难以避免扫描部件被车体遮挡后无法准确预报障碍物的存在和位置关系。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种在驾驶中能全方位的检测车辆四周环境物体的车辆障碍智能检测与环境重建系统，为驾驶员准确提供车辆周围状况的辅助信息。

本实用新型采用的技术方案如下：。

车辆360度障碍无死角智能检测与预警系统，包括：

障碍物信息采集器，采用能同时扫描距离、方向角的二维扫描传感器，所述障碍物信息采集器采用的传感器，如二维激光传感器，或多个固定波束雷达传感器组合的俱备二维扫描能力的传感器，或电扫描微波/毫米波传感器，或机械式微波/毫米波传感器，对车辆四周环境360度范围内的障碍物进行扫描，采集障碍物与车辆的距离、方位信号，以及扫描面大小，并输出；

车辆信息采集器，如通过设置在各个车轮上的车轮转速传感器，以及设置在车辆转向轴上的角度传感器，采集车辆的运动速度和汽车转向轮的偏转角度信号，并输出；

处理器，用于接收和存储障碍物信息采集器和车辆信息采集器输入的信号；并根据所输入的信号处理得到车辆与车辆四周各障碍物的相对运动及其各自与静止地面的相对运动情况和运动数据；并根据车辆与各障碍物之间运动的相对数据、结合障碍物扫描切面数据，生成和输出一幅从上至下俯视车顶的二维平面图像；

显示器，用于接收处理器生成的二维平面图像，所述图像包括车辆及四周环境的障碍物的形状以及与车辆的位置关系。

上述车辆360度障碍无死角智能检测与预警系统的工作原理，是通过能同时扫描距离、相对方向角的传感器对车辆四周360度范围内的物体进行相对距离及角度探测扫描，采集周边障碍物包括距离、扫描面大小、相对方位等信息。与多个固定波束雷达传感器分别安装于车辆各个方向的外壳不同的是，所采集的数据精度极高。再采集车辆的运动数据和车辆转向轮的偏转角度数据。结合前后采集的数据，通过综合计算得出车辆与车辆四周各障碍物的相对运动及其各自与静止地面的相对运动情况，并由此判断出各物体的运动状态。系统后端将处理后的车辆与各障碍物之间运动的相对关系数据、结合障碍物扫描切面数据等相关参数，生成一幅从上至下俯视车顶的二维平面。本系统通过车载显示器的二维俯视图向驾驶者显示当前车辆与周围物体的相对位置，可随时对车辆四周障碍物、车辆等物体有全面整体的认识，为车辆行驶、狭窄路况行驶、切换道行驶、倒车等路况提供传统倒车雷达、后视镜等无法提供的辅助信息。

更进一步的是，处理器根据所输入的信号，进行如下数据处理：

根据上一帧输入的信号计算出障碍物与车辆的相对距离、方向角数据以及扫描切面数据；根据当前帧输入的车辆自身信号，计算出车辆相对静止地面的位移量、方向角、平均速度、加速度数据；并将当前帧所计算的数据与上一帧计算的障碍物数据进行匹配，获取各障碍物在当前帧末时刻与车辆的相对距离、方向角以及扫描切面数据；将获取的各障碍物与车辆的的相对距离、方向角与车辆在当前帧内的位移量向叠加，形成本帧各障碍物相对静止地面为参考的相对坐标。并计算当前帧和上一帧各障碍物的相对坐标的变化量，根据扫描周期按如下方式计算出各个障碍物相对静止地面的运动状态：

相对地面的位移量＝当前帧与上一帧相对坐标的位移量大小；

运动方向＝当前帧与上一帧相对坐标的位移方向；

平均速度＝相对地面的位移量/扫描周期；

加速度＝两帧之间平均速度的变化量；

本系统的处理器采用综合处理方法，使系统能以极高的精度获取障碍物的距离、方位等重要信息。对多个周期中同一障碍物运动情况进行跟踪，驾驶人员通过显示器便于对可能造成的不安全情况及时采取措施，确保出行安全。

