一种A柱盲区消除与辅助驾驶装置及其控制方法与流程

本发明属于汽车安全领域，尤其涉及一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置及其控制方法。

背景技术：

视野盲区是造成道路交通事故的最主要原因之一。在车辆行驶过程中，a柱盲区严重影响驾驶员的左侧视野，尤其当车辆处于向左转弯行驶状态时，驾驶员难以清晰识别a柱盲区内的车外物体(例如行人等)，形成车辆左侧危险路况；由于前方视野受限，驾驶员难以有效预估左前轮的行驶轨迹线与路面交通标识线等车外物体的相对位置关系，导致车辆偏离车道或撞击车外物体。

技术实现要素：

针对上述情况，本发明提供一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置及其控制方法，以有效提高车辆行驶安全性，避免道路交通事故发生。

本发明是通过以下技术方案实现上述目的的。

本发明所述的一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置，包括a柱、广角红外摄像总成、雷达总成、投影仪、车速传感器、方向盘转角传感器、陀螺仪、光线传感器、蜂鸣器、行车轨迹模块、总开关、控制器(简称“ecu”)。

所述广角红外摄像总成由广角红外摄像机、伺服电机a、支座a组成；支座a安装于a柱外侧的偏上位置，伺服电机a的后端与支座a固定连接，广角红外摄像机与伺服电机a的前端通过转动轴相连，伺服电机a用于调节广角红外摄像机的水平角度与垂直角度；广角红外摄像机用于实时拍摄车外影像。

所述雷达总成由雷达传感器、伺服电机b、支座b组成；支座b安装于a柱外侧的中间位置，伺服电机b的后端与支座b固定连接，雷达传感器与伺服电机b的前端通过转动轴相连，伺服电机b用于调节雷达传感器的水平角度；雷达传感器用于在车辆处于向左转弯行驶状态时，实时向前发射超声波，探测超声波发射口与最近物体的实时最小距离d。

所述投影仪安装于驾驶员头部上方的车顶处，用于将影像信息投影至a柱的内侧表面，以辅助驾驶员观察车外信息。

所述车速传感器安装于车身上，用于实时探测车辆的行驶速度。

所述方向盘转角传感器安装于方向盘下方的转向柱内，用于实时探测方向盘的转动信息(转动方向、转动角度、转动速度)。

所述陀螺仪安装于车身上，用于实时探测车辆的俯仰角度。

所述光线传感器安装于驾乘人员正前方的仪表板上，用于实时探测车内的光线强度。

所述蜂鸣器安装于驾乘人员正前方的仪表板上，用于发出警报声。

所述行车轨迹模块能够基于车辆行驶速度与方向盘转向信息，预测车辆左前轮的行驶轨迹线。

ecu以不同端口连接广角红外摄像机、雷达传感器、伺服电机a、伺服电机b、投影仪、车速传感器、方向盘转角传感器、陀螺仪、光线传感器、蜂鸣器、行车轨迹模块、总开关。广角红外摄像机2、雷达传感器4、车速传感器7、方向盘转角传感器8、陀螺仪9、光线传感器10、行车轨迹模块12将采集的探测信息发送至ecu，ecu对伺服电机a3、伺服电机b4、投影仪6、蜂鸣器11起控制作用。

一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置的控制方法，包括以下步骤：

(1)驾驶员打开总开关，ecu决定本发明所述的一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置开始工作；

(2)驾驶员根据自身视野要求，手动调节投影仪的水平角度与垂直角度，以改变投影仪6的投影角度，使得投影区域位于a柱内侧表面的最佳位置，从而驾驶员能够快速、准确观察投影信息；

(3)在车辆行驶过程中，方向盘转角传感器实时探测方向盘的转动方向与转动角度，并将探测信息发送至ecu，ecu根据此探测信息，计算出前轮相对于车身的纵向对称平面的转向方向与转向角度。当前轮相对于车身的纵向对称平面，向左或向右转向超过5度时，即判定车辆处于向左或向右转弯行驶状态；当前轮与车身的纵向对称平面平行时，即判定车辆处于直线行驶状态；

