CN205273455U - 基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统，包括信息采集单元模块、信息处理单元、信息输出单元和无线通讯单元，信息处理单元包括FPGA芯片，FPGA芯片分别连接信息采集单元模块、信息输出单元和无线通讯单元；信息采集单元模块包括若干个传感器、测距模块和CMOS摄像头；信息输出单元包括人机交互界面、预警装置、步进电机、直流电动机和ABS制动泵；无线通讯单元包括与车联网系统进行无线通讯的Zigbee无线通讯模块。本系统是建立在车联网技术上实现汽车数据实时传递和交流的车道巡航防碰撞系统，驾驶员开启系统后不再需要人为进行汽车转向、减速、刹车等操作，通过系统各传感器监测和接收数据，由系统各模块共同作用自动控制实现。

Description

基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统

技术领域

本实用新型涉及汽车防碰撞系统，特别涉及一种基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，汽车保有量大幅增加，汽车已走入了寻常百姓家，它使交通更加便捷的同时却也心系着一个家庭的幸福，但随着交通工具的现代化和绝对数量的急剧增长,车祸也不断增加。从任何一方面来说，行驶在路上的每一辆车得到行驶过程中的安全保障，降低汽车交通事故的发生率已成为严峻的全球性社会问题。

目前，汽车的功能已经不再局限于代步了，汽车的发展趋势正在向着智能化发展，如何减低事故发生率、如何进一步做到节能减排等成为汽车行业发展的新方向。在对目前城市交通存在问题进行分析的基础上，结合物联网技术、云计算技术的研究成果和应用技术，提出了车联网的基本概念。通过车联网所涉及的应用层、网络层、感知层及相关技术进行讨论后，对车联网关键技术进行了研究。结果认为,车联网所蕴含的优点将对未来交通产生深刻影响，并能给人们的出行带来巨大方便。

随着互联网的快速发展，汽车智能化将逐步实现。对于如何降低汽车安全事故的发生率，将不再局限在被动安全领域，更多的将向着汽车主动安全方向发展。

目前汽车主动安全技术的主要依靠将是通信技术，即车联网技术的发展趋势，在汽车复杂的电控系统中，通常各种信息是可以共享的，其中CAN总线作为实现数据共享和协同工作的工具，主要以灵活性和稳定性以及实时性所被广泛应用。在互联网技术和汽车电控技术的高速发展下，车联网的发展和应用将慢慢走上正轨。

基于对汽车及车联网的发展，以及以降低汽车事故为方向，提出了基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种建立在车联网技术上实现汽车数据实时传递和交流的车道巡航防碰撞的系统，该系统能够通过控制直流电动机，控制小车的转向。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

本实用新型的一种基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统，包括信息采集单元模块、信息处理单元、信息输出单元和无线通讯单元，其中：

所述信息处理单元包括FPGA芯片，FPGA芯片分别连接信息采集单元模块、信息输出单元和无线通讯单元；

所述信息采集单元模块包括若干个传感器、测距模块和CMOS摄像头；

所述信息输出单元包括人机交互界面、预警装置、步进电机、直流电动机和ABS制动泵；

所述无线通讯单元包括与车联网系统进行无线通讯的Zigbee无线通讯模块。

进一步，所述测距模块为激光测距模块或超声波测距模块。

进一步，若干个传感器包括位置传感器、车速传感器、转向角传感器、车身横摆角速度传感器和电动机电流传感器。

进一步，所述位置传感器为节气门位置传感器或红外循迹传感器。

进一步，所述CMOS摄像头安装在汽车左右两侧。

基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统，是一个建立在车联网技术上实现汽车数据实时传递和交流的车道巡航防碰撞的系统，驾驶员开启系统后不再需要人为进行汽车转向、减速、刹车等操作，通过系统的各个传感器监测到的数据以及无线模块接收的数据，这些操作将全部由系统各模块共同作用、自动控制实现。

附图说明

图1是本实用新型的一种系统结构框图；

图2是本实用新型的一种车速自控过程流程框图；

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

如图1所示，本实用新型的基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统，包括信息采集单元模块、信息处理单元、信息输出单元和无线通讯单元，其中：信息处理单元包括FPGA芯片，FPGA芯片分别连接信息采集单元模块、信息输出单元和无线通讯单元；

信息采集单元模块包括若干个传感器、测距模块和CMOS摄像头；信息输出单元包括人机交互界面、预警装置、步进电机、直流电动机和ABS制动泵；无线通讯单元包括与车联网系统进行无线通讯的Zigbee无线通讯模块。

