车辆安全行驶警示系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种车辆安全行驶警示系统，包括主控单元，存储有预设的车辆安全行驶的基准值；主控单元通过信息传输、接收模块与其它车辆上搭载的车辆安全行驶警示系统的主控单元相连接；行驶状态信息采集模块行驶状态信息采集模块用于检测车辆的行驶状态信息，所述行驶状态信息检测模块的信号输出端连接主控单元的信号输入端；报警模块所述报警模块的信号输入端连接主控单元的报警信号输出端，当车辆与周围车辆存在碰撞危险时发出警报。本实用新型的警示系统结构简单、易实现，能够为驾驶员提供详尽的其它车辆行驶信息，保证车辆的安全行驶。本实用新型适用于各种车辆。
【专利说明】车辆安全行驶警示系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于交通运输安全技术，涉及车辆的安全行驶，具体地说是一种车辆 安全行驶警示系统。
【背景技术】
[0002] 随着机动车保有量的增加，城市道路和高速公路上车流呈大幅增加趋势，使得行 车安全面临更加严峻的局面。尤其在车辆转向过程中，如果车辆前方被大货车等大型车辆 所遮挡，就会出现驾驶员不能清楚地了解前方交通状况，从而不能准确把握与周围车辆的 相对位置与相对速度，存在发生连续撞车的危险。此外，当车辆高速超车时，可能会由于后 视镜的盲区，导致驾驶员不能及时发现一些高速靠近的车辆；或者在雾霾天气时，因可视距 离大大缩短，同样不能了解前方的行车情况。上述情况下都有可能发生前车突然刹车或减 速，而后面车辆由于视线不清而导致连续撞车事故的发生，对安全行车带来隐患。
[0003] 为了解决上述问题，现有一些车辆搭载有外部车辆检测系统，但是这些检测系统 一般采用在车身外设置摄像头的形式，仅仅能够监测到本车周围的可见车辆，对于其它处 于车视线范围外的被遮挡车辆无法进行有效检测，还是容易出现上述的危险状况。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的，是提供一种车辆安全行驶警示系统，能够感知车辆周围设定 范围内的所有其它车辆的信息，为驾驶员提供可靠的车辆行驶环境信息，保证车辆的安全 行驶；
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
[0006] ①主控单元
[0007] 主控单元存储有预设的车辆安全行驶的基准值；主控单元通过信息传输、接收模 块与其它车辆上搭载的车辆安全行驶警示系统的主控单元相连接；
[0008] ②行驶状态信息采集模块
[0009] 行驶状态信息采集模块用于检测车辆的行驶状态信息，所述行驶状态信息检测模 块的信号输出端连接主控单元的信号输入端；
[0010] ③报警模块
[0011] 所述报警模块的信号输入端连接主控单元的报警信号输出端，当车辆与周围车辆 存在碰撞危险时发出警报。
[0012] 作为对本实用新型的限定：它还包括用于显示主控单元内所存储的本车车辆的行 驶状态信息，以及主控单元从其它车辆的主控单元接收到的其它车辆的行驶状态信息的显 示模块，所述显示模块的信号输入端连接主控单元的显示信号输出端。
[0013] 作为对本实用新型的另一种限定：所述行驶状态信息采集模块为卫星定位系统；
[0014] 所述信息传输、接收模块为Zigbee组网。
[0015] 本实用新型还有一种限定：它还包括用于驾驶员输入选择行驶路况的输入选择模 块，所述输入选择模块的信号输出端连接主控单元的选择信号输入端。
[0016] 本实用新型的工作原理为：