(4)在车辆行驶过程中，陀螺仪实时探测车辆的俯仰角度，并将探测信息发送至ecu，若车辆的俯仰角度为0度时，ecu判定车辆处于水平行驶状态；若车辆的俯仰角度低于负5度，且持续时间超过2s时，ecu判定车辆处于下坡行驶状态；

(5)当车辆处于直线、水平行驶状态时，1)广角红外摄像机保持原始位置；2)ecu根据车辆行驶速度，调整广角红外摄像机的焦距；3)雷达传感器保持原始位置；

(6)当车辆处于向左转弯、水平行驶状态时，1)ecu根据车辆行驶速度、方向盘转动角度与转动速度，控制伺服电机a、伺服电机b动作，伺服电机a使广角红外摄像机水平向左转动一定角度，即改变广角红外摄像机的拍摄方向，伺服电机b使雷达传感器水平向左转动一定角度，即改变超声波的发射方向，实现广角红外摄像机的拍摄方向、超声波的发射方向随车辆的行驶工况变化；2)ecu根据车辆行驶速度，调整广角红外摄像机的焦距；

(7)当车辆处于直线、下坡行驶状态时，1)ecu根据车辆行驶速度与俯仰角度，控制伺服电机a动作，伺服电机a使广角红外摄像机垂直向上转动一定角度，即改变广角红外摄像机的拍摄方向，实现广角红外摄像机的拍摄方向随车辆的行驶工况变化；2)ecu根据车辆行驶速度，调整广角红外摄像机的焦距；3)雷达传感器保持原始位置；

(8)当车辆处于向左转弯、下坡行驶状态时，1)ecu根据车辆行驶速度与俯仰角度、方向盘转动角度与转动速度，控制伺服电机a动作，伺服电机a使广角红外摄像机水平向左转动一定角度、垂直向上转动一定角度，即改变广角红外摄像机的拍摄方向，实现广角红外摄像机的拍摄方向随车辆的行驶工况变化；2)ecu根据车辆行驶速度，调整广角红外摄像机的焦距；3)ecu根据车辆行驶速度、方向盘转动角度与转动速度，控制伺服电机b动作，伺服电机b使雷达传感器水平向左转动一定角度，即改变超声波的发射方向，实现超声波的发射方向随车辆的行驶工况变化；

(9)在车辆行驶过程中，首先，广角红外摄像机将实时车外影像信息发送至ecu；其次，ecu通过图像识别算法，辨识车外影像中的路面交通标识线(例如黄色双实线、白色单虚线等)，并基于路面交通标识线的颜色与类型，增加路面交通标识线的对比度、亮度；最后，ecu根据车内光线强度，调整车外影像的裁剪比例、像素等基本属性；

(10)在车辆行驶过程中，行车轨迹模块基于车辆行驶速度与方向盘转动信息，预测左前轮的行驶轨迹线，并将预测信息发送至ecu；ecu通过图像处理算法，对行驶轨迹线进行着色，使其变为绿色；

(11)ecu对处理后的车外影像与绿色的行驶轨迹线进行叠加，并控制投影仪将叠加后的影像信息投影至a柱的内侧表面；

(12)在车辆行驶过程中，根据投影至a柱内侧表面的车外影像与行驶轨迹线，驾驶员能够清晰识别因a柱盲区所遮挡的车外物体等其它车外信息，以及预估左前轮的行驶轨迹线与路面交通标识线等车外物体的相对位置关系，从而一方面消除a柱盲区，另一方面辅助驾驶；

