CN210139859U - 汽车碰撞预警系统、导航系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种汽车碰撞预警系统、导航系统及汽车，汽车碰撞预警系统包括：前车距离获取模组、摄像头模组、车辆速度获取模组、控制处理电子设备、以及增强现实显示模组。汽车导航系统，包括：前方道路信息获取模组、导航模组、控制处理电子设备、以及增强现实显示模组。本实用新型将与前车的碰撞预警提示信息通过增强现实技术显示前挡风玻璃上，驾驶员可通过双眼直接看到碰撞危险程度。同时，本实用新型将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，使得驾驶员不用分神去特意关注导航数据也能正常按照导航线路行车。

Description

汽车碰撞预警系统、导航系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车相关技术领域，特别是一种汽车碰撞预警系统、导航系统及汽车。

背景技术

碰撞预警系统要求对行车时进行危险预测，并且要在碰撞前2.7秒向驾驶员发出警报，根据目前市面上的碰撞预警的警报形式，有声音提醒，震动提醒(方向盘，座椅等)，甚至当碰撞危险程度到达一定等级时，车辆会接管控制权来进行危险躲避，根据欧美和以色列本土多年应用的调研得出，通过这种碰撞预警系统，可以避免90％的车祸。

然而，现有的汽车碰撞预警方式不够直观，特别是对于新手驾驶员，其对声音或震动提醒不敏感，当出现这些告警事件时，其并不清楚具体的告警事件的具体含义。

另一方面，现有的导航系统都是基于GPS，由惯性测量单元(inertialmeasurement unit，IMU)数据计算后，将自身位置显示在事先建立好的地图中，展示形式有2D或者3D形式，这样的展示导航形式存在以下缺点：1、多车道线道路展示形式仅为单车道或双车道形式(因为要显示较长路段的规划，因此只能缩略展示)；2、对于存在上下坡高架的分叉路，存在不能直观判断导航路线的问题；3、道路复杂时，例如多岔路，多高架，多地下通道时，存在覆盖导航的错误情况；4、观看中控、仪表或手机时，低头或侧头存在视线从行驶车道分神的情况；5、观看导航地图的细节时，就会存在行车注意力不集中的情况。这些情况的存在即为行车出行带来不便，也为交通事故埋下隐患。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术的汽车碰撞预警方式及导航方式均存在不够直观、观看不便容易增加交通隐患的技术问题，提供一种汽车碰撞预警系统、导航系统及汽车。

本实用新型提供一种汽车碰撞预警系统，包括：前车距离获取模组、摄像头模组、车辆速度获取模组、控制处理电子设备、以及增强现实显示模组；

所述控制处理电子设备的输入端分别与所述前车距离获取模组、所述摄像头模组、以及所述车辆速度获取模组通信连接，所述控制处理电子设备的输出端与所述增强现实显示模组通信连接，所述增强显示模组的显示区域为汽车的前挡风玻璃。

本实用新型实施例通过前车距离获取模组、摄像头模组、车辆速度获取模组确定前车的碰撞预警提示信息，并通过增强显示模组通过增强现实技术显示在前挡风玻璃上，驾驶员可通过双眼直接看到碰撞危险程度，增强现实技术(Augmented Reality，AR)提示的碰撞系统也更加生动形象，视觉上的提示使得驾驶员即使在分神状态下，也有更高的概率关注到危险存在的可能性。本实用新型尤其对于新手驾驶员对于车速车距无法有效判断距离时提供了非常大的便利，毫无疑问的是，本实用新型极大地加强了碰撞预警系统的交互性和安全性。

进一步地，所述摄像头模组包括设置在车体外的车外摄像头。

本实施例通过车外摄像头获取前车位置。

更进一步地，所述摄像头模组还包括设置在车内的车内摄像头。

本实施例增加车内摄像头以获取驾驶员的人眼坐标，用以对投射到前挡风玻璃上的待显示信息进行位置修正。

再进一步地，还包括与所述控制处理电子设备通信连接的震动模组、和/或声音模组。

本实施例增加更多的告警操作，以在更为危险的时候，进一步提醒驾驶员。

本实用新型提供一种汽车，包括车体、以及如前所述的汽车碰撞预警系统，所述汽车碰撞预警系统的所述增强显示模组对所述车体的前挡风玻璃显示碰撞预警提示信息。

本实用新型将与前车的碰撞预警提示信息通过增强现实技术显示前挡风玻璃上，驾驶员可通过双眼直接看到碰撞危险程度，增强现实技术(Augmented Reality，AR)提示的碰撞系统也更加生动形象，视觉上的提示使得驾驶员即使在分神状态下，也有更高的概率关注到危险存在的可能性。本实用新型尤其对于新手驾驶员对于车速车距无法有效判断距离时提供了非常大的便利，毫无疑问的是，本实用新型极大地加强了碰撞预警系统的交互性和安全性。

本实用新型提供一种汽车导航系统，包括：前方道路信息获取模组、导航模组、控制处理电子设备、以及增强现实显示模组；

所述控制处理电子设备的输入端分别与所述前方道路信息获取模组、所述导航模组通信连接，所述控制处理电子设备的输出端与所述增强现实显示模组通信连接，所述增强显示模组的显示区域为汽车的前挡风玻璃。

本实用新型将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，可以使得导航数据结合实际场景配合显示，通过将导航数据绘制成导航数据叠加到驾驶员行车视线内的真实道路上，形成实时效果的AR实景导航，使得驾驶员不用分神去特意关注导航数据也能正常按照导航线路行车。

