一种车辆用多功能集成式主动安全系统及车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种车辆用多功能集成式主动安全系统及车辆，该系统包括用于采集视频图像数据的图像采集单元，用于对视频图像数据进行处理、逻辑判断并控制预警单元预警的集成控制器，及预警单元，图像采集单元和预警单元分别连接所述集成控制器，所述预警单元包括显示装置和语音报警装置，预警单元还包括驱动控制模块和震动座椅，所述驱动控制模块连接集成控制器且控制连接震动座椅。该车辆为采用上述系统的车辆。本实用新型的系统及车辆从视觉、听觉、触觉等多角度有效地提醒驾驶员注意观察周围环境，小心驾驶，解决现有的主动安全系统报警方式单一，容易混淆的问题，大大拓展了报警方式的可选择行，极大地满足客户需求，利于市场推广。
【专利说明】
一种车辆用多功能集成式主动安全系统及车辆
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种车辆主动安全系统，具体涉及一种车辆用集成AVM预警、FCW 及MOD功能的集成式主动安全系统及应用该系统的车辆。【背景技术】
[0002]车辆上应用的驾驶辅助技术均以独立系统为主，使用雷达、摄像头等多种不同类型的传感器数量也在不断增多，进而造成处理器处理能力低、处理速度慢、系统分散、功能无法整合的缺陷，也给车企带来成本高、安装布置不美观、功能单一、模块化程度低等一系列问题。目前全景式监控影像(Around View Monitoring，AVM)系统以拼接后的图像显示为主，没有对周边物体的识别及危险预警功能，且由于司机在开车时很少低头观看显示屏，导致传统的AVM系统形同虚设。如申请号为201510382290.5的专利文献公开了一种车辆用全景式监控影像系统，该系统在一辆车上同时设置AVM系统与主动安全系统，其中主动安全系统包括前碰撞预警(Forward Collis1n Warning，FCW)系统，根据车辆行驶状态(包括高速、低速等)对视图模式(高速直行情况下监控前方及两侧方或监控一侧方的全景视图、低速直行情况下监控前方及后方的前后方视图，高速及低速转弯或变更车道的情况下监控前方、后方及两侧方或监控一侧方的全景视图)进行切换。该系统虽然集成了 AVM系统和FCW系统，但是也仅以拼接后的图像显示为主，没有对周边物体的识别及危险预警功能。
[0003]此外，现有的主动安全系统的报警方式多为蜂鸣器“嘀?嘀?”报警，报警方式单一，人机交互水平较低，且由于车辆本身具有不同的警告装置，导致多个系统无意间同时报警时报警声音杂乱无章，驾驶员不易区分，难以达到有效预警的目的。如申请号为 201310003019.7的专利文献公开了一种集成五路视频检测的全方位汽车主动安全系统，该系统包括五路视频采集及显示，并能够对处理后的结果在LED显示器上显示，并且通过蜂鸣器进行报警，但是报警方式及报警声音单一，蜂鸣器的报警声音容易与车辆上的其他系统中的报警声音混淆。【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供了一种车辆用多功能集成式主动安全系统及车辆，旨在解决现有的主动安全系统报警方式单一，驾驶员不易区分，造成与其他系统中的报警声音混淆，不能有效预警的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型的车辆用多功能集成式主动安全系统包括用于采集视频图像数据的图像采集单元，用于对视频图像数据进行处理、逻辑判断并控制预警单元预警的集成控制器，及预警单元，所述图像采集单元和预警单元分别连接所述集成控制器，所述预警单元包括显示装置和语音报警装置，所述预警单元还包括驱动控制模块，所述驱动控制模块上设置有用于控制连接震动座椅和/或方向盘的接口。
