CN203255120U - 一种商用车安全避撞系统 - Google Patents

Abstract

一种商用车安全避撞系统，包括中央控制器、雷达、前置摄像头、后置摄像头、传感器组、制动装置与报警装置，所述前置摄像头通过前置图像处理器与中央控制器相连接，后置摄像头通过后置图像处理器与中央控制器相连接，雷达通过CAN总线与中央控制器相连接，所述传感器组包括加速度、横摆角速度、方向盘转角、转向信号、制动信号、换挡操作信号传感器，所述制动装置为电子制动控制器，其通过CAN总线与中央控制器的输出端相连接，所述报警装置为人机界面，其包括显示器与喇叭。本设计不仅信息种类较多、信息识别的准确度较高，而且制动效果较好、报警形式多样，故能取得较好的避撞报警效果。

Description

一种商用车安全避撞系统

技术领域

本实用新型涉及一种车辆行驶危险状态下的避撞系统，尤其涉及一种商用车安全避撞系统，具体适用于从信息采集、信息识别、紧急制动三方面来提高商用车的安全避撞效果。 

背景技术

近年来，针对车辆交通事故日益增多之势，安全问题成为整车企业面对的重要课题。据世界卫生组织统计，全世界一年中死于车祸的人数约100万人，其中超过一万人的有11个国家，例如1998 年美国死于车祸约4万人，我国约8万人，居世界第2位。 

国外对汽车交通事故形态的统计分析表明，50%～60%是正面碰撞，20%～30%是侧面碰撞，5%～20%是后撞及翻车等。我国2001年对事故形态统计表明，正面碰撞占24.01%，侧面碰撞占30.06%，尾随相撞18.22%，对向刮擦4.82%，其它22.89%。由此可见，事故的发生主要是由前后碰撞和侧面碰撞造成的。商用车属于生产资料，大多行驶在高等级高路上，而高等级公路要求单向行驶，因此商用车交通事故往往是追尾和偏离车道造成的。安全避撞系统能够在事故发生前就采取措施，从而降低事故发生的概率。为了能够实现避撞功能，系统需要同时具备获取车辆周围环境信息、准确识别危险状况以及自动制动这三个功能。 

但现阶段由于传感器技术水平和成本的限制，采用单一传感器很容易导致识别错误或者根本无法识别，因此，很难通过单一的传感器准确获取周围环境信息。另外，当前大多数避撞系统都只关注前后环境信息以用来避免追尾事故，而忽视了侧向环境信息，导致侧向碰撞往往被忽视。 

同时，避撞系统涉及到自动控制汽车，因此需要考虑车辆的动力学稳定性，需要复杂的算法策略进行控制，简单地直接控制制动气室，很容易导致车辆失控。 

中国专利公开号为CN102616198A，公开日为2012年8月1日的发明专利公开了一种基于毫米波雷达检测和图像识别的主动式汽车安全控制方法及装置，该发明通过在单车道前方内主动探测前方有无目标(尤其是移动目标)，并将前方信息显示在车载智能信息终端上，系统同时通过前方摄像头将障碍物回传至车载智能终端，终端通过图像识别判定是障碍物否为车辆，系统根据本车辆的即时车速，自动确认安全距离，一旦目标小于安全距离时，车载信息智能终端会鸣叫喇叭提醒用户，如果用户并没有做出应有的反应，车载信息智能终端会报警到车辆监控中心，车辆监控中心采取远程制动的方式使车辆制动。虽然该发明能够提高行车主动安全性指标，但其仍旧具有以下缺陷： 

首先，该发明采集的信息种类太少：它只能采集车辆前方障碍物信息，而无法采集车辆后方、侧向的环境信息，更不能采集车辆自身的运行状态信息，如此少的信息根本不能满足避撞报警系统的需求，易导致中央控制器得出错误的判断结果，大大降低避撞报警效果； 

其次，该发明信息识别的准确度较低：该发明在识别前方障碍物时，其先依靠雷达和摄像头测得前方信息，再将其直接传递给中央控制器进行处理，而要识别前方障碍物必须具备很强的图像处理能力，该发明只依赖中央控制器一个处理器进行图像处理，易出现识别时间太长的情况，甚至会发生无法识别、错误识别的情况，准确度太低，再次降低了避撞报警效果；

再次，该发明的制动效果较差：该发明在进行紧急制动时，必须先由无线网络发送到客服中心，再由客服中心采取远程制动的方式对车辆制动，中间过程太多，时间较长，制动起效慢，降低了制动效果。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的信息种类太少、信息识别的准确度较低、制动效果较差的缺陷与问题，提供一种信息种类较多、信息识别的准确度较高、制动效果较好的商用车安全避撞系统。 

