一种基于路面反馈的车道偏离智能预警系统及方法与流程

本发明涉及智能交通
技术领域：
，尤其涉及一种基于路面反馈的车道偏离智能预警系统及方法。
背景技术：
：随着汽车行业的发展，道路上的车辆越来越多，所以规范行车越来越重要。在道路上行车时，很多驾驶员往往无意识中出现偏离车道，或者开车时走神引起偏离行驶车道，这样很容易引发车辆擦碰导致交通堵塞。现有的车辆在行车安全方面已经做了很大的改进，车辆行车安全系统不断完善，车道偏离预警提示预警已逐渐成为汽车的标配，但现行的车道偏离预警系统普遍基于视频图像识别技术开发，通过识别车行道边线来识别车辆位置，该技术受天气、标线清晰度等影响较大，存在明显的识别误差。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于路面反馈的车道偏离智能预警系统及方法。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：根据本发明的一个方面，提供了一种基于路面反馈的车道偏离智能预警系统，包括载荷传递单元、压力感应单元、信号处理单元、信号发射单元和信号接收单元，所述压力感应单元与所述信号处理单元电连接，所述信号处理单元与所述信号发射单元电连接，所述信号发射单元与所述信号接收单元无线连接。所述载荷传递单元安装在机动车道轮迹带位置处，用于在有车辆通过时，将车辆行驶产生的载荷传递至所述压力感应单元；所述压力感应单元支撑设置在所述载荷传递单元的下方，用于在有车辆通过时根据车辆行驶产生的载荷生成载荷信号；所述信号处理单元用于对所述载荷信号进行分析处理，得到车辆前后轮的偏移距离和车速，并根据所述偏移距离和车速判断车辆是否偏离车道；所述信号发射单元用于在所述偏离车道时向设置在车辆内部的信号接收单元发送预警信号，所述信号接收单元接收所述预警信号并提醒驾驶员车辆偏离车道。本发明的有益效果是：本发明的基于路面反馈的车道偏离智能预警系统，通过载荷传递单元配合压力感应单元检测车辆在通过路面时导致路面载荷分布不均，从而计算出车轮的位置，进而判断车辆是否出现偏离，并通过信号发射单元将车轮位置信息发送至信号接收单元，并提供相关预警，提高车辆预警系统的准确性，减少不必要的安全事故。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：进一步：所述载荷传递单元包括至少一个载荷传递板，每个所述载荷传递板为条形肋板状，多个所述载荷传递板沿车道轮迹带等间距排列设置，且所述载荷传递板设置在机动车道路表面层中，所述压力感应装置的数量为所述载荷传递板的两倍，且所述压力感应单元作为支撑件安装在对应的所述载荷传递板两侧支点处，所述压力感应单元位于所述载荷传递板的下方，并将产生的载荷信号传输至信号处理处理单元。上述进一步方案的有益效果是：通过所述载荷传递单元可以加载车辆通过路面时将车辆行驶产生的载荷传递至所述压力感应单元，同时还能承载车辆的重量，避免对所述压力感应单元造成损伤，从而引起检测结果出现偏差，确保检测精度。进一步：所述压力感应单元为压力传感器，且每个所述载荷传递板的两端下方分别对应设置一个所述压力传感器。上述进一步方案的有益效果是：通过所述压力传感器可以将从所述载荷传递单元传递过来的车辆行驶载荷转换为载荷信号，便于后续通过不同部位的载荷信号可以计算得到车辆载荷位置。进一步：所述信号处理单元具体包括：预处理单元，用于对所述载荷信号进行降噪、滤波处理；计算单元，用于根据降噪、滤波处理后的载荷信号计算车辆载荷大小，并根据同一个所述载荷传递板两端对应的车辆载荷大小计算车辆载荷位置，根据相邻两个所述载荷传递板之间的距离和对应的载荷信号之间的时间差计算车速；判断单元，用于相邻两个所述车辆载荷位置计算车辆偏移距离，并在所述车辆偏移距离大于对应车速的预设偏移阈值时判定车辆偏离车道。上述进一步方案的有益效果是：通过对所述载荷信号进行预处理，可以提高信号的准确性和稳定性，通过所述计算单元可以准确的计算出所述车辆载荷位置和车速；通过所述判断单元可以根据所述车辆载荷位置和车速准确的判断车辆是否偏离车道，提高预警的准确性。