一种车辆智能防碰撞系统及防碰撞方法
【专利摘要】一种车辆智能防碰撞系统及防碰撞方法。本发明公开了一种车辆智能防碰撞系统及方法，该系统包括：测速模块，实时测量自身车辆的速度信息；实时定位模块，实时获取和显示车辆的位置信息；实时测距模块，实时测量自身车辆与前方车辆的距离；通讯模块，与前方车辆和后方车辆进行信息交互；提示模块，根据车辆自身和前方车辆的安全状态信息对驾驶员进行提示；制动模块，根据车辆的安全状态信息进行紧急制动；主控制器，根据车辆的状态信息处理得到车辆当前的安全状态信息，并将该安全状态信息传递至通讯模块，同时发送对应的指令至提示模块和制动模块。本发明有效实现了“多车”之间的信息交互，使车辆间的信息互通，更好地实现了预警功能，大大提高了系统的可靠性。
【专利说明】
一种车辆智能防碰撞系统及防碰撞方法
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆安全技术领域，具体涉及一种车辆智能防碰撞系统及防碰撞方 法。
【背景技术】
[0002] 随着社会的不断进步，车辆逐渐作为每个家庭必须的代步工具，据人民网《2014年 国民经济和社会发展统计公报》（下称《公报》）的统计数据可知，我国2014年底全国民用汽 车保有量为15447万辆，比2013年末增长了 12.4%。其中，民用轿车数量增长了 16.6%，达 8307万辆;私人轿车增长了18.4%，达7590万辆。
[0003] 然而随着汽车数量的剧增，路面交通日渐拥挤，交通事故频发，《公报》指出，2014 全国道路交通事故万车死亡人数为2.22人，比2013年底万车死亡人数2.3人下降了 5%，但 通过2014年汽车保有量数据可得出2014年的交通事故死亡人数为34292.34人，比2013年的 死亡31604.3人增加了2688.04人，增长率为8.5% ;相比2012年的死亡30222.5人，增加了 4069.84人，增长率为13.46 % ;相比2011年的死亡29618人，增加了4676.34人，增长率为 15.78%。此外，因交通事故造成的财产损失巨大，引起了社会各界的广泛关注。
[0004] 针对上述问题，目前国内外已有多家研究机构从事车辆防撞预警方面的工作，且 开发出了多个车辆智能防撞系统。然而现有的车辆智能防撞系统的操作对象只面向单辆 车，并不能为"多车"信息交互提供渠道，因此在多车紧急事故中不能发挥应有的作用。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种可以实现"多车"信息交互的 车辆智能防碰撞系统及防碰撞方法。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是:一种车辆智能防碰撞系统，包括：
[0007] 测速模块，设于车辆内，实时测量自身车辆的速度信息；
[0008] 实时定位模块，实时获取和显示车辆的位置信息；
[0009] 实时测距模块，设于车辆前端，实时测量自身车辆与前方车辆的距离；
[001 0]通讯模块，与前方车辆和后方车辆进行信息交互；
[0011] 提示模块，根据车辆自身和前方车辆的安全状态信息对驾驶员进行提示；
[0012] 制动模块，连接至车辆自身的刹车系统，根据车辆的安全状态信息进行紧急制动；
[0013] 主控制器，接收所述测速模块、实时定位模块、实时测距模块、通讯模块的信息后 进行处理得到车辆当前的安全状态信息，并将该安全状态信息传递至通讯模块，同时发送 对应的指令至提示模块和制动模块。
[0014] 进一步的，所述测速模块为测速传感器。
[0015] 进一步的，所述实时定位模块包括GPS和电子地图，将GPS获得的车辆位置信息实 时标注在电子地图上。
[0016] 进一步的，所述实时测距模块为双目测距装置，包括设于车辆前端的两个摄像头 和与所述摄像头连接的距离计算单元。