为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种商用车安全避撞系统，包括中央控制器、雷达、前置摄像头、制动装置与报警装置，所述中央控制器的输入端与雷达、前置摄像头相连接，输出端与制动装置、报警装置相连接； 

所述商用车安全避撞系统还包括后置摄像头与传感器组；所述后置摄像头、传感器组均与中央控制器的输入端相连接。

所述前置摄像头通过前置图像处理器与中央控制器的输入端相连接，所述后置摄像头通过后置图像处理器与中央控制器的输入端相连接。 

所述前置图像处理器、后置图像处理器为DSP芯片或FPGA芯片。 

所述前置摄像头、后置摄像头的动态范围均大于100dB，分辨率均大于等于640*480；所述前置摄像头安装于驾驶室挡风玻璃中部，后置摄像头安装于车架后部的中间部位。 

所述雷达通过CAN总线与中央控制器的输入端相连接，且雷达安装于保险杠前端；所述雷达为毫米波雷达或激光雷达。 

所述传感器组包括加速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘转角传感器、转向信号传感器、制动信号传感器与换挡操作信号传感器。 

所述传感器组安装于车架变速箱上方的横梁上。 

所述制动装置为电子制动控制器；所述制动装置通过CAN总线与中央控制器的输出端相连接。 

所述制动装置由ABS控制器或EBS控制器扩展而成，其控制对象为制动气室和发动机。 

所述报警装置为人机界面，其包括显示器与喇叭。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为： 

1、本实用新型一种商用车安全避撞系统包括雷达、前置摄像头、后置摄像头与传感器组，其中，雷达、前置摄像头负责监测车前的环境信息，后置摄像头负责监测车后、车侧的环境信息，传感器组负责监测车辆自身的运行状态信息，信息种类较多，不仅包括本车的信息参数，而且包括周围环境的信息参数，便于中央控制器做出正确的判断，从而提高避撞报警效果。因此，本实用新型不仅信息种类较多，而且避撞报警效果较好。

2、本实用新型一种商用车安全避撞系统中的雷达、前置摄像头均与中央控制器的输入端相连接，使用时，通过雷达、前置摄像头各自测得的前方信息进行综合判断，提高了判断的正确性，此外，本设计中的前置摄像头通过前置图像处理器与中央控制器的输入端相连接，当进行图像处理时，依靠前置图像处理器、中央控制器进行“双核”处理，不仅信息识别的准确度较高，不会发生无法识别、错误识别的情况，而且处理时间短，便于进行实时的避撞报警操作，从而提高避撞报警效果。因此，本实用新型不仅信息识别的准确度较高，而且避撞报警效果较好。 

3、本实用新型一种商用车安全避撞系统中的制动装置为电子制动控制器，该制动装置通过CAN总线与中央控制器的输出端相连接，其控制对象为制动气室和发动机，制动时，不仅速度快、实时性强，而且制动稳定，不会发生车轮抱死、侧翻、甩尾等车辆失控等问题。因此，本实用新型的制动效果较好。 

4、本实用新型一种商用车安全避撞系统中的报警装置为人机界面，其包括显示器与喇叭，当需要进行报警时，不仅可以通过喇叭进行语音报警，而且可以通过显示屏进行视觉报警，大大提高了报警效果。因此，本实用新型不仅报警形式多样，而且报警效果较好。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

图中：中央控制器1、雷达2、前置摄像头3、前置图像处理器31、后置摄像头4、后置图像处理器41、传感器组5、制动装置6、报警装置7、显示器71、喇叭72。 

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。 

参见图1，一种商用车安全避撞系统，包括中央控制器1、雷达2、前置摄像头3、制动装置6与报警装置7，所述中央控制器1的输入端与雷达2、前置摄像头3相连接，输出端与制动装置6、报警装置7相连接； 

所述商用车安全避撞系统还包括后置摄像头4与传感器组5；所述后置摄像头4、传感器组5均与中央控制器1的输入端相连接。

所述前置摄像头3通过前置图像处理器31与中央控制器1的输入端相连接，所述后置摄像头4通过后置图像处理器41与中央控制器1的输入端相连接。 

所述前置图像处理器31、后置图像处理器41为DSP芯片或FPGA芯片。 

所述前置摄像头3、后置摄像头4的动态范围均大于100dB，分辨率均大于等于640*480；所述前置摄像头3安装于驾驶室挡风玻璃中部，后置摄像头4安装于车架后部的中间部位。 