进一步：所述信号发射单元为无线信号发射器，所述无线信号发射器安装在车辆道路边缘，所述无线信号发射器与所述信号处理单元电连接，所述信号接收单元为无线信号接收器，所述无线信号发射与所述无线信号接收器无线连接，所述无线信号接收器与车辆行车电脑电连接。上述进一步方案的有益效果是：通过所述无线信号发射器和无线信号接收器可以在车辆行驶过程中将车辆偏离车道的预警信息动态、及时、准确的传达至驾驶员，提醒驾驶员及时纠正行车方向，提高行车安全性。根据本发明的另一个方面，提供了一种基于路面反馈的车道偏离智能预警方法，包括如下步骤：载荷传递单元在有车辆通过时将车辆行驶产生的载荷传递至压力感应单元；所述压力感应单元支撑设置在所述载荷传递装置的下方，并根据车辆行驶产生的载荷生成载荷信号；信号处理单元对所述载荷信号进行分析处理，得到车辆前后轮的偏移距离和车速，并根据所述偏移距离和车速判断车辆是否偏离车道；信号发射单元在所述偏离车道时向信号接收单元发送预警信号，设置在车辆内部的所述信号接收单元接收所述预警信号并提醒驾驶员车辆偏离车道。本发明的基于路面反馈的车道偏离智能预警方法，通过载荷传递单元配合压力感应单元检测车辆在通过路面时导致路面载荷分布不均，从而计算出车轮的位置，进而判断车辆是否出现偏离，并通过信号发射单元将车轮位置信息发送至信号接收单元，并提供相关预警，提高车辆预警系统的准确性，减少不必要的安全事故。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：进一步：所述载荷传递单元包括多个载荷传递板，所述压力感应装置的数量为所述载荷传递板的两倍，且所述压力感应单元作为支撑件安装在对应的所述载荷传递板两侧支点处，所述压力感应单元位于所述载荷传递板的下方，并将产生的载荷信号传输至信号处理处理单元。上述进一步方案的有益效果是：通过所述载荷传递单元可以在车辆通过路面时将车辆行驶产生的载荷传递至所述压力感应单元，同时还能承载车辆的重量，避免对所述压力感应单元造成损伤，从而引起检测结果出现偏差，确保检测精度。进一步：所述压力感应单元为压力传感器，且每个所述载荷传递板的两端下方分别对应设置一个所述压力传感器。上述进一步方案的有益效果是：通过所述压力传感器可以将从所述载荷传递单元传递过来的车辆行驶载荷转换为载荷信号，便于后续通过不同部位的载荷信号可以计算得到车辆载荷位置。进一步：所述信号处理单元对所述载荷信号进行分析处理具体包括：对所述载荷信号进行降噪、滤波处理；根据降噪、滤波处理后的载荷信号计算车辆载荷大小，并根据同一个所述载荷传递板两端对应的车辆载荷大小计算车辆载荷位置；根据相邻两个所述车辆载荷位置计算车辆偏移距离，并在所述车辆偏移距离大于对应车速的预设偏移阈值时判定车辆偏离车道。上述进一步方案的有益效果是：通过对所述载荷信号进行预处理，可以提高信号的准确性和稳定性，通过所述计算单元可以准确的计算出所述车辆载荷位置和车速；通过所述判断单元可以根据所述车辆载荷位置和车速准确的判断车辆是否偏离车道，提高预警的准确性。附图说明图1为本发明的基于路面反馈的车道偏离智能预警系统结构示意图；图2为本发明的基于路面反馈的车道偏离智能预警系统路面铺设示意图图3为本发明的基于路面反馈的车道偏离智能预警系统路面结构内分布图；图4为本发明的载荷传递单元与压力感应单元的连接示意图；图5为本发明的基于路面反馈的车道偏离智能预警方法流程示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、载荷传递单元，2、压力感应单元，3、信号处理单元，4、信号发射单元，5、信号接收单元，6、车轮。具体实施方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。如图1所示，一种基于路面反馈的车道偏离智能预警系统，包括载荷传递单元1、压力感应单元2、信号处理单元3、信号发射单元4和信号接收单元5，所述压力感应单元2与所述信号处理单元3电连接，所述信号处理单元3与所述信号发射单元4电连接，所述信号发射单元4与所述信号接收单元5无线连接。