CN215097270U - 一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统 - Google Patents

一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于机动车行驶安全领域,公开了一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,包括:分别与微处理器的信号输入端电连接的图像传感器、前置毫米波雷达、后置毫米波雷达,以及分别与微处理器的信号输出端电连接的前置LED警示灯、后置LED警示灯、语音装置和车载显示屏;该预警系统可以根据图像传感器、前置毫米波雷达、后置毫米波雷达获取的参数信息以及微处理器内预先设置的信息确定自车与行人的碰撞风险以及自车与后方车辆的追尾风险,并通过前置LED警示灯、后置LED警示灯、语音装置和车载显示屏向行人和后方车辆驾驶人进行分级预警,解决了行人碰撞与追尾碰撞风险同时出现的问题,提高了车辆避让行人时的行驶安全性。

Description

一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统
技术领域
本实用新型涉及机动车行驶安全领域,具体涉及一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统。
背景技术
在人行横道或者无人行横道处行人突然横穿马路的现象非常普遍,驾驶人如果未能及时发现行人,采取紧急制动措施,往往会被后车追尾。
现有对于行人碰撞风险和追尾碰撞风险的防控手段多样。其中行人碰撞防控包括被动防控和主动防控。其中被动防控主要是在车辆上加装行人保护装置,包括行人碰撞吸收器等;主动防控主要通过安装在车辆上的各种传感器,利用传感器获取的参数来判断前方是否有行人以及是否存在行人碰撞风险,若存在风险,提前对驾驶人进行预警或通过车辆辅助系统进行紧急刹车。追尾碰撞防控主要也包括被动防控和主动防控,其中被动防控主要设计一种追尾碰撞吸能座椅,当碰撞发生的时候能最大程度减少对乘客的伤害;主动防控是通过安装在车辆上的传感器来获取周围车辆的速度、距离等参数,从而判断是否存在追尾碰撞风险,若存在,则对自车驾驶人或对方车辆驾驶人进行声音或灯光提醒。
目前大多数的研究只是针对其中一种碰撞风险进行防控研究,很少考虑到两种情况同时出现时场景,尤其在避让行人时前车减速从而造成对后方车辆的追尾碰撞事故,而且有时候前方车辆与行人的碰撞风险并不严重,而后车会有追尾风险时,驾驶人的紧急刹车,引起后方车辆的追尾碰撞而造成不必要的经济财产损失。因此,如果将行人碰撞和追尾碰撞同时考虑时,提出一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统及方法,可以解决行人碰撞与追尾碰撞风险同时出现的问题。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题,本实用新型的目的在于提供一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,该预警系统可以根据图像传感器、前置毫米波雷达、后置毫米波雷达获取的参数信息以及微处理器内预先设置的信息确定自车与行人的碰撞风险以及自车与后方车辆的追尾风险,并通过前置LED警示灯、后置LED警示灯、语音装置和车载显示屏向行人和后方车辆驾驶人进行分级预警,解决了行人碰撞与追尾碰撞风险同时出现的问题,安全性高,可靠性强。
为了达到上述目的,本实用新型采用以下技术方案予以实现。
(一)一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,包括:图像传感器、前置毫米波雷达、后置毫米波雷达、微处理器、前置LED警示灯和后置LED警示灯;其中,所述图像传感器、前置毫米波雷达、后置毫米波雷达的信号输出端分别与所述微处理器的信号输入端电连接;所述微处理器的第一信号输出端与所述前置LED警示灯的信号输入端电连接,所述微处理器的第二信号输出端与所述后置LED警示灯的信号输入端电连接。
优选的,所述图像传感器安装于车头,用于检测车辆前方是否存在行人;