所述雷达2通过CAN总线与中央控制器1的输入端相连接，且雷达2安装于保险杠前端；所述雷达2为毫米波雷达或激光雷达。 

所述传感器组5包括加速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘转角传感器、转向信号传感器、制动信号传感器与换挡操作信号传感器。 

所述传感器组5安装于车架变速箱上方的横梁上。 

所述制动装置6为电子制动控制器；所述制动装置6通过CAN总线与中央控制器1的输出端相连接。 

所述制动装置6由ABS控制器或EBS控制器扩展而成，其控制对象为制动气室和发动机。 

所述报警装置7为人机界面，其包括显示器71与喇叭72。 

本实用新型的原理说明如下： 

中央控制器1：安装在驾驶室面板内部，用于获取整车状态信号、雷达信号、驾驶员操纵信号、道路信息等，进行危险障碍物识别，综合各种因素进行危险状态判断。若判断有危险可能发生，则发送声音和图像指令给报警装置7以对驾驶员给予警示；若情况紧急，则发出制动指令给制动装置6，实现自动控车。

雷达2：与中央控制器1连接，安装在商用车保险杠前端，用于识别前方障碍物的纵向距离、横向距离和相对速度，雷达2可以是毫米波雷达或激光雷达。 

前置摄像头3：安装在商用车驾驶室挡风玻璃中间部位，用于获取道路前方图像，并输入到前置图像处理器31以进行图像处理，从而识别障碍物大小和轮廓。 

后置摄像头4：安装在商用车车架后部中间部位，用于获取道路后方图像，并输入到后置图像处理器41以进行图像处理，从而识别车道线与车辆的相对位置、角度，是侧向危险识别的主要传感器。 

前置图像处理器31、后置图像处理器41：安装在驾驶室面板内部，采用高速处理芯片，如DSP芯片或FPGA芯片。用于接收摄像头获取的道路和障碍物图像，并对图像进行处理，以得出障碍物大小、轮廓以及车道线位置等。其中，中央控制器1将雷达2测得的障碍物参数通过串口输入到前置图像处理器31进行障碍物对比和分析，前置图像处理器31再将障碍物确认结果返回到中央控制器1；后置图像处理器41将车道线位置通过串口传输到中央控制器1。 

传感器组5：安装在车辆车架变速箱上方横梁处。传感器组5将传感器信号输入到中央控制器1。传感器组5包括加速度传感器、横摆角速度、方向盘转角传感器、转向信号等，用于判断车辆行驶状态和驾驶员意图。 

制动装置6：为电子制动控制器，安装在驾驶室面板内部或者底盘横梁处。可以是扩展ABS控制器或EBS控制器。紧急情况下，中央控制器1发送指令给制动装置6，制动装置6结合当前车辆运动状态，进行气制动和发动机扭矩控制，实现自动制动，从而避免追尾碰撞或侧向碰撞事故的发生。 

报警装置7：是避撞系统的人机界面，安装在驾驶员侧面板或仪表盘内部。报警装置7由显示器71和喇叭72组成，其中，显示器71实时显示当前危险状态，喇叭72则在危险即将发生时发出语音提醒。 

实施例1： 

一种商用车安全避撞系统，包括中央控制器1、雷达2、前置摄像头3、后置摄像头4、传感器组5、制动装置6与报警装置7；其中，雷达2、前置摄像头3、后置摄像头4、传感器组5与中央控制器1的输入端相连接，中央控制器1的输出端与制动装置6、报警装置7相连接；

所述前置摄像头3通过前置图像处理器31与中央控制器1的输入端相连接，后置摄像头4通过后置图像处理器41与中央控制器1的输入端相连接；所述前置摄像头3、后置摄像头4的动态范围均大于100dB，分辨率均大于等于640*480，前置摄像头3安装于驾驶室挡风玻璃中部，后置摄像头4安装于车架后部的中间部位，且前置图像处理器31、后置图像处理器41为DSP芯片或FPGA芯片；

所述雷达2通过CAN总线与中央控制器1的输入端相连接，雷达2安装于保险杠前端，且雷达2为毫米波雷达或激光雷达；

所述传感器组5包括加速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘转角传感器、转向信号传感器、制动信号传感器与换挡操作信号传感器，且传感器组5安装于车架变速箱上方的横梁上；所述制动装置6为电子制动控制器，其通过CAN总线与中央控制器1的输出端相连接；所述报警装置7为人机界面，其包括显示器71与喇叭72。