如图2和图3所示，所述载荷传递单元1安装在机动车道轮迹带位置处，用于在有车辆通过时，将车辆行驶产生的载荷由车轮6传递至所述压力感应单元2；所述压力感应单元2支撑设置在所述载荷传递单元1的下方，用于在有车辆通过时根据车辆行驶产生的载荷生成载荷信号；所述信号处理单元3用于对所述载荷信号进行分析处理，得到车辆前后轮的偏移距离和车速，并根据所述偏移距离和车速判断车辆是否偏离车道；所述信号发射单元4用于在所述偏离车道时向设置在车辆内部的信号接收单元5发送预警信号，所述信号接收单元5接收所述预警信号并提醒驾驶员车辆偏离车道。本发明的基于路面反馈的车道偏离智能预警系统，通过载荷传递单元1配合压力感应单元2检测车辆在通过路面时导致路面载荷分布不均，从而计算出车轮的位置，进而判断车辆是否出现偏离，并通过信号发射单元4将车轮位置信息发送至信号接收单元5，并提供相关预警，提高车辆预警系统的准确性，减少不必要的安全事故。本实施例中，所述载荷传递单元1包括多个载荷传递板，每个所述载荷传递板采用刚度高、韧性好的锰钢质条形肋板状结构，多个所述载荷传递板沿车道轮迹带等间距排列设置，且所述载荷传递板以简支梁方式安装在机动车道轮迹带中央路面结构中，所述压力感应装置2的数量为所述载荷传递板的两倍，且所述压力感应单元2作为支撑件安装在对应的所述载荷传递板两侧支点处，所述压力感应单元2位于所述载荷传递板的下方，并将产生的载荷信号传输至所述信号处理处理单元3。通过所述载荷传递单元1可以在车辆通过路面时将车辆行驶产生的载荷传递至所述压力感应单元2，同时还能承载车辆的重量，避免对所述压力感应单元2造成损伤，从而引起检测结果出现偏差，确保检测精度。如图4所示，本实施例中，所述压力感应单元2为压力传感器，且每个所述载荷传递板的两端下方分别对应设置一个所述压力传感器，作为支撑件安装在载荷传递装置两端支点处。通过所述压力传感器可以将从所述载荷传递单元1传递过来的车辆行驶载荷转换为载荷信号，便于后续通过不同部位的载荷信号可以计算得到车辆载荷位置。实际中，所述信号处理单元3设置在车道路面结构层内，并位于所述载荷传递单元1的下方，由于所述载荷传递板采用刚度高、韧性好的锰钢质条形肋板状结构，这样可以通过所述载荷传递单元1对所述信号处理单元3进行有效的保护，避免由于受压损坏。具体地，所述信号处理单元3具体包括：预处理单元，用于对所述载荷信号进行降噪、滤波处理；计算单元，用于根据降噪、滤波处理后的载荷信号计算车辆载荷大小，并根据同一个所述载荷传递板两端对应的车辆载荷大小计算车辆载荷位置，根据相邻两个所述载荷传递板之间的距离和对应的载荷信号之间的时间差计算车速；判断单元，用于相邻两个所述车辆载荷位置计算车辆偏移距离，并在所述车辆偏移距离大于对应车速的预设偏移阈值时判定车辆偏离车道。通过对所述载荷信号进行预处理，可以提高信号的准确性和稳定性，通过所述计算单元可以准确的计算出所述车辆载荷位置和车速；通过所述判断单元可以根据所述车辆载荷位置和车速准确的判断车辆是否偏离车道，提高预警的准确性。实际中，不同车速对应的预设偏移阈值可以根据路况来设定。比如，在路况较好的路面，可以参照如下表格设定：车速(km/h)预设偏移阈值(cm)30-4016-2040-5012-1550-609-1260-705-8当然，表中的数据仅供参考，需要根据路况、天气情况、光线情况等因素综合调整，这里不做任何限定。这里，所述信号处理单元3采用单片机，能够将压力传感器输出的载荷信号进行分析处理，根据同一载荷传递板的两端支点处压力传感器检测的载荷信号的比较，确定载荷作用位置；根据前后相邻载荷信号可以计算出轮胎前后偏移量，判断出车辆是否偏离车道。本实施例中，所述信号发射单元4为无线信号发射器，所述无线信号发射器安装在车辆道路边缘，所述无线信号发射器与所述信号处理单元3电连接，所述信号接收单元5为无线信号接收器，所述无线信号发射与所述无线信号接收器无线连接，所述无线信号接收器与车辆行车电脑电连接。通过所述无线信号发射器和无线信号接收器可以在车辆行驶过程中将车辆偏离车道的预警信息动态、及时、准确的传达至驾驶员，提醒驾驶员及时纠正行车方向，提高行车安全性。