本发明涉及汽车安全
技术领域：
，尤其是一种汽车防止被追尾（前、后车碰撞）的预警装置。
背景技术：
：随着汽车大量进入人们的日常生活，汽车行驶安全越来越受到关注和重视。就常见的汽车追尾或被追尾事故而言，大多是因为前车紧急刹车后，后车未能及时反应，自车与前车保持的安全距离不够，或者不清楚前车刹车目的（紧急刹车还是轻踩刹车），从而造成刹车力度不够，未能在有限时间和距离内及时停车而造成追尾碰撞事故。为了有效避免和减少汽车追尾事故的发生，现有技术一般是在汽车上安装主动侦测雷达，当两车之间的距离小于安全距离时后车自动减速。但是此种方法是主动侦测、被动感应，受行车速度和行车环境等影响，防追尾效果差强人意。此外，现有的主动侦测装置造价较高，实现方法颇为复杂，只能安装于较高档的汽车上，推广普及较为不易。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种汽车防追尾方法及预警系统，实现对自车的驾驶员进行提醒及给予前后车的驾驶员警示，减少汽车追尾事故，系统小巧，价格便宜，装车方便。为达到上述目的，本发明提供一种汽车防追尾方法，该方法是在汽车上安装预警装置控制器，通过预警装置控制器获知刹车踏板踩踏深度和踏板位置变化率，用以识别是否达到急刹车状态，并控制汽车危险警告声光，达到防止被追尾预警；另外，通过预警装置控制器获取自车车速、行驶路面的坡度来计算安全距离，通过识别本车道是否有车辆进入，同时检测两车的车距是否达到安全距离以下进行预警，防止自车追尾前车。所述预警装置控制器通过蓝牙控制汽车危险警告声光。所述安全距离是指自车的车速对应的安全距离和坡度修正的安全距离之和，车速对应的安全距离通过图像分析计算获取，使用ccd摄像头拍摄图像，识别障碍物（车辆），根据障碍物面积的大小间接计算。也可以图像分析计算结合激光雷达测距共同获取，这样准确率更高；图像分析计算是一种基于逆投影变换的测距算法，该算法的原理是：当焦距一定时，车距与图像上车辆宽度的乘积是一个常数；设为前一时刻的车距，为后一时刻的车距，为前一时刻图像中车辆宽度所占的像素数，为后一时刻图像中车辆宽度所占的像素数，则：假设图像的大小为w,则距离,或者；由上式可知，，将此常数记为c，通过n次测量记录di和wi的值，即可求出自车校准的c值为：在获得了校准的c值后，可进一步利用图像中前车的二维宽度w，计算出实际空间中的自车与前车的距离；车辆前进的加速度由gps定位模块根据获取的车速进一步计算可得，车身在前悬架处的上下振动位移为z1，由摆锤所受各力对摆动中心o的矩可写出其转动方程:式中:j=mr2,φ=θ-(α+β),g为重力加速度，；上式又可化简为：经过进一步的数据分析加工计算，可获得计算道路坡度角α的近似公式：。所述防止追尾前车预警包括车内语言提示驾驶员、危险警告灯工作、喇叭工作或者其结合。为达到上述目的，本发明提供的汽车防追尾预警系统，包括有连接刹车踏板的刹车踏板位置传感器、预警装置控制器、倾角传感器、自车速度获取模块和ccd视觉分析模块，通过ccd摄像头拍摄的图像，识别障碍物，根据障碍物面积的大小间接计算车距。所述预警装置控制器接收上述传感器信号，当达到预警条件，立即控制汽车危险警告声光，对自车的驾驶员进行提醒，同时给予前后车驾驶员以警示。所述预警装置控制器采用高度集成的car-cam主板msc8328p，其具有dual600mhz32-bitrisc处理器，配置ddr4g内存和蓝牙发送接受模块；所述汽车的危险警告灯开关及喇叭开关均设计为蓝牙和手动按压同时可控模式，危险警告灯开关及喇叭开关通过蓝牙连接预警装置控制器，危险警告灯开关接收预警装置控制器输出的信号控制警告灯工作；喇叭开关接收预警装置控制器输出的信号控制汽车喇叭工作。