[0017] 进一步的，所述通讯模块包括分别设于车辆前端的第一射频收发器和设于车辆后 端的第二射频收发器，分别负责与前方车辆和后方车辆的信息交互，还包括设于道路转弯 处的信号转发站，与所述第一、第二射频收发器进行通讯。
[0018] 进一步的，所述提示模块包括蜂鸣器和指示灯。
[0019] 进一步的，所述主控制器为单片机。
[0020] 本发明还提供一种车辆智能防碰撞系统的防碰撞方法，包括以下步骤：
[0021] S1:通过所述测速模块、实时定位模块、实时测距模块和通讯模块分别获得自身车 辆和前方车辆的状态信息，所述状态信息包括速度信息、位置信息、与前方车辆的距离信息 以及紧急制动信息，并将所述状态信息上传至所述主控制器；
[0022] S2:所述主控制器根据接收的上述状态信息判断自身车辆和前方车辆当前的安全 状态，并将所述安全状态信息通过通讯模块发送至后方车辆，同时根据当前的安全状态信 息发送至提示模块和制动模块，使提示模块和制动模块根据接收的指令做出相应的操作。
[0023] 进一步的，所述步骤S2中，还包括所述主控制器将前方车辆的位置信息传递至实 时定位模块，并通过实时定位模块进行显示，同时在转弯处遇到两车相会时，所述主控制器 根据相会两车的速度模拟出会车路线，并将所述会车路线通过所述实时定位模块进行显 不。
[0024] 进一步的，所述步骤S2中，所述主控制器接收自身车辆和前方车辆当前的车速信 息、位置信息和与前方车辆的距离信息，将自身车辆的状态数据与预先设定的距离参数和 前方车辆的状态数据进行对比，得到车辆的安全状态信息，并将该安全状态信息发送至通 讯模块与后方车辆进行交互，同时发送对应的指令至提示模块和制动模块进行对应的操 作；当前方车辆发出紧急制动时，所述主控制器接收该紧急制动信息，并发送相关指令至提 示模块，使其做出相应操作;主控制器实时监测自身车辆的速度变化，当发生速度突降时， 主控制器将该速度突降信息通过通讯模块发送至后方车辆使其及时减速。
[0025] 本发明提供的车辆智能防碰撞系统及防碰撞方法，通过设置测速模块、实时定位 模块、实时测距模块和通讯模块分别获得自身车辆和前方车辆的状态信息，包括速度信息、 位置信息、与前方车辆的距离信息以及紧急制动信息，接着通过主控制器对获得的状态信 息进行处理得到车辆自身的安全状态信息，并将所述安全状态信息通过通讯模块发送至后 方车辆，同时根据当前的安全状态信息发送至提示模块和制动模块，使提示模块给出相应 提示，当车辆处于危急状态时，通过制动模块进行紧急制动避免车辆发生碰撞;此外主控 制器实时监测自身车辆的速度变化，当发生速度突降时，主控制器将该速度突降信息通过 通讯模块发送至后方车辆使其及时减速。本发明有效实现了"多车"之间的信息交互，使车 辆间的信息互通，更好地实现了预警功能，大大提高了防碰撞系统的可靠性和车辆行驶的 安全性。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明车辆智能防碰撞系统的结构示意图；
[0027]图2a、2b是本发明双目测距技术的计算原理图；
[0028]图3是本发明车辆在转弯处的信号交互示意图。
[0029] 图中所示：1、测速模块;2、实时定位模块;3、实时测距模块;31、摄像头;32、距离计 算单元;4、通讯模块;41、第一射频收发器;42、第二射频收发器;43、信号转发站;5、提示模 块;51、蜂鸣器;52、指示灯;6、制动模块;7、主控制器。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明作详细描述：
[0031 ]如图1所示，本发明一种车辆智能防碰撞系统，包括：
[0032] 测速模块1，设于车辆内，实时测量自身车辆的速度信息；优选的，所述测速模块1 为测速传感器，实时性好，准确可靠。
[0033] 实时定位模块2,实时获取和显示车辆的位置信息；优选的，实时定位模块2包括 GPS和电子地图，GPS实时获取车辆的位置信息，并通过电子地图进行实时标注。
