CN212637800U - 一种车辆行驶辅助系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆行驶辅助系统，属于交通辅助设备领域，其包括微波雷达组件、供电系统、制动组件、控制系统、图像捕捉系统等组件；其中，微波雷达组件、图像捕捉组件分别设置在非机动车车头位置，制动组件与非机动车的前后轮相连，微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件分别与控制系统相连；供电系统分别与微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件相连。本申请基于微波雷达组件和图像捕捉组件相结合，采用了全新的多传感器融合模式，通过控制系统对传感器数据进行综合和研判，实现了对非机动车前景方向障碍物的有效判断。本申请设计合理，使用方便，易于维护，具有较高的应用价值和应用前景，值得大规模推广和应用。

Description

一种车辆行驶辅助系统

技术领域

本实用新型涉及交通领域，尤其是交通辅助设备领域，具体为一种车辆行驶辅助系统。更具体地，本申请提供的是一种用于以电力驱动的自行车、摩托车和三轮车等非机动车的行驶辅助系统，其基于机器视觉和微波雷达的多传感器融合，通过提醒、制动等方式，起到非机动车防撞的目的。

背景技术

随着社会经济发展和城市化的快速扩展，交通问题已成为社会生活中的热点话题。在选择出行工具上，人们越来越看重交通工具的成本、便利、快捷、环保等各方面的特点。从20世纪90年代起，随着科技的飞速发展，世界范围内，以电力驱动的自行车、摩托车和三轮车等行业迅速蓬勃壮大起来，尤其在进入21世纪以来，这类非机动车以其独特的优势，受到了人们强烈的青睐。

然而，目前每年有将近6万人因碰撞的交通意外而失去了他们宝贵的生命，另有大约20万人在交通意外中受伤。数据统计显示，2018年，上海市涉及非机动车（含电力驱动的自行车、摩托车和三轮车等非机动车）交通违法所导致的交通死亡事故同比上升10.2%；2019年3月至5月，上海市涉及非机动车亡人事故的数量和死亡人数，同比上升19.8%和14.1%。

为此，本申请提供一种非机动车车载行驶辅助系统，以保护非机动车驾驶者的生命财产安全不受损害。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述问题，提供一种车辆行驶辅助系统。本实用新型设计合理，使用方便，易于维护，能够切实对将要到来的危险进行预判，保护驾驶者的安全，具有较高的应用价值和较好的应用前景，值得大规模推广和应用。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种车辆行驶辅助系统，包括：

微波雷达组件，其用于设置在非机动车车头位置，其与控制系统相连且微波雷达组件能不间断扫描非机动车前方路况并将扫描的路况信息传递给控制系统；

图像捕捉组件，其用于设置在非机动车车头位置，其与控制系统相连；当微波雷达组件侦测到非机动车前方存在障碍物时，控制系统向图像捕捉组件发出指令，图像捕捉组件捕捉前方实时图像，并将实时图像进行硬件灰度化处理后，将经灰度化处理的图像数据传递给控制系统；

制动组件，其与控制系统相连，其用于对非机动车进行制动，以避免非机动车碰撞情况的发生；

控制系统，其分别与微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件相连，其通过微波雷达组件、图像捕捉组件采集的信息能对非机动车前方的障碍物进行判断，并基于判定的结果，向制动组件发出指令，以实现非机动车的减速或制动；

供电系统，其分别与微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件相连，其能为微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件提供电力。

所述供电系统为移动电源。

所述供电系统为非机动车自身所携带的电池。

所述微波雷达组件包括微波雷达射频接收模组、保护外壳、雷达信号传输线，所述微波雷达射频接收模组设置在保护外壳内且保护外壳能为微波雷达射频接收模组提供保护，所述微波雷达组件通过保护外壳与非机动车相连，所述微波雷达射频接收模组通过雷达信号传输线与控制系统相连。

所述图像捕捉组件包括摄像头保护罩、图像传感器、固定支架、图像信号传输线，所述图像传感器包括高清运动摄像头模组、与高清运动摄像头模组相配合的摄像镜头，所述图像传感器设置在摄像头保护罩内且摄像头保护罩能为图像传感器提供保护，所述摄像头保护罩通过固定支架与非机动车相连，所述图像传感器通过图像信号传输线与控制系统相连。

