一种汽车安全距离预警、紧急制动系统及其预警、制动方法与流程

本发明属于汽车制动系统领域，特别涉及一种汽车安全距离预警、紧急制动系统及其预警、制动方法。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，汽车在生活中的使用越来越普及，已成为当今社会最重要的交通运输、代步工具。但是随着汽车数量不断的增加，以及科技进步所带来的无人驾驶汽车技术逐渐成熟，其安全问题亦日益突显，当遇到突发情况，如在高速上前车因故障减速、停止，遇到各种机动车、非机动车等突然横穿马路时，很可能由于人的滞后反应速度导致踩刹车不及时、失去应急举措意识等，这样的误操作很容易引起严重的交通安全事故，造成难以估计的人身、财产安全损失。

有关研究表明，因驾驶员因素引发的车辆追尾事故中，31％的事故是由于驾驶员瞌睡或注意力不集中而对潜在危险没有作出反映引起，49％的事故是由于驾驶员对危险的反映迟缓或采取的制动强度不够引起，20％的事故是由于驾驶员以最大强度制动但不够及时引起。研发智能车辅驾功能，尤其是能进行预警及紧急制动的智能控制系统，在危险情况下，能代替人的行为，进而避免事故发生或者减小事故损失程度。

现有的自动紧急制动系统如神经网络紧急制动系统，多采用交通道路危险驾驶工况采集、车辆交通行进过程模拟测试等方式建立系统样本，对数据进行分析处理后才能设计避撞策略，但这类系统对样本数据的依赖性强，可能存在过度学习或者学习不足的情况，且训练较为困难，开发周期长、开发成本大。

技术实现要素：

为了降低汽车追尾、碰撞的风险，减小车辆事故引起的各种损失，本发明提供了一种可自动预警及紧急制动的汽车制动系统及其预警、制动方法，能够有效的降低汽车发生事故的风险，减少安全事故的发生，在危险情况下最大限度的降低人身、财产损失。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种汽车安全距离预警、紧急制动系统，包括距离检测单元、速度检测单元、数据接收电路、中央控制单元、设备驱动模块、紧急电控液压制动装置和语言预警装置，

所述距离检测单元、速度检测单元分别用于采集前方障碍物与本车的实时距离、前方障碍物的实时速度，并将采集的数据通过所述数据接收电路传输给中央控制单元，所述设备驱动模块分别与中央控制单元、紧急电控液压制动装置及语言预警装置相连接；所述中央控制单元还用于获取本车的速度信息，中央控制单元通过前方障碍物与本车的实时距离、前方障碍物的实时速度及本车的速度信息对本车的安全状态进行评估，从而发送预警或紧急制动指令，控制语言预警装置或紧急电控液压制动装置的启动。

上述方案中，所述距离检测单元采用距离传感器。

上述方案中，所述速度检测单元采用速度传感器。

上述方案中，所述中央控制单元采用单片机。

上述方案中，所述设备驱动模块由放大三极管、继电器组成，用于提供紧急电控液压制动装置、语言预警装置所需的电能。

一种汽车安全距离预警、紧急制动系统的预警、制动方法，针对车速40km/h、50km/h、60km/h三个速度档位进行预警及制动分析处理，通过设置不同速度档位的预警距离阈值和制动速度阈值；在一级预警判断程序中，当距离检测单元检测到前方障碍物与本车的绝对距离触发预警距离阈值时，语言预警装置启动，提示本车减速或刹车；在二级制动判断程序中，当距离检测单元检测到前方障碍物与本车的绝对距离触发预警距离阈值，同时速度检测单元检测到前方障碍物的实时车速触发制动速度阈值时，紧急电控液压制动装置启动，本车制动驻车，同时本车报警闪光灯开启。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所述的预警、紧急制动系统能够进行快速识别本车的实时车况以及车前的复杂交通状况，并发出相应的控制指令，以应对紧急情况；若车前为静止障碍物，中央控制单元则根据当前车速下的刹车距离判断是否需要预警或紧急制动；若车前为移动障碍物，中央控制单元则根据当前车速、移动障碍物速度、刹车距离、刹车时间计算出当前状态是否安全，然后中央控制单元发送相应的控制指令；如在预警范围内则语言预警装置启动提醒驾驶员减速或者制动；如必须采取紧急制动措施，则紧急电控液压制动装置启动，汽车刹车。本发明的预警、紧急制动系统不对汽车原有的制动系统作任何结构上的修改，因而不会影响驾驶员的正常驾驶，不改变驾驶员的行车习惯。本发明能够对各种汽车前方障碍物进行识别预警，并且在紧急情况下实现汽车制动，降低人身、财产安全危害，提高汽车行驶安全性。

附图说明

图1为本发明预警、紧急制动系统的结构示意图；

图2为本发明中央控制单元对实时路况的判断流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的实施例，但本发明的保护范围并不限于此。

图1所示的预警、紧急制动系统的结构示意图中，预警、紧急制动系统包括距离传感器、速度传感器、数据接收电路、单片机、设备驱动模块、紧急电控液压制动装置和能够播放音频文件的扬声器(提示的语音是预先设置好的)。