所述视觉分析模块是基于单目ccd镜头的视觉系统。所述自车速度获取模块是gps定位模块或者车载网络can接收仪表电脑的车速信号模块。所述刹车踏板位置传感器是非接触式霍尔刹车踏板位置传感器，具有磁铁和霍尔ic芯片；霍尔ic芯片固定，磁铁随刹车踏板一起运动，改变磁力线入射角度，藉此影响霍尔ic芯片的电压输出值。本发明实现对自车的驾驶员进行提醒及给予前后车的驾驶员警示，由此既可以防止追尾前车，又可以预警被后车追尾。系统小巧，价格便宜，装车方便，不改变原车外观与线路，通过预警装置控制器获知自车车速v、行驶路面的坡度a、计算安全距离dg，并通过识别安全距离内本车道是否有目标车辆进入安全距离以内，达到对自车的驾驶员进行提醒，防止追尾前车；另外，在紧急刹车的情况下，预警装置控制器通过接收刹车踏板位置传感器输出的信号分析判断急刹车的程度进而使用蓝牙模块控制危险警告灯开关及喇叭开关，防止被后车追尾以及突发情况下打开危险警告灯和喇叭预警防止二次事故，增加行车安全。附图说明：附图1为本发明预警系统结构原理图；附图2为本发明的预警系统工作流程图；附图3为本发明的单目ccd视觉系统识别车辆距离示意图；附图4为本发明其一实施例的刹车踏板位置传感器的原理图；附图5为倾角传感器的原理图；附图6为计算坡度的车辆模型。具体实施方式：以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。本发明有关一种汽车防追尾方法，该方法是在汽车上安装预警装置控制器，通过预警装置控制器获知刹车踏板踩踏深度和踏板位置变化率，用以识别是否达到急刹车状态，并控制汽车危险警告声光，达到防止被追尾预警；以及通过预警装置控制器获知自车车速、行驶路面的坡度、计算安全距离，并通过识别安全距离内本车道是否有目标车辆进入安全距离以内进行防止追尾前车预警。实现对自车的驾驶员进行提醒及给予前后车的驾驶员警示，由此既可以防止追尾前车，又可以预警被后车追尾。本方法中，所述预警装置控制器通过蓝牙控制汽车危险警告声光，方便控制及传输；所述安全距离是车速对应的安全距离dv和坡度修正的安全距离dɑ之和，即dg=dv+dɑ，车速对应的安全距离通过图像分析计算获取。通过ccd摄像头拍摄的图像，识别障碍物，根据障碍物面积的大小计算实际车距。所述防止追尾前车预警包括车内语言提示驾驶员、危险警告灯工作、喇叭工作或者其结合。由此提升汽车防追尾的功效。图3所示，所述图像分析的方法采用单目ccd视觉测距，是一种基于逆投影变换的测距算法。该方法既易于实现，同时处理图像的速度较快。该算法的原理是：当焦距一定时，车距与图像上车辆宽度的乘积是一个常数。当两车间距不同时,前方车辆在图像中成像的大小不同。设为前一时刻的车距，为后一时刻的车距，为前一时刻图像中车辆宽度所占的像素数，为后一时刻图像中车辆宽度所占的像素数，则：假设图像的大小为w,则距离,或者。由上式可知，，将此常数记为c，通过n次测量记录di和wi的值，即可求出自车校准的c值为：在获得了校准的c值后，可进一步利用图像中前车的二维宽度w，计算出实际空间中的自车与前车的距离d：。参阅图1~6所示，系本发明的较佳实施例示意图，本发明的汽车防追尾预警系统，包括有连接刹车踏板的刹车踏板位置传感器1、预警装置控制器2、倾角传感器3、自车速度获取模块4、视觉分析模块5，所述预警装置控制器2接收刹车踏板位置传感器1、倾角传感器3、自车速度获取模块4及视觉分析模块5输出的信号，控制汽车危险警告声光，对自车的驾驶员进行提醒及给予前后车的驾驶员警示。