CN204249962U

CN204249962U - 一种车辆碰撞预警系统

Info

Publication number: CN204249962U
Application number: CN201420612072.7U
Authority: CN
Inventors: 陈宇峰; 张涛; 王思山; 向郑涛; 简炜; 史小平; 江学焕; 周鹏; 张金亮
Original assignee: Hubei University of Automotive Technology
Current assignee: Hubei University of Automotive Technology
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2024-10-22

Abstract

本实用新型涉及一种车辆碰撞预警系统，其包括第一子系统、第二子系统和第三子系统；第一子系统包括综合信息处理模块以及分别与所述综合信息处理模块通过串口电连接的车辆OBD信息采集模块、加速度信息采集模块、GPS信息采集模块和第一802.11a无线收发模块；第二子系统包括本车及周围车辆信息存储区以及与所述本车及周围车辆信息存储区电连接的车辆间信息交换模块、车辆内信息交换模块和碰撞检测模块；第三子系统包括车辆碰撞预警模块。本实用新型结构设计合理，安装应用简单、方便，使用安全，可实时采集和交换本车与周围车辆的信息，碰撞检测可靠、精确且效率高，能有效降低交通事故的发生，减少人员伤亡。

Description

一种车辆碰撞预警系统

技术领域

本实用新型涉及无线网络和智能交通领域，尤其涉及一种可实时采集和交换本车与周围车辆的信息，碰撞检测可靠、精确且效率高，能有效降低交通事故的发生，减少人员伤亡的车辆碰撞预警系统。

背景技术

在汽车安全问题中，汽车碰撞问题应该引起足够的重视。目前的汽车防碰撞技术集中于直道路线车辆追尾的碰撞预防研究，其核心是对车辆安全间距的计算。在计算安全距离时，需要解决两个问题，一个是车辆实时距离的测定，另一个是碰撞检测算法问题。

在车辆实时距离的测定方面，目前常用的方法是直接测距和GPS定位方法。直接测距方法主要包括超声波测距、微波雷达测距、激光测距和无线测距四种。但是前三种方法的问题在于仅能应用于直道情况，当有遮挡物存在时，无法探测到其他车辆，也无法计算车辆间的安全距离；无线测距的问题在于待测距两端的的车辆上必须安装测距设备，周围车辆密集时测距误差较大。而利用GPS进行车辆测距的方法则应用GPS信息获取车辆的经纬度、速度和航向等信息，以此来计算制动距离。但是目前一般的GPS方法存在两个问题，一个是定位精度问题，一般误差在10米的数量级，这对于车辆防撞精度不够；另一个是信息获取的完整性问题，例如，通过GPS仅能获得精度不高的本车速度，不仅在精度方面存在问题，而且对于其他车辆的信息则只能通过估计得到，这存在信息不全的问题。

在碰撞检测算法方面，目前的技术主要是在分析汽车动力学基础上,通过建立安全间距的数学模型进行判断。但是目前的技术主要存在两个问题，一是由于信息来源少，因此，算法过于简单，使得算法的应用范围小，例如仅能应用于直道碰撞检测；二是算法未能结合驾驶员反应时间等生理特点进行检测，而且也未能因人而异，区分新驾驶员和熟练驾驶员、好驾驶状态和差驾驶状态等不同情况，因此，没有实现个性化碰撞检测。

综合而言，目前的汽车碰撞检测技术存在以下方面的不足：

（1）仅能获取有限的本车信息，如距离、速度等，信息来源少，而且精度不高；而对于车辆碰撞检测来说，涉及到距离、速度、加速度、转向、位置等多方面的信息，特别是需要周围车辆的信息；因此，通过多种方法获取碰撞检测所需信息，并在车辆间进行信息交换，将能够更好地实施碰撞预警。

（2）适用范围小，仅适用于直道检测，缺乏对非视距情况（如弯道、交叉路口等）的碰撞检测技术；因此，需要结合无线网络技术进行车辆间的非视距通信，以在非视距情况（如弯道、交叉路口）进行有效的碰撞检测。