距离传感器实时采集本车前方的路况信息，判断在预警范围内是否存在各种静止或移动中风险障碍物，如机动车、护栏等，采集前方障碍物与本车的实时距离，并将采集的实时距离通过数据接收电路传输给单片机；速度传感器用于采集已检测到的前方障碍物的实时速度信息，并通过数据接收电路传输给单片机。设备驱动模块分别与单片机、紧急电控液压制动装置及扬声器相连接，设备驱动模块由放大三极管、继电器组成，用于提供紧急电控液压制动装置、扬声器所需的电能。单片机还用于获取本车的速度信息，并通过前方障碍物与本车的实时距离、前方障碍物的实时速度及本车的速度信息分析车前障碍物是否对本车当前行驶状态构成威胁，从而发送预警或紧急制动指令，启动扬声器或者紧急电控液压制动装置。

预警、紧急制动系统的工作过程为：距离传感器实时采集车前障碍物与本车的绝对距离信息并通过数据接收电路发送给单片机；速度传感器实时采集车前障碍物的速度信息并通过数据接收电路发送给单片机；单片机分别发送模拟电压指令并通过设备驱动模块控制语言预警装置或者紧急电控液压制动装置启动、停止；扬声器对驾驶员发出“当前车速##km/h，请减速”或者“当前车速##km/h，请刹车”等预警信息；紧急电控液压制动装置使本车紧急制动驻车。

单片机对实时路况的判断流程图如图2所示。当在距离传感器检测范围内检测出风险障碍物之后，距离传感器和速度传感器同时将前方障碍物信息(前方障碍物与本车的实时距离、前方障碍物的实时速度信息)传递给单片机，单片机结合本车当前速度来判断此时路况；其中，障碍物与本车的实时距离为st，障碍物的实时速度为vt，本车当前速度为v0。

表1汽车制动距离标准

由表1中的数据可知不同车速下的汽车制动距离标准，结合实际社会应用，本发明针对车速40km/h、50km/h、60km/h三个速度档位进行预警及制动分析处理，考虑实际情况中人的反应速度以及传感器的识别精确度，本发明采用的实际制动距离标准如表2所示。

表2本发明采用的汽车制动距离

当障碍物与本车的实时距离st＞50m时，(《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第八十条机动车在高速公路上行驶，车速超过每小时100公里时，应当与同车道前车保持100米以上的距离；车速低于每小时100公里时，与同车道前车距离可以适当缩短，但最小距离不得少于50米。)认为此时路况安全，本车可正常行驶；若st≤50m时，则判断本车当前速度v0是否大于60km/h，若v0＞60km/h，则单片机发送控制指令，扬声器启动并提示“当前行车距离过近，车速##km/h，请减速”；若v0≤60km/h，则继续判断st是否大于38m，若st＞38m，则认为此时路况安全，可正常行驶；当st≤38m时，则判断车速v0是否大于50km/h，若v0＞50km/h，则单片机发送控制指令，扬声器并提示“当前行车距离过近，车速##km/h，请减速”；若v0≤50km/h，则继续判断st是否大于29m，若st＞29m，则认为此时路况安全，可正常行驶；当st≤29m时，则程序转入二级制动判断程序。在二级制动判断流程图中，

s绝＝st+v绝*t(1)

其中，s绝为本车与前方障碍物的绝对距离，v绝定义为本车与前方障碍物的相对速度，t为驾驶员的动作时间。

实际情景中，从驾驶员看到紧急情况到踩刹车使车减速，需要一段时间，这包括驾驶员的反应时间和汽车的响应时间；人与人的反应时间不同，专业运动员的反应时间仅0.1s，普通人的反应时间在0.2s以上。如果考虑驾驶员的反应时间和汽车的响应时间，正常情况下所需总时间约0.5-0.6s，实际上除了遇到突然状况外，大多数驾驶员的动作时间约需1s，故设置t＝1s。

首先判断本车与前方障碍物的绝对距离s绝是否大于20m，若s绝＞20m，则单片机发送控制指令，扬声器启动并提示“当前行车距离过近，车速##km/h，请减速”；若s绝≤20m，则判断本车速度v0是否大于60km/h，若v0＞60km/h，则单片机发送控制指令，紧急电控液压制动装置启动，汽车紧急制动；若v0≤60km/h，则继续判断s绝是否大于13m，若s绝＞13m，则单片机发送控制指令，扬声器启动并提示“当前行车距离危险，请及时刹车”；若s绝≤13m，则判断本车速度v0是否大于50km/h，若v0＞50km/h，则单片机发送控制指令，紧急电控液压制动装置启动，汽车紧急制动；若v0≤50km/h，则判断s绝是否大于8m，若s绝＞8m，则单片机发送控制指令，扬声器启动并提示“当前行车距离危险，请及时刹车”；若s绝≤8m，则判断本车速度v0是否大于40km/h，若v0＞40km/h，则单片机发送控制指令，紧急电控液压制动装置启动，汽车紧急制动；若v0≤50km/h，则单片机发送控制指令，扬声器启动并提示“当前行车距离危险，请及时刹车”；到此，二级制动判断结束。此外，在汽车紧急制动时，单片机还能够控制汽车危险报警闪光灯开启，提示后车避让。

综上所述，本发明能够检测识别汽车前方障碍物状态，然后根据需要作出预警或紧急制动等反应，作为车辆行驶的最后一道安全防线，能够最大限度的降低人身、财产损失，提高安全驾驶系数。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。