预警装置控制器2采用高度集成的car-cam主板msc8328p，其具有dual600mhz32-bitrisc处理器，配置ddr4g内存和蓝牙发送接受模块，接收刹车踏板位置传感器1、倾角传感器3、自车速度获取模块4及视觉分析模块5输出的信号并分析处理，然后通过蓝牙发送接受模块输出指令。所述汽车的危险警告灯开关6及喇叭开关7均设计为蓝牙和手动按压同时可控模式，危险警告灯开关6及喇叭开关7通过蓝牙连接预警装置控制器2，危险警告灯开关6接收预警装置控制器2输出的信号控制警告灯61工作；喇叭开关7接收预警装置控制器2输出的信号控制汽车喇叭71工作。工作时，防止被追尾功能模块依据刹车踏板踩踏深度和踏板位置变化率信号，以识别是否达到急刹车状态，分成2级预警设计，高一级的响应是危险警告灯和喇叭同时工作，低一级的预警响应是只有危险警告灯工作。防追尾前车功能模块设计成2级预警响应，低一级的预警响应是语言提示驾驶员要减速行驶，保持安全距离；高一级的预警响应包含两方面：车内语言提示驾驶员和危险警告灯工作，用以提醒前车、后车的驾驶员本车处于危险处境。本实施例中采用mstar·晨星的主板msc8328p，其是高度集成的car-cam解决方案，主芯片为dual600mhz32-bitrisc处理器，内置ddr，通过gps模块可实现记录车速及行车轨迹的功能。支持移动侦测功能，支持车道检测。ccd为高清1920x1080,30fps镜头，支持h.264存储压缩方式；可自动循环录影，可设定每个档案录影时间，同时支持ntsc/pal.tvoutput和hdmi输出。图1、4所示，本实施例中，刹车踏板位置传感器1是采用非接触式霍尔刹车踏板位置传感器，实时采集刹车踏板位置计算刹车踏板深度，同时进一计算踩踏速度，工作稳定、准确。该传感器具有磁铁11和霍尔ic芯片12；霍尔ic芯片12固定，磁铁11随刹车踏板一起运动，改变磁力线入射角度，藉此影响霍尔ic芯片12的电压输出值，获得相应输出信号。汽车的危险警告灯开关6及喇叭开关7均设计为蓝牙和手动按压同时可控模式，实现危险警告灯开关6及喇叭开关7通过蓝牙连接预警装置控制器2，危险警告灯开关6接收预警装置控制器2输出的信号控制警告灯61工作；喇叭开关7接收预警装置控制器2输出的信号控制汽车喇叭71工作；同时保留了汽车危险警告灯开关6及喇叭开关7原有的手工功能，增加实用性。通过检测刹车踏板位置传感器1的变化率和踏板踩踏深度（位置传感器最大位移量）来识别是否达到急刹车状态。如果判断是急刹车，通过蓝牙控制汽车的危险警告灯，使其工作，对后车进行及时预警。如果判断是特急刹车除了危险警告灯工作外，还控制喇叭警示后车。图1、5、6所示，本实施例中，所述倾角传感器3是单摆角位移传感器，对行驶路面坡度进行测量，并输出坡度信号给预警装置控制器2。所述自车速度获取模块4是gps定位模块或者车载网络接收仪表电脑的车速信号模块。所述视觉分析模块5是基于ccd镜头的视觉系统。测量前车距离采用图像分析计算获取，通过ccd镜头拍摄的图像识别障碍物（车辆），根据障碍物面积的大小间接计算是否在安全距离以内，安装简单方便，成本低，性价比高。图5所示，所述倾角传感器包含单摆角位移传感器和振动位移传感器，其安装于前悬架处的车身上，由其测定摆角为θ。当车辆在坡道上行驶时,任一时刻由于各力的影响,使单摆产生一个相对于前进方向的偏转角θ。而θ角由坡度角α和车身俯仰运动引起的偏角β以及惯性力fjs、fjz共同作用引起的偏转角三部分组成,即θ=α+β+φ。车辆前进的加速度由gps定位模块根据获取的车速进一步计算可得，车身在前悬架处的上下振动位移为z1,见图6所示，由摆锤所受各力对摆动中心o的矩可写出其转动方程:式中：j=mr2,φ=θ-(α+β),g为重力加速度,。