一种基于牌照显示信号提醒的车辆防追尾警示系统

本发明涉及一种交通运输领域，特别是涉及一种基于牌照显示信号提醒的车辆防追尾警示系统。
背景技术：
：随着我国机动车保有量持续增长，交通拥堵时常发生，车辆时走时停(stop-and-go)现象日益常见。在跟驰行驶环境下，由于后方车辆驾驶员视线受限，难以判断上游车辆运行状态，当上游车辆驾驶行为异常尤其是急停急走时，后方车辆不能及时发现前方的情急状况，易导致车辆追尾和事故的发生。现有的车辆防追尾警示装置，大部分是基于本车辆与前车之间的安全距离对自身状态做出的警示，不能将本车辆与后车间的跟驰状态反馈给后方车辆，无法对后车给出警示信号。此外，机动车车牌信息作为车辆唯一的“身份证”，是识别车辆信息的重要凭证。而且，随着现在社会人们出行方式便捷化、多样化发展，网约车、代驾等出行形式增多，人们需要辩识对应的特定车辆的需求也随之增大，现有的车牌识别技术主要是通过高清摄像头对图像的摄取，经过图像预处理、车牌定位、字符分割、字符识别的后台处理技术，最后输出车牌号，但由于车速、气候、光照、车牌自身情况等因素使得识别的准确性有所降低，尤其在一些光线较弱或黑暗环境中车牌信息难以识别，这给交通管理带来了困难。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于牌照显示信号提醒的车辆防追尾警示系统，用于解决现有技术中无法给后方车辆提供警示信号、以及在光线较弱或黑暗环境中难以识别车牌信息的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于牌照显示信号提醒的车辆防追尾警示系统，包括：车牌本体，所述车牌本体上设有常态灯和警示灯；信号采集模块，用于获取车辆的环境光亮度；还用于在跟驰行驶时，获取本车辆的车轮转速，以及所述车辆与相邻两车间的实时距离；处理模块，用于根据所述环境光亮度调整所述常态灯的亮度；还用于根据所述车轮转速和所述实时距离对前后车距进行实时监控，并在前后车距小于安全距离时通过所述警示灯发出警示信号。采用这种方案，可根据环境光亮度自动调整常态灯的亮度，极大的提高了车牌信息识别度；还可在前后车距小于安全距离时通过警示灯对后方车辆进行警示，以便前后车辆的车主及早进行判断，预防车辆追尾事故的发生。于本发明的一实施例中，所述车牌本体包括车牌底层、保护层、发光面层、透光层、车牌面层及表面反光层；所述发光面层包括面光源层和点阵光源层，所述面光源层与所述点阵光源层相重叠，所述面光源层靠近所述保护层，所述点阵光源层上的led灯珠的位置与所述车牌本体上的文字和数字相对应；其中，所述常态灯对应所述面光源层，所述警示灯对应所述点阵光源层。采用这种方案，光源仅透过车牌面层的文字笔划、数字轮廓部分射出，点亮时仅文字、数字发光，提高了车牌信息的识别度。于本发明的一实施例中，所述信号采集模块包括：感光单元，设于所述车牌本体上，用于获取车辆的环境光亮度；超声波雷达，设于所述车辆的车头和车尾，用于获取相邻两车之间的实时距离；霍尔传感器，设于所述车辆的车轮处，用于获取所述车辆的车轮转速。于本发明的一实施例中，所述处理模块根据所述环境光亮度调整所述常态灯的亮度的步骤包括：将所述环境光亮度和预存的光强对照表进行匹配，若所述环境光亮度包含在所述光强对照表的一个参数范围内，则选取该参数范围对应的所述面光源层的发光值，根据所述面光源层的发光值输出相应电压值到所述常态灯。于本发明的一实施例中，所述面光源层的发光值与所述常态灯亮度的对应关系表达式为：其中，i：为常态灯的发光强度；i0：为面光源层的发光值；η1、η2：分别为透光层和表面反光层的透光率；η3：为常态灯发光面板的光源利用效率；a：为车牌透光面积。于本发明的一实施例中，所述处理模块根据所述车轮转速和所述实时距离对前后车距进行实时监控，并在前后车距小于安全距离时通过所述警示灯发出警示信号的步骤包括：根据所述车轮转速和所述实时距离获取所述车辆与相邻两车之间的最小安全距离和最大安全距离，其中，所述最大安全距离为所述最小安全距离的λ1倍，λ1为大于等于1的自然数；当所述实时距离小于所述最大安全距离，且大于所述最小安全距离时，触发一级警示信号；当所述实时距离小于所述最小安全距离时，触发二级警示信号；当所述车轮制动减速度大于预设的最大制动减速度时，触发二级警示信号。