（3）碰撞检测算法缺乏个性化，而能否避免碰撞在很大程度上取决于驾驶员的反应时间，但是驾驶员的反应时间存在很大差异，包括新手和老手的差异、同一驾驶员不同状态的差异等；因此，需要在进行碰撞检测时对不同状态的驾驶员进行个性化处理。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种结构设计合理，安装应用简单、方便，使用安全，可实时采集和交换本车与周围车辆的信息，碰撞检测可靠、精确且效率高，能有效降低交通事故的发生，减少人员伤亡的车辆碰撞预警系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

上述的车辆碰撞预警系统，包括第一子系统、第二子系统和第三子系统；所述第一子系统、第二子系统和第三子系统彼此之间通过车辆内无线局域网电信号连接；所述第一子系统包括综合信息处理模块以及分别与所述综合信息处理模块通过串口电连接的车辆OBD信息采集模块、加速度信息采集模块、GPS信息采集模块和第一802.11a无线收发模块；所述OBD信息采集模块包括OBD协议转换器以及分别电连接于所述OBD协议转换器两端的J1962标准接口和OBD信息处理器；所述加速度信息采集模块包括A/D转换模块以及分别电连接于所述A/D转换模块两端的三轴加速度传感器和加速度信息处理器；所述GPS信息采集模块包括GPS信息处理器以及分别电连接于所述GPS信息处理器两端的GPS接收模块和差分GPS接收模块；所述GPS接收模块与GPS卫星通过电信号连接；所述差分GPS接收模块与差分GPS基准站电信号连接；所述综合信息处理模块通过所述第一802.11a无线收发模块与所述第二子系统电信号连接；所述第二子系统包括本车及周围车辆信息存储区以及与所述本车及周围车辆信息存储区电连接的车辆间信息交换模块、车辆内信息交换模块和碰撞检测模块；所述车辆间信息交换模块包括本车信息发送模块、无线网状网模块、周围车辆信息获取模块和周围车辆信息保存模块；所述本车信息发送模块一端电连接所述本车及周围车辆信息存储区，另一端双向电连接所述无线网状网模块；所述无线网状网模块一端双向电连接所述周围车辆信息获取模块，另一端与本车或周围车辆电信号连接；所述周围车辆信息获取模块与所述周围车辆信息保存模块双向电连接；所述周围车辆信息保存模块与所述本车及周围车辆信息存储区电连接；所述车辆内信息交换模块包括报警信息发送模块、本车信息保存模块、本车信息接收模块和第二802.11a无线收发模块；所述报警信息发送模块一端双向电连接所述第二802.11a无线收发模块，另一端与所述本车及周围车辆信息存储区电连接；所述本车信息保存模块一端双向电连接所述本车信息接收模块，另一端电连接所述本车及周围车辆信息存储区，同时还与所述第二802.11a无线收发模块双向电连接；所述第二802.11a无线收发模块与本车或周围车辆电信号连接；所述碰撞检测模块包括与所述本车及周围车辆信息存储区电连接的碰撞检测相关信息获取模块、与所述碰撞检测相关信息获取模块电连接的碰撞概率计算模块以及与所述碰撞概率计算模块电连接的碰撞判断和报警模块；所述碰撞判断和报警模块也电连接于所述本车及周围车辆信息存储区；所述第三子系统包括车辆碰撞预警模块，所述车辆碰撞预警模块包括与本车或周围车辆电信号连接的第三802.11a无线收发模块、与所述第三802.11a无线收发模块电连接的报警信息处理模块以及分别与所述报警信息处理模块电连接的声音报警模块和LCD显示模块。

所述车辆碰撞预警系统，其中：所述GPS接收模块使用5Hz的接收器，其设有GPS接收天线并通过所述GPS接收天线与所述GPS卫星通过电信号连接；所述差分GPS接收模块设有差分GPS接收天线并通过所述差分GPS接收天线与所述差分GPS基准站电信号连接。

所述车辆碰撞预警系统，其中：所述第一802.11a无线收发模块设有第一802.11a无线收发天线并通过所述第一802.11a无线收发天线与所述第二子系统连接。

所述车辆碰撞预警系统，其中：所述无线网状网模块设有无线网状网天线并通过所述无线网状网天线与本车或周围车辆电信号连接，所述无线网状网天线工作在2.4GHz

所述车辆碰撞预警系统，其中：所述第二802.11a无线收发模块一端设有第二802.11a无线收发天线并通过所述第二802.11a无线收发天线与本车或周围车辆电信号连接。