更进一步的改进是，所述处理器根据所计算的障碍物与车辆的相对数据以及车辆相对静止地面的运动数据，识别车辆周围各障碍物的运动状态，并将障碍物状态区分为静止、相对静止、运动三种运动状态；所述静止、运动状态即障碍物相对地面静止或运动，所述相对静止即障碍物相对于车辆静止；通过识别并储存各障碍物在本帧内的运动状态及上述运动数据，预测各障碍物的运动趋势，当任意一个或多个障碍物进入障碍物信息采集器扫描死角时，依据该运动趋势估算障碍物在死角范围内与车辆的相对距离和方向角。采用本系统，结合车辆自身运动信息及安装于车辆上传感器获取的其他物体相对运动信息，使得本系统具备了识别静态物体与动态物体的能力，通过识别并记录车辆四周所有障碍物的运动状态及特征，当某障碍物进入传感器无法扫描到的死角，系统将依据该障碍物进入死角的前一帧的运动状态估算其在死角范围内的运动趋势及与车体的相对距离和方位，并在显示器上显示。提高了系统对车辆周边超近距离环境的探测能力，提高了驾驶的安全性。

更进一步的改进是，所述处理器根据障碍物的不同运动状态、不同扫描切面特征对生成和输出的二维平面图像中的障碍物施以不同颜色、不同形状；且当处理器采集的车辆运动速度大于设定高速值时，其输出的二维平面的图像分辨率大，当车辆运动速度小于设定慢速值时，输出的二维平面图像的分辨率较小；且当处理器采集的障碍物与车辆的相对距离数据等于或小于设定的预警值时，障碍物被施以突出的显示标记，平面图像的分辨率随该障碍物的靠近或远离而动态调小或调大，直至障碍物与车辆的相对距离数据超过预警值或停止运动。同时，当系统侦测出某个物体相对车辆快速靠近并已进入预定的预警范围，系统将用突出的标记显示该物体，平面显示分辨率将随该物体的靠近动态调小，随其远离而动态调大，直至其离开预警范围或停止运动。上述技术方案，便于驾驶员通过显示器在对车辆周围障碍物有一个更直观、全面的了解；当车速较高时，可以显示车辆周围相对较远距离或更多的其他车辆及物体信息。当车辆慢速行驶，可以更清晰的现实车辆与周边物体的实际距离及最贴近物体的相对位置。而一旦有障碍物进入预警范围，产生潜在威胁，通过动态调整分辨率对驾驶员有提示潜在危险路况的作用。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，车辆360度障碍无死角智能检测与预警系统，包括：

(1)障碍物信息采集器，采用设置在车辆前端的能同时扫描距离、方向角的二维扫描传感器，该类传感器包括如二维激光传感器，或多个固定波束雷达传感器组合的俱备二维扫描能力的传感器，或电扫描微波/毫米波传感器，或机械式微波/毫米波传感器，对车辆四周环境360度范围内的障碍物进行扫描，采集障碍物与车辆的距离、方位信号，以及扫描面大小。

(2)车辆信息采集器，通过设置在各个车轮上的车轮转速传感器，以及设置在车辆转向轴上的角度传感器，采集车辆的运动速度和汽车转向轮的偏转角度信号；

(3)处理器，用于接收和存储障碍物信息采集器和车辆信息采集器输入的障碍物和车辆自身信号；根据上一帧输入的信号计算出障碍物与车辆的相对距离、方向角数据以及扫描切面数据；根据当前帧输入的车辆自身信号，计算出车辆相对静止地面的位移量、方向角、平均速度、加速度数据；并将当前帧所计算的数据与上一帧计算的障碍物数据进行匹配，获取各障碍物在当前帧末时刻与车辆的相对距离、方向角以及扫描切面数据；将获取的各障碍物与车辆的的相对距离、方向角与车辆在当前帧内的位移量向叠加，形成本帧各障碍物相对静止地面为参考的相对坐标。并计算当前帧和上一帧各障碍物的相对坐标的变化量，根据扫描周期按如下方式计算出各个障碍物相对静止地面的运动状态：

