本发明涉及物联网及智能监控技术领域，尤其涉及一种车辆的防撞预警系统以及包括其的车辆。
背景技术：
随着我国经济建设的不断发展，越来越多的电力、能源、冶金、化工等大型工程项目相继实施。在这些大型项目中，一些形状复杂，尺寸超大，单件重量超重且价格昂贵的设备需要在有限的时间内从生产供应地安全运输到项目现场，因而要求运输过程具有很高的安全性和可靠性。
目前，在大件货物和超限货物运输过程中，碰撞障碍物的状况时有发生，造成了严重的直接损失和不可估量的间接损失。因此，为了有效的避免碰撞事故的发生，必须倚仗于对于障碍物的有效提前预警和及时的上报监管，这涉及对于司机的驾驶行为的实时监控，对于货物的各个部位与障碍物的间距的可靠准确的测量。
当前的障碍物距离监控方案主要依靠人工判断，在货物运输短倒环节和关键的风险路段需要大量人力对货物进行反复查看，耗时耗力，效率低下，且可靠性会受人员严重影响，比如，会受到查看的人员的经验、判断是否准确等因素的影响。
因此，传统的监控方案与高效快速的运输需求无法匹配，无法实现精确稳定的监控，不能满足实际应用场景的需求，诸如昂贵的大件产品、设备的运输需求。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术无法及时有效地预警发现运输道路中的障碍物并监控司机的驾驶行为的缺陷，提出一种车辆的防撞预警系统及包括该防撞预警系统的车辆。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种车辆的防撞预警系统，其特点在于，其包括预警主机、激光雷达装置、超声雷达装置、报警装置；
所述预警主机包括定位装置、数据库通信装置和第一通讯模块，所述数据库通信装置用于与限高障碍物数据库通信以获取所述限高障碍物数据库中存储的限高障碍物定位信息，所述定位装置用于实时获取车辆的定位信息，并将获取的定位信息与所述限高障碍物定位信息进行比对以确定车辆前方最近的限高障碍物与车辆的间距，当确定的间距落入预设的第一间距范围内时第一通讯模块指令所述报警装置发出预设的一级预警信号；
所述激光雷达装置包括激光场扫描模块和第二通讯模块，所述激光场扫描模块设置为面向车辆前方以用于侦测车辆前方的限高障碍物并确定其与车辆的间距，当确定的间距落入预设的第二间距范围内时第二通讯模块指令所述报警装置发出预设的二级预警信号；
所述超声雷达装置包括超声雷达测距模块和第三通讯模块，所述超声雷达测距模块设置为面向车辆前方以用于侦测车辆前方的限高障碍物并确定其与车辆的间距，当确定的间距落入预设的第三间距范围内时第三通讯模块指令所述报警装置发出预设的三级预警信号；
其中，第一间距范围、第二间距范围、第三间距范围的上限依次递减。
较佳地，在所述激光雷达装置中，当所述激光场扫描模块所确定的间距达到预设的第一间距阈值时，第二通讯模块发出开启指令以开启所述超声雷达装置。
较佳地，防撞预警系统还包括碰撞检测装置，所述碰撞检测装置包括应力检测装置及第四通讯模块，所述应力检测装置用于布置为达到与车辆所载货物的最高点基本相同的高度并处于车辆所载货物之前，并且，在所述应力检测装置检测到应力时第四通讯模块指令所述报警装置发出预设的四级预警信号。
较佳地，所述激光场扫描模块采用面阵扫描雷达，所述超声雷达测距模块采用超声雷达贴块设备。
较佳地，所述防撞预警系统还包括加速度传感器，所述加速度传感器用于检测车辆当前的加速度，所述报警装置还用于在发出预警信号的同时提示车辆当前的加速度。
较佳地，当所述激光场扫描模块确定的间距发生跳变时第二通讯模块指令所述报警装置发出预设的特殊预警信号，或者，当所述超声雷达测距模块确定的间距发生跳变时第三通讯模块指令所述报警装置发出预设的特殊预警信号。