所述车辆碰撞预警系统，其中：所述第三802.11a无线收发模块在MAC层采用802.11a协议，其设有第三802.11a无线收发天线并通过所述第三802.11a无线收发天线与本车或周围车辆电信号连接。

所述车辆碰撞预警系统，其中：所述OBD协议转换器支持的协议包括SAE/J1850 PWM、SAE/J1850 VPWM、ISO/9141、ISO/14230-4和ISO/15765、SAE/J2480。

所述车辆碰撞预警系统，其中：所述本车及周围车辆信息存储区采用存储设备Flash。

有益效果：

本实用新型车辆碰撞预警系统结构设计合理，安装应用简单、方便，使用安全，可实时采集和交换本车与周围车辆的信息，碰撞检测可靠、精确且效率高，能有效降低交通事故的发生，减少人员伤亡。

其具体具有以下优点：

（1）利用OBD技术获取车辆行驶信息，避免改动车辆电气线路；

（2）利用5Hz的GPS接收模块和差分GPS接收模块，以获取高精度的车辆三维位置信息和运动方向信息；

（3）车辆内部采用无线局域网作为车辆内信息交换的空中链路，避免在车辆内部增加线束；

（4）车辆间信息交换采用无线网状网技术，不仅能够实现车辆间直接的信息交换，而且能够支持车辆间的间接信息交换，以保证车辆间信息交换的可靠性；

（5）结合OBD信息、GPS信息和传感信息，能够对视距情况（如直道）和非视距情况（如弯道、交叉路口）等多种情况进行碰撞检测；而且根据驾驶员自身的情况，通过设置调节系数，实现个性化的碰撞检测；

（5）结合声音和图像进行多种形式的报警，为驾驶员提供方便。

附图说明

图1为本实用新型车辆碰撞预警系统的结构示意图；

图2为本实用新型车辆碰撞预警系统的第一子系统的结构示意图；

图3为本实用新型车辆碰撞预警系统的第二子系统的结构示意图；

图4为本实用新型车辆碰撞预警系统的第三子系统的结构示意图；

图5为本实用新型车辆碰撞预警系统的直道情况下两车同向行驶时碰撞检测示意图；

图6为本实用新型车辆碰撞预警系统的交叉路口情况下两车相向行驶时碰撞检测示意图；

图7为本实用新型车辆碰撞预警系统的弯道情况下两车相向行驶时碰撞检测示意图。

具体实施方式

如图1至7所示，本实用新型车辆碰撞预警系统，包括第一子系统1、第二子系统2和第三子系统3；其中，该第一子系统1、第二子系统2和第三子系统3彼此之间通过车辆内无线局域网电信号连接。

如图2所示，该第一子系统1包括车辆OBD信息采集模块11、加速度信息采集模块12、GPS信息采集模块13、综合信息处理模块14和第一802.11a无线收发模块15；其中，该OBD信息采集模块11、加速度信息采集模块12和GPS信息采集模块13均通过串口与综合信息处理模块14电连接。

该OBD信息采集模块11包括J1962标准接口111、OBD协议转换器112和OBD信息处理器113；该OBD协议转换器112一端电连接J1962标准接口111，另一端电连接OBD信息处理器113。该OBD协议转换器112支持的协议包括SAE/J1850 PWM、SAE/J1850 VPWM、ISO/9141、ISO/14230-4和ISO/15765、SAE/J2480等；该OBD协议转换器112将车辆速度信息发送给OBD信息处理器113，由OBD信息处理器113将所得到的速度信息转换为可读格式，发送给综合信息处理模块14。

该加速度信息采集模块12包括三轴加速度传感器121、A/D转换模块122和加速度信息处理器123；该A/D转换模块122一端电连接三轴加速度传感器121，另一端电连接加速度信息处理器123。该加速度信息采集模块12通过三轴加速度传感器121感知车辆的三个方向的加速度大小。