[0017] (A)启动警示系统：当驾驶员插入车钥匙启动车辆，同时驾驶员选择行驶路况，主 控单元接收到车辆启动信号后自动启动警示系统，对各种数据进行初始化；
[0018] (一）信息采集：行驶状态信息采集模块实时采集本车车辆的行驶状态信息，并将 检测到的行驶状态信息实时传送给主控单元，同时主控单元通过信息传输、接收模块将本 车车辆的几何信息、行驶状态信息传送给其它车辆，并接收其它车辆的主控单元发送来的 车辆的几何信息与行驶状态信息；
[0019] (二'）信息处理：主控单元将接收到的本车车辆的行驶状态信息，与接收到的 其它车辆的行驶状态信息，通过计算出车辆的行驶速度的矢量(有速度大小和车辆行驶方 向），再根据矢量函数的合成运算，可以计算出车辆间相对运动速度，根据车辆间的相对距 离，可以计算出车辆要相撞需要的时间，把这个时间和主控单元内反应时距基准值进行比 较，得到比对结果；
[0020] (三'）车辆安全行驶警示：由主控单元根据上述对比结果判断出车辆此时所处的 行驶状态，如果比对结果：
[0021] 1)其它车辆与本车车辆平行行驶，且两车之间的距离大于或等于两车车身长之和 的一半时，主控单元判断两车不会发生碰撞，并返回步骤(一）继续进行信息采集；
[0022] 2)其它车辆与本车车辆平行行驶，且两车之间的距离小于两车车身长之和的一半 时，计算两车的碰撞点和碰撞时间，如果计算得到的碰撞时间大于或等于主控单元内存储 的反应时距基准值时，则两车不会发生碰撞，主控单元返回步骤(一）继续进行信息采集；而 如果计算得到的碰撞时间小于主控单元内存储的反应时距基准值时，则主控单元控制报警 模块发出警报，驾驶员根据警报自动调整车辆行驶状态，调整完成后，自动回到步骤(一）；
[0023] 3)其它车辆与本车车辆不平行行驶，则主控单元根据得到的车辆相对位置、相对 速度、相对距离计算得到碰撞点和碰撞时间，如果得到的碰撞时间大于或等于主控单元内 存储的反应时距基准值时，主控单元判断两车不会发生碰撞，并返回步骤(一）继续进行信 息采集；
[0024] 4)其它车辆与本车车辆不平行行驶，则主控单元根据得到的车辆相对位置、相对 速度、相对距离计算得到碰撞点和碰撞时间，如果得到的碰撞时间小于主控单元内存储的 反应时距基准值时，主控单元判断两车会发生碰撞，控制报警模块发出警报，驾驶员根据警 报自动调整车辆行驶状态，调整完成后，自动回到步骤(一)。
[0025] 综上，由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的技术 进步在于：
[0026] (1)本实用新型在工作时能够实现不同方向车辆碰撞的预警，实现了全方位的安 全预警。以前的车辆的安全预警方法中多是对车辆前后追尾的安全预警，而对车辆侧面碰 撞不能进行预测。本实用新型则是利用车辆运动信息，进行车辆运动轨迹分析，预测车辆碰 撞点，进行安全预警。
[0027] (2)本实用新型不仅能够检测本车行驶的状态信息，同时能够获得周围其它车辆 (包括本身内不可看见的车辆）行驶的状态信息，并能够将本车车辆的行驶状态信息传送给 周围其它车辆，为每辆车都提供周围车辆行驶的状态信息，保证车辆的安全行驶，即使不在 视线范围内的车辆出现紧急刹车或者突然停车时，驾驶员也能够根据检测的信息及时作出 相应的措施，防止事故的发生；
[0028] (3)本实用新型的行驶状态信息采集模块采用卫星定位系统，结构简单、成本低， 且连接方便；信息传输、接收模块采用Zigbee组网技术，传输距离能够在75m至几千米之内 任意调整，适用范围广，能够实现自动组网，适应周围车辆信息不断变化的特点。
