一种用于前路危险状况检测的报警装置及方法
【专利摘要】本发明属于汽车主动安全【技术领域】，特别涉及一种用于前路危险状况检测的报警装置及方法。该用于前路危险状况检测的报警装置包括：车辆、位于车辆内的数据处理单元、固定于车辆前方保险杠正中央的激光扫描雷达、以及固定在车辆仪表盘上的闪光蜂鸣器，所述激光扫描雷达的激光发射端朝向车辆前方；所述激光扫描雷达的信号输出端电连接所述数据处理单元的信号输入端，所述数据处理单元的信号输出端电连接所述闪光蜂鸣器。
【专利说明】一种用于前路危险状况检测的报警装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车主动安全【技术领域】，特别涉及一种用于前路危险状况检测的报警装置及方法。
【背景技术】
[0002]当汽车在道路上正常行驶时，经常会遇到前车换道或减速行驶的情况，这种情况非常常见，因为前车会根据自己的需求换道超车或选择合适自己的车道和速度。如果前方有一辆车或两辆车同时换道或减速，可以认定为正常情况，但是如果前方多辆车同时换道或减速，则可能是前方发生危险，例如前方发生碰撞事故，后方车辆选择换道或减速来避让危险。这种情况下如果本车驾驶员没有发现危险或发现较晚就有可能发生安全事故，有两种情况可能发生:一是驾驶员没有发现危险继续行车，则可能撞上前方的车辆，后果非常严重；二是发现较晚，发现危险后紧急避让，这样存在安全隐患。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提出一种用于前路危险状况检测的报警装置及方法，本发明可以检测前方车辆所造成的危险状况并及时通知驾驶员，确保驾驶员有足够时间避让危险。
[0004]为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0005]技术方案一:
[0006]一种用于前路危险状况检测的报警装置包括:车辆、位于车辆内的数据处理单元、固定于车辆前方保险杠正中央的激光扫描雷达、以及固定在车辆仪表盘上的闪光蜂鸣器，所述激光扫描雷达的激光发射端朝向车辆前方；
[0007]所述激光扫描雷达的信号输出端电连接所述数据处理单元的信号输入端，所述数据处理单元的信号输出端电连接所述闪光蜂鸣器。
[0008]所述数据处理单元为ARM处理器、单片机或工控机。
[0009]所述激光扫描雷达为SICK安全激光扫描仪，其具体型号为S3000 ;所述闪光蜂鸣器为AD16-22SM型闪光蜂鸣器。
[0010]本技术方案的特点和进一步改进在于:
[0011]所述激光扫描雷达用于采集前方车辆的点云数据，并用于将采集的前方车辆的点云数据实时发送至数据处理单元；所述数据处理单元用于根据前方车辆的点云数据，判断自身车辆前方是否出现危险状况；所述数据处理单元用于在自身车辆前方出现危险状况时，控制闪光蜂鸣器发光发声。
[0012]技术方案二:
[0013]一种用于前路危险状况检测的报警方法，基于上述一种用于前路危险状况检测的报警装置，包括以下步骤:
[0014]S1:车辆开始行驶后，激光扫描雷达实时采集每个前方车辆的点云数据，并将采集到的每个前方车辆的点云数据实时发送至数据处理单元；
[0015]S2:在数据处理单元中，得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的横向相对速度；得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的横向相对速度的过程为:根据当前时刻对应的前方车辆的点云数据，得出当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离；如果当前时刻对应的前方车辆位于自身车辆的前方左侧，则当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离为正数，反之，如果当前时刻对应的前方车辆位于自身车辆的前方右侧，则当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离为负数；然后，得出当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的横向相对速度Vx ；Vx = (dXl-dX2)/t，dXl表示当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离，dx2表示上一时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离，t表示当前时刻与上一时刻的时间差；
[0016]如果截止到当前时刻连续b次得出的对应的前方车辆相对自身车辆的横向相对速度均大于0，则认为当前时刻对应的前方车辆正在进行换道；如果当前时刻连续b次得出的对应的前方车辆相对自身车辆的横向相对速度均小于0，则认为当前时刻对应的前方车辆正在进行换道；然后，统计当前时刻进行换道的前方车辆的个数；
[0017]S3:根据当前时刻进行换道的前方车辆的个数，判断自身车辆前方是否出现危险状况；数据处理单元在自身车辆前方出现危险状况时，控制闪光蜂鸣器发光发声。
[0018]本技术方案的特点和进一步改进在于:
[0019]在步骤S3中，如果当前时刻进行换道的前方车辆的个数大于设定的换道车辆个数阈值，则认为自身车辆前方出现危险状况。
[0020]在步骤S2中，数据处理单元中在得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的横向相对速度的同时，得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度；得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度的过程为:根据当前时刻对应的前方车辆的点云数据，得出当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的纵向相对距离；然后，得出当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度Vy ；Vy = (Cly1-Cly2)/t，(Iy1表示当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的纵向相对距离，dy2表示上一时刻对应的前方车辆与自身车辆的纵向相对距离，t表示当前时刻与上一时刻的时间差；
[0021]然后，得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的减速度；当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的减速度a为:a = (Vy1-Vy2)/t，其中，Vy1表示当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度，Vy2表示当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度；如果a小于设定的减速度阈值，则认为对应的前方车辆出现危险减速行为；
[0022]在步骤S3中，根据当前时刻进行换道的前方车辆的个数和当前时刻出现危险减速行为的前方车辆的个数，判断自身车辆前方是否出现危险状况。
[0023]在步骤S3中，如果当前时刻进行换道的前方车辆的个数和当前时刻出现危险减速行为的前方车辆的个数之和大于设定的危险状况阈值，则认为自身车辆前方出现危险状况。
[0024]本发明的有益效果为:能够在自身车辆前方出现危险路况时，及时地向驾驶员发出声光警报。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本发明的一种用于前路危险状况检测的报警装置的电路结构示意图；
[0026]图2为本发明的一种用于前路危险状况检测的报警装置的工作过程示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0028]参照图1，为本发明的一种用于前路危险状况检测的报警装置的电路结构示意图。该用于前路危险状况检测的报警装置包括车辆，在车辆内设置有数据处理单元，数据处理单元用于识别自身车辆前方的危险状况。数据处理单元为ARM处理器、单片机或工控机。
[0029]本发明实施例中，在车辆前方保险杠正中央固定有激光扫描雷达，用于采集前方车辆的点云数据。该激光扫描雷达为SICK安全激光扫描仪，其具体型号为S3000，扫描角度为190度，保护区域范围为7m，120毫秒分辨率为30_150mm。该激光扫描雷达的信号输出端电连接上述数据处理单元的信号输入端，激光扫描雷达用于将采集的前方车辆的点云数据实时发送至数据处理单元。
[0030]本发明实施例中，在车辆仪表盘上或驾驶室方向盘旁边固定有闪光蜂鸣器，该闪光蜂鸣器为上海二工AD16-22SM型闪光蜂鸣器。该闪光蜂鸣器电连接数据处理单元的信号输出端；当数据处理单元接收到前方车辆的点云数据时，根据前方车辆的点云数据，判断自身车辆前方是否出现危险状况；在自身车辆前方出现危险状况时，控制闪光蜂鸣器发光发声，以提醒驾驶员注意前方路况。
[0031]参照图2，为本发明的一种用于前路危险状况检测的报警装置的工作过程示意图。对该用于前路危险状况检测的报警装置的工作过程说明如下:
[0032]车辆开始行驶后，激光扫描雷达实时采集每个前方车辆的点云数据，并将采集到的每个前方车辆的点云数据实时发送至数据处理单元。
[0033]在数据处理单元中，得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的横向相对速度。前方车辆相对自身车辆的横向相对速度可以作为前方车辆是否进行换道的标准。本发明实施例中，得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的横向相对速度的过程为:根据当前时刻对应的前方车辆的点云数据，得出当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离。如果当前时刻对应的前方车辆位于自身车辆的前方左侧，则当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离为正数，反之，如果当前时刻对应的前方车辆位于自身车辆的前方右侧，则当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离为负数；具体地说，前方车辆的点云数据为在以激光扫描雷达为原点的三维直角坐标系中的点云数据，该三维直角坐标系的X轴正向表不车道的横向向左方向，该三维直角坐标系的X轴负向表不车道的横向向右方向，该三维直角坐标系的Y轴正向表示车辆沿车道的行驶方向，该三维直角坐标系的Z轴正向表不竖直向上方向。