[0006]所述驱动控制模块上设置有用于控制连接前大灯、刹车灯和/或转向灯的接口。
[0007]所述集成控制器包括图像处理单元和逻辑控制单元，所述图像处理单元与逻辑控制单元连接。
[0008]所述集成控制器还包括用于将模拟视频图像信号转换为数字图像信号的视频前端处理单元，所述视频前端处理单元包括视频解码芯片，其输入端连接所述图像采集单元， 其输出端连接所述图像处理单元。
[0009]所述图像采集单元包括FCW前摄像头和AVM左摄像头、AVM右摄像头、AVM前摄像头和AVM后摄像头，所述FCW前摄像头为高清窄角数字摄像头，直接与图像处理单元连接;所述 AVM左摄像头、AVM右摄像头、AVM前摄像头和AVM后摄像头均为标清广角模拟摄像头，均通过视频前端处理单元连接所述图像处理单元。
[0010]所述集成控制器还包括车联网信息交互单元，所述车联网信息交互单元通过CAN 总线电路和485总线电路与逻辑控制单元连接。
[0011]所述集成控制器上还设置有用于与整车CAN网络连接的CAN接口。
[0012]本实用新型的车辆安装有一种车辆用多功能集成式主动安全系统，该系统包括用于采集视频图像数据的图像采集单元，用于对视频图像数据进行处理、逻辑判断并控制预警单元预警的集成控制器，及预警单元，所述图像采集单元和预警单元分别连接所述集成控制器，所述预警单元包括显示装置和语音报警装置，所述预警单元还包括驱动控制模块， 所述驱动控制模块上设置有用于控制连接震动座椅和/或方向盘的接口，通过所述接口驱动控制模块控制连接震动座椅和/或方向盘。[〇〇13]所述驱动控制模块上设置有用于控制连接前大灯、刹车灯和/或转向灯的接口，通过所述接口驱动控制模块控制连接前大灯、刹车灯和/或转向灯。
[0014]所述集成控制器包括图像处理单元和逻辑控制单元，所述图像处理单元与逻辑控制单元连接。
[0015]本实用新型的有益效果:该主动安全系统中的预警单元不仅包括显示装置和语音报警装置，显示装置通过CVBS接口与集成控制器连接用于显示视频图像画面，音报警装置通过CAN 口与集成控制器连接用于输出语音信号进行语音报警，预警单元还包括驱动控制模块，用于控制连接震动座椅和/或方向盘，当驱动控制模块接收到集成控制器发送过来的报警信号时会驱动控制震动座椅振动和/方向盘动作来提醒驾驶员。本实用新型的系统从视觉、听觉、触觉等多角度有效地提醒驾驶员注意观察周围环境，小心驾驶，解决现有的主动安全系统报警方式单一，容易混淆的问题，大大拓展了报警方式的可选择行，极大地满足客户需求，利于市场推广。
[0016]本实用新型的驱动控制模块上设置有用于控制连接前大灯、刹车灯和/或转向灯的接口，当通过该接口连接前大灯、刹车灯和/或转向灯时，一旦发生危险，可驱动前大灯、 刹车灯和/或转向灯打开来提醒周围车辆及行人。因此，本实用新型提供的报警方式更加丰富，提高了车辆行驶过程中的安全性和可靠性。
[0017]本实用新型的系统集成了 AVM预警、FCW及MOD (后部移动物体识别)功能，可节约整体系统成本，降低安装难度，提高生产线工作效率;利用五个摄像头和一个集成控制器实现全景图像显示、车辆侧方危险预警、车辆后方移动物体识别和预警、前碰撞预警四大功能， 在显示全景影像的同时，左、右两路摄像头增加对行人、车辆等的检测功能，当系统判断侧方存在危险情况时发出报警，提醒驾驶员小心驾驶，避免剐蹭或碰撞事故的发生，同时也提醒乘客下车时注意观察，避免被突然冲出的电动车撞伤，AVM后摄像头实现功能复用，集成MOD功能，对后方移动物体识别和报警，对于行人、车辆等移动目标加大保护力度。该系统在多种复杂的环境下均能够有效避免或减少意外事故的发生，提高行车安全性，提升运营商科学管理水平。
[0018]采用了 DSP图像处理单元和单片机控制芯片对是视频图像进行处理，并对各个报警单元进行逻辑控制，解决了目前由于使用多种摄像头等不同类型的传感器带来的处理器处理能力低、处理速度慢、体系结构单一、主动安全技术分散独立、功能无法整合、成本高等问题。