于本发明的一实施例中，所述处理模块根据所述车轮转速和所述实时距离获取所述车辆与相邻两车之间的最小安全距离和最大安全距离的步骤包括：根据所述车轮转速获取所述车辆自身的行车速度和制动减速度；根据所述车辆与相邻两车间的实时距离获取相邻两车的相对行车速度，进而获得相邻两车的实时速度；根据所述车辆自身的行车速度和制动减速度、所述相邻两车的实时速度，获取所述车辆与相邻两车之间的最小安全距离和最大安全距离。于本发明的一实施例中，所述根据所述车辆与相邻两车间的实时距离获取相邻两车的相对行车速度，进而获得相邻两车的实时速度的步骤包括：va＝|vab-vb|，vc＝|vbc-vb|其中，va：为前车的实时速度；vb：为所述车辆自身的行车速度；vc：为后车的实时速度；vab、vbc：分别为所述车辆与前车、后车的相对行车速度。于本发明的一实施例中，所述最小安全距离的表达式为：dab＝sb-sa+δs；其中，dab：为最小安全距离；sa：为第一车辆的紧急制动距离；sb：为第二车辆的紧急制动距离；δs：为第一车辆与第二车辆之间的最小制动间隔距离，且第一车辆位于第二车辆的前方；车辆紧急制动距离的表达式为：其中，v0：为车辆开始制动时的初速度；a0：为预设的车辆持续制动阶段的最大减速度；t1：为驾驶员的反应时间；t2：为车辆制动器制动协调时间；t3：为车辆制动器动力增长时间；由所述安全距离及所述车辆紧急制动距离的表达式可得出：其中，va：为前车开始制动时的初速度；vb：为后车开始制动时的初速度。如上所述，本发明的一种基于牌照显示信号提醒的车辆防追尾警示系统，具有以下有益效果：本发明在车牌本体上设置常态灯和警示灯，获取车辆的环境光亮度，并根据环境光亮度自动调整常态灯的亮度，极大的提高了车牌信息识别度；还获取车辆的车轮转速以及所述车辆与相邻两车间的实时距离，对相邻车辆的车距进行实时监控，在前后车距小于安全距离时通过警示灯对后方车辆进行警示，以便前后车辆的车主及早进行判断，预防车辆追尾事故的发生。附图说明图1显示为本发明实施例中公开的整体结构框图。图2显示为本发明实施例中公开的车牌本体的结构示意图。图3显示为本发明实施例中公开的发光面层的结构示意图。图4显示为本发明实施例中公开的点阵光源层的结构示意图。图5显示为本发明实施例中公开的相邻车辆的位置关系图。图6显示为本发明实施例中公开的最小安全距离的车辆位置关系图。图7显示为本发明实施例中公开的车辆的制动过程的示意图。元件标号说明：1-车牌本体；2-常态灯；3-警示灯；4-信号采集模块；5-处理模块；6-电源模块；101-车牌底层；102-保护层；103-发光面层；104-透光层；105-车牌面层；106-表面反光层；1031-面光源层；1032-点阵光源层；401-感光单元；402-超声波雷达；403-霍尔传感器。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本申请实施例提供了一种基于牌照显示信号提醒的车辆防追尾警示系统，在车牌本体上设置常态灯和警示灯，获取车辆的环境光亮度，并根据环境光亮度自动调整常态灯的亮度，极大的提高了车牌信息识别度；还获取车辆的车轮转速以及所述车辆与相邻两车间的实时距离，对相邻车辆的车距进行实时监控，在前后车距小于安全距离时通过警示灯对后方车辆进行警示，以便前后车辆的车主及早进行判断，预防车辆追尾事故的发生。以下分别进行详细说明。请参阅图1，本发明提供一种基于牌照显示信号提醒的车辆防追尾警示系统，包括：车牌本体1、常态灯2、警示灯3、信号采集模块4及处理模块5。应理解，本发明还包括电源模块6，电源模块6可从车辆的蓄电池取电，并通过稳压器将输入电压转换为合适的低电压，为本发明的系统提供工作电压。常态灯2和警示灯3设于车牌本体1上，且常态灯2、警示灯3分别与处理模块5电连接，用于根据处理模块5的控制信号进行不同显示。