进一步地，所述导航模组包括与所述控制处理电子设备的输入端通信连接的定位单元。

本实施例通过定位单元获取车辆当前位置。

更进一步地，所述导航模组还包括：地图导航数据单元、以及高精度地图数据单元，所述定位单元的输出端与所述地图导航数据单元、以及所述高精度地图数据单元分别通信连接，所述地图导航数据单元、以及所述高精度地图数据单元的输出端分别与所述控制处理电子设备的输入端通信连接。

本实施例增加地图导航数据单元、以及高精度地图数据单元，以获取车辆当前位置的道路信息。

再进一步地，还包括与所述控制处理电子设备的输出端通信连接的语音模组。

本实施例增加语音模组，以播报行车导航过程中的道路交通及导航信息。

本实用新型提供一种汽车，包括车体、以及如前所述的汽车导航系统，所述汽车导航系统的所述增强显示模组对所述车体的前挡风玻璃显示导航数据。

本实用新型将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，可以使得导航数据结合实际场景配合显示，通过将导航数据绘制成导航数据叠加到驾驶员行车视线内的真实道路上，形成实时效果的AR实景导航，使得驾驶员不用分神去特意关注导航数据也能正常按照导航线路行车。

附图说明

图1为本实用新型一种汽车碰撞预警系统的系统原理图；

图2为本实用新型最佳实施例所依赖的硬件结构；

图3为本实用新型一种用于汽车碰撞预警的电子设备的硬件结构示意图；

图4为装有本系统的驾驶车辆与前方车辆产生碰撞预警的示意图；

图5为驾驶车辆驾驶员实际看到的具有AR效果的碰撞预警提示信息；

图6为本实用新型最佳实施例实现AR碰撞预警的过程示意图；

图7为本实用新型最佳实施例车辆基准坐标系示意图；

图8为本实用新型最佳实施例车辆基准坐标系的俯视图；

图9为本实用新型最佳实施例前挡风玻璃上的坐标系示意图；

图10为本实用新型最佳实施例的效果图；

图11为本实用新型最佳实施例其中一种效果图；

图12为本实用新型最佳实施例另一种效果图；

图13为本实用新型一种汽车导航系统的系统原理图；

图14为本发明最佳实施例汽车导航系统所依赖的硬件结构；

图15为本发明一种汽车导航电子设备的硬件结构示意图；

图16为本发明最佳实施例实现AR实景导航的过程示意图；

图17为本发明最佳实施例车辆基准坐标系示意图；

图18为本发明最佳实施例车辆基准坐标系的俯视图；

图19为本发明最佳实施例前挡风玻璃上的坐标系示意图；

图20为本发明最佳实施例的效果图；

图21为本发明最佳实施例另一种效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示为本实用新型一种汽车碰撞预警系统的系统原理图，包括：前车距离获取模组101、摄像头模组102、车辆速度获取模组103、控制处理电子设备104、以及增强现实显示模组105；

所述控制处理电子设备104的输入端分别与所述前车距离获取模组101、所述摄像头模组102、以及所述车辆速度获取模组103通信连接，所述控制处理电子设备104的输出端与所述增强现实显示模组105通信连接，所述增强显示模组的105显示区域为汽车的前挡风玻璃。

具体来说，各个模组和单元的功能主要如下：

前车距离获取模组101，优选为ADAS模组，用于获取前车距离；

摄像头模组102，用于获取前车现实坐标；

增强现实显示模组105，优选为ARHUD显示模组，在前挡风玻璃上叠加导航数据显示在真实世界的显示模组；

车辆速度获取模块103，优选为控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线模组，获取车辆速度；

控制处理电子设备104，融合各种模组数据，处理系统逻辑，算法运行平台，控制输出ARHUD图像。

本实用新型实施例通过前车距离获取模组、摄像头模组、车辆速度获取模组确定前车的碰撞预警提示信息，并通过增强显示模组通过增强现实技术显示在前挡风玻璃上，驾驶员可通过双眼直接看到碰撞危险程度，增强现实技术(Augmented Reality，AR)提示的碰撞系统也更加生动形象，视觉上的提示使得驾驶员即使在分神状态下，也有更高的概率关注到危险存在的可能性。本实用新型尤其对于新手驾驶员对于车速车距无法有效判断距离时提供了非常大的便利，毫无疑问的是，本实用新型极大地加强了碰撞预警系统的交互性和安全性。

在其中一个实施例中，所述摄像头模组包括设置在车体外的车外摄像头。

本实施例通过车外摄像头获取前车位置。

在其中一个实施例中，所述摄像头模组还包括设置在车内的车内摄像头。

本实施例增加车内摄像头以获取驾驶员的人眼坐标，用以对投射到前挡风玻璃上的待显示信息进行位置修正。

具体来说，车内摄像头作用为获取驾驶员人眼位置。

在其中一个实施例中，还包括与所述控制处理电子设备的输出端通信连接的震动模组106、和/或声音模组107。

震动模组10，优选为震动马达模组，有控制处理电子设备控制马达震动，主要作用为搭配车辆部件，提供碰撞预警系统中的震动感觉；

声音模组107，优选为语音模组，播报碰撞预警信息。

本实施例增加更多的告警操作，以在更为危险的时候，进一步提醒驾驶员。

图2展示了使用本系统所依赖的硬件结构，各个模组之间通过IO接口桥接，其中，控制处理电子设备104是一个带有操作系统的嵌入式计算平台，本系统中所涉及的所有算法均运行在控制处理电子设备中。