[0019]该系统设置有车联网信息交互单元，通过CAN总线或485总线与车联网车载终端通信，然后通过车载终端与车联网后台通信，上传危险信息，监控驾驶行为，为安全运营、科学管理提供帮助。【附图说明】
[0020]图1为车辆用多功能集成式主动安全系统的结构图；[0021 ]图2为车辆用多功能集成式主动安全系统的工作流程图。【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步详细介绍。
[0023]如图1所示，本实施例的系统包括用于采集视频图像数据的图像采集单元，用于对视频图像数据进行处理、逻辑判断并控制预警单元预警的集成控制器，及预警单元，所述图像采集单元和预警单元分别连接所述集成控制器，所述预警单元包括显示装置和语音报警装置，所述预警单元还包括驱动控制模块，所述驱动控制模块上设置有用于控制连接震动座椅和/或方向盘的接口。
[0024]下面对上述各个单元模块进行详细阐述:
[0025]对于图像采集单元，该单元至少包括四个摄像头模组，分别为前摄像头模组、后摄像头模组、左摄像头模组、右摄像头模组，分别安装在车辆的车头、车尾、车辆的左右两侧， 前摄像头用于拍摄车辆前方区域的影像，后摄像头用于拍摄车辆后方区域的影像，左、右摄像头用于拍摄车辆两侧的影像。当摄像头模组中的摄像头为高清窄角数字摄像头时，各个摄像头模组中可包括多个摄像头以全面的拍摄车辆周围区域的场景图像，并且采用高清窄角数字摄像头时可直接与集成控制器中的图像处理单元直接连接，而不用经过模数转换。 当摄像头模组中的摄像头均为标清广角模拟摄像头时，各个摄像头模组中一般包含一个摄像头就能全面拍摄车辆周围区域的场景，但是标清广角模拟摄像头输出的视频信号为模拟信号，需要将模拟信号转换为数字信号后传送至集成控制器中的图像处理单元，所以，要在摄像头与图像处理单元之间设置视频前端处理单元，视频前端处理单元主要由视频解码单元组成。当然，四个摄像头模组中的摄像头可混合设置有高清窄角数字摄像头和标清广角模拟摄像头，如一般将前摄像头模组中的摄像头设置为高清窄角数字摄像头，即FCW系统用摄像头，而将其余模组中的摄像头设置为标清广角模拟摄像头，即AVM系统用摄像头，高清窄角数字摄像头直接与图像处理单元连接，标清广角模拟摄像头通过视频前端处理单元与图像处理单元连接。本实施例中的图像采集单元优选为五个摄像头，分别为FCW摄像头U1、 AVM前摄像头U2，AVM左摄像头U3、AVM右摄像头U4及AVM后摄像头U5，其中AVM后摄像头U5为AVM系统和MOD系统共用的摄像头，FCW摄像头U1使用高清窄角数字摄像头，其输出信号为数字信号，可供图像处理单元N1直接使用，AVM四路摄像头U2?U5使用的是标清广角模拟摄像头，其输出的视频信号为模拟信号，需先经过视频前端处理单元Ml处理转化为数字信号供图像处理单元N1使用。
[0026]对于集成控制器，其用于采集视频图像数据的图像采集单元和用于对视频图像数据进行处理、逻辑判断并控制预警装置预警，集成控制器包括图像处理单元和逻辑控制单元，图像处理单元连接逻辑控制单元。当然，作为其他实施方式，集成控制器可仅设置为一个控制芯片，单独完成采集视频图像数据的图像采集单元和对视频图像数据进行处理、逻辑判断并控制预警装置预警的功能。[〇〇27] 对于图像处理单元，本实施例优选用DSP图像处理单元，由TMS320DM6437芯片及其外围电路组成，用于处理数字图像视频信号，支持12(:、10、0415?1等多种通信方式。本实施例中的DSP图像处理单元设置有I2C、SP1、CAN及CVBS接口，其中通过I2C或SPI接口与视频前端处理单元连接，通过CAN及CVBS接口与人机交互单元连接，通过CVBS接口将处理后的视频图像信号送入人机交互单元，通过CAN接口将传输数据信息。[〇〇28]对于逻辑控制单元，本实施例优选单片机控制芯片，单片机控制芯片N2选用飞思卡尔单片机MC9S12G128MLF，该芯片的功能是辅助N1单元完成数据计算、逻辑判断等工作， 提高集成控制器的运行速度和工作效率。此外，N2还通过CAN总线接入整车CAN网关，采集车速、档位、转向等信息。N1与N2通过SPI/UART/HPI方式连接。