可选的，为了增加常态灯2和警示灯3的发光效果，车牌本体1可设置为多层。请参阅图2及图3，作为一个实施例，为了达到更好的发光效果，车牌本体1包括车牌底层101、保护层102、发光面层103、透光层104、车牌面层105及表面反光层106；其中，发光面层103包括面光源层1031和点阵光源层1032，面光源层1031与点阵光源层1032相重叠，面光源层1031靠近保护层102，且面光源层1031对应常态灯2，点阵光源层1032对应警示灯3。可选的，请参阅图4，点阵光源层1032上的led灯珠可设置在车牌的文字及数字的对应位置。采用这种方案，光源仅透过车牌面层105的文字笔划、数字轮廓部分射出，点亮时仅文字、数字发光，提高了车牌信息的识别度。应理解，车牌本体1所设置的各层可在本方案的基础上增加或删减，且各层所采用的材质均可选用常规材质，本方案对此不作限定。应理解，本方案的车牌本体1为两块，分别设置于车辆的前后位置。信号采集模块4，其输出端与处理模块5电连接，用于获取车辆的环境光亮度；还用于在跟车时，获取本车辆的车轮转速、以及本车辆与相邻两车间的实时距离，并将获取的各参数实时传输给处理模块5。可选的，请参阅图1，信号采集模块4包括：感光单元401，设于车牌本体1上，用于获取车辆的环境光亮度；超声波雷达402，设于车辆的车头和车尾，用于获取相邻两车之间的实时距离；霍尔传感器403，设于车辆的车轮处，用于获取车辆的车轮转速。应理解，本发明的感光单元401为现有技术中常用的感光器件，具有成熟的器件和设计方法可以实现，如可采用光敏传感器，本方案对此不做限定。处理模块5，用于根据环境光亮度调整常态灯2的亮度；还用于根据车轮转速和实时距离对前后车距进行实时监控，并在前后车距小于安全距离时通过警示灯3发出警示信号。处理模块5根据环境光亮度调整所述常态灯2的亮度的方法包括：将环境光亮度和预存的光强对照表进行匹配，若环境光亮度包含在预存的光强对照表的一个参数范围内，则选取该参数范围对应的面光源层1031的发光值，根据面光源层1031的发光值调整常态灯2的亮度。面光源层1031的发光值与常态灯2亮度的对应关系表达式为：其中，i：为常态灯的发光强度；i0：为面光源层的发光值；η1、η2：分别为透光层和表面反光层的透光率；η3：为常态灯发光面板的光源利用效率(实际可利用光与光源发出的全部光的比值)；a：为车牌透光面积(车牌面上文字、数字镂空面积)。需要说明的是，预存的光强对照表为经验值，可结合车牌本体1选用的材质、车牌透光面积等参数，通过多次试验确定。处理模块5接收到环境光亮度后，将环境光亮度与预存的光强对照表匹配成功后，根据上述公式计算出面光源层1031的发光值，以此来调节常态灯2的工作电压，进而调整常态灯2的亮度。在跟驰行驶中，要保证前后两车在正常行驶时不发生追尾事故，前后两车之间的实时距离必须要大于两车之间的最小安全距离。应理解，最小安全距离为跟驰行驶中的极限值，可在此极限值的基础上增加一定的范围，设定一个最大安全距离，作为警示的触发条件。本实施例中，可设最大安全距离为所述最小安全距离的λ1倍，其中，λ1为大于等于1的自然数。当实时距离小于最大安全距离，且大于最小安全距离时，触发一级警示信号；当实时距离小于最小安全距离时，触发二级警示信号；应理解，实际的触发条件和警示级别可根据所在地区的交通状况进行自行设定，此处不再赘述。此外，最小安全距离和最大安全距离是相邻两车之间的距离，既可以是本车与前车之间的距离，也可以是本车与后车之间的距离。继续说明，处理模块5根据超声波雷达402传输的相邻两车之间的实时距离，获取相邻两车的相对行车速度，进而获得相邻两车的实时速度；根据霍尔传感器403传输的车辆的车轮转速，获取车辆自身的行车速度和制动减速度；根据相邻两车的实时速度、车辆自身的行车速度和制动减速度，获取最小安全距离和最大安全距离。请参阅图5，获得相邻两车的实时速度的步骤包括：va＝|vab-vb|，vc＝|vbc-vb|：其中，车辆a为前方车辆，车辆b为本方案中的车辆，车辆c为后方车辆；va：为前车的实时速度；vb：为所述车辆自身的行车速度；vc：为后车的实时速度；vab、vbc：分别为所述车辆与前车、后车的相对行车速度。