[0029] (4)车辆警示系统的主控单元所接收到的其它车辆的信息不仅包含有车速信息、 位置信息、方位信息，同时包含有车辆的几何信息，即车辆的长、宽、高，能够为驾驶员提供 更为详尽的信息，进一步保证车辆的行驶安全。
[0030] (5)利用抬头显示器显示车辆周围信息，采用车辆简图，在简图上的车辆行驶速度 采用类比显示方法(在确定的信息处理范围内的车速度都于自己的速度做对比)，用箭头表 示行驶方向，箭头的长短表示比自己车的速度快还是慢。这种方法显示周围车辆运行信息 简单明确，一目了然。
[0031] 本实用新型结构简单、易实现，能够为驾驶员提供详尽的其它车辆行驶信息，保证 车辆的安全行驶。
[0032] 本实用新型适用于各种车辆。
[0033] 本实用新型下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0034] 图1是本实用新型警示系统的原理框图；
[0035] 图2是实用新型实施例中无线信息传输的组网示意图；
[0036] 图3是本实用新型实施例的北斗卫星定位装置安装方式示意图；
[0037] 图4是本实用新型实施例的警示系统的工作流程图；
[0038] 图5是本实用新型实施例检测范围的原理示意图；
[0039] 图6是本实用新型实施例显示结果的原理示意图。
【具体实施方式】
[0040] 实施例一种车辆安全行驶警示系统
[0041] 本实施例为一种车辆安全行驶警示系统，如图1所示它包括：
[0042] (1)主控单元，本实施例中的主控单元采用现有技术中的小型便携式笔记本。在主 控单元的内部存储有车辆安全行驶基准值，同时为了令控制更为准确，主控单元内还存储 有所搭载车辆的车辆几何信息，即所搭载车辆的长度、宽度、高度信息。
[0043] 此外，主控单元还可以采用其它现有的微型处理器，例如Intel系列微处理器
[0044] (2)信息传输、接收模块，连接本车与其它车辆上搭载的车辆安全行驶警示系统的 主控单元，通过信息传输、接收模块令本车能够接收到其它车辆主控单元的信息。本实施例 中的信息传输、接收模块采用现有技术中的Zigbee组网技术，具体连接如图2所示：安装 该系统的车辆的Zigbee系统是发射系统也是接收系统，图中A、B、C和D为代表四辆车的 Zigbee系统形成的Zigbee组网。
[0045] (3)行驶状态信息采集模块，用于检测车辆位置信息、行驶速度信息、车辆方向信 息，所述行驶状态信息检测模块的信号输出端连接主控单元的信号输入端。
[0046] 本实施例中的行驶状态信息采集模块采用现有技术中的北斗卫星定位系统，为了 能够检测到车辆的具体位置，本实施例设有两套北斗卫星定位系统，分别设置在车头和车 尾，具体连接如图3所示。此外，本实施例的行驶状态信息采集模块还可以采用现有技术中 的GPS定位系统。
[0047] (4)报警模块，当车辆与周围车辆存在碰撞危险时发出警报的报警模块，所述报警 模块的信号输入端连接主控单元的报警信号输出端。
[0048] 本实施例采用现有技术中的MXH040-8S/P型语音芯片作为语音报警模块，其与主 控单元的连接关系如图1所示。
[0049] (5)显示模块，用于显示主控单元存储信息，以及主控单元接收到的其它车辆信 息，所述显示模块的信号输入端连接主控单元的显示信号输出端。
[0050] 本实施例中采用现有技术中的平视显示屏作为显示模块，其与主控单元的连接关 系如图1所示。
[0051] (6)输入选择模块，用于驾驶员选择行驶路况，本实施例采用便携式笔记本的触屏 作为输入选择模块，驾驶员启动车辆时会进行路况的选择，而主控单元内还存储有不同路 况下车辆安全行驶的不同基准值。选定路况后，主控单元就可以确定该路况下安全行车时 所要检测其它车辆的范围和车辆安全行驶的基准值。