[0029]对于预警单元，其包括显示装置、语音报警装置和驱动控制模块，驱动模块上设置一些列接口，用于控制连接震动座椅、方向盘等执行机构。预警单元通过CAN接口和CVBS接口与图像处理单元连接用于接收图像处理单元发送过来的报警信息，显示装置将CVBS格式的视频信号输出到车载液晶显示屏显示全景及倒车影像，预警信息同样可通过CAN报文形式发送给语音报警模块，经过协议解析后发出不同的语音报警声音。驱动控制模块M3由 BTS724G芯片及其外围电路组成，通过I/O数据输入输出端口与单片机控制芯片N2连接。单片机控制芯片N2进行控制逻辑分析后，通过其相应I/O端口，输出控制电平信号到驱动控制模块M3，M3输出高电平控制信号至震动座椅或/和方向盘，驱动震动座椅振动和/或方向盘动作向驾驶员发出报警信号。BTS驱动控制方式结构简单、功率低，而相比之下传统的继电器控制方式存在很多缺陷，主要表现为:(1)功率大且接口电路复杂；(2)继电器的使用使控制器体积增大，重量增加；(3)继电器触点易抖动，很难满足带电系统对机械振动的要求。
[0030]本实施例的预警单元还可包括仪表装置，仪表装置通过CAN接口与图像处理单元连接，预警信息通过CAN报文形式发送到车辆仪表，经过协议解析后将危险信息在仪表上通过图标的形式呈现。
[0031]驱动控制模块不仅可以驱动方向盘、震动座椅等执行机构向驾驶员进行报警，还可以驱动刹车灯、前大灯、转向灯等执行机构向周围车辆及行人进行预警，所以，可在驱动控制模块上设置若干个接口，以驱动控制连接刹车灯、前大灯、转向灯等执行机构，进一步加强了车辆的安全运行。
[0032]为了便于后台监控，该系统的集成控制器中可设置车联网信息交互单元，车联网信息交互单元M4主要由CAN总线电路和485总线电路组成，通过CAN及RS485接口与单片机控制芯片N2连接。报警信息通过M4单元传送到车载终端，该车载终端为目前客车上普遍应用的车联网车载终端主机，可与车联网后台通信，上传行车过程中出现的危险信息，后台管理人员可据此监控驾驶行为，为安全运营、科学管理提供有力保障。
[0033]该系统可设置电源模块，电源模块M0主要由滤波去噪电路和DC/DC电路组成，支持 16?32V直流宽电压输入，输出24V、12V、5V、3.8V等稳定电压给集成控制器U0的各芯片供电，滤除电源噪声，抑制浪涌电压产生，提高系统的电磁兼容性能，延长使用寿命。[〇〇34]以下是上述车辆用多功能集成式主动安全系统的工作原理:[〇〇35]如图2所示，以图像采集单元优选为五个摄像头为例，五个摄像头分别为FCW摄像头Ul、AVM前摄像头U2，AVM左摄像头U3、AVM右摄像头U4及AVM后摄像头U5。其中FCW摄像头 U1、DSP图像处理单元N1、单片机控制芯片N2、人机交互单元及驱动控制单元可实现FCW预警系统的功能，具体为:FCW摄像头U1采集前方路况信息并传送到集成控制器U0处理，U0通过相对距离、相对车速和自车车速计算出碰撞时间T，当T小于报警时间阈值To时，判断为存在碰撞危险，U0输出报警信息，由语音报警模块、震动座椅等执行机构发出警报，提醒驾驶员小心驾驶，避免碰事故的发生。