所述摄像头保护罩采用透明材料制备而成。

所述控制系统通过微波雷达组件、图像捕捉组件采集的信息能判断出前方障碍物的种类、位置信息、速度，并基于判定的结果，向制动组件发出指令，以实现非机动车的减速或制动。

还包括提醒组件，所述提醒组件与供电系统相连且供电系统能为提醒组件提供电力，所述提醒组件与控制系统相连且控制系统能在非机动车靠近前方障碍物时发出提醒。

所述提醒组件包括灯光提醒装置，所述灯光提醒装置分别与供电系统、控制系统相连且控制系统能在非机动车靠近前方障碍物时通过灯光提醒装置发出闪烁提醒。

所述灯光提醒装置设置在非机动车的车头上。

所述提醒组件包括振动提醒装置，所述振动提醒装置分别与供电系统、控制系统相连且控制系统能在非机动车靠近前方障碍物时通过灯光提醒装置发出振动提醒。

所述振动提醒装置为线性马达。

所述振动提醒装置设置在非机动车的座椅下方或握把或手柄上。

所述制动组件包括制动电机、扣套，所述制动电机通过扣套与非机动车的刹车线相连，所述制动电机与控制系统相连且控制系统通过制动电机的转动能带动非机动车的刹车线运动以实现制动。

所述制动电机为步进电机。

所述制动组件为至少一个，所述制动组件与非机动车的前刹车线盘的刹车线、非机动车的后刹车线盘的刹车线中的一个或两个相连。

所述控制系统包括：

雷达信号采集模块，其与微波雷达组件相连，能对微波雷达组件测定的雷达信号进行采集；

图像信号捕捉模块，其与图像捕捉组件相连，能对图像捕捉组件采集的经灰度化处理的图像数据进行采集；

图像唤醒模块，其分别与雷达信号采集模块、图像信号捕捉模块相连，其能向图像信号捕捉模块发出低功耗运行指令或正常运行指令且图像唤醒模块通过图像信号捕捉模块能实现图像捕捉组件的低功耗运行或正常运行；当图像唤醒模块基于雷达信号采集模块采集的雷达信号侦测出非机动车前方存在障碍物时，图像唤醒模块能向图像信号捕捉模块发出正常运行指令，以实现图像捕捉组件对非机动车运行前方障碍物的图像捕捉；

危险判断模块，其分别与图像唤醒模块、图像信号捕捉模块、制动信号控制模块相连；图像唤醒模块向图像信号捕捉模块发出正常运行指令的同时，向危险判断模块发出信号，危险判断模块通过图像信号捕捉模块采集图像数据进行处理，判断非机动车运行障碍物的信息，并向制动信号控制模块发出制动指令；

制动信号控制模块，其分别与危险判断模块、制动组件相连，其能根据危险判断模块发出的指令，对制动组件进行控制，以实现制动组件的点动制动，达到使非机动车减速或停止运行的目的。

所述控制系统还包括学习模块，所述学习模块与危险判断模块相连；所述学习模块内预设有障碍物种类数据库，所述学习模块能对危险判断模块传输的图像数据中的障碍物与其预设的障碍物种类数据进行比较并将比较的结果传递给危险判断模块以实现图像数据内障碍物种类的判断。

所述控制系统还包括分类模块，所述分类模块与危险判断模块相连；所述分类模块能对危险判断模块传输的雷达信号中障碍物的距离进行标签分类，并将标签分类的结果传递给危险判断模块，使得危险判断模块能对标签分类中与非机动车前进侧距离最小的障碍物进行优先判断。

所述控制系统还包括警示信号模块，所述危险判断模块与警示信号模块相连且危险判断模块能在非机动车处于危险状态时向警示信号模块发出警示指令，所述警示信号模块与提醒组件相连且警示信号模块能根据危险判断模块发出的警示指令控制提醒组件向非机动车的使用者发出警示信号。