所述前置毫米波雷达固定在驾驶人所在车辆前方保险杠的中心处,用于检测前方行人的位置、行驶方向和横向行驶速度、行人与自车的纵向距离、以及行人进入危险区域边界的距离和行人出危险区域边界的距离;
所述后置毫米波雷达安装于车辆尾部保险杠的中心处,用于检测后方跟车车辆的位置、行驶速度、以及后车与自车的纵向距离;
所述微处理器固定安装于发动机舱,用于预先设置自车的结构参数、行人横向安全距离和纵向安全距离,以及用于对图像传感器、前置毫米波雷达、后置毫米波雷达检测的信息和预先设置的信息进行处理并确定相应的碰撞风险信息;其中,所述自车的结构参数包含车辆长度和宽度;所述碰撞风险信息包含行人碰撞风险和追尾碰撞风险;
所述前置LED警示灯安装于车头,用于根据微处理器确定的碰撞风险信息实时向行人进行灯光预警;
所述后置LED警示灯安装于车尾,用于根据微处理器确定的碰撞风险信息实时向后方车辆进行灯光预警。
优选的,还包括语音装置,所述微处理器的第三信号输出端与所述语音装置的信号输入端电连接。
进一步作为优选的,所述语音装置安装于车头,用于根据微处理器确定的碰撞风险信息实时向前方行人进行声音预警。
优选的,还包括车载显示屏,所述微处理器的第四信号输出端与所述车载显示屏的信号输入端电连接。
进一步作为优选的,所述车载显示屏安装于驾驶舱内,用于提醒驾驶人减速停车或直行通过。
优选的,当所述微处理器确定行人碰撞有风险时,则车载显示屏显示“请减速停车”来提醒驾驶人,且前置LED警示灯亮黄灯提醒行人注意车辆,当追尾碰撞无风险时,则后置LED警示灯亮黄灯,提醒后车驾驶人减速;当追尾碰撞有风险时,则后置LED警示灯亮红灯,提醒后车驾驶人减速停车;
当所述微处理器确定行人碰撞无风险,当追尾碰撞无风险时,车载显示屏显示“请减速行驶”,同时前置LED警示灯亮黄灯提醒行人注意车辆,后置LED警示灯亮黄灯提醒后车驾驶人减速行驶;当追尾碰撞有风险时,则车载显示屏显示“直接通过”,同时前置LED警示灯亮红灯,语音装置发出声音,提醒行人有车辆通过,后置LED警示亮红灯,提醒后车有行人通过,需减速停车。
(二)一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警方法,包括以下步骤:
步骤1,图像传感器实时检测车辆前方是否存在行人,若存在,通过前置毫米波雷达检测出行人的位置、行驶方向和横向行驶速度vp、以及行人与自车的纵向距离Lf
如果前置毫米波雷达检测到行人即将进入危险区域,则检测行人进入危险区域边界的距离s;如果行人在危险区域,检测行人出危险区域边界的距离j;
后置毫米波雷达检测后方跟车车辆的位置、行驶速度vb、以及后车与自车的纵向距离Lb;通过CAN总线获取自车的行驶速度v;
步骤2,将所述图像传感器、前置毫米波雷达和后置毫米波雷达获取的参数信息以及CAN总线获取的信息传递给微处理器,同时微处理器预先设置自车的结构参数、行人横向安全距离e和纵向安全距离b;其中,所述自车的结构参数包括车辆长度L和宽度D;
微处理器根据获取的参数信息以及预先设置的参数信息来评估行人碰撞风险和追尾碰撞风险;
步骤3,所述微处理器根据评估的行人碰撞风险和追尾碰撞风险,确定前置LED警示灯、后置LED警示灯、语音装置和车载显示屏相应的预警信息。
优选的,步骤2中,所述行人碰撞风险的评估方法为:
(a)若检测到行人即将进入危险区域,计算行人将要进入危险区域的时间
Figure BDA0003017726720000051
以及行人进入危险区域后离开危险区域B的时间
Figure BDA0003017726720000052
如果行人在进入危险区域之前自车就能通过危险区域,即v*tA1>L+Lf+2b,或者行人离开危险区域时自车为进入危险区域,即v*tA2<Lf,则行人没有碰撞风险;
如果v*tA1≤L+Lf+2b且v*tA2≤Lf,则行人会发生碰撞风险;
(b)若检测到行人已经在危险区域,计算行人离开危险区域的时间
Figure BDA0003017726720000053
Figure BDA0003017726720000054
计算风险值
Figure BDA0003017726720000055
若R≥0,则行人有碰撞风险;若R<0,则没有碰撞风险;
(c)若检测到行人不在危险区域且朝着离开危险区域的方向行走,则行人没有碰撞风险。