(13)当车辆处于向左转弯行驶状态时，ecu根据雷达传感器的探测信息，判定雷达传感器的超声波发射口与最近物体的实时最小距离d，1)若2m＜d≤5m，ecu控制蜂鸣器发出警报声，以提醒驾驶员通过a柱内侧表面的车外影像，注意左侧危险路况；2)若d≤2m，一方面，ecu控制蜂鸣器发出警报声，另一方面，ecu通过图像处理算法，对a柱内侧表面的车外影像的背景赋予红色，进一步警示驾驶员关注左侧危险路况；

(14)当车辆行驶结束后，驾驶员关闭总开关，ecu决定本发明所述的一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置终止工作。

本发明的有益效果：

本发明所述的一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置，能够显著提高行车安全性。在车辆行驶过程中，广角红外摄像头拍摄实时车外影像，行车轨迹模块预测左前轮的行驶轨迹线；ecu对处理后的车外影像与绿色的行驶轨迹线进行叠加，并控制投影仪将叠加后的影像信息投影至a柱内侧表面，从而驾驶员能够根据投影信息，清晰识别因a柱盲区所遮挡的车外物体等其它车外信息，以及预估左前轮的行驶轨迹线与路面交通标识线的相对位置关系。当车辆处于向左转弯行驶状态时，雷达传感器探测超声波发射口与最近物体的实时最小距离d；根据实时最小距离d的数值，ecu控制蜂鸣器发出警报声、改变车外影像的背景，从而警示驾驶员关注左侧危险路况。

附图说明

图1为本发明所述的一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置的结构示意图。

图中标号名称为：1、a柱；2、广角红外摄像机；3、伺服电机a；4、雷达传感器；5、伺服电机b；6、投影仪；7、车速传感器；8、方向盘转角传感器；9、陀螺仪；10、光线传感器；11、蜂鸣器；12、行车轨迹模块；13、总开关；14、ecu。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置由a柱1、广角红外摄像总成、雷达总成、投影仪6、车速传感器7、方向盘转角传感器8、陀螺仪9、光线传感器10、蜂鸣器11、行车轨迹模块12、总开关13以及ecu组成。

广角红外摄像总成由广角红外摄像机2、伺服电机a3、支座a组成；支座a安装于a柱1外侧的偏上位置，伺服电机a3的后端与支座a固定连接，广角红外摄像机2与伺服电机a3的前端通过转动轴相连，伺服电机a3用于调节广角红外摄像机2的水平角度与垂直角度；广角红外摄像机2用于实时拍摄车外影像，并将实时车外影像信息发送至ecu14。

雷达总成由雷达传感器4、伺服电机b5、支座b组成；支座b安装于a柱1外侧的中间位置，伺服电机b5的后端与支座b固定连接，雷达传感器4与伺服电机b5的前端通过转动轴相连，伺服电机b5用于调节雷达传感器4的水平角度；雷达传感器4用于在车辆处于向左转弯行驶状态时，实时向前发射超声波，探测超声波发射口与最近物体的实时最小距离d，并将距离信息发送至ecu14。