相对地面的位移量＝当前帧与上一帧相对坐标的位移量大小；

运动方向＝当前帧与上一帧相对坐标的位移方向；

平均速度＝相对地面的位移量/扫描周期；

加速度＝两帧之间平均速度的变化量；

处理器根据所计算的障碍物与车辆的相对数据以及车辆相对静止地面的运动数据，识别车辆周围各障碍物的运动状态，并将障碍物状态区分为静止、相对静止、运动三种运动状态；所述静止、运动状态即障碍物相对地面静止或运动，所述相对静止即障碍物相对于车辆静止；通过识别并储存各障碍物在本帧内的运动状态及上述运动数据，预测各障碍物的运动趋势，当任意一个或多个障碍物进入障碍物信息采集器扫描死角时，依据该运动趋势估算障碍物在死角范围内与车辆的相对距离和方向角。

处理器还根据车辆与各障碍物之间运动的相对数据、障碍物的不同运动状态，结合障碍物扫描切面数据，生成和输出一幅从上至下俯视车顶的二维平面图像，且对图像中的不同障碍物施以不同颜色、不同形状。

当处理器采集的车辆运动速度大于设定高速值时，其输出的二维平面的图像分辨率大，当车辆运动速度小于设定慢速值时，输出的二维平面图像的分辨率较小；且当处理器采集的障碍物与车辆的相对距离数据等于或小于设定的预警值时，障碍物被施以突出的显示标记，平面图像的分辨率随该障碍物的靠近或远离而动态调小或调大，直至障碍物与车辆的相对距离数据超过预警值或停止运动。同时，当系统侦测出某个物体相对车辆快速靠近并已进入预定的预警范围，系统将用突出的标记显示该物体，平面显示分辨率将随该物体的靠近动态调小，随其远离而动态调大，直至其离开预警范围或停止运动。

(4)显示器，用于接收处理器生成的二维平面图像，所述图像包括车辆及四周环境的障碍物的形状以及与车辆的位置关系。

上述车辆360度障碍无死角智能检测与预警系统，通过车载显示器向驾驶者直观的显示当前车辆360度范围内的周围物体的相对位置，且无测量死角，测量精度高。使驾驶员随时对车辆四周障碍物、车辆等物体具有全面整体的认识，为车辆狭窄路况行驶、切换道行驶、倒车等路况提供准确的环境信息，是一款智能性和适用性极高的车辆驾驶安全辅助系统。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.车辆360度障碍无死角智能检测与预警系统，其特征在于，该系统包括：

障碍物信息采集器，采用能同时扫描距离、方向角的二维扫描传感器对车辆四周环境360度范围内的障碍物进行扫描，采集障碍物与车辆的距离、方位信号，以及扫描面大小，并输出；

车辆信息采集器，采集车辆的运动速度和汽车转向轮的偏转角度信号，并输出；

处理器，接收和存储障碍物信息采集器和车辆信息采集器输入的信号；

显示器，接收处理器生成的二维平面图像，所述图像包括车辆及四周环境的障碍物的形状以及与车辆的位置关系。

2.根据权利要求1所述的车辆360度障碍无死角智能检测与预警系统，其特征在于：所述障碍物信息采集器采用的传感器，为二维激光传感器，或多个固定波束雷达传感器组合的俱备二维扫描能力的传感器，或电扫描微波/毫米波传感器，或机械式微波/毫米波传感器；所述车辆信息采集器，包括设置在各个车轮上的车轮转速传感器，以及设置在车辆转向轴上的角度传感器。 

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