專利名稱：一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及車輛安全駕駛領(lǐng)域，特別涉及一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在高速公路上，車輛的換道與超車是常見的駕駛員操作行為，它是駕駛員根據(jù)周圍車輛的車速、車距等周邊環(huán)境信息，調(diào)整并完成自身駕駛目標(biāo)策略的綜合行為過(guò)程。在這樣復(fù)雜的過(guò)程中，駕駛員極可能對(duì)安全換道和超車的可行性做出不當(dāng)?shù)呐袛?，使行駛的車輛處在潛在的碰撞之中。目前，在汽車行駛換道過(guò)程中，大部分駕駛員都是通過(guò)目視和經(jīng)驗(yàn)來(lái)執(zhí)行車道變換行為，有時(shí)候駕駛員已開始換道，但此時(shí)目標(biāo)車道上的車距發(fā)生了不利于換到的變化，有的駕駛員還不愿放棄換道，因?yàn)楹蠓娇臻g已不夠他重返原始車道，假如此時(shí)超車道前方有車輛時(shí)，換道的潛在危險(xiǎn)就非常大，這樣，很容易引發(fā)交通事故。目前，國(guó)內(nèi)外有大量的研究人員在車輛安全輔助換道預(yù)警中做了相關(guān)研究，其技術(shù)方案大多數(shù)是通過(guò)使用高清攝像機(jī)、圖像處理器以及輪速傳感器來(lái)采集自車前后方以及目標(biāo)車道的信息，然后通過(guò)采集轉(zhuǎn)換電路將攝錄的圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并由微處理器根據(jù)相應(yīng)的信息檢測(cè)出相對(duì)車距、相對(duì)速度和相對(duì)加速度，進(jìn)而給駕駛員車道變換提供一些有用信息以及給出相應(yīng)的預(yù)警信號(hào)。但是，現(xiàn)今大多技術(shù)方案存在一個(gè)重大的固有缺陷一旦在雨天、雪天、霧天等惡劣天氣以及在夜晚的情況下，攝像機(jī)因受光線度的影響，采集的數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生很大的偏差，甚至在極端惡劣天氣的情況下采集不到數(shù)據(jù)，這樣會(huì)給駕駛員帶來(lái)很嚴(yán)重的誤導(dǎo)，給安全行駛埋下了隱患，達(dá)不到真正實(shí)現(xiàn)車道變換輔助安全駕駛的目的。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)激光雷達(dá)探測(cè)器采集準(zhǔn)確的信息，采用微處理器及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 并通過(guò)顯示屏的顯示不同顏色換道信息，能夠及時(shí)為駕駛員提供準(zhǔn)確的換道信息，減少交通事故的發(fā)生。為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，包括用于采集目標(biāo)車輛行駛狀況信息的前探測(cè)器和后探測(cè)器、用于采集本車速度的速度傳感器、用于采集本車方向盤轉(zhuǎn)角的角度傳感器、用于處理目標(biāo)車輛行駛狀況信息和控制顯示預(yù)警信息的微處理器、用于顯示本車與目標(biāo)車輛的速度以及相關(guān)預(yù)警信息的顯示屏、用于產(chǎn)生危險(xiǎn)提示聲音的報(bào)警器。所述的微處理器，采用CMOS 8位單片機(jī)，安裝在一個(gè)機(jī)盒內(nèi)，其四個(gè)輸入口 Pl. O、 PL UPl. 2、P1. 3依此與前探測(cè)器、后探測(cè)器、速度傳感器及角度傳感器的輸出端電連接，其二個(gè)輸出口 Pl. 4、Pl. 5依次與顯示屏和報(bào)警器輸入端連接。所述的前探測(cè)器和后探測(cè)器為結(jié)構(gòu)性能相同的激光雷達(dá)，前探測(cè)器的輸出端與單片機(jī)的Pl. O輸入口電連接，后探測(cè)器的輸出端與單片機(jī)的Pl. I輸入口電連接，它們分別安裝在車輛前、后保險(xiǎn)桿正中位置。所述的速度傳感器采用輪速傳感器，其輸出端與單片機(jī)的Pl. 2輸入口連接，安裝在車輛左前輪上。所述的角度傳感器采用轉(zhuǎn)角傳感器，其輸出端與單片機(jī)的Pl. 3輸入口連接，安裝在車輛方向盤上。 所述顯示屏，采用液晶顯示屏或OLED顯示屏，其輸入端與單片機(jī)的Pl. 4輸出口連接，安裝于汽車儀表盤右側(cè)。