一种汽车投射图案系统及其投射方法与流程

本发明涉及一种汽车投射图案系统，具体涉及一种汽车减速时可根据路况信息选择投射图案以保障汽车安全行驶的投射系统及其投射方法。

背景技术：

目前汽车数量迅速增加，交通流量急剧增大，对汽车的安全、智能化行驶提出更高的要求，由此，对汽车辅助安全驾驶的需求也开始提升。当汽车运行在夜间、雨雪天气，或在山间、乡村等非正规车道行驶时，经常会出现行人或动物横穿马路的情景，特别是在路况视线不佳的情况下，如果不能提前预警并做出迅速反应，容易发生交通事故。

现有技术中，一般使用车辆的照明灯光作为视线不佳情况下的安全保障，但使用近光灯时，驾驶员观察视距不足；而使用远光灯时，又会影响行人视线，特别是在多车交汇时，更易发生行人判断失误，从而导致交通事故的惨剧。

技术实现要素：

为此，本发明提供一种汽车投射图案系统，以及该系统的投射方法，以解决上述至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种汽车投射图案系统，与汽车控制器连接，包括系统处理器、探测模块、投射系统、定位装置及外部接口，所述探测模块设有探测汽车前方物体类别和位置的探测传感器，所述探测模块的输出端通过控制接口与所述系统处理器连接；所述系统处理器通过所述外部接口与所述汽车控制器进行通信交互；所述系统处理器根据所述探测模块的反馈信号控制所述定位装置和投射系统，将相应图案投射到指定位置。

优选地，根据本发明的汽车投射图案系统，所述投射系统包括装配成一体的投射光源系统和投射图案模式选择系统，所述系统处理器控制所述投射光源系统的启闭及投射图案模式的选择。

优选地，根据本发明的汽车投射图案系统，所述投射光源系统包括光源模块和激光器驱动；所述激光器驱动接收所述系统处理器的指令，控制所述光源模块开启激光光源，并选择发射相应颜色或颜色组合的激光。

优选地，根据本发明的汽车投射图案系统，所述投射图案模式选择系统包括光栅组件、光栅选型马达和光栅马达驱动，所述光栅组件与所述光栅选型马达相连接；所述系统控制器通过所述光栅马达驱动控制所述光栅选型马达对所述光栅组件进行编码及对应图案的选择。

优选地，根据本发明的汽车投射图案系统，所述光栅组件包括具有中心旋转轴的光栅盘和预先刻蚀有至少一种图案的光栅片，所述光栅片按顺序周向排列在所述光栅盘上；所述光栅选型马达带动所述光栅组件绕中心旋转轴转动。

优选地，根据本发明的汽车投射图案系统，所述光栅组件包括至少两个可独立旋转的光栅盘，且所述光栅盘堆栈排列成一体。

优选地，根据本发明的汽车投射图案系统，所述探测传感器包括红外传感器、雷达、红外相机、光学相机、激光测距器中的至少一种。

优选地，根据本发明的汽车投射图案系统，还包括移位马达装置和移位马达驱动，所述系统控制器发出信号至所述移位马达驱动，控制所述移位马达装置对所述投射系统进行位置调节。

根据本发明的另一个方面，提供了一种汽车投射图案的方法，应用于汽车开始刹车并持续减速时，包括如下步骤：

S1信息采集：探测模块探测并收集路况信息，系统处理器对路况信息进行解析和反馈；

S2信息比对：系统处理器将S1中的反馈信息与投射系统预先设定的投射图案进行比对，比对一致，汽车继续减速同时进入步骤3；否则，汽车投射图案系统继续处于待机状态；

S3图案投射：当车速减速到零时，投射系统根据探测的路况信息，将S2中比对一致的投射图案投射到设定位置；

S4图案关闭：当汽车重新启动、加速或超过预设投射时间时，投射系统关闭，回到待机状态；否则，投射图案状态保持。

优选地，根据本发明的汽车投射图案的方法，所述预设投射时间为2～5分钟。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的优点：

本发明的汽车投射图案系统，内置于汽车上，可根据汽车行驶的实际路况，将特定的静态彩色图案或者动态标识图案投射到车辆前方路面上，起到临时性的交通疏导以及车辆、行人的直观预警作用；在恶劣天气情况下，起到辅助交通、确保行车安全交汇的作用；此外，当使用完成后，可关闭投射图案系统，路面恢复如初，应用灵活方便。