如图3所示为本实用新型一种用于汽车碰撞预警的电子设备的硬件结构示意图，包括：

至少一个处理器301；以及，

与所述至少一个处理器301通信连接的存储器302；其中，

所述存储器302存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

获取与前车的碰撞预警提示信息；

将所述碰撞预警提示信息通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上。

电子设备优选为电子控制器单元(Electronic Control Unit，ECU)。图3中以一个处理器302为例。

电子设备还可以包括：输入装置303和输出装置304。

处理器301、存储器302、输入装置303及显示装置304可以通过总线或者其他方式连接，图中以通过总线连接为例。

存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的汽车碰撞预警方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现汽车碰撞预警方法。

存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据汽车碰撞预警方法的使用所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至执行汽车碰撞预警方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置303可接收输入的用户点击，以及产生与汽车碰撞预警方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。显示装置304可包括显示屏等显示设备。

在所述一个或者多个模块存储在所述存储器302中，当被所述一个或者多个处理器301运行时，执行上述任意方法实施例中的汽车碰撞预警方法。

本实用新型将与前车的碰撞预警提示信息通过增强现实技术显示前挡风玻璃上，驾驶员可通过双眼直接看到碰撞危险程度，增强现实技术(Augmented Reality，AR)提示的碰撞系统也更加生动形象，视觉上的提示使得驾驶员即使在分神状态下，也有更高的概率关注到危险存在的可能性。本实用新型尤其对于新手驾驶员对于车速车距无法有效判断距离时提供了非常大的便利，毫无疑问的是，本实用新型极大地加强了碰撞预警系统的交互性和安全性。

在其中一个实施例中，所述获取与前车的碰撞预警提示信息，具体包括：

获取与前车的可能碰撞时间；

将所述可能碰撞时间作为与前车的碰撞预警提示信息。

本实施例将前车的可能碰撞时间作为碰撞预警提示信息显示到前挡风玻璃，使得驾驶员能够根据碰撞时间来判断与前车的碰撞可能性。

在其中一个实施例中，所述将所述可能碰撞时间作为与前车的碰撞预警提示信息，具体包括：

根据所述可能碰撞时间计算得到碰撞风险等级；

将所述碰撞风险等级作为与前车的碰撞预警提示信息。

本实施例将前车的碰撞风险等级作为碰撞预警提示信息显示到前挡风玻璃，使得驾驶员能够更快地判断与前车的碰撞可能性。

在其中一个实施例中，所述将所述碰撞预警提示信息通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，具体包括：

获取前车的现实坐标，将所述前车的现实坐标转换为汽车的前挡风玻璃上的坐标作为前车挡风玻璃坐标；

在以所述前车挡风玻璃坐标为基准的预设投影范围内，将待显示信息通过增强现实技术显示在所述前挡风玻璃的所述投影范围内。

本实施例将碰撞预警提示信息显示在以所述前车挡风玻璃坐标为基准的预设投影范围内，使得驾驶员能够更直观地了解可能发生碰撞的车辆。

在其中一个实施例中，在所述获取与前车的碰撞预警提示信息之前，所述处理器还能够：

获取与前车的可能碰撞时间；

如果所述可能碰撞时间小于第一时间阈值，则触发所述获取与前车的碰撞预警提示信息。

本实施例根据可能碰撞时间来过滤显示碰撞预警提示信息，避免过多的碰撞预警提示信息干扰驾驶员的视线。

在其中一个实施例中，所述处理器还能够：

如果所述可能碰撞时间小于第二时间阈值，则启动震动告警操作和/或声音告警操作，所述第二时间阈值小于所述第一时间阈值。

本实施例增加更多的告警操作，以在更为危险的时候，进一步提醒驾驶员。

作为一个例子：

控制处理器电子设备获取与前车的碰撞预警提示信息；将所述碰撞预警提示信息通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上。增强现实技术(Augmented Reality，AR)将碰撞预警提示信息叠加在前挡风玻璃的真实场景上。该碰撞预警提示信息可以采用AR图像、AR动画等方式叠加到前挡风玻璃上。因此，驾驶员在观察到真实的场景的同时，能观察到通过AR技术显示在前挡风玻璃上的碰撞预警提示信息。具体来说，可以通过增强抬头显示技术(Augmented Reality Head Up Display，ARHUD)实现将碰撞预警提示信息显示在前挡风玻璃上。

如图4展示了装有本系统的驾驶车辆71与前方车辆72产生碰撞预警的示意图,图5展示了驾驶车辆驾驶员实际看到的具有AR效果的碰撞预警提示信息81。

本实用新型将与前车的碰撞预警提示信息通过增强现实技术显示前挡风玻璃上，驾驶员可通过双眼直接看到碰撞危险程度，增强现实技术(Augmented Reality，AR)提示的碰撞系统也更加生动形象，视觉上的提示使得驾驶员即使在分神状态下，也有更高的概率关注到危险存在的可能性。本实用新型尤其对于新手驾驶员对于车速车距无法有效判断距离时提供了非常大的便利，毫无疑问的是，本实用新型极大地加强了碰撞预警系统的交互性和安全性。

在其中一个实施例中，所述获取与前车的碰撞预警提示信息，具体包括：

获取与前车的可能碰撞时间；

将所述可能碰撞时间作为与前车的碰撞预警提示信息。

具体来说，与前车的可能碰撞时间，可以利用高级驾驶辅助系统(AdvancedDriving Assistant System，ADAS)模组的测量的前车速度和距离，利用控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线模组的获取自身车辆行车速度，计算两车可能碰撞的时差。