所述的報(bào)警器，采用蜂鳴器或動(dòng)圈喇叭，其輸入端與單片機(jī)的Pl. 5輸出口連接， 安裝于車內(nèi)后視鏡的背面。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于1，激光雷達(dá)不受光線度的影響，在惡劣的天氣情況下仍可以準(zhǔn)確的探測(cè)自車前后方以及目標(biāo)車道前后方的目標(biāo)車輛，可靠性高。2，由于采用微處理器，能夠快速、及時(shí)地對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，智能化、自動(dòng)化程度高、響應(yīng)速度快、控制性能好。3，采用顯示屏和報(bào)警裝置，可以直觀顯示相關(guān)預(yù)警信息并發(fā)出預(yù)警聲音，輔助安全駕駛性能更佳。

圖I為本實(shí)用新型提供的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為車輛車道變換預(yù)警流程圖；圖中1為前探測(cè)器；2為后探測(cè)器；3為速度傳感器；4為角度傳感器；5為微處理器；6為顯示屏；7為報(bào)警器。
具體實(shí)施方式
參見圖1，一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，包括用于采集目標(biāo)周圍車輛行駛狀況信息的前探測(cè)器I和后探測(cè)器2、用于采集本車絕對(duì)速度的速度傳感器3、用于采集本車方向盤轉(zhuǎn)角的角度傳感器4、用于處理目標(biāo)車輛行駛狀況信息和控制顯示預(yù)警信息的微處理器5、用于顯示本車與目標(biāo)車輛的速度以及相關(guān)預(yù)警信息的顯示屏6、用于產(chǎn)生危險(xiǎn)聲音提示的報(bào)警器7 ;所述的微處理器采用CMOS 8位單片機(jī)，安裝在一個(gè)機(jī)盒內(nèi)(單片機(jī)和報(bào)警器隱藏式安裝在車內(nèi)儀表盤下方)，其四個(gè)輸入口 Pl. O、Pl. I、Pl. 2、Pl. 3依此與前探測(cè)器、后探測(cè)器、速度傳感器及角度傳感器的輸出端電連接，其二個(gè)輸出口 Pl. 4、Pl. 5依次與顯示屏和報(bào)警器輸入端連接。所述的前探測(cè)器和后探測(cè)器為結(jié)構(gòu)性能相同的激光雷達(dá)，前探測(cè)器的輸出端與單片機(jī)的Pl. O輸入口電連接，后探測(cè)器的輸出端與單片機(jī)的Pl. I輸入口電連接，它們分別安裝在車輛前、后保險(xiǎn)桿正中位置；所述的速度傳感器采用輪速傳感器，其輸出端與單片機(jī)的 Pl. 2輸入口連接，安裝在車輛左前輪上；所述的角度傳感器采用轉(zhuǎn)角傳感器，其輸出端與單片機(jī)的Pl. 3輸入口連接，安裝在汽車方向盤上；所述顯示屏，采用液晶顯示屏或OLED顯示屏，其視頻輸入端與單片機(jī)的Pl. 4輸出口連接，安裝于汽車儀表盤的右側(cè)，用于顯示自車與目標(biāo)車輛的速度以及相關(guān)預(yù)警信息，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)駕駛員與車輛的人機(jī)交互功能；所述的報(bào)警器，采用蜂鳴器或動(dòng)圈喇叭，其輸入端與單片機(jī)的Pl. 5輸出口連接，安裝于車內(nèi)后視鏡的背面(單片機(jī)和報(bào)警器隱藏式安裝在車內(nèi)儀表盤下方)。[0019]本實(shí)用新型的工作過(guò)程是這樣的參見圖I、圖2，本系統(tǒng)的所有裝置均由汽車電路供電，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)工作，安裝于車輛上的前后兩個(gè)探測(cè)器持續(xù)探測(cè)自車前后方目標(biāo)以及目標(biāo)車道前后方目標(biāo)。當(dāng)目標(biāo)車道出現(xiàn)目標(biāo)車輛時(shí)，它們將探測(cè)范圍內(nèi)的目標(biāo)信息傳送給微處理器5，目標(biāo)信息主要有自車和目標(biāo)車輛的相對(duì)速度、車頭時(shí)距以及自車和目標(biāo)車輛的相對(duì)角度，微處理器5預(yù)先設(shè)定與自車相近最小的車頭時(shí)距為有效數(shù)據(jù)。