附图说明

通过阅读下文具体实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出具体实施方式的目的，而并不认为是对发明的限制。在附图中：

图1是本发明一个实施例中汽车投射图案系统的工作状态示意图。

图2是图1中汽车投射图案系统的结构框图。

图3是本发明一个实施例中产生衍射图案并投射的原理示意图。

图4是本发明一个实施例的光栅组件结构示意图。

图5是本发明另一个实施例的光栅组件结构示意图。

图6是本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细的说明。所述实施例的示例在附图中示出，在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，旨在用于解释本发明，而不构成为对本发明的限制。

本发明提供了一种汽车减速时可根据路况信息选择投射图案以保障汽车安全行驶的投射系统及其投射方法。

图1为本发明一个实施例中汽车投射图案系统的工作状态示意图。

如图1所示，汽车投射图案系统102安装于汽车101前端。当汽车101行驶中，如果遇到前方例如行人或者动物107横穿马路，汽车101会提前减速然后停止，等待行人107穿行通过。与此同时，102投射光束103，当光束103到达路面105时，会在离汽车101前方距离106处的路面上形成特定图案104，这个图案104一方面可以提醒驾驶员和行人注意安全，另一方面帮助行人107横穿马路。汽车投射图案系统102可以在汽车行驶方向108和行人前进方向109进行调节图案104的位置。

图2是图1中汽车投射图案系统102的结构框图。

汽车投射图案系统包括系统处理器202、探测模块203、投射系统211、定位装置（图中未示出）及外部接口201，探测模块203的输出端通过控制接口与系统处理器202连接，系统处理器202通过外部接口201可以和汽车控制器进行通讯，接收外部指令，读取汽车运行状态信息，例如汽车减速和刹车的车速变化等。当系统处理器202接收到汽车车速持续减速或者停车的信号前，启动探测模块203。系统处理器202根据探测模块203的反馈信号控制定位装置和投射系统211，将相应图案投射到指定位置

探测模块203，设有探测汽车前方物体类别和位置的探测传感器和相应的驱动及反馈，能够探测不同的外部路况信号，并将结果反馈到系统处理器202。例如：探测模块203可以是红外传感器、雷达、红外相机、光学相机、激光测距中的一种，也可以是多种传感器的组合。依据传感器的不同类别或组合，能够探测不同的外部路况、前方的物体类别及相对于车的距离和位置等信息，并将信息结果反馈到系统处理器202，系统处理器202通过分析，判断是否符合预定义的投影图案模式，如果符合，则系统选择投影图案模式，并计算出行人相对于车的距离和位置，实时监测更新距离和位置。

投射系统211包括投射光源系统和投射图案模式选择系统，两者装配成为一个整体，投射光源系统包括光源模块205和激光器驱动204，投射光源系统接收系统处理器202的指令并做出应答，选择是否点亮激光光源并选择发射红、绿、蓝激光中一个或多个激光。光源模块205包含激光器、光学准直、对多色系统，还包含红绿蓝光束的合束、反射等。

投射图案模式选择系统包括光栅组件208、光栅选型马达207和光栅马达驱动206，光栅组件208与光栅选型马达207相连接，光栅选型马达207带动光栅组件208绕中心旋转轴转动。系统处理器202选择投影图案模式后，通过控制激光器驱动204点亮或关闭光源模块205，系统控制器202通过光栅马达驱动206来控制光栅选型马达207。

图3是本发明一个实施例中产生衍射图案并投射的原理示意图。

激光器301出射发散光束302，通过准直透镜或透镜组303，变成准直的激光束304。306是一个光栅组件，其中包含了光栅片以及刻蚀在光栅片上的图案305。在投射图案时，激光束304恰好照射到图案305上，并透过305衍射出新光束308，当308传输到地面时，形成了对应图案305的新的衍射图案104。本实施例中，图案104可以是一组间隔的条纹，用于模拟斑马线，辅助行人通过马路。307是光栅选型马达，可以改变位于光束304传输光路上305的图案类型。

如图4所示，光栅组件306的一种实施例。

光栅组件306包含了一个圆盘状装置，在光栅选型马达307的控制下，该装置可以绕中心轴401旋转，旋转方向402可以是顺时针，也可以是逆时针。在光栅组件306圆盘上，可以用嵌入、粘接、夹持等方式固定住一个或者多个光栅片，这些光栅片可以呈特定形状（例如圆形、方形、三角形等等）分布排列在圆盘装置，光栅片上可以包含不同的光栅图案，例如本例中A、B、C；并且可以带有一个空白孔，例如本例中D。