该GPS信息采集模块13包括GPS接收模块131、差分GPS接收模块132和GPS信息处理器133；该GPS信息处理器133一端连接GPS接收模块131，另一端连接差分GPS接收模块132。该GPS接收模块131使用5Hz的接收器，其设有GPS接收天线134并通过GPS接收天线134与GPS卫星通过电信号连接；该差分GPS接收模块132设有差分GPS接收天线135并通过差分GPS接收天线135与差分GPS基准站电信号连接。

该综合信息处理模块14通过第一802.11a无线收发模块15与第二子系统2电信号连接。

该第一802.11a无线收发模块15设有第一802.11a无线收发天线151并通过第一802.11a无线收发天线151与第二子系统2连接。

如图3所示，第二子系统2包括车辆间信息交换模块21、本车及周围车辆信息存储区22、车辆内信息交换模块23以及碰撞检测模块24。

该车辆间信息交换模块21与本车及周围车辆信息存储区22电连接且包括本车信息发送模块211、无线网状网模块212、周围车辆信息获取模块213和周围车辆信息保存模块214；其中，该本车信息发送模块211一端电连接本车及周围车辆信息存储区22，另一端双向电连接无线网状网模块212；该无线网状网模块212一端双向电连接周围车辆信息获取模块213，另一端设有无线网状网天线215并通过无线网状网天线215与本车或周围车辆电信号连接，该无线网状网天线215工作在2.4GHz；该周围车辆信息获取模块213与周围车辆信息保存模块214双向电连接；该周围车辆信息保存模块214与本车及周围车辆信息存储区22电连接。

该本车及周围车辆信息存储区22采用存储设备Flash，当Flash满时，则依据先进先出的原则覆盖最早存储的信息。

该车辆内信息交换模块23与本车及周围车辆信息存储区22电连接且包括报警信息发送模块231、本车信息保存模块232、本车信息接收模块233和第二802.11a无线收发模块234；其中，该报警信息发送模块231一端双向电连接第二802.11a无线收发模块234，另一端与本车及周围车辆信息存储区22电连接；该本车信息保存模块232一端双向电连接本车信息接收模块233，另一端电连接本车及周围车辆信息存储区22；该本车信息接收模块233还与第二802.11a无线收发模块234双向电连接；该第二802.11a无线收发模块234一端设有第二802.11a无线收发天线235并通过第二802.11a无线收发天线235与本车或周围车辆电信号连接。

该碰撞检测模块24与本车及周围车辆信息存储区22电连接且包括碰撞检测相关信息获取模块241、碰撞概率计算模块242及碰撞判断和报警模块243；其中，该碰撞检测相关信息获取模块241一端电连接碰撞概率计算模块242，另一端电连接本车及周围车辆信息存储区22；该碰撞概率计算模块242与碰撞判断和报警模块243电连接；该碰撞判断和报警模块243电连接于本车及周围车辆信息存储区22。

如图4所示，该第三子系统3包括车辆碰撞预警模块31，该车辆碰撞预警模块31包括第三802.11a无线收发模块311、报警信息处理模块312、声音报警模块313和LCD显示模块314；该第三802.11a无线收发模块311在MAC层采用802.11a协议，用于接收报警信息，其一端电连接报警信息处理模块312，另一端设有第三802.11a无线收发天线315并通过第三802.11a无线收发天线315与本车或周围车辆电信号连接；该报警信息处理模块312分别与声音报警模块313和LCD显示模块314双向电连接；该声音报警模块313用于发声提醒驾驶员；该LCD显示模块314用于利用图形方式显示本车和预测到的碰撞车辆的GPS定位信息。

本实用新型结构设计合理，安装应用简单、方便，使用安全，可实时采集和交换本车与周围车辆的信息，碰撞检测可靠、精确且效率高，能有效降低交通事故的发生，减少人员伤亡的。

Claims

1.一种车辆碰撞预警系统，其特征在于：所述预警装置包括第一子系统、第二子系统和第三子系统；所述第一子系统、第二子系统和第三子系统彼此之间通过车辆内无线局域网电信号连接；