當(dāng)微處理器5接收到探測(cè)器所傳送的數(shù)據(jù)信息后，依據(jù)最小的車頭時(shí)距數(shù)值對(duì)目標(biāo)車輛進(jìn)行挑選，當(dāng)挑選出目標(biāo)車輛后即刻進(jìn)行碰撞時(shí)間TTC(time to collision)的計(jì)算,然后由所計(jì)算出的碰撞時(shí)間TTC數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的TTC預(yù)警時(shí)間范圍進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)碰撞時(shí)間TTC數(shù)值落在某一區(qū)間內(nèi)時(shí)，微處理器 5控制顯示屏6以相應(yīng)的顏色顯示預(yù)警信息，同時(shí)，微處理器5根據(jù)速度傳感器3所測(cè)出的自車絕對(duì)速度以及自車與目標(biāo)車輛的相對(duì)速度可以計(jì)算出目標(biāo)車輛的絕對(duì)速度。當(dāng)微處理器5完成對(duì)這一目標(biāo)車輛的數(shù)據(jù)信息處理后，它就會(huì)輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息給顯示屏6，這樣顯示屏上將會(huì)顯示出目標(biāo)車輛速度、自車速度以及根據(jù)碰撞時(shí)間TTC顯示相應(yīng)的預(yù)警顏色條。當(dāng)碰撞時(shí)間TTC彡IOs時(shí)，顯示屏6的顏色顯示區(qū)顯示為綠色條，提醒駕駛員此時(shí)刻可以執(zhí)行換道，沒(méi)有任何危險(xiǎn)。當(dāng)6彡TTC < IOs時(shí)，顯示屏6的顏色顯示區(qū)顯示為黃色條，提醒駕駛員此時(shí)刻可以選擇換道，但存在一定的潛在危險(xiǎn)。當(dāng)O < TTC < 6s時(shí)，顯示屏6 的顏色顯示區(qū)顯示為紅色條，在此種情況下，若角度傳感器采集到的方向盤轉(zhuǎn)角Θ >5°， 表明駕駛員此時(shí)在采取換道行為，這時(shí)，微處理器給報(bào)警器一個(gè)低電平控制信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警器以發(fā)出禁止換道的提示音，警示駕駛員此時(shí)刻禁止換道，這樣，駕駛員可以采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，很好的達(dá)到了輔助安全駕駛的目的；若角度傳感器采集到的方向盤轉(zhuǎn)角Θ < 5°，表明駕駛員取消換道，這時(shí)，微處理器給報(bào)警器一個(gè)高電平的控制信號(hào)，自動(dòng)關(guān)閉報(bào)警器。本智能化汽車車道變換預(yù)警過(guò)程全部由單片機(jī)內(nèi)部程序處理，無(wú)需人工操作，實(shí)現(xiàn)了車道變換預(yù)警過(guò)程的智能化、自動(dòng)化。本實(shí)施例探測(cè)器I為前激光雷達(dá)，探測(cè)器2為后激光雷達(dá)，工作時(shí)不受雨水和光線的影響，視角0° 320°左右，探測(cè)距離200米左右。本實(shí)施例微處理器采用AT89C52單片機(jī)，內(nèi)部程序預(yù)先設(shè)定碰撞事件TTC預(yù)警范圍以及設(shè)定接收激光雷達(dá)的最小車頭時(shí)距為有效數(shù)據(jù)。TTC為自車和目標(biāo)車輛的碰撞時(shí)間， 其計(jì)算公式為TTC= As/Λ V，其中，Λ S為車頭時(shí)距，Λν為自車與目標(biāo)車輛的相對(duì)速度。 根據(jù)相關(guān)研究結(jié)論，當(dāng)TTC ^ IOs時(shí)，車輛執(zhí)行車道變換是安全的；當(dāng)6 < TTC < IOs時(shí)，車輛可以執(zhí)行換道行為，但存在一定潛在危險(xiǎn)；當(dāng)O < TTC < 6s時(shí)，車輛此時(shí)刻禁止換道。根據(jù)此研究結(jié)論，單片機(jī)內(nèi)部程序預(yù)先設(shè)定車道變換三個(gè)等級(jí)當(dāng)TTC ^ IOs時(shí)，此時(shí)刻為自由換道狀態(tài)，單片機(jī)給人機(jī)接口一個(gè)控制信號(hào)，使得在此條件下液晶顯示屏上顯示綠色條； 當(dāng)6 < TTC < IOs時(shí)，此時(shí)刻為一般危險(xiǎn)狀態(tài)，單片機(jī)給人機(jī)接口一個(gè)控制信號(hào)，使得在此條件下液晶顯示屏上顯示黃色條；當(dāng)O < TTC < 6s時(shí)，此時(shí)刻為緊急危險(xiǎn)狀態(tài)，單片機(jī)給人機(jī)接口一個(gè)控制信號(hào)，使得在此條件下液晶顯示屏上顯示紅色條，在此種情況下，若角度傳感器采集到的方向盤轉(zhuǎn)角Θ ^5°，表明駕駛員此時(shí)在采取換道行為，這時(shí)，微處理器給報(bào)警器一個(gè)低電平控制信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警器以發(fā)出禁止換道的提示音；若角度傳感器采集到的方向盤轉(zhuǎn)角Θ <5。