[0034]实时测距模块3，设于车辆前端，实时测量自身车辆与前方车辆的距离;所述实时 测距模块3为双目测距装置，包括设于车辆前端的两个摄像头31和与所述摄像头31连接的 距离计算单元32。具体的，距离计算单元32根据摄像头31获取的图片采用双目测距技术进 行测距，两个摄像头31位于车辆前端，且处于同一水平直线上，其间距称为基线记为d，焦距 为f，一同对前方车辆进行每隔1秒一次的拍摄，然后将拍摄的图片发送给距离计算单元32。 距离计算单元32将图片进行灰度处理，在两张图中选取灰度急剧变化的同一边缘点作为我 们的基准点P。如图2a、2b所示，以两张图中心0i、0 r为原点建立坐标轴分别为XI 0i yi与xr 〇r yr，两平面分别与Z轴垂直，图2b为点P在X-Z平面中的投影图像。设X1、X2为摄像头31摄像 平面坐标系下的坐标值，那么基准点P在两不同位置摄像头31中的成像视差D = X1-X2。由摄 像机投射投影模型可以计算出与前车距离1为：
(1)
[0036]
[0037] 通讯模块4，与前方车辆和后方车辆进行信息交互;优选的，所述通讯模块4包括分 别设于车辆前端的第一射频收发器41和设于车辆后端的第二射频收发器42,分别负责与前 方车辆和后方车辆的信息交互，还包括设于道路转弯处的信号转发站43,与所述第一、第二 射频收发器41、42进行通讯。具体的，当道路为直线型时，车辆之间可以通过第一、第二射频 收发器41、42直接进行通讯，即车辆通过第一射频收发器41与前方车辆进行通信，同时通过 第二射频收发器42与后方车辆进行通信，相互传递车辆的状态信息，然而在道路转弯处，特 别是有障碍物的情况下，相邻车辆间未能直接通信，此时通过在道路转弯处设置信号转发 站43，实现相邻车辆间的间接通信，如图3所示。
[0038] 提示模块5,根据车辆自身和前方车辆的安全状态信息对驾驶员进行提示;所述提 示模块5包括蜂鸣器51和指示灯52,正常情况下，指示灯52亮绿灯，当发生危急情况时发出 提不首或提不灯光。
[0039] 制动模块6,连接至车辆自身的刹车系统，根据车辆的安全状态信息进行紧急制 动；当车辆处于危急状态时，制动模块6通过控制刹车系统进行紧急制动，避免发生事故。
[0040] 主控制器7，接收所述测速模块1、实时定位模块2、实时测距模块3、通讯模块4的信 息后进行处理得到车辆当前的安全状态信息，并将该安全状态信息传递至通讯模块4,同时 发送对应的指令至提示模块5和制动模块6。优选的，所述主控制器7为单片机，其集运算器、 控制器和寄存器为一体，具体的，主控制器7接收自身车辆和前方车辆当前的车速信息、位 置信息和与前方车辆的距离信息，将自身车辆的状态数据与预先设定的距离参数和前方车 辆的状态数据进行对比，得到车辆的安全状态信息，并将该安全状态信息发送至通讯模块4 与后方车辆进行交互，同时发送对应的指令至提示模块5和制动模块6进行相关的操作。本 实施例中，当车辆与前方车辆的距离小于安全距离(如小于80m)，且自身车辆的速度大于前 方车辆的速度时，发送至令至提示模块5,使提示灯52亮红灯，提示驾驶员注意减速;当车辆 与前方车辆的距离小于紧急距离(如小于40m)，且自身车辆的速度大于前方车辆的速度时， 发送至令至提示模块5,使蜂鸣器51响起，警示驾驶员及时减速；当车辆与前方车辆的距离 小于危急距离(如小于20m)，且自身车辆的速度大于前方车辆的速度时，发送指令至制动模 块6,使其控制刹车系统进行紧急制动，避免发生事故。此外，当前方车辆发生紧急制动时， 车辆上的第一射频收发器41接收到前方车辆的第二射频收发器42发出的相应信息，并将其 发送至主控制器7，主控制器7接收信息后，发送相关指令至提示模块5，使蜂鸣器51响起，警 示驾驶员及时减速，若此时与前方车辆的距离小于危急距离时，发送指令至制动模块6,使 其控制刹车系统进行紧急制动。主控制器7还实时监测自身车辆的速度变化，当发生速度突 降时，主控制器7将该速度突降信息通过第二射频收发器42发送至后方车辆使其及时减速， 避免发生连环追尾。此外，所述主控制器7还将前方车辆的位置信息传递至实时定位模块2， 并通过实时定位模块进2行显示，同时在转弯处遇到两车相会时，所述主控制器7根据相会 两车的速度模拟出会车路线，并将所述会车路线通过所述实时定位模块2进行显示，保证车 辆的会车安全。