较佳地，所述报警装置具有显示屏和蜂鸣器。
较佳地，所述预警主机还包括有数据采集装置，用于实时采集所述激光雷达装置及所述超声雷达装置检测得到的数据。
较佳地，所述数据库通信装置具有蜂窝移动通信模块，所述通讯模块采用射频通信模块。
本发明还提供了一种车辆，其特点在于，其包括如上所述的防撞预警系统。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的车辆的防撞预警系统以及包括其的车辆，能够有效地预警发现运输道路中的障碍物，实时监控司机的驾驶行为，可靠准确地测量货物的各个部位相对于障碍物距离，该系统可靠性高，提高了对大件货物的道路运输的监控能力，能够更全面地保障货物运输。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的车辆的防撞预警系统的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。
在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
参考图1所示，根据本发明一较佳实施例的车辆的防撞预警系统，其硬件部分主要包括预警主机、激光雷达装置、超声雷达装置、报警装置。其中，激光雷达装置、超声雷达装置可与预警主机通信(例如采用433mhz的射频通信模块，或者其他频段的通信模块通信)，将探测到的信息或者数据发送至预警主机。预警主机则可指令报警装置报警。预警主机可与限高障碍物数据库通信以获取限高障碍物数据库中存储的限高障碍物定位信息。预警主机与限高障碍物数据库之间的通信例如可以采用3g通信。
根据本发明的一些优选实施方式，参考图1所示，可经由路勘app(路勘数据采集app)、查询app利用网络(诸如公共网络)访问限高障碍物数据库。举例来说，客户可以通过app移动端或者相应的网页访问对限高障碍物数据库，利用数据库中的数据信息对防撞预警系统进行配置或操作。利用路勘app，工作人员可采集道路的限高障碍物相关信息并将其录入至限高障碍物数据库中。
在防撞预警系统中，所述预警主机包括定位装置、数据库通信装置和第一通讯模块，所述数据库通信装置用于与限高障碍物数据库通信以获取所述限高障碍物数据库中存储的限高障碍物定位信息，所述定位装置用于实时获取车辆的定位信息，并将获取的定位信息与所述限高障碍物定位信息进行比对以确定车辆前方最近的限高障碍物与车辆的间距，当确定的间距落入预设的第一间距范围内时第一通讯模块指令所述报警装置发出预设的一级预警信号。
所述激光雷达装置包括激光场扫描模块和第二通讯模块，所述激光场扫描模块设置为面向车辆前方以用于侦测车辆前方的限高障碍物并确定其与车辆的间距，当确定的间距落入预设的第二间距范围内时第二通讯模块指令所述报警装置发出预设的二级预警信号。
所述超声雷达装置包括超声雷达测距模块和第三通讯模块，所述超声雷达测距模块设置为面向车辆前方以用于侦测车辆前方的限高障碍物并确定其与车辆的间距，当确定的间距落入预设的第三间距范围内时第三通讯模块指令所述报警装置发出预设的三级预警信号。
其中，第一间距范围、第二间距范围、第三间距范围的上限依次递减。亦即，第一间距范围的上限相对较远，从而能基于车辆定位信息和限高障碍物数据库中存储的限高障碍物定位信息在距离限高障碍物较远处，以一级预警信号提示驾驶员适当减速。一级预警信号发出后，若车辆继续驶近限高障碍物，由激光雷达装置侦测限高障碍物与车辆的间距，若间距已经近到落入第二间距范围内时，以二级预警信号提示驾驶员已经更为靠近障碍物，因而需要进一步减速。二级预警信号发出后，若车辆继续驶近限高障碍物，由超声雷达装置侦测限高障碍物与车辆的间距，若间距已经近到落入第三间距范围内时，以三级预警信号提示驾驶员已经极为靠近障碍物，因而需要进一步减速甚至停止，以避免车上货物与限高障碍物发生碰撞造成货物损失。