所述第一子系统包括综合信息处理模块以及分别与所述综合信息处理模块通过串口电连接的车辆OBD信息采集模块、加速度信息采集模块、GPS信息采集模块和第一802.11a无线收发模块；所述OBD信息采集模块包括OBD协议转换器以及分别电连接于所述OBD协议转换器两端的J1962标准接口和OBD信息处理器；所述加速度信息采集模块包括A/D转换模块以及分别电连接于所述A/D转换模块两端的三轴加速度传感器和加速度信息处理器；所述GPS信息采集模块包括GPS信息处理器以及分别电连接于所述GPS信息处理器两端的GPS接收模块和差分GPS接收模块；所述GPS接收模块与GPS卫星通过电信号连接；所述差分GPS接收模块与差分GPS基准站电信号连接；所述综合信息处理模块通过所述第一802.11a无线收发模块与所述第二子系统电信号连接；

所述第二子系统包括本车及周围车辆信息存储区以及与所述本车及周围车辆信息存储区电连接的车辆间信息交换模块、车辆内信息交换模块和碰撞检测模块；所述车辆间信息交换模块包括本车信息发送模块、无线网状网模块、周围车辆信息获取模块和周围车辆信息保存模块；所述本车信息发送模块一端电连接所述本车及周围车辆信息存储区，另一端双向电连接所述无线网状网模块；所述无线网状网模块一端双向电连接所述周围车辆信息获取模块，另一端与本车或周围车辆电信号连接；所述周围车辆信息获取模块与所述周围车辆信息保存模块双向电连接；所述周围车辆信息保存模块与所述本车及周围车辆信息存储区电连接；所述车辆内信息交换模块包括报警信息发送模块、本车信息保存模块、本车信息接收模块和第二802.11a无线收发模块；所述报警信息发送模块一端双向电连接所述第二802.11a无线收发模块，另一端与所述本车及周围车辆信息存储区电连接；所述本车信息保存模块一端双向电连接所述本车信息接收模块，另一端电连接所述本车及周围车辆信息存储区，同时还与所述第二802.11a无线收发模块双向电连接；所述第二802.11a无线收发模块与本车或周围车辆电信号连接；所述碰撞检测模块包括与所述本车及周围车辆信息存储区电连接的碰撞检测相关信息获取模块、与所述碰撞检测相关信息获取模块电连接的碰撞概率计算模块以及与所述碰撞概率计算模块电连接的碰撞判断和报警模块；所述碰撞判断和报警模块也电连接于所述本车及周围车辆信息存储区；

所述第三子系统包括车辆碰撞预警模块，所述车辆碰撞预警模块包括与本车或周围车辆电信号连接的第三802.11a无线收发模块、与所述第三802.11a无线收发模块电连接的报警信息处理模块以及分别与所述报警信息处理模块电连接的声音报警模块和LCD显示模块。

2.如权利要求1所述的车辆碰撞预警系统，其特征在于：所述GPS接收模块使用5Hz的接收器，其设有GPS接收天线并通过所述GPS接收天线与所述GPS卫星通过电信号连接；所述差分GPS接收模块设有差分GPS接收天线并通过所述差分GPS接收天线与所述差分GPS基准站电信号连接。

3.如权利要求1所述的车辆碰撞预警系统，其特征在于：所述第一802.11a无线收发模块设有第一802.11a无线收发天线并通过所述第一802.11a无线收发天线与所述第二子系统连接。

4.如权利要求1所述的车辆碰撞预警系统，其特征在于：所述无线网状网模块设有无线网状网天线并通过所述无线网状网天线与本车或周围车辆电信号连接，所述无线网状网天线工作在2.4GHz。

5.如权利要求1所述的车辆碰撞预警系统，其特征在于：所述第二802.11a无线收发模块一端设有第二802.11a无线收发天线并通过所述第二802.11a无线收发天线与本车或周围车辆电信号连接。

6.如权利要求1所述的车辆碰撞预警系统，其特征在于：所述第三802.11a无线收发模块在MAC层采用802.11a协议，其设有第三802.11a无线收发天线并通过所述第三802.11a无线收发天线与本车或周围车辆电信号连接。

7.如权利要求1所述的车辆碰撞预警系统，其特征在于：所述OBD协议转换器支持的协议包括SAE/J1850 PWM、SAE/J1850 VPWM、ISO/9141、ISO/14230-4和ISO/15765、SAE/J2480。

8.如权利要求1所述的车辆碰撞预警系统，其特征在于：所述本车及周围车辆信息存储区采用存储设备Flash。