优选的,步骤2中,所述追尾碰撞风险的评估方法为:
采用PATH算法建立追尾碰撞风险模型,根据所述追尾碰撞风险模型确定风险值ω,若ω>1,则表示没有追尾碰撞风险;若ω≤1,则有追尾碰撞风险。
进一步优选的,所述追尾碰撞风险模型中,安全距离公式为:
Figure BDA0003017726720000056
其中,d0距离补偿,vrel是自车与后车的相对速度,a为两车的最大减速度,τ是系统延迟时间和驾驶反应时间之和;
风险值
Figure BDA0003017726720000057
其中,dbr为临界刹车距离,即
Figure BDA0003017726720000058
优选的,步骤3具体为:
若行人碰撞有风险时,则车载显示屏显示“请减速停车”来提醒驾驶人,且前置LED警示灯亮黄灯提醒行人注意车辆,当追尾碰撞无风险时,则后置LED警示灯亮黄灯,提醒后车驾驶人减速;当追尾碰撞有风险时,则后置LED警示灯亮红灯,提醒后车驾驶人减速停车;
若行人碰撞无风险,当追尾碰撞无风险时,车载显示屏显示“请减速行驶”,同时前置LED警示灯亮黄灯提醒行人注意车辆,后置LED警示灯亮黄灯提醒后车驾驶人减速行驶;当追尾碰撞有风险时,则车载显示屏显示“直接通过”,同时前置LED警示灯亮红灯,语音装置发出声音,提醒行人有车辆通过,后置LED警示亮红灯,提醒后车有行人通过,需减速停车。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果为:
(1)本实用新型的车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统中,利用图像传感器、前置毫米波雷达、后置毫米波雷达、CAN总线等获取参数信息,通过微处理器对获取的信息以及微处理器内预先设置的信息进行处理并确定行人碰撞风险和追尾碰撞风险信息,最后通过前置LED警示灯、后置LED警示灯、语音装置和车载显示屏向行人和后方车辆驾驶人进行分级预警,该预警系统结构简单,预警方式全面,提高了车辆避让行人时的行驶安全性。
(2)本实用新型的车辆避让行人时防追尾碰撞预警方法解决了行人碰撞与追尾碰撞风险同时出现的问题,安全性高,可靠性强;且确定了行人碰撞风险和追尾碰撞风险的评估方法,考虑全面。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
图1为一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统的设置示意图;
图2为一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统的连接示意图;
图3为一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统的预警模式图;
图1中,1后车;2后置毫米波雷达;3后置LED警示灯;4自车;5车载显示屏;6微处理器;7前置LED警示灯;8语音装置;9图像传感器;10前置毫米波雷达。
具体实施方式
下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述,但是本领域的技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本实用新型,而不应视为限制本实用新型的范围。
(一)参考图1-2,一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,包括:图像传感器9、前置毫米波雷达10、后置毫米波雷达2、微处理器6、前置LED警示灯7、后置LED警示灯3、语音装置8和车载显示屏5。
其中,所述图像传感器9安装于车头,用于检测车辆前方是否存在行人。
所述前置毫米波雷达10固定在驾驶人所在车辆前方保险杠的中心处,用于检测前方行人的位置、行驶方向和横向行驶速度、行人与自车4的纵向距离、以及行人进入危险区域边界的距离和行人出危险区域边界的距离。
所述后置毫米波雷达2安装于车辆尾部保险杠的中心处,用于检测后方跟车车辆的位置、行驶速度、以及后车1与自车4的纵向距离。