本实施例将前车的可能碰撞时间作为碰撞预警提示信息显示到前挡风玻璃，使得驾驶员能够根据碰撞时间来判断与前车的碰撞可能性。

在其中一个实施例中，所述将所述可能碰撞时间作为与前车的碰撞预警提示信息，具体包括：

根据所述可能碰撞时间计算得到碰撞风险等级；

将所述碰撞风险等级作为与前车的碰撞预警提示信息。

具体来说，可以将可能碰撞时间转换为碰撞风险等级，例如将小于等于A1的可能碰撞时间转换为碰撞风险等级L1，将大于A1且小于等于A2的可能碰撞时间转换为碰撞风险等级L2。

本实施例将前车的碰撞风险等级作为碰撞预警提示信息显示到前挡风玻璃，使得驾驶员能够更快地判断与前车的碰撞可能性。

在其中一个实施例中，所述将所述碰撞预警提示信息通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，具体包括：

获取前车的现实坐标，将所述前车的现实坐标转换为汽车的前挡风玻璃上的坐标作为前车挡风玻璃坐标；

在以所述前车挡风玻璃坐标为基准的预设投影范围内，将待显示信息通过增强现实技术显示在所述前挡风玻璃的所述投影范围内。

具体来说，可以利用摄像头模组中的车外摄像头对前车提取特征并计算相对位置。然后将摄像头车外摄像头坐标系转换为汽车的前挡风玻璃上的坐标系的坐标。

还可以根据摄像头车内摄像头对驾驶员的眼睛进行采集，从而修正所转换的坐标系。

其中，预设投影范围可以为前车挡风玻璃坐标的上方、下方、或者以前车挡风玻璃坐标为中心的圆内。如图5所示，驾驶车辆驾驶员实际看到的具有AR效果的碰撞预警提示信息81将显示在前车72的上方。

图6展示了本系统如何实现AR碰撞预警的过程。本实施例中采用ARHUD模组1投影AR图像到汽车前挡风玻璃2上，因此该ARHUD坐标系即为前挡风玻璃坐标系。本领域技术人员能够理解，可以采用其他方式向汽车前挡风玻璃2投影，投影在前挡风玻璃2上的坐标系不变。控制处理电子设备将ADAS、摄像头等模组的数据处理后转换成车辆基准坐标系信息。再将基准坐标系数据转换到ARHUD坐标系，输出至ARHUD模组1，使得ARHUD模组1将图像4投射到前挡风玻璃2上，驾驶员3透过前挡风玻璃2看到了路面上的虚像，因此形成了AR效果，因此在视觉上形成了如同车辆上方真实提示了碰撞预警时间一样，这样的过程构成了AR碰撞预警系统的基础。ARHUD坐标系即为汽车的前挡风玻璃2上的坐标的坐标系，前车在车辆基准坐标系中的坐标转换到ARHUD坐标系之后的坐标即为前车挡风玻璃坐标。

图7、图8展示了本专利设计的车辆基准坐标系，选取了车上某个点为固定原点，建立了三维空间坐标系作为车辆基准坐标系，因此摄像头模组的车外摄像头识别前方车辆后将距离信息转换映射到车辆基准坐标系，定义车辆基准坐标系为F_b(x,y,z)。优选地，以摄像头模组的车外摄像头作为基准坐标系的原点。该坐标系中，y为横坐标，z为纵坐标，x为车辆前进方向上的坐标。

图9中，在前挡风玻璃2展示了以Xa和Ya组成的ARHUD坐标系，属于二维坐标系，定义这一坐标系表示为F_a(Xa,Ya)。建立ARHUD坐标系和车辆基准坐标系之间的映射关系，首先假设人眼在车辆固定位置通过ARHUD观察真实世界，通过数学仿射变换，例如齐次坐标变换方式，建立相应的车辆基准坐标系映射ARHUD坐标系的模型，将这一个过程表示为F_b->F_a。具体可以通过获取多个待显示目标在车辆基准坐标系的坐标与对应的ARHUD坐标以及投影范围，通过标定方式，确定F_b->F_a的变换规则。

由于车辆驾驶人员的移动，会导致人眼位置发生改变，那么观察ARHUD的图像在真实世界的叠加就会出现偏差。具体地，可以利用摄像头模组的车内摄像头5识别人眼坐标，并计算与建立ARHUD坐标映射基准坐标系时候设置的人眼固定位置的偏差。为了方便表示，假设人眼坐标系为F_p(Xp,Yp,Zp)，其中，Yp为横坐标，Zp为纵坐标，Xp为车辆前进方向上的坐标，以一个车内的预设位置作为原点。根据物体成像原理，F_p的Y轴和Z轴的偏移影响的是F_a坐标系原点位置。例如，当驾驶员的人眼相对于人眼系统的原点不同，则其观察到的图像4与在人眼系统的原点所观察到的图像4的位置不同，因此，通过确定人眼坐标，从而确定驾驶员的人眼相对于人眼系统的原点在Y轴和Z轴上的偏差，从而对前挡风玻璃坐标系的原点进行修正，使得图像4的位置也随之修正。而F_p的X轴上的偏移则影响的是F_a坐标系的尺度缩放，也就是投影范围的尺度缩放。将这一过程表示为F_p->F_a。因此，获取到人眼坐标与建立ARHUD坐标映射基准坐标系时候设置的人眼固定位置的偏差，则能修正F_a的位置。具体的F_p->F_a的变换规则可以通过在实验人体的实验人眼坐标放置摄像头，通过获取多次实验人体的实验人眼在人眼坐标系的坐标、以及对应的ARHUD坐标系的坐标以及投影范围，从而建立F_p->F_a的变换规则、以及投影范围的尺度缩放规则。