本系统中，若干个传感器包括位置传感器、车速传感器、转向角传感器、车身横摆角速度传感器和电动机电流传感器。CMOS摄像头安装在汽车左右两侧。

系统各模块功能如下：

一、信息采集单元模块：

1、车速传感器：采集车辆速度。

2、测距模块：可以是激光测距模块或超声波测距模块，测得与潜在危险车辆的车距。

3、车身横摆角度传感器：检测汽车转向行驶时的车身横摆角速度。

4、转向角传感器：检测前车轮的瞬时偏转角。

5、CMOS摄像头：检测车道两边的白线或黄线。

6、电动机电流传感器：采集直流电动机的工作电流，用来对电动机控制提供反馈信号。

7、位置传感器：可以是节气门位置传感器或红外循迹传感器，获取节气门开度信号。

8、节气门控制摇臂传感器：检测节气门控制摇臂的位置。

二、信息处理单元：

9、FPGA现场可编程门阵列(中央处理芯片)：通过内部程序，处理信息采集单元的数据，并将数据实时输出给信息输出单元进行自动操作。

三、信息输出单元：

10、人机交互界面：实时显示本车和潜在危险车辆的速度位置信息，

11、预警装置：当出现本车车距过近、车速过高等危险现象且危险程度较低时，提醒驾驶员进行控制。

12、步进电机：控制节气门开度，达到控制车速的效果。

13、直流电动机：控制汽车转向，使本车回到车道之中。

14、ABS制动泵：当本车车距过低，危险程度过高，接受到控制信息进行紧急制动。

四、无线通讯单元：

15、Zigbee无线通讯模块：将本车速度、位置信息发送到周围，并接收潜在危险车辆的速度、位置信息，实现车车之间的信息交流。

本基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统，通过车速传感器从汽车的CAN总线上读取本车实时的车速数据，经过Zigbee模块发送到周围，同时Zigbee模块也接收到前车和后车的车速信息，车车之间形成车联网，使得两车之间能进行实时的数据交流。车速自控过程见图2所示。

当驾驶员开启系统工作，安装在汽车左右两个CMOS摄像头采集到车道白线或黄线信息，将数据传送给FPGA芯片，同时，车身横摆角度传感器和转向角传感器分别将汽车转向行驶时的车身横摆角速度和前车轮的瞬时偏转角数据传给FPGA芯片，FPGA芯片通过内部程序分析，当检测到车辆行驶时偏离车道，FPGA芯片迅速地向直流电动机发出控制信号，控制电机的正反转，从而控制汽车的转向系统，实现汽车的左右转向，使得汽车回到正确的车道上来，达到实时控制汽车不偏离车道行驶的效果，同时，经过Zigbee模块将位置信息发给前车和后车。

同时，系统的激光测距模块实时测得车辆与前车的距离，并将数据传送给FPGA芯片。当测得的实际距离低于理论安全车距且危险程度较低时，FPGA芯片向预警装置发出信号，开启预警装置，提醒驾驶员进行减速。当危险程度较高时，FPGA芯片向ABS制动泵和步进电机发出控制信号，步进电机转动减小节气门开度，ABS制动泵对车辆自动进行紧急制动，同时，预警装置提醒驾驶员，并自动开启车灯。

人机交互界面会将Zigbee模块接受前车、后车发送来的车速、位置信息以及本车自身的信息显示出来，可供驾驶员观察。

Claims (5)

1.一种基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统，包括信息采集单元模块、信息处理单元、信息输出单元和无线通讯单元，其特征在于：

所述信息处理单元包括FPGA芯片，FPGA芯片分别连接信息采集单元模块、信息输出单元和无线通讯单元；

所述信息采集单元模块包括若干个传感器、测距模块和CMOS摄像头；

所述信息输出单元包括人机交互界面、预警装置、步进电机、直流电动机和ABS制动泵；

所述无线通讯单元包括与车联网系统进行无线通讯的Zigbee无线通讯模块。

2.根据权利要求1所述的基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统，其特征在于：所述测距模块为激光测距模块或超声波测距模块。

3.根据权利要求1所述的基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统，其特征在于：若干个传感器包括位置传感器、车速传感器、转向角传感器、车身横摆角速度传感器和电动机电流传感器。

4.根据权利要求3所述的基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统，其特征在于：所述位置传感器为节气门位置传感器或红外循迹传感器。

5.根据权利要求1所述的基于多源异构信息融合的车联网车道巡航防碰撞系统，其特征在于：所述CMOS摄像头安装在汽车左右两侧。