正常状态下，所述信号发射单元4不间断的发送车辆在路面的行车信息，当车辆偏移距离超过对应车速的预设偏移阈值时，所述信号发射单元4接受所述信号处理单元3的控制命令，发送偏离车道预警信息。同理，正常状态下，所述信号接收单元5实时接受所述信号发射单元4发射的车辆在路面的行车信息，当收到预警信息后，将预警信息传输至行车电脑，行车电脑想驾驶员发出提醒信息，提醒驾驶员及时纠正行驶方向。实际中，多个所述载荷传递板可以分为多组，如图2所示，每组包含若干载荷传递板a1～an、b1～bn、c1～cn……，每个载荷传递装置底部支撑部位安装有两个压力传感器，压力传感器末端连接有输出信号电缆，输出信号电缆将压力传感器产生的载荷信号传输至信号处理单元3，经信号处理单元3降噪、滤波后得出载荷信号，并根据载荷信号计算车辆载荷大小，并根据简支梁载荷分配方式，计算出车辆载荷位置，即轮胎作用位置。根据前后两组车辆载荷位置计算出的轮胎作用位置偏差，即可计算处车辆偏移距离。同时根据轮胎在路面行驶的先后作用顺序，不同位置载荷传递板受载作用时间各有先后，根据相邻两个所述载荷传递板之间的距离和对应的载荷信号时间差即可比较方便的计算出车速。当然也可以采用车辆前后轮经过同一组载荷传递板的时间差计算出车辆行驶速度。当车辆偏移距离大于对应速度的预设偏移阈值时，信号处理单元3激活信号发射单元4，信号发射单元4将发出预警信号，位于车内的信号接收单元5接受到预警信号后向驾驶员发出预警，完成一个预警周期。优选地，在上述实施例中，所述无线信号接收器安装在车辆内部，通过无线信号接收器将接收的预警信号传递给行车电脑，与车辆自带的视频偏离预警系统协同使用，这样可以进一步提高车辆偏离预警的识别精度。如图5所示，一种基于路面反馈的车道偏离智能预警方法，包括如下步骤：载荷传递单元1在有车辆通过时将车辆行驶产生的载荷传递至压力感应单元2；所述压力感应单元2支撑设置在所述载荷传递装置1的下方，并根据车辆行驶产生的载荷生成载荷信号；信号处理单元3对所述载荷信号进行分析处理，得到车辆前后轮的偏移距离和车速，并根据所述偏移距离和车速判断车辆是否偏离车道；信号发射单元4在所述偏离车道时向信号接收单元5发送预警信号，设置在车辆内部的所述信号接收单元5接收所述预警信号并提醒驾驶员车辆偏离车道。本发明的基于路面反馈的车道偏离智能预警方法，通过载荷传递单元1配合压力感应单元2检测车辆在通过路面时导致路面载荷分布不均，从而计算出车轮的位置，进而判断车辆是否出现偏离，并通过信号发射单元4将车轮位置信息发送至信号接收单元5，并提供相关预警，提高车辆预警系统的准确性，减少不必要的安全事故。本实施例中，所述载荷传递单元1包括多个载荷传递板，所述压力感应装置2的数量为所述载荷传递板的两倍，且所述压力感应单元2作为支撑件安装在对应的所述载荷传递板两侧支点处，所述压力感应单元2位于所述载荷传递板的下方，并并将产生的载荷信号传输至信号处理处理单元3。通过所述载荷传递单元1可以在车辆通过路面时将车辆行驶产生的载荷传递至所述压力感应单元2，同时还能承载车辆的重量，避免对所述压力感应单元2造成损伤，从而引起检测结果出现偏差，确保检测精度。本实施例中，所述压力感应单元2为压力传感器，且每个所述载荷传递板的两端下方分别对应设置一个所述压力传感器。通过所述压力传感器可以将从所述载荷传递单元1传递过来的车辆行驶载荷转换为载荷信号，便于后续通过不同部位的载荷信号可以计算得到车辆载荷位置。本实施例中，所述信号处理单元3对所述载荷信号进行分析处理具体包括：对所述载荷信号进行降噪、滤波处理；根据降噪、滤波处理后的载荷信号计算车辆载荷大小，并根据同一个所述载荷传递板两端对应的车辆载荷大小计算车辆载荷位置；根据相邻两个所述车辆载荷位置计算车辆偏移距离，并在所述车辆偏移距离大于对应车速的预设偏移阈值时判定车辆偏离车道。通过对所述载荷信号进行预处理，可以提高信号的准确性和稳定性，通过所述计算单元可以准确的计算出所述车辆载荷位置和车速；通过所述判断单元可以根据所述车辆载荷位置和车速准确的判断车辆是否偏离车道，提高预警的准确性。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12