上式又可化简为：经过进一步的数据分析加工计算，可获得计算道路坡度角α的近似公式：。安全车距预警模型的建立：《中华人民共和国道路交通安全法》规定：机动车在高速公路上行驶，车速超过每小时100公里时，安全车距为100米以上，车速低于每小时100公里时，最小安全车距不得少于50米。在实际行车当中车速越低，人们的车距间隔会越近，本发明设计当车速低于40km/h时停止防追尾前车预警功能，防后车追尾预警功能开机后即有效，只要达到预警条件即预警。安全车距与汽车的刹车距离有重要关系，刹车距离s=v2/2gμ（g=9.8m/s2），主要取决于车速和轮胎与地面之间的摩擦力，刹车距离与车速的平方成正比，与摩擦系数成反比。当汽车在常规柏油马路上行驶，其摩擦系数取0.8，刹车减加速度取6m/s2。刹车距离取决于汽车的车速，如果车速增加1倍，刹车距离将增大至4倍，上述为理论上计算的刹车距离，另外在刹车过程中还有一个十分重要的因素需要考虑：就是从人看到危险到踩刹车减速，需要一段反应时间，这段时间包括人的反应时间和汽车的响应时间，我们取多数人的平均反应时间为1秒，由此计算的实际紧急刹车距离数据如下：表1车速和紧急刹车距离的一组数据：车速/km/h405060708090100110120130140150对应车速刹停所需时间/s1.92.32.83.23.74.24.65.15.66.06.56.9上述刹停时间所需距离/m10.316.123.131.541.252.164.377.892.6108.7126.0144.7包含人车反应时间的紧急刹车距离/m19.026.234.443.653.764.977.090.1104.2119.3135.3152.4增加的距离/m8.710.111.212.012.612.812.712.311.610.69.37.7上述安全距离的消亡时间/s1.71.92.12.22.42.62.82.93.13.33.53.7汽车的车速可由gps模块获取，而实车的车距是由ccd视觉模块分析计算获得。本发明设计在ｃｃｄ测量图像中，将侦查到的前车在安全距离以外会用绿色矩形框标出，当车距小于等于对应车速时的紧急刹车距离时即启动高级预警，矩形框也会变为红、绿、蓝三色的报警式闪动提示。为了减少追尾前车的风险，上述计算的紧急刹车距离相对安全性不足，因此把其设定为高级别预警。在高级预警之前，需要按照驾驶经验数据，在各车速对应的紧急刹车距离上增加0.6s后的刹车距离如表2所示（减加速度6m/s2），当侦查到的车距在安全距离以外用绿色矩形框标出，当车距小于等于对应车速的安全距离时启动低级预警，并且矩形框变为红色闪动提示。此时配合系统语言提示，可提前提醒驾驶员及时刹车降速，保持合理车距。表2车速和安全距离（据经验值获得）的一组数据：车速/km/h405060708090100110120130140150增加反应时间的安全刹车距离/m25354555658095105125140155175增加安全距离后的消亡时间/s2.32.52.72.82.93.23.43.43.83.94.04.2增加了的反应时间/s0.50.60.60.60.50.60.60.50.60.60.50.5当然，以上结合实施方式对本发明做了详细说明，只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，因此，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。当前第1页12