[0041 ]本发明还提供一种如上所述的车辆智能防碰撞系统的防碰撞方法，包括以下步 骤：
[0042] S1:通过所述测速模块1、实时定位模块2、实时测距模块3和通讯模块4分别获得自 身车辆和前方车辆的状态信息，所述状态信息包括速度信息、位置信息、与前方车辆的距离 信息以及紧急制动信息，并将所述状态信息上传至所述主控制器7;具体的，测速模块1通过 测速传感器实时测量自身车辆的速度，实时定位模块2通过GPS和电子地图实时定位车辆的 当前位置，实时测距模块3通过双目测距技术获得自身车辆与前方车辆的距离，通讯模块4 中的第一射频收发器41接收前方车辆第二射频收发器42中发送的前方车辆的状态信息。
[0043] S2:所述主控制器7根据接收的上述状态信息判断自身车辆和前方车辆当前的安 全状态，并将所述安全状态信息发送至通讯模块4,同时根据当前的安全状态信息发送至提 示模块5和制动模块6，提示模块5和制动模块6根据接收的指令做出相应的操作;具体的，主 控制器7接收自身车辆和前方车辆当前的车速信息、位置信息和与前方车辆的距离信息，将 自身车辆的状态数据与预先设定的距离参数和前方车辆的状态数据进行对比，得到车辆的 安全状态信息，并将该安全状态信息发送至通讯模块4与后方车辆进行交互，同时发送对应 的指令至提示模块5和制动模块6进行相关的操作。本实施例中，当车辆与前方车辆的距离 小于安全距离(如小于80m)，且自身车辆的速度大于前方车辆的速度时，发送指令至提示模 块5,使提示灯52亮红灯，提示驾驶员注意减速;当车辆与前方车辆的距离小于紧急距离(如 小于40m)，且自身车辆的速度大于前方车辆的速度时，发送指令至提示模块5,使蜂鸣器51 响起，警示驾驶员及时减速；当车辆与前方车辆的距离小于危急距离(如小于20m)，且自身 车辆的速度大于前方车辆的速度时，发送指令至制动模块6,使其控制刹车系统进行紧急制 动，避免发生事故。当前方车辆发生紧急制动时，车辆上的第一射频收发器41接收到前方 车辆的第二射频收发器42发出的相应信息，并将其发送至主控制器7,主控制器7接收信息 后，发送相关指令至提示模块5,使蜂鸣器51响起，警示驾驶员及时减速，若此时与前方车辆 的距离小于危急距离时，发送指令至制动模块6,使其控制刹车系统进行紧急制动。此外主 控制器7还实时监测自身车辆的速度变化，即对前后两次速度进行对比，当发生速度突降 时，主控制器7将该速度突降信息通过第二射频收发器42发送至后方车辆使其及时减速，避 免发生连环追尾。本步骤中还包括所述主控制器7将前方车辆的位置信息传递至实时定位 模块2,并通过实时定位模块2进行显示，同时在转弯处遇到两车相会时，所述主控制器7根 据相会两车的速度模拟出会车路线，并将所述会车路线通过所述实时定位模块2进行显示。
[0044]综上所述，本发明提供的车辆智能防碰撞系统及防碰撞方法，通过设置测速模块 1、实时定位模块2、实时测距模块3和通讯模块4分别获得自身车辆和前方车辆的状态信息， 包括速度信息、位置信息、与前方车辆的距离信息以及紧急制动信息，接着通过主控制器7 对获得的状态信息进行处理得到车辆自身的安全状态信息，并将所述安全状态信息通过通 讯模块4发送至后方车辆，同时根据当前的安全状态信息发送至提示模块5和制动模块6,使 提示模块5给出相应提示，当车辆处于危急状态时，通过制动模块6进行紧急制动避免车辆 发生碰撞;此外主控制器7实时监测自身车辆的速度变化，当发生速度突降时，主控制器7将 该速度突降信息通过通讯模块4发送至后方车辆使其及时减速。本发明有效实现了"多车" 之间的信息交互，使车辆间的信息互通，更好地实现了预警功能，大大提高了防碰撞系统的 可靠性和车辆行驶安全性。