[0052] 本实施例的具体工作原理如图4所示，包括以下步骤：
[0053] (A)启动警示系统：当驾驶员插入车钥匙启动车辆时，主控单元接收到该启动信号 后启动警示系统，同时驾驶员选择行驶路况。
[0054] (-）信息采集：行驶状态信息采集模块实时采集车辆行驶的状态信息，并将检测 到的信息实时传送给主控单元，同时主控单元通过信息传输、接收模块将本车车辆信息传 送给其它车辆，并接收其它车辆的主控单元发送来的车辆信息。
[0055] 其中，主控单元检测到的本车行驶状态信息包括由行驶状态信息采集模块采集到 的本车车速、本车位置、本身的方位；而主控单元接收到的其它车辆的行驶状态信息包括车 辆几何信息、车辆行驶速度信息、车辆的位置信息、车辆的方位信息。
[0056] (二'）信息处理：主控单元将接收到的本车车辆行驶状态信息，同时通过信息传 输、接收模块将本车的信息传送给其它周围车辆，并将接收到的其它车辆的信息与本车存 储有车辆安全行驶状态的基准值行比对，得到比对结果。
[0057] 主控单元接将收到的本车行驶状态信息与其它车辆的行驶状态信息进行计算，通 过计算出车辆的行驶速度的矢量(有速度大小和车辆行驶方向），再根据矢量函数的合成运 算，可以计算出车辆间相对运动速度。根据车辆间的距离，可以计算出车辆相撞需要的时 间，把这个时间和主控单元内反应时距基准值进行比较，得到比对结果。
[0058] 由于车辆行驶的路况不同，导致车速也不同(例如市内道路行车与高速行车，速度 差别很大)，因此导致对信息处理的范围以及主控单元内存储的车辆安全行驶时各个数值 的范围要求也不同，为了达到不同路况安全行车的要求，驾驶员可以通过本实施例报警系 统中的输入选择模块选择不同路况，且主控单元被存储的比对信息也根据不同路况设置有 不同的基准值，因此，驾驶员选择相应的路况后，主控单元就会按照该路况下的安全行车要 求对周围车辆信息进行采集、处理。
[0059] 例如，在有隔离带的线路上某一时刻实时交通状况如图5所示，图中A车为本车车 辆，在A车周围有B、C、D、E、F、G、H、J、I、J、K、L、Μ、N、0、P、Q等大量的车辆，这些车辆都实 时发送车辆的行驶信息和这个车收到的其它车发来的车辆行驶信息。为了提高信息处理速 度，根据行车速度，来确定处理信息的范围；当行车速度低于45km/h时，实时信息处理范围 确定为50m ;若行车速度超过45km/h时，按反应时距为4秒钟，计算实时信息处理范围，也 即4秒X车速（km/h)/3. 6+20,单位为米。本实施例设置为在时速45km时，实时信息处理 范围确定为50m，也即以本车车中心，如图5画半径为50米的圆，把这个范围内的车辆Q、C、 E、P、B、F、0、G、N、J、Η、K信息进行拓扑分析，依据车辆的位置信息和车辆的方位信息，确定 车辆的相互关系。根据车辆的相互关系，实时分析车辆之间的距离，依据反应时距及时发出 安全预警。
[0060] 在上述分析过程中，车辆间的相互关系依据卫星定位系统(如采用GPS或北斗卫 星定位系统)获得测车辆位置信息，把这些位置信息转换为Α车内警示系统的主控单元建立 的局部坐标系内的位置信息。这个局部坐标系以行驶方向为X正方向，行驶方向的右手方 向为y正向（由于我国交通是靠右行驶，因此y正向参照我国行车规则而定)，车辆的高度方 向为z正方向，坐标原点在车辆的中心点。同时,卫星定位系统获得的车辆前后的实时位置 信息，可以计算出车辆的行驶速度的矢量(有速度大小和车辆行驶方向），再根据矢量函数 的合成运算，可以计算出车辆间相对运动速度。根据车辆间的相对距离，可以计算出车辆相 撞需要的时间，把这个时间和主控单元内车辆安全行驶的基准值进行比较。