因此完成ARHUD效果动态输出的整体两步在于F_b->F_a的映射解决外部真实世界在ARHUD上的投影输出，F_p->F_a的映射解决人眼位置的改变对ARHUD图像的校正。

图10展示了本系统AR碰撞带来的效果图，控制处理电子设备经过运算和校正，生成对应的碰撞警示数据，将碰撞警示数据转换为对应的碰撞预警提示信息，最终通过ARHUD模组1设备，将碰撞预警提示信息4以AR图标的方式投射在挡风玻璃2，由于控制处理电子设备已经使用了AR算法进行校正，因此，提示标志很好的显示在前方目标车辆4的正上方。

图11、图12展示了使用本系统的行车效果，其中，图11体现了本系统在警示级别效果的提示方法(AR图标内仅显示时间小于2.7s)，图12体现了警告级别效果的提示方法(AR图标内显示时间小于1s，同时下方有警告标志)，这两张图非常直观的体现了本系统是如何方便，生动形象的为驾驶员提供了AR碰撞预警的行车体验。

本实施例将碰撞预警提示信息显示在以所述前车挡风玻璃坐标为基准的预设投影范围内，使得驾驶员能够更直观地了解可能发生碰撞的车辆。

在其中一个实施例中，在所述获取与前车的碰撞预警提示信息之前，所述方法还包括：

获取与前车的可能碰撞时间；

如果所述可能碰撞时间小于第一时间阈值，则触发所述获取与前车的碰撞预警提示信息。

本实施例根据可能碰撞时间来过滤显示碰撞预警提示信息，避免过多的碰撞预警提示信息干扰驾驶员的视线。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

如果所述可能碰撞时间小于第二时间阈值，则启动震动告警操作和/或声音告警操作，所述第二时间阈值小于所述第一时间阈值。

本实施例增加更多的告警操作，以在更为危险的时候，进一步提醒驾驶员。

如下表所示，为本实用新型最佳实施例的预警级别及对应的预警形式

本例子的工作流程，包括：

ADAS检测前车距离；

CAN总线获取行车速度；

计算是否有碰撞预警风险，如果有则判断碰撞时间是否小于等于1秒，如果是，执行马达震动，语音提示；

摄像头模组的车外摄像头获取前车车辆信息；

摄像头模组的车内摄像头获取驾驶员人眼位置信息；

计算车辆坐标，并生成AR图像以及将车辆坐标转换为ARHUD坐标；

计算人眼坐标，并校正AR图像的ARHUD坐标；

ARHUD模组在ARHUD坐标输出AR图像。

本实用新型提供一种汽车，包括车体、以及如前所述的汽车碰撞预警系统，所述汽车碰撞预警系统的所述增强显示模组对所述车体的前挡风玻璃显示碰撞预警提示信息。

本实用新型将与前车的碰撞预警提示信息通过增强现实技术显示前挡风玻璃上，驾驶员可通过双眼直接看到碰撞危险程度，增强现实技术(Augmented Reality，AR)提示的碰撞系统也更加生动形象，视觉上的提示使得驾驶员即使在分神状态下，也有更高的概率关注到危险存在的可能性。本实用新型尤其对于新手驾驶员对于车速车距无法有效判断距离时提供了非常大的便利，毫无疑问的是，本实用新型极大地加强了碰撞预警系统的交互性和安全性。

如图13所示为本实用新型一种汽车导航系统的系统原理图，包括：前方道路信息获取模组1301、导航模组1302、控制处理电子设备1303、以及增强现实显示模组1304；

所述控制处理电子设备1303的输入端分别与所述前方道路信息获取模组1301、所述导航模组1302通信连接，所述控制处理电子设备1303的输出端与所述增强现实显示模组1304通信连接，所述增强显示模组的显示区域为汽车的前挡风玻璃。

本实用新型将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，可以使得导航数据结合实际场景配合显示，通过将导航数据绘制成导航数据叠加到驾驶员行车视线内的真实道路上，形成实时效果的AR实景导航，使得驾驶员不用分神去特意关注导航数据也能正常按照导航线路行车。

具体来说：

前方道路信息获取模组1301，优选包括：前视摄像头模组，实时拍摄前方(包括侧前方)道路情况并传输到计算模组；

增强现实显示模组1304，优选为ARHUD显示模组，在前挡风玻璃上叠加虚拟图像显示在真实世界的显示模组；

导航模组1302，用于进行导航；

控制处理电子设备1303，优选为计算模组，计算各个模组及单元的输入数据，并输出计算结果至ARHUD模组。

如图14所示为本系统所依赖的硬件结构，各个模组之间通过IO接口桥接，其中，计算模组1303是一个带有操作系统的嵌入式计算平台。

在其中一个实施例中，所述导航模组包括与所述控制处理电子设备的输入端通信连接的定位单元。

本实施例通过定位单元获取车辆当前位置。定位单元13021提供定位信息。

在其中一个实施例中，所述导航模组还包括：地图导航数据单元、以及高精度地图数据单元，所述定位单元的输出端与所述地图导航数据单元、以及所述高精度地图数据单元分别通信连接，所述地图导航数据单元、以及所述高精度地图数据单元的输出端分别与所述控制处理电子设备的输入端通信连接。