综上，本申请提供一种基于微波雷达组件和图像捕捉组件的多传感器的非机动车车载行驶辅助系统。本申请提供一种用于非机动车的、全新的行驶辅助系统，其采用多传感器模式，提高了识别的准确性，并大幅降低了整体能耗，通过控制系统对传感器数据进行综合和研判，实现了对非机动车前景方向障碍物的有效判断。本申请中，控制系统能根据数据反馈定义危险程度，并采取不同的制动警示措施，完全贴合驾驶者自身，避免二次伤害的发生。

附图说明

图1为实施例1中车辆行驶辅助系统的结构示意图。

图2为实施例1中车辆行驶辅助系统在非机动车上安装的位置示意图。

图3为实施例1中制动组件的原理示意图。

图中标记：1为非机动车车头，2为车座，3为前灯，4为前刹车线盘，100为微波雷达装置，200为供电系统，400为中央控制装置，500为图像捕捉装置，301为制动电机，302为扣套。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图所示，本实施例的车辆行驶辅助系统包括微波雷达组件、供电系统、制动组件、控制系统、图像捕捉组件。其中，微波雷达组件、图像捕捉组件分别设置在非机动车车头位置，制动组件与非机动车的前后轮相连且制动组件能对非机动车进行制动，微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件分别与控制系统相连；供电系统分别与微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件相连，其能为微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件提供电力。本实施例中，供电系统为单独的移动电源，也可采用非机动车自身所携带的电池作为电源，或两者并用；优选地，本实施例的供电系统还包括转电变压器。

本实施例中，微波雷达组件包括微波雷达射频接收模组、保护外壳、雷达信号传输线，微波雷达射频接收模组设置在保护外壳内，微波雷达组件通过保护外壳与非机动车相连，微波雷达射频接收模组通过雷达信号传输线与控制系统相连。该结构中，保护外壳用于为微波雷达射频接收模组提供保护。同时，图像捕捉组件包括摄像头保护罩、图像传感器、固定支架、图像信号传输线，图像传感器包括高清运动摄像头模组、与高清运动摄像头模组相配合的摄像镜头，图像传感器设置在摄像头保护罩内，摄像头保护罩通过固定支架与非机动车相连，图像传感器通过图像信号传输线与控制系统相连。该结构中，摄像头保护罩用于为图像传感器提供保护，摄像头保护罩采用透明材料制备而成。

本实施例中，制动组件包括制动电机、扣套，制动电机通过扣套与非机动车的刹车线相连，制动电机与控制系统相连。该结构中，控制系统通过制动电机的转动带动非机动车的刹车线运动，以实现制动。本实施例中，制动电机优选为步进电机；制动组件为两个，制动组件分别与非机动车的前刹车线盘的刹车线、后刹车线盘的刹车线相连。采用该结构，制动组件能实现点动制动。

采用前述结构，微波雷达组件不间断扫描非机动车前方路况，并将扫描的路况信息传递给控制系统；当微波雷达组件侦测到非机动车前方存在障碍物时，控制系统向图像捕捉组件发出指令，图像捕捉组件捕捉前方实时图像，并将实时图像进行硬件灰度化处理后，将经灰度化处理的图像数据传递给控制系统；控制系统通过微波雷达组件、图像捕捉组件采集的信息，其能对非机动车前方的障碍物进行判断，并基于判定的结果，向制动组件发出指令，以实现非机动车的减速或制动；制动组件基于控制系统的指令，对非机动车进行制动，以实现非机动车的减速或停止，从而避免碰撞情况的发生。进一步，本实施例的控制系统通过微波雷达组件、图像捕捉组件采集的信息能判断出前方障碍物的种类、位置信息、速度，并基于判定的结果，向制动组件发出指令，以实现非机动车的减速或制动。

本实施例中，还包括提醒组件，所述提醒组件包括灯光提醒装置、振动提醒装置，灯光提醒装置、振动提醒装置分别与供电系统、控制系统相连，通过供电系统能为提醒组件提供电力，通过控制系统控制提醒组件发出提醒。本实施例中，灯光提醒装置选用LED灯，振动提醒装置选用线性马达；LED灯放置于非机动车的车头处（优选为非机动车的显示面板处），用于提醒、警示；线性马达放置于握把内部，用于震动提醒。