所述微处理器6固定安装于发动机舱,一端通过数据接口电连接前置毫米波雷达10、后置毫米波雷达2和图像传感器9,另一端通过输出数据接口电连接前置LED警示灯7、后置LED警示灯3、语音装置8和车载显示屏5。微处理器6用于预先设置自车4的结构参数(包含车辆长度和宽度)、行人横向安全距离和纵向安全距离,以及用于对图像传感器9、前置毫米波雷达10、后置毫米波雷达2检测的信息和预先设置的信息进行处理并确定相应的碰撞风险信息;其中,碰撞风险信息包含行人碰撞风险和追尾碰撞风险。
所述前置LED警示灯7安装于车头,根据微处理器6确定的碰撞风险信息实时向行人进行灯光预警。
所述后置LED警示灯3安装于车尾,根据微处理器6确定的碰撞风险信息实时向后方车辆进行灯光预警。
所述语音装置8安装于车头,根据微处理器6确定的碰撞风险信息实时向前方行人进行声音预警。
所述车载显示屏5安装于驾驶舱内,提醒驾驶人减速停车或直行通过。
(二)一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警方法,包括以下步骤:
步骤1,图像传感器9实时检测车辆前方是否存在行人,若存在,通过前置毫米波雷达10检测出行人的位置、行驶方向和横向行驶速度vp、以及行人与自车4的纵向距离Lf
根据行驶方向划分判断行人所处的区域,包括区域A、危险区域B和区域C;其中,区域A为行人即将进入危险区域B的部分区域;区域C为行人处于危险区域B之外、正离开危险区域B的部分区域。如果前置毫米波雷达10检测到行人即将进入危险区域B,则检测行人进入危险区域边界的距离s;如果行人在危险区域B,检测行人出危险区域边界的距离j。后置毫米波雷达2检测后方跟车车辆的位置、行驶速度vb、以及后车1与自车4的纵向距离Lb。通过CAN总线获取自车4的行驶速度v。
步骤2,将图像传感器9、前置毫米波雷达10和后置毫米波雷达2获取的参数信息传递给微处理器6,同时微处理器6预先设置自车4的结构参数(包括车辆长度L和宽度D)、行人横向安全距离e和纵向安全距离b;微处理器6根据获取的参数信息以及预先设置的参数信息来评估行人碰撞风险X和追尾碰撞风险Y,具体如下:
(a)行人碰撞风险评估
参考图1,若检测到行人即将由区域A进入危险区域B,计算行人将要进入危险区域B的时间
Figure BDA0003017726720000091
以及行人进入危险区域B后离开危险区域B的时间
Figure BDA0003017726720000092
如果行人在进入危险区域B之前自车4就能通过危险区域B,即v*tA1>L+Lf+2b,或者行人离开危险区域B时自车4为进入危险区域B,即v*tA2<Lf,则此时行人没有碰撞风险;如果v*tA1≤L+Lf+2b且v*tA2≤Lf,则行人会发生碰撞风险。
若检测到行人已经在危险区域B,计算行人离开危险区域B的时间
Figure BDA0003017726720000093
Figure BDA0003017726720000094
计算风险值
Figure BDA0003017726720000095
若R≥0,则行人有碰撞风险;若R<0,则没有碰撞风险。
若检测到行人不在危险区域B且朝着离开危险区域B的方向行走,即此时行人处于区域C中,则行人没有碰撞风险。
(b)追尾碰撞风险评估
追尾碰撞主要考虑自车4减速对后车1的碰撞风险,本实用新型的追尾碰撞风险模型采用PATH算法来建立,安全距离公式为:
Figure BDA0003017726720000096
其中,d0距离补偿,vrel是自车4与后车1的相对速度,a为两车的最大减速度,τ是系统延迟时间和驾驶反应时间之和。
根据建立的追尾碰撞风险模型,求风险值
Figure BDA0003017726720000097
其中,dbr为临界刹车距离,即
Figure BDA0003017726720000098
若ω>1,则表示没有追尾碰撞风险;若ω≤1,则有追尾碰撞风险。
步骤3,微处理器6根据评估的行人碰撞风险X和追尾碰撞风险Y,确定前置LED警示灯7、后置LED警示灯3、语音装置8和车载显示屏5相应的预警信息,具体如下:
依据图3预警模式图,若行人碰撞(X)有风险时,则车载显示屏5显示“请减速停车”来提醒驾驶人,且前置LED警示灯7亮黄灯提醒行人注意车辆,当追尾碰撞(Y)无风险时,则后置LED警示灯3亮黄灯,提醒后车1驾驶人减速;当追尾碰撞(Y)有风险时,则后置LED警示灯3亮红灯,提醒后车1驾驶人减速停车。