地图导航数据单元13022获取驾驶员行驶起点和目的地终点，规划处行车线路，并根据定位单元的实时信息，更新导航路线信息；

高精度地图数据单元13023根据定位单元实时信息，实时获取并更新以当前车辆所在道路位置为起点，至前方一定距离(如200米)的具体道路信息(例如车道数目，车道线数量，车道线特征，道路交通标志牌，道路地面标示，收费站位置和特征等)，并结合地图导航数据单元，融合成高精度的导航信息。

本实施例增加地图导航数据单元、以及高精度地图数据单元，以获取车辆当前位置的道路信息。

在其中一个实施例中，还包括与所述控制处理电子设备的输出端通信连接的语音模组。

本实施例增加语音模组，以播报行车导航过程中的道路交通及导航信息。

如图15所示，本实用新型一种汽车导航电子设备的硬件结构示意图，包括：

至少一个处理器1501；以及，

与所述至少一个处理器1501通信连接的存储器1502；其中，

所述存储器1502存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

获取导航数据；

将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上。

电子设备优选为电子控制器单元(Electronic Control Unit，ECU)。图15中以一个处理器1502为例。

电子设备还可以包括：输入装置1503和输出装置1504。

处理器1501、存储器1502、输入装置1503及显示装置1504可以通过总线或者其他方式连接，图中以通过总线连接为例。

存储器1502作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的汽车导航方法对应的程序指令/模块。处理器1501通过运行存储在存储器1502中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现汽车导航方法。

存储器1502可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据汽车导航方法的使用所创建的数据等。此外，存储器1502可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器1502可选包括相对于处理器1501远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至执行汽车导航方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置1503可接收输入的用户点击，以及产生与汽车导航方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。显示装置1504可包括显示屏等显示设备。

在所述一个或者多个模块存储在所述存储器1502中，当被所述一个或者多个处理器1501运行时，执行上述任意方法实施例中的汽车导航方法。

本实用新型将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，可以使得导航数据结合实际场景配合显示，通过将导航数据绘制成导航数据叠加到驾驶员行车视线内的真实道路上，形成实时效果的AR实景导航，使得驾驶员不用分神去特意关注导航数据也能正常按照导航线路行车。

在其中一个实施例中，所述导航数据包括跟随导航数据，所述将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，具体包括：

获取车辆当前的定位信息、以及与所述定位信息对应的基准道路信息；

确定在所述基准道路信息中，所述跟随导航数据所对应的导航显示目标；

在以所述导航显示目标为基准的预设投影范围内，将所述跟随导航数据通过增强现实技术显示在所述前挡风玻璃上。

本实施例，确定基准道路信息中的跟随导航数据所对应的导航显示目标，从而将跟随导航数据显示到导航显示目标为基准的预设投影范围内，使得驾驶员能够直观地了解到该跟随导航数据预导航显示目标的关系，从而提高导航直观性。

在其中一个实施例中，所述与所述定位信息对应的基准道路信息，具体包括：预先在基准位置采集的以车辆当前定位信息为起点，至前方预设距离的道路信息。

本实施例的基准道路信息采用预先在基准位置采集的以车辆当前定位信息为起点，至前方预设距离的道路信息，实现基准道路信息与车辆当前定位信息的关联。

在其中一个实施例中，所述在以所述导航显示目标为基准的预设投影范围内，将所述跟随导航数据通过增强现实技术显示在所述前挡风玻璃上，具体包括：

获取所述导航显示目标的现实坐标，将所述导航显示目标的现实坐标转换为汽车的前挡风玻璃上的坐标作为导航显示目标挡风玻璃坐标；

在以所述导航显示目标挡风玻璃坐标为基准的预设投影范围内，将所述跟随导航数据通过增强现实技术显示在所述前挡风玻璃的所述投影范围内。

本实施例通过坐标转换，将跟随导航数据准确地显示在前挡风玻璃上。

在其中一个实施例中，所述获取所述导航显示目的现实坐标，具体包括：

获取汽车当前的前方道路信息；

从所述前方道路信息中提取所述导航显示目标；

确定所述导航显示目标的现实坐标。

本实施例根据前方道路信息和基准道路信息进行比较，从而准确分析提取出导航显示目标。

在其中一个实施例中，所述导航数据包括：固定导航数据；

所述将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，具体包括：将所述固定导航数据通过增强现实技术显示在前挡风玻璃上预设的固定导航数据显示位置。

本实施例提供在固定位置显示的固定导航数据，方便驾驶员在固定位置获取导航信息。

作为一个例子：

控制处理器电子设备获取导航数据；将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上。

增强现实技术(Augmented Reality，AR)将导航数据叠加在前挡风玻璃的真实场景上。该导航数据可以采用AR图像、AR动画等方式叠加到前挡风玻璃上。因此，驾驶员在观察到真实的场景的同时，能观察到通过AR技术显示在前挡风玻璃上的导航数据。具体来说，可以通过增强抬头显示技术(Augmented Reality Head Up Display，ARHUD)实现将导航数据显示在前挡风玻璃上。通过ARHUD系统和高精度地图信息，将导航信息绘制成虚拟图像叠加到驾驶员行车视线内的真实道路上，形成实时效果的AR实景导航，使得驾驶员不用分神去特意关注导航信息也能正常按照导航线路行车

如图20、图21展示了驾驶车辆驾驶员实际看到的具有AR效果的导航数据241、242。

本实用新型将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，可以使得导航数据结合实际场景配合显示，通过将导航数据绘制成导航数据叠加到驾驶员行车视线内的真实道路上，形成实时效果的AR实景导航，使得驾驶员不用分神去特意关注导航数据也能正常按照导航线路行车。