基于传感器的特性，微波雷达组件内装于非机动车车头下部，图像捕捉组件安装于非机动车的前灯下方位置处，控制系统安装于非机动车的车座下方位置处，制动组件分别与非机动车的前、后刹车线盘处，LED灯位于仪表盘内，线性马达贴于非机动车的握把内，供电系统安装于非机动车的电源位置处，并做好绝缘措施。本实施例中，车辆行驶辅助系统采用数据线与电源线整车布线，数据线用于传输数据，电源线用于供电。

进一步，本实施例的控制系统包括雷达信号采集模块、图像信号捕捉模块、图像唤醒模块、危险判断模块、制动信号控制模块。其中，雷达信号采集模块与微波雷达组件相连，其用于对微波雷达组件测定的雷达信号进行采集；图像信号捕捉模块与图像捕捉组件相连，其用于对图像捕捉组件采集的经灰度化处理的图像数据进行采集。本实施例中，图像唤醒模块分别与雷达信号采集模块、图像信号捕捉模块相连；通常情况下，图像捕捉组件处于低功耗运行状态；当微波雷达组件检测到非机动车前进方向存在障碍物时，图像唤醒模块能向图像捕捉组件发出指令，使图像捕捉组件正常捕捉图像；换言之，当图像唤醒模块基于雷达信号采集模块采集的雷达信号侦测出非机动车前方存在障碍物时，图像唤醒模块能向图像信号捕捉模块发出正常运行指令，以实现图像捕捉组件对非机动车运行前方障碍物的图像捕捉。本实施例中，危险判断模块分别与图像唤醒模块、图像信号捕捉模块、制动信号控制模块相连；该结构中，图像唤醒模块向图像信号捕捉模块发出正常运行指令的同时，向危险判断模块发出信号，危险判断模块通过图像信号捕捉模块采集图像数据进行处理，判断非机动车运行障碍物的信息，并向制动信号控制模块发出制动指令。本实施例中，制动信号控制模块分别与危险判断模块、制动组件相连；制动信号控制模块接收危险判断模块发出的指令，并对制动组件进行控制，以实现制动组件的点动制动，达到使非机动车减速或停止运行的目的。

优选地，本实施例的控制系统还包括学习模块，学习模块与危险判断模块相连。采用该结构，学习模块对输入的数据集进行预先学习，并将危险判断模块输入的数据进行对照，从而得到相应障碍物的种类，并返回给危险判断模块。

进一步，为了实现对障碍物碰撞紧急与否进行判断，本实施例的控制系统还包括分类模块，分类模块与危险判断模块相连。采用该结构，基于雷达信号中障碍物距离的不同，分类模块对危险判断模块传输的障碍物进行标签分类，并将标签分类的结果传递给危险判断模块，使得危险判断模块能对标签分类中与非机动车前进侧距离最小的障碍物进行优先判断。

本实施例的控制系统还包括警示信号模块，危险判断模块与警示信号模块相连，警示信号模块与提醒组件相连。采用该结构，危险判断模块在非机动车处于危险状态时，向警示信号模块发出警示指令；警示信号模块根据危险判断模块发出的警示指令，控制提醒组件发出警示信号，以达到提醒非机动车用户的目的。本实施例中，微波雷达组件对威胁行驶的情况进行了分类和学习，采用分类数据集匹配相似度作为判断威胁的第一判据，采用当前目标速度与理想安全速度的比值作为第二判据。上述过程目的为判断目标是否威胁驾驶及威胁驾驶员生命安全。

本实施例中，在发现威胁后，控制系统根据图像捕捉组件的实时图像数据计算目标大小，根据微波雷达组件的实时数据计算目标位置、相距距离、速度信息，基于测定的结果进行综合决策判定，从而采取相应的制动形式。