投影仪6安装于驾驶员头部上方的车顶处，用于将影像信息投影至a柱1的内侧表面，以辅助驾驶员观察车外信息。

车速传感器7安装于车身上，用于实时探测车辆的行驶速度，并将实时行驶速度信息发送至ecu14。

方向盘转角传感器8安装于方向盘下方的转向柱内，用于实时探测方向盘的转动信息(转动方向、转动角度、转动速度)，并将实时转动信息发送至ecu14。

陀螺仪9安装于车身上，用于实时探测车辆的俯仰角度，并将实时俯仰角度信息发送至ecu14。

光线传感器10安装于驾乘人员正前方的仪表板上，用于实时探测车内的光线强度，并将实时光线强度信息发送至ecu14。

蜂鸣器11安装于驾乘人员正前方的仪表板上，用于发出警报声。

行车轨迹模块12集成于车辆中央处理器中，其能够基于车辆行驶速度与方向盘转向信息，预测左前轮的行驶轨迹线，并将预测信息发送至ecu14。

ecu14是整个装置的核心，可以整合在车辆的中央控制器中。ecu14以不同端口连接广角红外摄像机2、雷达传感器4、伺服电机a3、伺服电机b5、投影仪6、车速传感器7、方向盘转角传感器8、陀螺仪9、光线传感器10、蜂鸣器11、行车轨迹模块12、总开关13。ecu14接收广角红外摄像机2、雷达传感器4、车速传感器7、方向盘转角传感器8、陀螺仪9、光线传感器10、行车轨迹模块12所采集的探测信息，ecu对伺服电机a3、伺服电机b4、投影仪6、蜂鸣器11起控制作用。

具体的，广角红外摄像机的原始位置为：广角红外摄像机的纵向对称平面与车身的纵向对称平面平行，广角红外摄像机的水平对称平面与车身的纵向对称平面垂直；在白天和夜晚，广角红外摄像机都能够清晰拍摄车外影像。

具体的，雷达传感器的原始位置为：雷达传感器的纵向对称平面与车身的纵向对称平面平行，雷达传感器的水平对称平面与车身的纵向对称平面垂直；雷达传感器的最大探测距离为5m。

具体的，投影仪的水平角度与垂直角度可调。

为了达到本发明的保护效果，通过以下控制方法实现：

(1)驾驶员打开总开关13，ecu14决定本发明所述的一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置开始工作；

(2)驾驶员根据自身视野要求，手动调节投影仪6的水平角度与垂直角度，以改变投影仪6的投影角度，使得投影区域位于a柱1内侧表面的最佳位置，从而驾驶员能够快速、准确观察投影信息；

(3)在车辆行驶过程中，方向盘转角传感器8实时探测方向盘的转动方向与转动角度，并将探测信息发送至ecu14，ecu14根据此探测信息，计算出前轮相对于车身的纵向对称平面的转向方向与转向角度。当前轮相对于车身的纵向对称平面，向左或向右转向超过5度时，即判定车辆处于向左或向右转弯行驶状态；当前轮与车身的纵向对称平面平行时，即判定车辆处于直线行驶状态；

(4)在车辆行驶过程中，陀螺仪9实时探测车辆的俯仰角度，并将探测信息发送至ecu14，若车辆的俯仰角度为0度时，ecu14判定车辆处于水平行驶状态；若车辆的俯仰角度低于负5度，且持续时间超过2s时，ecu14判定车辆处于下坡行驶状态；

(5)当车辆处于直线、水平行驶状态时，1)广角红外摄像机2保持原始位置；2)ecu14根据车辆行驶速度，调整广角红外摄像机2的焦距；3)雷达传感器4保持原始位置；

(6)当车辆处于向左转弯、水平行驶状态时，1)ecu14根据车辆行驶速度、方向盘转动角度与转动速度，控制伺服电机a3、伺服电机b5动作，伺服电机a3使广角红外摄像机2水平向左转动一定角度，即改变广角红外摄像机2的拍摄方向，伺服电机b5使雷达传感器4水平向左转动一定角度，即改变超声波的发射方向，实现广角红外摄像机2的拍摄方向、超声波的发射方向随车辆的行驶工况变化；2)ecu14根据车辆行驶速度，调整广角红外摄像机2的焦距；

(7)当车辆处于直线、下坡行驶状态时，1)ecu14根据车辆行驶速度与俯仰角度，控制伺服电机a3动作，伺服电机a3使广角红外摄像机2垂直向上转动一定角度，即改变广角红外摄像机2的拍摄方向，实现广角红外摄像机2的拍摄方向随车辆的行驶工况变化；2)ecu14根据车辆行驶速度，调整广角红外摄像机2的焦距；3)雷达传感器4保持原始位置；