[〇〇36] AVM前摄像头U2，AVM左摄像头U3、AVM右摄像头U4及AVM后摄像头U5、DSP图像处理单元N1、单片机控制芯片N2、人机交互单元及驱动控制单元可实现AVM全景显示系统的功能，具体为:AVM四路摄像头U2?U5实时拍摄车身周围的环境，并把视频数据传送到集成控制器U0,通过对四路图像进行校正、拼接等处理，显示全景影像，并根据档位和转向信号自动切换全景影像，切换逻辑具备倒档优先，即只要车辆挂入倒档，则显示全景加倒车监控影像，同时以倒车轨迹线辅助驾驶员判断倒车轨迹以及与后方障碍物的距离。本实施例的系统对上述的AVM进行了升级，左、右两侧摄像头增加了对物体的识别功能，还通过共用后摄像头实现后方移动物体识别MOD功能，当有移动物体进入到车辆周围危险区域时U0输出报警信息，由语音报警模块、震动座椅等执行机构发出警报，同时在液晶显示屏的全景画面上将危险区域高亮显示，辅助驾驶员判断危险区域的位置，从视觉、听觉、触觉等多角度有效地提醒驾驶员注意观察周围环境，小心驾驶。
[0037]对于FCW预警功能和AVM升级预警功能，本实施例中采用了如下的整体控制逻辑:
[0038]1)集成控制器实时获取车辆的自身车速V、档位及转向信息；
[0039]2)判断车辆自身车速V是否大于设定车速Vo，当车辆自身车速高于设定车速，将 AVM升级系统功能关闭，开启FCW预警系统功能，检测与前方车辆的相对距离、相对车速，计算与前车的碰撞事件T;
[0040]3)若T小于报警时间阈值To时，控制语音报警模块进行语音报警，并驱动震动座椅动作发出报警信号；[0041 ]4)当车辆自身车速低于设定车速，开启AVM升级系统功能，关闭FCW预警系统功能，车载液晶显示屏显示全景影像，同时根据档位信息判断车辆是否挂入倒档，若车辆挂入倒档，液晶显示屏显示倒车监控画面及倒车的轨迹线，否则，根据转向信息判断车辆是否转向，若转向，判断车辆是左转向还是右转向，左转向的话，在液晶显示屏上显示全景影像及左视画面，右转向的话，在液晶显示屏上显示全景影像及右视画面。[〇〇42]5)在步骤4)中显示画面的同时还要判断左侧、右侧及后侧的设定危险区域中是否有移动物体进入，任意一侧有移动物体进入设定危险区域，就发出报警信息，同时将全景画面中对应侧区域画面高亮显示。
[0043]一种车辆的实施例
[0044]本实施例中的车辆为一种安装有车辆用多功能集成式主动安全系统的车辆，车辆用多功能集成式主动安全系统的结构和工作原理同上述实施例的车辆用多功能集成式主动安全系统完全一致，这里就不再详细阐述。该车辆上的座椅为震动座椅，将车辆用多功能集成式主动安全系统中的驱动控制模块与震动座椅和/或方向盘连接，当发生危险时，可驱动震动座椅振动和/或方向盘动作向驾驶员发出报警信号。当然，驱动控制模块还可与前大灯、刹车灯、转向灯等执行机构连接，在发生危险时，通过驱动该执行机构工作以向周围车辆及行人预警。
[0045]本实用新型系统及车辆的集成式控制器可节约整体系统成本，降低安装难度，提高生产线工作效率；
[0046]在功能实现上，在原有AVM基础上进行了功能升级，对侧方物体增加检测功能，此夕卜，还通过共用后部摄像头实现MOD功能，增加对后方移动物体识别和报警功能，减轻驾驶负担。[〇〇47] 在资源分配上，通过车速高低实现A VM与FCW功能的自动切换，科学合理地利用了芯片资源，解决了多传感器的主动安全系统处理器运算速度慢的问题，同时可满足不同路况需求。[〇〇48]在应用上，将侧方预警功能应用于公交车，当车辆停靠站台时若侧方摄像头所覆盖的区域内存在危险情况则及时发出报警，提醒乘客下车时注意观察，避免被突然冲出的电动车撞伤，同时也提醒驾驶员注意观察周围环境，小心驾驶，该功能在公交车的应用是前所未有的。
[0049]在倒监画面的显示上，利用倒车轨迹线辅助驾驶员判断倒车轨迹及与后方障碍物的距离，更主要的是利用后方共用摄像头实现MOD功能，重点对行人、车辆等移动目标物识别并发出报警，加大保护力度。
[0050]在报警方式上，系统能够输出CAN报文和高/低电平等报警信息，通过图像加语音报警模式增加预警功能的可靠性，CAN总线和10端口的综合应用也大大拓展了报警方式的可选择行，极大地满足客户需求，利于市场推广。