非机动车开启后，供电系统同步通电；通电后，控制系统、微波雷达组件、图像捕捉组件处于开机状态；控制系统实现初始化，并向微波雷达组件发送唤醒指令，向图像捕捉组件发送低功耗运行指令。当车辆开始行驶时，微波雷达组件开始工作，发射射频波段不间断扫描前方路况信息，并通过数据传输线将扫描数据传向控制系统。当控制系统处理的数据显示出微波雷达侦测到目标后，控制系统发送指令，图像捕捉组件开始采集前方实时图像，同时进行硬件灰度化处理，并将数据发送至控制系统；控制系统通过图像预处理、目标识别，确定前方目标是否威胁行驶；若威胁，控制系统根据当前微波雷达组件的位置信息准确计算出前方目标的速度，结合图像捕捉组件的目标大小信息，进行判断；若控制系统判断非机动车前方障碍物威胁非机动车的行驶安全时，控制系统发送指令至制动组件。制动组件接收到控制系统的指令后，通过制动电机的转动拖动刹车线，进行紧急制动。根据障碍物不同的距离信息，控制系统通过LED灯闪烁快慢同步显示，距离越近、情况威胁程度越高，闪烁越快。同时，制动电机根据威胁程度，确定转动角度及转动速度，距离越近、情况威胁程度越高，转动角度越大，转动速度越快。另外，线性马达通过振动提醒驾驶者，距离越近、威胁程度越高，振动频率越高。本实施例中，电机转动使用点动方式，防止急刹车造成二次伤害。

本实施例中，在没有接收到控制系统的指令前，图像捕捉组件始终处于低电低功耗模式；只有当控制系统发送唤醒指令后，图像捕捉组件才进入正常工作状态。采用该结构，可将可用电合理分配至高耗电模块，以延长系统的使用时间。

本实施例中，微波雷达组件由于其传感器特性，会进行多目标扫描，数据同步发送至控制系统。此时，控制系统会根据距离分布对所有目标设置标签，对标签靠前的目标进行优先处理，上述标签将同时在图像捕捉组件识别目标后，用于区别目标，判定威胁。

本实施例中，图像捕捉组件开启时，微波雷达组件同时正常工作，同步发送位置及速度信息，控制系统实时接收微波雷达组件的数据进行处理计算。采用该结构，能实现实时收集当前车况信息，以利于进行精确化预测。

综上，本实施例的控制系统基于微波雷达组件和图像捕捉组件相结合，采用了全新的多传感器融合模式，通过控制系统对传感器数据进行综合和研判，实现了对非机动车前景方向障碍物的有效判断。基于控制模块的改进，实现了不同情况下的图像捕捉组件控制，有利于降低能耗，延长设备工作时间；同时，采用该结构，有利于减少系统的数据处理量，实现制动组件的快速响应。基于结构的改进，本申请能根据数据反馈定义危险程度，采取不同的制动警示措施，完全贴合驾驶者自身，避免二次伤害。本实用新型设计合理，使用方便，易于维护，能够切实对将要到来的危险进行预判，保护驾驶者的安全，具有较高的应用价值和较好的应用前景，值得大规模推广和应用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆行驶辅助系统，其特征在于，包括：

微波雷达组件，其用于设置在非机动车车头位置，其与控制系统相连且微波雷达组件能不间断扫描非机动车前方路况并将扫描的路况信息传递给控制系统；

图像捕捉组件，其用于设置在非机动车车头位置，其与控制系统相连；当微波雷达组件侦测到非机动车前方存在障碍物时，控制系统向图像捕捉组件发出指令，图像捕捉组件捕捉前方实时图像，并将实时图像进行硬件灰度化处理后，将经灰度化处理的图像数据传递给控制系统；

制动组件，其与控制系统相连，其用于对非机动车进行制动，以避免非机动车碰撞情况的发生；

控制系统，其分别与微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件相连，其通过微波雷达组件、图像捕捉组件采集的信息能对非机动车前方的障碍物进行判断，并基于判定的结果，向制动组件发出指令，以实现非机动车的减速或制动；

供电系统，其分别与微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件相连，其能为微波雷达组件、图像捕捉组件、制动组件提供电力。

