CN202827302U - 汽车主动安全辅助系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车电子中行车安全辅助系统领域。本实用新型为一种汽车主动安全辅助系统，其要点在于,它主要包括电源模块、主机、左摄像头、右摄像头、提示系统，两个摄像头分别安装于车前左右两侧，与主机连接，主机将摄像头采集的信号进行分析处理，并做出判断，将结果传入提示系统。本实用新型针对目前高速公路易发的车辆追尾安全问题而设计，结构简单，测距准确，对摄像头没有特殊要求，安装和调试都很方便，系统硬件成本低，具有很大的市场价值。

Description

汽车主动安全辅助系统

技术领域

本实用新型属于汽车电子中行车安全辅助系统领域。

背景技术

据交通管理部门统计分析，汽车在行驶过程中如果能在危险隐患出现后1秒内及时提醒司机，可以避免80%的严重交通事故，而在高速路上大约有一半以上的交通事故与驾驶者的人为因素（如注意力不集中、疏忽、操作或判断失误）有关，从而引发诸如追尾等多发性交通事故。因此实时检测本车与前方车辆的安全距离并在发现安全隐患时及时提醒驾驶者将有助于减少交通事故发生。

目前市场上用于检测前方车辆或障碍物距离的通常做法有两种：（1）通过一只安装于驾驶室内的摄像头实时拍摄车辆前方视频图像，运用图像处理和景物识别技术，分析计算前方车辆距离。这种实现方式测距精度较低，并且需要高速DSP和复杂的软件算法，对硬件要求高，不利于市场推广。（2）采用毫米波雷达，探测前方障碍物。此法不能识别障碍物的类型，在没有视频辅助分析的情况下容易产生误报警。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述两种技术方案存在的缺点，提高测距精度。

本实用新型所采用的技术方案为一种汽车主动安全辅助系统，其要点在于,它主要包括电源模块、主机、左摄像头、右摄像头、提示系统，两个摄像头分别安装于车前左右两侧，与主机连接，主机将摄像头采集的信号进行分析处理，并做出判断，将结果传入提示系统。

本实用新型是基于双目视觉检测原理，通过检测两个摄像头的视差测定目标障碍物的距离。两个摄像头分别安装于车前左右侧，将所拍摄的视频图像传输到主机。主机对左右摄像头的图像信号进行分析处理，根据双目视差原理计算障碍物的距离，判断是否存在危险，并将结果以声光方式发出警示，提醒驾驶者注意。

本实用新型针对目前高速公路易发的车辆追尾安全问题而设计，结构简单，测距准确，对摄像头没有特殊要求，安装和调试都很方便，系统硬件成本低，具有很大的市场价值。

附图说明

图1为本实用新型的原理方框图

图2为本实用新型的原理结构示意图

图3 为双目视觉系统原理示意图

其中：1电源模块  ２主机  3左摄像头   4右摄像头  5提示系统。

具体实施方式

下面结合视图对本实用新型进行详细的描述，所述的实施例可以使本专业的技术人员更理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。

如图1、2所示，一种汽车主动安全辅助系统，它主要包括电源模块1、主机2、左摄像头3、右摄像头4、提示系统5。左摄像头3安装于车前左侧，右摄像头4安装于车前右侧，两个摄像头均连接到主机2。主机2通过电源模块1连接车上ACC电源，其输出连接提示系统5。主机将摄像头采集的信号进行分析处理，并做出判断，将结果传入提示系统5，提示系统5为声光报警系统。

双目视觉系统原理如图3所示，系统首先使用双摄像头确定物体的位置，再由主机根据不同时刻的位置变化计算出各位置的速度和加速度，分析碰撞危险程度，给出相应的警示信号。

Camera1、Camera2（即图中的O_L、O_R）分别为左右摄像头，其光学和电气特性尽量一致，以便于物体匹配点确定。

在Camera1和Camera2的镜头光学中心处分别建立两个平面直角坐标系X_LO_LY_L和X_RO_RY_R，其坐标原点分别与两个光学中心重合，纵轴则与各自的镜头光轴重合。以两坐标原点所确定的右方向直线作为系统坐标的X轴，以两坐标原点间的线段中垂线作为系统坐标的Y轴（正方向指向前方），建立系统平面直角坐标系XOY，如图3所示。