在本发明的一个典型的实施例中，第一间距范围、第二间距范围、第三间距范围分别为300-500米的范围、50-100米的范围及5-15米的范围。
应当理解的是，在此所说的限高障碍物是指，根据车辆运输的货物的高度看，有可能致使发生货物碰撞的障碍物。例如，车辆运输的货物高度为2.5米，则限高障碍物是指限高约等于2.5米或小于2.5米的障碍物，具体可根据实际需要设置。即，可根据车辆运输的货物的高度信息对限高障碍物数据库中存储的限高障碍物定位信息进行筛选，筛选出有碰撞风险的限高障碍物定位信息。
根据本发明的优选的实施方式，在所述激光雷达装置中，当所述激光场扫描模块所确定的间距达到预设的第一间距阈值时，第二通讯模块发出开启指令以开启所述超声雷达装置。在这种实施方式中，超声雷达装置平时可设置为关闭状态，只有在二级预警机制的激光场扫描模块确定的限高障碍物的间距较小时，才开启超声雷达装置。
根据进一步优选的实施方式，所述激光场扫描模块采用面阵扫描雷达，所述超声雷达测距模块采用超声雷达贴块设备。面阵扫描雷达可侦测车辆前方100米区域的平面各点的距离信息，将该距离信息发送至预警主机的微处理器。优选地，所述防撞预警系统还包括加速度传感器，所述加速度传感器用于检测车辆当前的加速度，所述报警装置还用于在发出预警信号的同时提示车辆当前的加速度。加速度传感器检测得到的车辆的加速度，以及定位装置检测得到的速度都可进一步作为本发明的预警机制的辅助判断的条件，有助于有效地规避车辆的不同姿态所造成的障碍物误识别。
根据本发明的优选的实施方式，防撞预警系统还包括碰撞检测装置，所述碰撞检测装置包括应力检测装置及第四通讯模块，所述应力检测装置用于布置为达到与车辆所载货物的最高点基本相同的高度并处于车辆所载货物之前，并且，在所述应力检测装置检测到应力时第四通讯模块指令所述报警装置发出预设的四级预警信号。一旦检测到应力，本发明的防撞预警系统即发出最为紧急的四级预警信号，警告司机立即刹车，避免造成更大损伤。
根据本发明的优选的实施方式，当所述激光场扫描模块确定的间距发生跳变时第二通讯模块指令所述报警装置发出预设的特殊预警信号，或者，当所述超声雷达测距模块确定的间距发生跳变时第三通讯模块指令所述报警装置发出预设的特殊预警信号。
当所述激光场扫描模块确定的间距发生跳变，反映出此时车辆可能由于路面颠簸等原因而处于不太平稳的行驶状态，而这相比于正常行驶状态有更大的风险发生与限高障碍物之间的碰撞，因而由报警装置发出与一般的四级预警机制不同的特殊预警信号，以提醒驾驶员注意。
根据本发明的优选实施方式，所述报警装置具有显示屏和蜂鸣器。
根据本发明的优选实施方式，所述预警主机还包括有数据采集装置，用于实时采集所述激光雷达装置及所述超声雷达装置检测得到的数据。若发生货物碰撞损失的事故，可调取数据采集装置中存储的数据调查事故发生的原因以及驾驶员是否有操控不当。这种方案有助于监管及纠正驾驶员的驾驶行为。
根据本发明的优选实施方式，所述数据库通信装置具有蜂窝移动通信模块，所述通讯模块采用射频通信模块，诸如433mhz通信模块。
根据本发明的优选实施方式，预警主机等采用的微处理器为高性价比的stm32系列微处理器，基于arm内核，可以运行实时操作系统的循环程序，其主要承担的功能包括传感器的数据采集读取、数据融合与编码、数据存储管理、人机交互界面管理，以及无线/有线通信数据传输等。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。