如图5所示，光栅组件306的另外一种实施例，通过两个光栅盘堆栈组合。

图5中包含了两个圆盘状装置501和505。圆盘装置501上含有带A1、B1、C1图案的光栅片，同时还有一个空白孔D1。圆盘状装置501可以被选型马达503驱动，绕装置501中心轴顺时针旋转。圆盘装置505上含有带A2、B2、C2图案的光栅片，同时还有一个空白孔D2。圆盘状装置505可以被选型马达507驱动，绕装置505中心轴顺时针旋转。装置501和装置505的转动彼此是独立的，互不影响。

通过对装置501和505上的光栅片进行编码，可以组合出不同的光栅图案，从而满足不同投影图案模式要求。例如，本实施例中，装置501上D1是空白孔，准直光束509透过第一装置501上空白孔D1，入射到第二装置505上带图案C2的光栅片，形成了匹配图案C2的投射光束510。

本实施例不局限在2个圆盘状装置，可以由更多的圆盘装置在光束入射方向重叠组合。另外，圆盘状装置也不局限在完全重叠，可以是光束入射部位重叠，其它部位错开。

光栅组件具有一个或多个带特定图形的光栅片，光栅选型马达根据预设光栅片编码，由系统处理器指令动作驱动光栅组件，选择指定的光栅片至投射位置。整形好的激光束入射到光栅组件中光栅片上，每个光栅片上都预先刻蚀有固定的图形，激光束穿透光栅片中刻蚀图形部位，并衍射出特定图案，图案经过传输到汽车前方地面，图案相对汽车的位置可以调节。

通过分析出的行人相对于车的距离和位置，系统控制器驱动移位马达，并控制移位马达装置，移位马达装置可以调整投射系统的角度，从而实现对图案位置的调节。

本发明提供了一种汽车投射图案的方法，应用于汽车开始刹车并持续减速时，包括如下步骤：

S1信息采集：探测模块探测并收集路况信息，系统处理器对路况信息进行解析和反馈；

S2信息比对：系统处理器将S1中的反馈信息与投射系统预先设定的投射图案进行比对，比对一致，汽车继续减速同时进入步骤3；否则，汽车投射图案系统继续处于待机状态；

S3图案投射：当车速持续减速到零时，投射系统根据探测的路况信息，将S2中比对一致的投射图案投射到设定位置；

S4图案关闭：当汽车重新启动、加速或超过预设投射时间（例如2～5分钟）时，投射系统关闭，回到待机状态；否则，投射图案状态保持。

优选地，S3中设定持续减速的幅度阈值，当汽车开始刹车后的减速达到该预设的幅度阈值时，属于持续减速；否则，当超过减速时限阈值车速仍未减速到零时，不属于持续减速，汽车投射图案系统返回待机状态。

如图6所示，从汽车准备投射图案和结束投射图案，流程如下：

首先，汽车正常运行中，投射图案系统102处于待机状态。当汽车开始刹车，并持续减速时，系统判断是前方有路况发生，驾驶员做出应急反应，在具体实施例中，可以设置持续减速的幅度，以防频繁的触发。如果汽车持续减速未达到设置幅度，则系统102不被激活，仍处于待机，如果满足设置的条件，则系统102开始工作，此时，系统通过探测模块，采集和探测路况信息，反馈给系统处理器202。

系统处理器进行反馈信号解析，如果不符合预定义的投射图案模式，则返回待机状态，相反，系统处理器读取实时监测的车速信息，若车速未减速到零，汽车一直在前进，则返回继续监测汽车是否刹车和持续减速。当车速为零时，系统102根据最终的探测反馈路况信息，调整光栅马达和移位马达，投射图案到计算设定的位置。

当汽车重新启动和车速增加后，系统102关闭投射图案，回到待机状态，进入下一轮循环，否则，投射图案状态保持。具体实施例中，可以设置时间期限，例如2分钟。系统在投射图案2分钟后关闭，恢复到待机状态。

本发明的汽车投射图案系统，内置于汽车上，可根据汽车行驶的实际路况，将特定的静态彩色图案或者动态标识图案投射到车辆前方路面上，起到临时性的交通疏导以及车辆、行人的直观预警作用；在恶劣天气情况下，起到辅助交通、确保行车安全交汇的作用；此外，当使用完成后，可关闭投射图案系统，路面恢复如初，应用灵活方便。

应该注意的是，上述实施例是对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的数据或步骤。