[0034]然后，得出当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的横向相对速度Vx ；Vx =(Ck1-Ck2)/t，dXl表示当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离，办2表示上一时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离，t表示当前时刻与上一时刻的时间差。当前时刻与激光扫描雷达当前的一次采样相对应，上一时刻与激光扫描雷达的上一次采样相对应。
[0035]如果截止到当前时刻连续b次得出的对应的前方车辆相对自身车辆的横向相对速度均大于O (说明对应的前方车辆相对自身车辆进行持续横向向左的运动)，则认为当前时刻对应的前方车辆正在进行换道；如果当前时刻连续b次得出的对应的前方车辆相对自身车辆的横向相对速度均小于O (说明对应的前方车辆相对自身车辆进行持续横向向右的运动)，则认为当前时刻对应的前方车辆正在进行换道；然后，统计当前时刻进行换道的前方车辆的个数；本发明实施例中，b的取值为5至10。
[0036]根据当前时刻进行换道的前方车辆的个数，判断自身车辆前方是否出现危险状况；数据处理单元在自身车辆前方出现危险状况时，控制闪光蜂鸣器发光发声。具体地说，如果当前时刻进行换道的前方车辆的个数大于设定的换道车辆个数阈值，则认为自身车辆前方出现危险状况。本发明实施例中，设定的换道车辆个数阈值为2或3。当当前时刻进行换道的前方车辆的个数大于设定的换道车辆个数阈值时，激光扫描雷达持续工作，当某一时刻进行换道的前方车辆的个数不大于设定的换道车辆个数阈值，数据处理单元不向闪光蜂鸣器发出控制信号，闪光蜂鸣器停止发光发声。
[0037]作为本发明实施例的一种改进，数据处理单元中在得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的横向相对速度的同时，得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度；得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度的过程为:根据当前时刻对应的前方车辆的点云数据，得出当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的纵向相对距离；当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的纵向相对距离为正数。然后，得出当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度Vy ；Vy = (Cly1-Cly2)/t，(Iy1表示当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的纵向相对距离，dy2表示上一时刻对应的前方车辆与自身车辆的纵向相对距离，t表示当前时刻与上一时刻的时间差；如果Vy大于0，说明当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆向车道的前进方向行驶，两车距离正在加大。反之如果Vy小于0，说明当前时刻自身车辆相对对应的前方车辆向车道的前进方向行驶，两车距离正在缩短。
[0038]然后，得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的减速度；当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的减速度a为:a = (Vy1-Vy2)/t，其中，Vy1表示当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度，Vy2表示当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度；如果a小于设定的减速度阈值(负数)，则认为对应的前方车辆出现危险减速行为，可能导致追尾事故的发生。否则，不认为对应的前方车辆出现危险减速行为。本发明实施例中，设定的减速度阈值为-lm/s2。
[0039]然后，根据当前时刻进行换道的前方车辆的个数和当前时刻出现危险减速行为的前方车辆的个数，判断自身车辆前方是否出现危险状况。具体地，如果当前时刻进行换道的前方车辆的个数m和当前时刻出现危险减速行为的前方车辆的个数之和η大于设定的危险状况阈值，则认为自身车辆前方出现危险状况，否则，不认为自身车辆前方出现危险状况。本发明实施例中，设定的危险状况阈值为2或3。
[0040]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种用于前路危险状况检测的报警装置，其特征在于，包括:车辆、位于车辆内的数据处理单元、固定于车辆前方保险杠正中央的激光扫描雷达、以及固定在车辆仪表盘上的闪光蜂鸣器，所述激光扫描雷达的激光发射端朝向车辆前方； 所述激光扫描雷达的信号输出端电连接所述数据处理单元的信号输入端，所述数据处理单元的信号输出端电连接所述闪光蜂鸣器。