在其中一个实施例中，所述导航数据包括跟随导航数据，所述将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，具体包括：

获取车辆当前的定位信息、以及与所述定位信息对应的基准道路信息；

确定在所述基准道路信息中，所述跟随导航数据所对应的导航显示目标；

在以所述导航显示目标为基准的预设投影范围内，将所述跟随导航数据通过增强现实技术显示在所述前挡风玻璃上。

如图20、图21所示，跟随导航数据为根据道路场景不同，而跟随对应的导航显示目标进行显示。其中，导航显示目标包括但不限于车道线等路面信息。以车道线为例，投影范围可以为车道线中间。例如如图20所示，当提示驾驶员直走时，表示直行的跟随导航数据241的投影范围为中间的两车道线243之间。而在图21中，表示换线的跟随导航数据241的投影范围为现在车道的车道线243和待换线车道的车道线243之间。现有的导航系统对于不同的跟随导航数据有对应的导航显示目标。然而，现有的导航系统，其跟随导航数据是显示在地图上，而导航显示目标是地图上的车道线等目标。因此，本实用新型跟随导航数据及导航显示目标可以从导航系统中获取，并将地图上的导航显示目标转换为真实的实景。

本实施例，确定基准道路信息中的跟随导航数据所对应的导航显示目标，从而将跟随导航数据显示到导航显示目标为基准的预设投影范围内，使得驾驶员能够直观地了解到该跟随导航数据预导航显示目标的关系，从而提高导航直观性。

在其中一个实施例中，所述与所述定位信息对应的基准道路信息，具体包括：预先在基准位置采集的以车辆当前定位信息为起点，至前方预设距离的道路信息。

具体来说，基准道路信息为预先采集，例如预先采集的道路摄像得到的高精度地图数据。

本实施例的基准道路信息采用预先在基准位置采集的以车辆当前定位信息为起点，至前方预设距离的道路信息，实现基准道路信息与车辆当前定位信息的关联。

在其中一个实施例中，所述在以所述导航显示目标为基准的预设投影范围内，将所述跟随导航数据通过增强现实技术显示在所述前挡风玻璃上，具体包括：

获取所述导航显示目标的现实坐标，将所述导航显示目标的现实坐标转换为汽车的前挡风玻璃上的坐标作为导航显示目标挡风玻璃坐标；

在以所述导航显示目标挡风玻璃坐标为基准的预设投影范围内，将所述跟随导航数据通过增强现实技术显示在所述前挡风玻璃的所述投影范围内。

图16展示了本系统如何实现AR实景导航的过程。本实施例中采用ARHUD模组1投影AR图像到汽车前挡风玻璃2上，因此该ARHUD坐标系即为前挡风玻璃坐标系。本领域技术人员能够理解，可以采用其他方式向汽车前挡风玻璃2投影，投影在前挡风玻璃2上的坐标系不变。控制处理电子设备将导航数据处理后转换成车辆基准坐标系信息。再将基准坐标系数据转换到ARHUD坐标系，输出至ARHUD模组1，使得ARHUD模组1将图像4投射到前挡风玻璃2上，驾驶员3透过前挡风玻璃2看到了路面上的虚像，因此形成了AR效果，因此在视觉上形成了如同导航图标在真实世界中存在的感觉，这样的过程构成了AR实景导航的基础。ARHUD坐标系即为汽车的前挡风玻璃2上的坐标的坐标系，导航显示目标在车辆基准坐标系中的坐标转换到ARHUD坐标系之后的坐标即为前车挡风玻璃坐标。

图17、图18展示了本专利设计的车辆基准坐标系，选取了车上某个点为固定原点，建立了三维空间坐标系作为车辆基准坐标系，因此摄像头模组的车外摄像头识别前方车辆后将距离信息转换映射到车辆基准坐标系，定义车辆基准坐标系为F_b(x,y,z)。优选地，以摄像头模组的车外摄像头作为基准坐标系的原点。该坐标系中，y为横坐标，z为纵坐标，x为车辆前进方向上的坐标。

图19中，在前挡风玻璃2展示了以Xa和Ya组成的ARHUD坐标系，属于二维坐标系，定义这一坐标系表示为F_a(Xa,Ya)。建立ARHUD坐标系和车辆基准坐标系之间的映射关系，首先假设人眼在车辆固定位置通过ARHUD观察真实世界，通过数学仿射变换，例如齐次坐标变换方式，建立相应的车辆基准坐标系映射ARHUD坐标系的模型，将这一个过程表示为F_b->F_a。具体可以通过获取多个待显示目标在车辆基准坐标系的坐标与对应的ARHUD坐标以及投影范围，通过标定方式，确定F_b->F_a的变换规则。

图20展示了本系统AR实景导航带来的效果图，计算模组经过运算和校正，生成对应的导航指示数据，最终通过ARHUD模组设备，将图像投射在挡风玻璃，由于计算单元已经使用了AR算法进行校正，因此，作为跟随导航数据241的导航指示图标可以很好地贴好地面，并且指示图标严格依据融合后的高精度导航信息落在对应行驶车道上，而不是单一的仅表明前进方向。

图20、图21展示了使用本系统的行车效果，其中，图20体现了本系统是如何解决导航困难路口的抉择问题(这里演示了一个对于前方路口包含高架岔路口的AR实景导航行为)，本实用新型通过算法，直接将结果通过ARHUD投射AR实景，使用户可以清晰明了的了解到该如何选行驶线路，而不用思考传统导航带来的如“前方道路直行”的选择难题。