2.根据权利要求1所述的车辆行驶辅助系统，其特征在于，所述控制系统通过微波雷达组件、图像捕捉组件采集的信息能判断出前方障碍物的种类、位置信息、速度，并基于判定的结果，向制动组件发出指令，以实现非机动车的减速或制动。

3.根据权利要求1所述的车辆行驶辅助系统，其特征在于，还包括提醒组件，所述提醒组件与供电系统相连且供电系统能为提醒组件提供电力，所述提醒组件与控制系统相连且控制系统能在非机动车靠近前方障碍物时发出提醒。

4.根据权利要求3所述的车辆行驶辅助系统，其特征在于，所述提醒组件包括灯光提醒装置，所述灯光提醒装置分别与供电系统、控制系统相连且控制系统能在非机动车靠近前方障碍物时通过灯光提醒装置发出闪烁提醒。

5.根据权利要求3所述的车辆行驶辅助系统，其特征在于，所述提醒组件包括振动提醒装置，所述振动提醒装置分别与供电系统、控制系统相连且控制系统能在非机动车靠近前方障碍物时通过灯光提醒装置发出振动提醒。

6.根据权利要求1~5任一项所述的车辆行驶辅助系统，其特征在于，所述制动组件包括制动电机、扣套，所述制动电机通过扣套与非机动车的刹车线相连，所述制动电机与控制系统相连且控制系统通过制动电机的转动能带动非机动车的刹车线运动以实现制动。

7.根据权利要求1所述的车辆行驶辅助系统，其特征在于，所述控制系统包括：

雷达信号采集模块，其与微波雷达组件相连，能对微波雷达组件测定的雷达信号进行采集；

图像信号捕捉模块，其与图像捕捉组件相连，能对图像捕捉组件采集的经灰度化处理的图像数据进行采集；

图像唤醒模块，其分别与雷达信号采集模块、图像信号捕捉模块相连，其能向图像信号捕捉模块发出低功耗运行指令或正常运行指令且图像唤醒模块通过图像信号捕捉模块能实现图像捕捉组件的低功耗运行或正常运行；当图像唤醒模块基于雷达信号采集模块采集的雷达信号侦测出非机动车前方存在障碍物时，图像唤醒模块能向图像信号捕捉模块发出正常运行指令，以实现图像捕捉组件对非机动车运行前方障碍物的图像捕捉；

危险判断模块，其分别与图像唤醒模块、图像信号捕捉模块、制动信号控制模块相连；图像唤醒模块向图像信号捕捉模块发出正常运行指令的同时，向危险判断模块发出信号，危险判断模块通过图像信号捕捉模块采集图像数据进行处理，判断非机动车运行障碍物的信息，并向制动信号控制模块发出制动指令；

制动信号控制模块，其分别与危险判断模块、制动组件相连，其能根据危险判断模块发出的指令，对制动组件进行控制，以实现制动组件的点动制动，达到使非机动车减速或停止运行的目的。

8.根据权利要求7所述的车辆行驶辅助系统，其特征在于，所述控制系统还包括学习模块，所述学习模块与危险判断模块相连；所述学习模块内预设有障碍物种类数据库，所述学习模块能对危险判断模块传输的图像数据中的障碍物与其预设的障碍物种类数据进行比较并将比较的结果传递给危险判断模块以实现图像数据内障碍物种类的判断。

9.根据权利要求7所述的车辆行驶辅助系统，其特征在于，所述控制系统还包括分类模块，所述分类模块与危险判断模块相连；所述分类模块能对危险判断模块传输的雷达信号中障碍物的距离进行标签分类，并将标签分类的结果传递给危险判断模块，使得危险判断模块能对标签分类中与非机动车前进侧距离最小的障碍物进行优先判断。

10.根据权利要求7所述的车辆行驶辅助系统，其特征在于，所述控制系统还包括警示信号模块，所述危险判断模块与警示信号模块相连且危险判断模块能在非机动车处于危险状态时向警示信号模块发出警示指令，所述警示信号模块与提醒组件相连且警示信号模块能根据危险判断模块发出的警示指令控制提醒组件向非机动车的使用者发出警示信号。

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