使用时，雷达2扫描车辆前方障碍物，得到前方所有运动和静止物体的距离和速度（前方障碍物的纵向距离、横向距离和相对速度），再通过CAN总线输入到中央控制器1，然后由中央控制器1对物体进行判断，以得到障碍物参数，再将障碍物参数通过串口发送到前置图像处理器31；同时，前置摄像头3将其获取的车辆前方图像输入到前置图像处理器31以供前置图像处理器31识别障碍物信息（大小、轮廓）；最后，前置图像处理器31结合障碍物参数、障碍物信息进行对比和分析以得到前方信息，并将前方信息返回到中央控制器1； 

后置摄像头4将其获取的车辆后方图像输入到后置图像处理器41，再由后置图像处理器41对图像进行处理以获得后方信息（车道线与车辆的相对位置、角度），最后通过串口发送到中央控制器1；

中央控制器1结合前方信息、后方信息以及传感器组5传来的各个传感器数据（加速度、横摆角速度、方向盘转角、转向信号等），对纵向和横向危险状态进行判断，判断结果如下：

当判断车辆无意识偏离车道时，向报警装置7发出横向报警指令；

当判断车辆可能发生追尾碰撞时，向报警装置7发出纵向报警指令；

当判断为紧急危险状态时，中央控制器1通过CAN总线发送给制动装置6制动指令，制动装置6根据车辆状态，对车辆进行气制动和发动机扭矩限制

由上可见，本设计同时具备以下优点： 

1、能够同时识别车辆纵向和横向危险状态，全方位保证安全；

2、危险障碍物信息识别准确、可靠，能有效避免错误识别、无法识别等情况发生；

3、紧急自动制动能综合考虑车辆行驶状态，能精确控制制动力度，从而有效避免车轮抱死、侧翻、甩尾等车辆失控等问题出现。

因此，本实用新型不仅信息种类较多、信息识别的准确度较高，而且制动效果较好、报警形式多样，故能取得较好的避撞报警效果。 

Claims (10)

1.一种商用车安全避撞系统，包括中央控制器（1）、雷达（2）、前置摄像头（3）、制动装置（6）与报警装置（7），所述中央控制器（1）的输入端与雷达（2）、前置摄像头（3）相连接，输出端与制动装置（6）、报警装置（7）相连接，其特征在于：

所述商用车安全避撞系统还包括后置摄像头（4）与传感器组（5）；所述后置摄像头（4）、传感器组（5）均与中央控制器（1）的输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种商用车安全避撞系统，其特征在于：所述前置摄像头（3）通过前置图像处理器（31）与中央控制器（1）的输入端相连接，所述后置摄像头（4）通过后置图像处理器（41）与中央控制器（1）的输入端相连接。

3.根据权利要求2所述的一种商用车安全避撞系统，其特征在于：所述前置图像处理器（31）、后置图像处理器（41）为DSP芯片或FPGA芯片。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种商用车安全避撞系统，其特征在于：

所述前置摄像头（3）、后置摄像头（4）的动态范围均大于100dB，分辨率均大于等于640*480；所述前置摄像头（3）安装于驾驶室挡风玻璃中部，后置摄像头（4）安装于车架后部的中间部位。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种商用车安全避撞系统，其特征在于：所述雷达（2）通过CAN总线与中央控制器（1）的输入端相连接，且雷达（2）安装于保险杠前端；所述雷达（2）为毫米波雷达或激光雷达。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种商用车安全避撞系统，其特征在于：所述传感器组（5）包括加速度传感器、横摆角速度传感器、方向盘转角传感器、转向信号传感器、制动信号传感器与换挡操作信号传感器。

7.根据权利要求6所述的一种商用车安全避撞系统，其特征在于：所述传感器组（5）安装于车架变速箱上方的横梁上。

8.根据权利要求1、2或3所述的一种商用车安全避撞系统，其特征在于：所述制动装置（6）为电子制动控制器；所述制动装置（6）通过CAN总线与中央控制器（1）的输出端相连接。

9.根据权利要求8所述的一种商用车安全避撞系统，其特征在于：所述制动装置（6）由ABS控制器或EBS控制器扩展而成，其控制对象为制动气室和发动机。

10.根据权利要求1、2或3所述的一种商用车安全避撞系统，其特征在于：所述报警装置（7）为人机界面，其包括显示器（71）与喇叭（72）。