本实施例通过坐标转换，将跟随导航数据准确地显示在前挡风玻璃上。

在其中一个实施例中，所述获取所述导航显示目的现实坐标，具体包括：

获取汽车当前的前方道路信息；

从所述前方道路信息中提取所述导航显示目标；

确定所述导航显示目标的现实坐标。

具体来说，汽车当前的前方道路信息可以通过车外摄像头拍摄获取。基准道路信息优选为高精度导航信息。

因此本系统所包含的ARHUD模组将计算模组计算过后的数据图像进行绘制包括以下步骤：

1)以车辆上选取固定位置为原点，行车方向为X轴，垂直行车方向为Y轴，垂直水平地面为Z轴(图17所示)；

2)计算模组根据高精度导航信息判断需要输出的导航图标内容；

3)摄像头所拍摄的前方图像由计算模组负责检测，并将对应图像中的导航显示目标(如车道线，路面信息等)相对车辆上某点的基准坐标求出F_b:F_(x,y,z)；

4)计算模组根据检测到的目标信息，生成导航图标在真实世界的坐标信息；

5)计算模组将导航图标坐标转换成ARHUD模组成像需要的坐标F_b->F_a:F_(x,y)；

6)ARHUD模组根据计算模组的坐标信息输出导航标志图像。

本实施例根据前方道路信息和基准道路信息进行比较，从而准确分析提取出导航显示目标。

在其中一个实施例中，所述导航数据包括：固定导航数据；

所述将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，具体包括：将所述固定导航数据通过增强现实技术显示在前挡风玻璃上预设的固定导航数据显示位置。

如图20和图21所示，优选地，在偏左下角挡风玻璃上，ARHUD设备投射了一个带有透明度的俯视效果的2D导航小地图，即固定导航数据242，用来给驾驶员参考行车。

本实施例提供在固定位置显示的固定导航数据，方便驾驶员在固定位置获取导航信息。

本例子的工作流程图，包括：

导航模组根据当前位置和目的地获取规划路线；

定位单元提供实时定位数据；

导航线路信息实时更新；

获取车辆定位及前方道路路段的高精度地图信息；

融合导航数据和高精度地图数据，产生高精度导航信息数据；

摄像头拍摄前方道路信息；

计算单元通过图像算法处理道路信息，提取车道、路面、标识等信息，与高精度地图数据比对；

将计算结果图像输出至ARHUD模组；

ARHUD叠加AR导航效果至前挡风玻璃；

语音模组播报导航信息；

如果导航结束，则退出，否则执行定位单元提供实时定位数据。

本实用新型提供一种汽车，包括车体、以及如前所述的汽车导航系统，所述汽车导航系统的所述增强显示模组对所述车体的前挡风玻璃显示导航数据。

本实用新型将所述导航数据通过增强现实技术显示在汽车的前挡风玻璃上，可以使得导航数据结合实际场景配合显示，通过将导航数据绘制成导航数据叠加到驾驶员行车视线内的真实道路上，形成实时效果的AR实景导航，使得驾驶员不用分神去特意关注导航数据也能正常按照导航线路行车。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种汽车碰撞预警系统，其特征在于，包括：前车距离获取模组、摄像头模组、车辆速度获取模组、控制处理电子设备、以及增强现实显示模组；

所述控制处理电子设备的输入端分别与所述前车距离获取模组、所述摄像头模组、以及所述车辆速度获取模组通信连接，所述控制处理电子设备的输出端与所述增强现实显示模组通信连接，所述增强现实显示模组的显示区域为汽车的前挡风玻璃。

2.根据权利要求1所述的汽车碰撞预警系统，其特征在于，所述摄像头模组包括设置在车体外的车外摄像头。

3.根据权利要求2所述的汽车碰撞预警系统，其特征在于，所述摄像头模组还包括设置在车内的车内摄像头。

4.根据权利要求1至3任一项所述的汽车碰撞预警系统，其特征在于，还包括与所述控制处理电子设备通信连接的震动模组、和/或声音模组。

5.一种汽车，其特征在于，包括车体、以及如权利要求1至4任一项所述的汽车碰撞预警系统，所述汽车碰撞预警系统的所述增强现实显示模组对所述车体的前挡风玻璃显示碰撞预警提示信息。

6.一种汽车导航系统，其特征在于，包括：前方道路信息获取模组、导航模组、控制处理电子设备、以及增强现实显示模组；

所述控制处理电子设备的输入端分别与所述前方道路信息获取模组、所述导航模组通信连接，所述控制处理电子设备的输出端与所述增强现实显示模组通信连接，所述增强现实显示模组的显示区域为汽车的前挡风玻璃。

7.根据权利要求6所述的汽车导航系统，其特征在于，所述导航模组包括与所述控制处理电子设备的输入端通信连接的定位单元。

8.根据权利要求7所述的汽车导航系统，其特征在于，所述导航模组还包括：地图导航数据单元、以及高精度地图数据单元，所述定位单元的输出端与所述地图导航数据单元、以及所述高精度地图数据单元分别通信连接，所述地图导航数据单元、以及所述高精度地图数据单元的输出端分别与所述控制处理电子设备的输入端通信连接。

9.根据权利要求6至8任一项所述的汽车导航系统，其特征在于，还包括与所述控制处理电子设备的输出端通信连接的语音模组。

10.一种汽车，其特征在于，包括车体、以及如权利要求6至9任一项所述的汽车导航系统，所述汽车导航系统的所述增强现实显示模组对所述车体的前挡风玻璃显示导航数据。

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