[0045]虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示， 不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均 应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种车辆智能防碰撞系统，其特征在于，包括： 测速模块，设于车辆内，实时测量自身车辆的速度信息； 实时定位模块，实时获取和显示车辆的位置信息； 实时测距模块，设于车辆前端，实时测量自身车辆与前方车辆的距离； 通讯模块，与前方车辆和后方车辆进行信息交互； 提示模块，根据车辆自身和前方车辆的安全状态信息对驾驶员进行提示； 制动模块，连接至车辆自身的刹车系统，根据车辆的安全状态信息进行紧急制动； 主控制器，接收所述测速模块、实时定位模块、实时测距模块、通讯模块的信息后进行 处理得到车辆当前的安全状态信息，并将该安全状态信息传递至通讯模块，同时发送对应 的指令至提示模块和制动模块。2. 根据权利要求1所述的车辆智能防碰撞系统，其特征在于，所述测速模块为测速传感 器。3. 根据权利要求1所述的车辆智能防碰撞系统，其特征在于，所述实时定位模块包括 GPS和电子地图，将GPS获得的车辆位置信息实时标注在电子地图上。4. 根据权利要求1所述的车辆智能防碰撞系统，其特征在于，所述实时测距模块为双目 测距装置，包括设于车辆前端的两个摄像头和与所述摄像头连接的距离计算单元。5. 根据权利要求1所述的车辆智能防碰撞系统，其特征在于，所述通讯模块包括分别设 于车辆前端的第一射频收发器和设于车辆后端的第二射频收发器，分别负责与前方车辆和 后方车辆的信息交互，还包括设于道路转弯处的信号转发站，与所述第一、第二射频收发器 进行通讯。6. 根据权利要求1所述的车辆智能防碰撞系统，其特征在于，所述提示模块包括蜂鸣器 和指示灯。7. 根据权利要求1所述的车辆智能防碰撞系统，其特征在于，所述主控制器为单片机。8. -种根据权利要求1所述的车辆智能防碰撞系统的防碰撞方法，其特征在于，包括以 下步骤： S1:通过所述测速模块、实时定位模块、实时测距模块和通讯模块分别获得自身车辆和 前方车辆的状态信息，所述状态信息包括速度信息、位置信息、与前方车辆的距离信息以及 紧急制动信息，并将所述状态信息上传至所述主控制器； S2:所述主控制器根据接收的上述状态信息判断自身车辆和前方车辆当前的安全状 态，并将所述安全状态信息通过通讯模块发送至后方车辆，同时根据当前的安全状态信息 发送至提示模块和制动模块，使提示模块和制动模块根据接收的指令做出相应的操作。9. 根据权利要求8所述的车辆智能防碰撞系统的防碰撞方法，其特征在于，所述步骤S2 中，还包括所述主控制器将前方车辆的位置信息传递至实时定位模块，并通过实时定位模 块进行显示，同时在转弯处遇到两车相会时，所述主控制器根据相会两车的速度模拟出会 车路线，并将所述会车路线通过所述实时定位模块进行显示。10. 根据权利要求8所述的车辆智能防碰撞系统的防碰撞方法，其特征在于，所述步骤 S2中，所述主控制器接收自身车辆和前方车辆当前的车速信息、位置信息和与前方车辆的 距离信息，将自身车辆的状态数据与预先设定的距离参数和前方车辆的状态数据进行对 比，得到车辆的安全状态信息，并将该安全状态信息发送至通讯模块与后方车辆进行交互， 同时发送对应的指令至提示模块和制动模块进行对应的操作；当前方车辆发出紧急制动 时，所述主控制器接收该紧急制动信息，并发送相关指令至提示模块，使其做出相应操作； 主控制器实时监测自身车辆的速度变化，当发生速度突降时，主控制器将该速度突降信息 通过通讯模块发送至后方车辆使其及时减速。
【文档编号】B60W30/095GK106080593SQ201610505947
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】傅启明, 王哲超, 陈建平, 傅朝阳, 罗恒, 许洪华, 倪启东
【申请人】苏州科技大学