通常情况下，使摄像头两光轴相交于系统坐标系Y轴远处某点上。在该点附近，系统有较好的检测灵敏度。在本应用中，该点距离为100米。一般国道夜间行车速度为60公里/小时，两车相对速度为120公里/小时，即33米/秒。若系统需提前3秒给出提示信号，则摄像头需探测33×3≈100米以上的距离。由于高速公路中间有隔离带，不存在交会车问题，因此100米探测距离也适用于高速公路120公里/小时的车速。

下面讨论由两摄像头确定物体位置的方法。

原坐标系中的点（x，y）在新坐标系中的值（x’，y’）由①式确定。

$\left\{\begin{array}{c}{x}^{\′}=(x-a)\cos \mathrm{\θ}+(y-b)\sin \mathrm{\θ}\\ y^{\′}=(y-b)\cos \mathrm{\θ}-(x-a)\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right.$     ①

在①式中，a是新坐标系的原点在原坐标系中的横坐标，b是新坐标系的原点在原坐标系中的纵坐标，θ是新坐标系横轴相对于原坐标系横轴的夹角（逆时针为正，顺时针为负）。

平面内由两点确定的直线方程如式②。

$\frac{y-y_1}{x-x_1}=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\⇒(y_2-y_1)x-(x_2-x_1)y+(x_2-x_1)y_1-(y_2-y_1)x_1=0$     ②

直线方程的一般表达式如式③。

$\mathrm{Ax}+\mathrm{By}+C=0$     ③

由式②、③，可确定A、B、C系数的值，如④式所示。

$\left\{\begin{array}{c}A=y_2-y_1\\ B=-(x_2-x_1)\\ C=-A{x}_1-B{y}_1\end{array}\right.$     ④

用原坐标系中的坐标值可表示成式⑤。

$\left\{\begin{array}{c}A=(y_2-y_1)\cos \mathrm{\θ}-(x_2-x_1)\sin \mathrm{\θ}\\ B=-(x_2-x_1)\cos \mathrm{\θ}-(y_2-y_1)\sin \mathrm{\θ}\\ C=-A[(x_1-a)\cos \mathrm{\θ}+(y_1-b)\sin \mathrm{\θ}]+B[(x_1-a)\sin \mathrm{\θ}-(y_1-b)\cos \mathrm{\θ}\end{array}\right.$     ⑤

式⑤中各变量值可由式⑥确定。

    ⑥

由左、右摄像头应用公式⑤、⑥各可得到一条直线方程，联立两方程可得方程组⑦。

$\left\{\begin{array}{c}{A}_{1}x+B_{1}y+C_1=0\\ A_{2}x+B_{2}y+C_2=0\end{array}\right.$     ⑦

对方程组⑦应用克莱姆法则，可得式⑧。

$\left\{\begin{array}{c}D=\left|\begin{array}{cc}{A}_1& B_1\\ A_2& B_2\end{array}\right|\\ D_1=\left|\begin{array}{cc}{C}_1& B_1\\ C_2& B_2\end{array}\right|\\ D_2=\left|\begin{array}{cc}{A}_1& C_1\\ A_2& C_2\end{array}\right|\end{array}\right.$     ⑧

用式⑨判断解的情况。

    ⑨

两直线（视线）的交点（即物体点）P（x，y）的坐标（在系统坐标系中）可由公式⑩求出。

$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{-D_1}{D}\\ y=\frac{-D_2}{D}\end{array}\right.$     ⑩

两直线的夹角即视角可由公式（11）求出。

    （11）

在原坐标系中，由式（12）横坐标值确定的直线平行于系统坐标系的Y轴。

    （12）

注意：f_L、f_R分别为左右摄像头的焦距，均为正值。

当物体位置确定后，通过检测前后两次不同时刻位置的变化可获得物体运动速度，检测三次位置变化则可获知物体的加速度。本次检测会使用前两次保存的结果，这样可最大程度缩短系统响应延迟时间。对PAL制，场频为50Hz，如每场检测一次，则该环节的延迟时间为20ms。当物体位置、距离、速度、加速度均确定后，主机便能分析两车是否有碰撞危险以及危险的程度，及时给出相应的警示信息。

Claims (1)

1.一种汽车主动安全辅助系统，其特征在于,它主要包括电源模块（1）、主机（2）、左摄像头（3）、右摄像头（4）、提示系统（5），两个摄像头分别安装于车前左右两侧，与主机（2）连接，主机（2）将摄像头采集的信号进行分析处理，并做出判断，将结果传入提示系统（5）。

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