[0051]在运营管理上，该系统能够与车联网后台通信，通过上传危险信息用于监控驾驶行为，为安全运营和科学管理提供帮助。
[0052]综上，该系统在多种复杂的工况下都能够有效预警，避免碰撞、剐蹭事故的发生， 大大提高客车主动安全性能，同时还能提升运营商科学管理水平。
[0053]以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导， 设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种车辆用多功能集成式主动安全系统，该系统包括用于采集视频图像数据的图像 采集单元，用于对视频图像数据进行处理、逻辑判断并控制预警单元预警的集成控制器，及 预警单元，所述图像采集单元和预警单元分别连接所述集成控制器，所述预警单元包括显 示装置和语音报警装置，其特征在于，所述预警单元还包括驱动控制模块，所述驱动控制模 块上设置有用于控制连接震动座椅和/或方向盘的接口。2.根据权利要求1所述的车辆用多功能集成式主动安全系统，其特征在于，所述驱动控 制模块上设置有用于控制连接前大灯、刹车灯和/或转向灯的接口。3.根据权利要求1所述的车辆用多功能集成式主动安全系统，其特征在于，所述集成控 制器包括图像处理单元和逻辑控制单元，所述图像处理单元与逻辑控制单元连接。4.根据权利要求3所述的车辆用多功能集成式主动安全系统，其特征在于，所述集成控 制器还包括用于将模拟视频图像信号转换为数字图像信号的视频前端处理单元，所述视频 前端处理单元包括视频解码芯片，其输入端连接所述图像采集单元，其输出端连接所述图 像处理单元。5.根据权利要求4所述的车辆用多功能集成式主动安全系统，其特征在于，所述图像采 集单元包括FCW前摄像头和AVM左摄像头、AVM右摄像头、AVM前摄像头和AVM后摄像头，所述 FCW前摄像头为高清窄角数字摄像头，直接与图像处理单元连接;所述AVM左摄像头、AVM右 摄像头、AVM前摄像头和AVM后摄像头均为标清广角模拟摄像头，均通过视频前端处理单元 连接所述图像处理单元。6.根据权利要求3所述的车辆用多功能集成式主动安全系统，其特征在于，所述集成控 制器还包括车联网信息交互单元，所述车联网信息交互单元通过CAN总线电路和485总线电 路与逻辑控制单元连接。7.根据权利要求1-6任一所述的车辆用多功能集成式主动安全系统，其特征在于，所述 集成控制器上还设置有用于与整车CAN网络连接的CAN接口。8.—种采用权利要求1所述系统的车辆，该车辆安装有一种车辆用多功能集成式主动 安全系统，该系统包括用于采集视频图像数据的图像采集单元，用于对视频图像数据进行 处理、逻辑判断并控制预警单元预警的集成控制器，及预警单元，所述图像采集单元和预警 单元分别连接所述集成控制器，所述预警单元包括显示装置和语音报警装置，其特征在于， 所述预警单元还包括驱动控制模块，所述驱动控制模块上设置有用于控制连接震动座椅 和/或方向盘的接口，通过所述接口驱动控制模块控制连接震动座椅和/或方向盘。9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述驱动控制模块上设置有用于控制连接 前大灯、刹车灯和/或转向灯的接口，通过所述接口驱动控制模块控制连接前大灯、刹车灯 和/或转向灯。10.根据权利要求8-9任一所述的车辆，其特征在于，所述集成控制器包括图像处理单 元和逻辑控制单元，所述图像处理单元与逻辑控制单元连接。
【文档编号】B60R21/01GK205632380SQ201620261665
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】刘洋, 徐晓林, 李会仙, 李机智
【申请人】郑州宇通客车股份有限公司