若行人碰撞(X)无风险,当追尾碰撞(Y)无风险时,车载显示屏5显示“请减速行驶”,同时前置LED警示灯7亮黄灯提醒行人注意车辆,后置LED警示灯3亮黄灯提醒后车1驾驶人减速行驶;当追尾碰撞(Y)有风险时,则车载显示屏5显示“直接通过”,同时前置LED警示灯7亮红灯,语音装置8发出声音,提醒行人有车辆通过,后置LED警示亮红灯,提醒后车1有行人通过,需减速停车。
虽然,本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述,但在本实用新型基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,其特征在于,包括:图像传感器、前置毫米波雷达、后置毫米波雷达、微处理器、前置LED警示灯和后置LED警示灯;其中,所述图像传感器、前置毫米波雷达、后置毫米波雷达的信号输出端分别与所述微处理器的信号输入端电连接;所述微处理器的第一信号输出端与所述前置LED警示灯的信号输入端电连接,所述微处理器的第二信号输出端与所述后置LED警示灯的信号输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,其特征在于,所述图像传感器安装于车头,用于检测车辆前方是否存在行人;
所述前置毫米波雷达固定在驾驶人所在车辆前方保险杠的中心处,用于检测前方行人的位置、行驶方向和横向行驶速度、行人与自车的纵向距离、以及行人进入危险区域边界的距离和行人出危险区域边界的距离;
所述后置毫米波雷达安装于车辆尾部保险杠的中心处,用于检测后方跟车车辆的位置、行驶速度、以及后车与自车的纵向距离;
所述微处理器固定安装于发动机舱,用于预先设置自车的结构参数、行人横向安全距离和纵向安全距离,以及用于对图像传感器、前置毫米波雷达、后置毫米波雷达检测的信息和预先设置的信息进行处理并确定相应的碰撞风险信息;其中,所述自车的结构参数包含车辆长度和宽度;所述碰撞风险信息包含行人碰撞风险和追尾碰撞风险;
所述前置LED警示灯安装于车头,用于根据微处理器确定的碰撞风险信息实时向行人进行灯光预警;
所述后置LED警示灯安装于车尾,用于根据微处理器确定的碰撞风险信息实时向后方车辆进行灯光预警。
3.根据权利要求2所述的车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,其特征在于,还包括语音装置,所述微处理器的第三信号输出端与所述语音装置的信号输入端电连接。
4.根据权利要求3所述的车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,其特征在于,所述语音装置安装于车头,用于根据微处理器确定的碰撞风险信息实时向前方行人进行声音预警。
5.根据权利要求3所述的车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,其特征在于,还包括车载显示屏,所述微处理器的第四信号输出端与所述车载显示屏的信号输入端电连接。
6.根据权利要求5所述的车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,其特征在于,所述车载显示屏安装于驾驶舱内,用于提醒驾驶人减速停车或直行通过。
7.根据权利要求5所述的车辆避让行人时防追尾碰撞预警系统,其特征在于,当所述微处理器确定行人碰撞有风险时,则车载显示屏显示“请减速停车”来提醒驾驶人,且前置LED警示灯亮黄灯提醒行人注意车辆,当追尾碰撞无风险时,则后置LED警示灯亮黄灯,提醒后车驾驶人减速;当追尾碰撞有风险时,则后置LED警示灯亮红灯,提醒后车驾驶人减速停车;
当所述微处理器确定行人碰撞无风险,当追尾碰撞无风险时,车载显示屏显示“请减速行驶”,同时前置LED警示灯亮黄灯提醒行人注意车辆,后置LED警示灯亮黄灯提醒后车驾驶人减速行驶;当追尾碰撞有风险时,则车载显示屏显示“直接通过”,同时前置LED警示灯亮红灯,语音装置发出声音,提醒行人有车辆通过,后置LED警示亮红灯,提醒后车有行人通过,需减速停车。
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