请参阅图6，图中的车辆a为位于前方的第一车辆，车辆b为位于后方的第二车辆，则两车之间的最小安全距离的表达式为：dab＝sb-sa+δs其中，dab：为最小安全距离；sa：为第一车辆的紧急制动距离；sb：为第二车辆的紧急制动距离；δs：为第一车辆与第二车辆之间的最小制动间隔距离。请参阅图7，图7显示为车辆的制动过程，其中，t1：为驾驶员的反应时间；t2：为车辆制动器制动协调时间；t3：为车辆制动器动力增长时间；t4：为车辆制动器持续制动时间。结合图7，本实施例提供一种最小行车安全距离模型，该模型中的车辆紧急制动距离的表达式为：其中，v0：为车辆开始制动时的初速度；a0：为预设的车辆持续制动阶段的最大减速度；由安全距离及车辆紧急制动距离的表达式可得出：其中，va：为前车开始制动时的初速度；vb：为后车开始制动时的初速度。由此即可获得最小安全距离和最大安全距离。当相邻两车之间的实时距离在最小安全距离和最大安全距离之间时，即触发一级警示信号；当相邻两车之间的实时距离小于最小安全距离时，触发二级警示信号。本实施例中，一级警示序号为警示灯3发出不同闪烁频率的灯光信号，且实时距离约接近最小安全距离，闪烁频率越高；二级警示信号为警示灯3常亮；实际使用时，灯光的警示方式可根据需要自行设定，本方案对此不做限定。在跟驰行驶中，紧急制动是引起车辆碰撞的主要原因，本发明可在本车在行驶过程中发生紧急制动时，向后车发出警示信号，具体来说：当车轮制动减速度大于预设的最大制动减速度时，触发二级警示信号。需要说明的是，最大制动减速度可根据车型及路面状况预先进行设定，请参阅表一，表一中列出了不同路面状况下车辆所能达到的最大制动减速度。表一不同路面状况下车辆的最大制动减速度路面情况最大制动减速度a0(m/s2)沥青、混凝土路面(干燥)8.5沥青、混凝土路面(潮湿)7土路、砾石路面6冰雪路面1.5应理解，表一中所列出的最大制动减速度为极限值，实际使用中，可在此基础上减小一定的范围，具体表达式为：at≥λ2a0(0<λ2<1)；其中，at：为车轮制动减速度；a0：为最大制动减速度。当本车的制动减速度超过设定值时，触发二级警示信号，提醒后车驾驶员注意。需要说明的是，处理模块5通常是整个微电脑数显传感处理器系统的中央处理器(centralprocessingunit，cpu)，可以配置相应的操作系统，以及控制接口等，具体地，可以是单片机、dsp(digitalsignalprocessing，数字信号处理)、arm(advancedriscmachines，arm处理器)等能够用于自动化控制的数字逻辑处理器，可以将控制指令随时加载到内存进行储存与执行，同时，可以内置cpu指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元，具体可以根据实际使用情况进行设置，本方案对此不进行限制。可见，本实施例在车牌本体上设置常态灯和警示灯，在跟驰行驶中，获取车辆的环境光亮度，并根据环境光亮度自动调整常态灯的亮度，极大的提高了车牌信息识别度；还获取车辆的车轮转速以及所述车辆与相邻两车间的实时距离，对相邻车辆的车距进行实时监控，在前后车距小于安全距离时、或本车有紧急制动时，通过警示灯对后方车辆进行警示，以便前后车辆的车主及早进行判断，预防车辆追尾事故的发生。综上所述，本发明的一种基于牌照显示信号提醒的车辆防追尾警示系统，在车牌本体上设置常态灯和警示灯，在跟驰行驶中，获取车辆的环境光亮度，并根据环境光亮度自动调整常态灯的亮度，极大的提高了车牌信息识别度；还获取车辆的车轮转速以及所述车辆与相邻两车间的实时距离，对相邻车辆的车距进行实时监控，在前后车距小于安全距离时、或本车有紧急制动时，通过警示灯对后方车辆进行警示，以便前后车辆的车主及早进行判断，预防车辆追尾事故的发生。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页12