[0061] (三'）由主控单元根据上述对比结果判断出车辆此时所处的行驶状态，并进行相 应处理，具体处理包括：
[0062] 1)其它车辆与本车车辆平行行驶，且两车之间的距离(指车辆的平面几何中心之 间距离）大于或等于两车车身长之和的一半时，主控单元判断两车不会发生碰撞，并返回步 骤(一）继续进行信息采集；
[0063] 2)其它车辆与本车车辆平行行驶，且两车之间的距离(指车辆的平面几何中心之 间距离）小于两车车身长之和的一半时，计算两车的碰撞点和碰撞时间，如果计算得到的碰 撞时间大于或等于主控单元内存储的反应时距基准值时，则两车不会发生碰撞，主控单元 返回步骤(一）继续进行信息采集；而如果计算得到的碰撞时间小于主控单元内存储的反应 时距基准值时，则主控单元控制报警模块发出警报，驾驶员根据警报自动调整车辆行驶状 态，调整完成后，自动回到步骤(一）；
[0064] 3)其它车辆与本车车辆不平行行驶，则主控单元根据得到的车辆相对位置、相对 速度、相对距离计算得到碰撞点和碰撞时间，如果得到的碰撞时间大于或等于主控单元内 存储的反应时距基准值时，主控单元判断两车不会发生碰撞，并返回步骤(一）继续进行信 息采集；
[0065] 4)其它车辆与本车车辆不平行行驶，则主控单元根据得到的车辆相对位置、相对 速度、相对距离计算得到碰撞点和碰撞时间，如果得到的碰撞时间小于主控单元内存储的 反应时距基准值时，主控单元判断两车会发生碰撞，控制报警模块发出警报，驾驶员根据警 报自动调整车辆行驶状态，调整完成后，自动回到步骤(一)。
[0066] 上述预警的具体步骤如下：
[0067] ( 1)通过卫星定位系统(如采用GPS或北斗卫星定位系统）获得测自己车辆和相邻 车辆的位置信息和车辆行驶速度矢量。这里以A代表参考车辆，B代表相邻车辆为例说明。 这里分析中，只考虑平面的情况，A车的位置(用车辆的平面几何中心代表)为（xA，yA)，速度 矢量为
【权利要求】
1. 一种车辆安全行驶警示系统，其特征在于它包括： ① 主控单元 主控单元存储有预设的车辆安全行驶的基准值；主控单元通过信息传输、接收模块与 其它车辆上搭载的车辆安全行驶警示系统的主控单元相连接； ② 行驶状态信息采集模块 行驶状态信息采集模块用于检测车辆的行驶状态信息，所述行驶状态信息检测模块的 信号输出端连接主控单元的信号输入端； ③ 报警模块 所述报警模块的信号输入端连接主控单元的报警信号输出端，当车辆与周围车辆存在 碰撞危险时发出警报。
2. 根据权利要求1所述的车辆安全行驶警示系统，其特征在于：它还包括用于显示主 控单元内所存储的本车车辆的行驶状态信息，以及主控单元从其它车辆的主控单元接收到 的其它车辆的行驶状态信息的显示模块，所述显示模块的信号输入端连接主控单元的显示 信号输出端。
3. 根据权利要求1所述的车辆安全行驶警示系统，其特征在于： 所述行驶状态信息采集模块为卫星定位系统； 所述信息传输、接收模块为Zigbee组网。
4. 根据权利要求1至3中任意一项所述的车辆安全行驶警示系统，其特征在于：它还 包括用于驾驶员输入选择行驶路况的输入选择模块，所述输入选择模块的信号输出端连接 主控单元的选择信号输入端。
【文档编号】B60Q9/00GK204055561SQ201420514332
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】路永婕, 杨绍普, 王建西, 李韶华, 王扬, 祖炳洁, 郑明军, 李皓玉, 王翠艳, 王军, 王海花 申请人:石家庄铁道大学