2.如权利要求1所述的一种用于前路危险状况检测的报警装置，其特征在于，所述数据处理单元为ARM处理器、单片机或工控机。
3.如权利要求1所述的一种用于前路危险状况检测的报警装置，其特征在于，所述激光扫描雷达为SICK安全激光扫描仪，其具体型号为S3000 ;所述闪光蜂鸣器为AD16-22SM型闪光蜂鸣器。
4.一种用于前路危险状况检测的报警方法，基于权利要求1所述的一种用于前路危险状况检测的报警装置，其特征在于，包括以下步骤: 51:车辆开始行驶后，激光扫描雷达实时采集每个前方车辆的点云数据，并将采集到的每个前方车辆的点云数据实时发送至数据处理单元； 52:在数据处理单元中，得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的横向相对速度；得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的横向相对速度的过程为:根据当前时刻对应的前方车辆的点云数据，得出当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离；如果当前时刻对应的前方车辆位于自身车辆的前方左侧，则当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离为正数，反之，如果当前时刻对应的前方车辆位于自身车辆的前方右侧，则当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离为负数；然后，得出当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的横向相对速度Vx ；Vx = (dx1-dx2)/t, (Ix1表示当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离，Clx2表示上一时刻对应的前方车辆与自身车辆的横向相对距离，t表示当前时刻与上一时刻的时间差； 如果截止到当前时刻连续b次得出的对应的前方车辆相对自身车辆的横向相对速度均大于O，则认为当前时刻对应的前方车辆正在进行换道；如果当前时刻连续b次得出的对应的前方车辆相对自身车辆的横向相对速度均小于O，则认为当前时刻对应的前方车辆正在进行换道；然后，统计当前时刻进行换道的前方车辆的个数； 53:根据当前时刻进行换道的前方车辆的个数，判断自身车辆前方是否出现危险状况；数据处理单元在自身车辆前方出现危险状况时，控制闪光蜂鸣器发光发声。
5.如权利要求4所述的一种用于前路危险状况检测的报警方法，其特征在于，在步骤S3中，如果当前时刻进行换道的前方车辆的个数大于设定的换道车辆个数阈值，则认为自身车辆前方出现危险状况。
6.如权利要求4所述的一种用于前路危险状况检测的报警方法，其特征在于，在步骤S2中，数据处理单元中在得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的横向相对速度的同时，得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度；得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度的过程为:根据当前时刻对应的前方车辆的点云数据，得出当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的纵向相对距离；然后，得出当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度Vy ；Vy = (Cly1-Cly2)/t，(Iy1表示当前时刻对应的前方车辆与自身车辆的纵向相对距离，dy2表示上一时刻对应的前方车辆与自身车辆的纵向相对距离，t表示当前时刻与上一时刻的时间差； 然后，得出当前时刻每个前方车辆相对自身车辆的减速度；当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的减速度a为:a = (Vy1-Vy2)/t，其中，Vy1表示当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度，Vy2表示当前时刻对应的前方车辆相对自身车辆的纵向相对速度；如果a小于设定的减速度阈值，则认为对应的前方车辆出现危险减速行为； 在步骤S3中，根据当前时刻进行换道的前方车辆的个数和当前时刻出现危险减速行为的前方车辆的个数，判断自身车辆前方是否出现危险状况。
7.如权利要求6所述的一种用于前路危险状况检测的报警方法，其特征在于，在步骤S3中，如果当前时刻进行换道的前方车辆的个数和当前时刻出现危险减速行为的前方车辆的个数之和大于设定的危险状况阈值，则认为自身车辆前方出现危险状况。
【文档编号】B60Q9/00GK104290658SQ201410512866
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】王畅, 赵佳, 付锐, 郭应时, 袁伟 申请人:长安大学