(8)当车辆处于向左转弯、下坡行驶状态时，1)ecu14根据车辆行驶速度与俯仰角度、方向盘转动角度与转动速度，控制伺服电机a3动作，伺服电机a3使广角红外摄像机2水平向左转动一定角度、垂直向上转动一定角度，即改变广角红外摄像机2的拍摄方向，实现广角红外摄像机2的拍摄方向随车辆的行驶工况变化；2)ecu14根据车辆行驶速度，调整广角红外摄像机2的焦距；3)ecu14根据车辆行驶速度、方向盘转动角度与转动速度，控制伺服电机b5动作，伺服电机b5使雷达传感器4水平向左转动一定角度，即改变超声波的发射方向，实现超声波的发射方向随车辆的行驶工况变化；

(9)在车辆行驶过程中，首先，广角红外摄像机2将实时车外影像信息发送至ecu14；其次，ecu14通过图像识别算法，辨识车外影像中的路面交通标识线(例如黄色双实线、白色单虚线等)，并基于路面交通标识线的颜色与类型，增加路面交通标识线的对比度、亮度；最后，ecu14根据车内光线强度，调整车外影像的裁剪比例、像素等基本属性；

(10)在车辆行驶过程中，行车轨迹模块12基于车辆行驶速度与方向盘转动信息，预测左前轮的行驶轨迹线，并将预测信息发送至ecu14；ecu14通过图像处理算法，对行驶轨迹线进行着色，使其变为绿色；

(11)ecu14对处理后的车外影像与绿色的行驶轨迹线进行叠加，并控制投影仪6将叠加后的影像信息投影至a柱1的内侧表面；

(12)在车辆行驶过程中，根据投影至a柱1内侧表面的车外影像与行驶轨迹线，驾驶员能够清晰识别因a柱盲区所遮挡的车外物体等其它车外信息，以及预估左前轮的行驶轨迹线与路面交通标识线等车外物体的相对位置关系，从而一方面消除a柱盲区，另一方面辅助驾驶；

(13)当车辆处于向左转弯行驶状态时，ecu14根据雷达传感器4的探测信息，判定雷达传感器4的超声波发射口与最近物体的实时最小距离d，1)若2m＜d≤5m，ecu14控制蜂鸣器11发出警报声，以提醒驾驶员通过a柱1内侧表面的车外影像，注意左侧危险路况；2)若d≤2m，一方面，ecu14控制蜂鸣器11发出警报声，另一方面，ecu14通过图像处理算法，对a柱1内侧表面的车外影像的背景赋予红色，进一步警示驾驶员关注左侧危险路况；

(14)当车辆行驶结束后，驾驶员关闭总开关13，ecu14决定本发明所述的一种a柱盲区消除与辅助驾驶装置终止工作。

具体的，仅当车辆处于向左转弯、水平行驶状态或向左转弯、下坡行驶状态时，雷达传感器2才实时向前发射超声波，探测超声波发射口与最近物体的实时最小距离d；

具体的，广角红外摄像机2的焦距根据车辆行驶速度确定，其具体对应关系由试验或仿真测得，目的在于在不同车速情况下，广角红外摄像机2为驾驶员提供最佳视野；

具体的，步骤(6)至步骤(8)中，广角红外摄像机2相对其原始位置水平向左转动、垂直向上转动，雷达传感器4相对其原始位置水平向左转动；

具体的，步骤(6)至步骤(8)中，广角红外摄像机的拍摄方向随车辆的行驶工况变化的目的在于在不同工况下，广角红外摄像机为驾驶员提供最佳视野，从而最大程度地消除或减小a柱盲区；

具体的，步骤(6)、步骤(8)中，雷达传感器的超声波发射方向随车辆的行驶工况变化的目的在于在不同工况下，雷达传感器能够有效探测a柱盲区内的车外物体，从而最大程度地辅助驾驶员识别左侧危险路况。

需要说明的是本发明涉及的上、下、左、右、前、后等方位指示词与机动车常规使用时对应的上、下、左、右、前、后是一致的。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应了解，本发明不受上述实施的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书其等效物界定。