，表明駕駛員取消換道，這時(shí)，微處理器給報(bào)警器一個(gè)高電平的控制信號(hào)，自動(dòng)關(guān)閉報(bào)警器。本實(shí)施顯示屏為3. 5吋-4. 3吋IXD顯示屏。
權(quán)利要求1.一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括用于采集目標(biāo)車輛行駛狀況信息的前探測(cè)器和后探測(cè)器、用于采集本車速度的速度傳感器、用于采集本車方向盤轉(zhuǎn)角的角度傳感器、用于處理目標(biāo)車輛行駛狀況信息和控制顯示預(yù)警信息的微處理器、用于顯示本車與目標(biāo)車輛的速度以及相關(guān)預(yù)警信息的顯示屏、用于產(chǎn)生危險(xiǎn)提示聲音的報(bào)警器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的微處理器，采用CMOS 8位單片機(jī)，安裝在一個(gè)機(jī)盒內(nèi)，其四個(gè)輸入口 Pl. O、Pl. I、Pl. 2、 Pl. 3依此與前探測(cè)器、后探測(cè)器、速度傳感器及角度傳感器的輸出端電連接，其二個(gè)輸出口 Pl. 4、Pl. 5依次與顯示屏和報(bào)警器輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的前探測(cè)器和后探測(cè)器為結(jié)構(gòu)性能相同的激光雷達(dá)，前探測(cè)器的輸出端與單片機(jī)的P1.0輸入口電連接，后探測(cè)器的輸出端與單片機(jī)的Pl. I輸入口電連接，它們分別安裝在車輛前、 后保險(xiǎn)桿正中位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的速度傳感器采用輪速傳感器，其輸出端與單片機(jī)的Pl. 2輸入口連接，安裝在車輛左前輪上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的角度傳感器采用轉(zhuǎn)角傳感器，其輸出端與單片機(jī)的Pl. 3輸入口連接，安裝在車輛方向盤上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示屏，采用液晶顯示屏或OLED顯示屏，其輸入端與單片機(jī)的Pl. 4輸出口連接，安裝于汽車儀表盤右側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述的報(bào)警器，采用蜂鳴器或動(dòng)圈喇叭，其輸入端與單片機(jī)的Pl. 5輸出口連接，安裝于車內(nèi)后視鏡的背面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及車輛安全駕駛領(lǐng)域，公開了一種智能化的汽車車道變換預(yù)警系統(tǒng)，包括用于采集目標(biāo)車輛行駛狀況信息的前探測(cè)器和后探測(cè)器、用于采集本車速度的速度傳感器、用于采集本車方向盤轉(zhuǎn)角的角度傳感器、用于處理目標(biāo)車輛行駛狀況信息和控制顯示預(yù)警信息的微處理器、用于顯示本車與目標(biāo)車輛的速度以及相關(guān)預(yù)警信息的顯示屏、用于產(chǎn)生危險(xiǎn)提示聲音的報(bào)警器；一種智能化的汽車車道變換預(yù)警方法，其主要步驟包括在微處理器中設(shè)置最小的車頭時(shí)距數(shù)據(jù)和TTC預(yù)警時(shí)間范圍、探測(cè)器采集本車前、后方車輛信息、計(jì)算實(shí)時(shí)碰撞時(shí)間、顯示變道預(yù)警信息和禁止變道提示音。該預(yù)警系統(tǒng)和預(yù)警方法能夠及時(shí)為駕駛員提供準(zhǔn)確的換道信息，減少交通事故的發(fā)生。
文檔編號(hào)B60W40/02GK202345534SQ20112044928
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者任德錕, 徐云杰, 杜毓皓, 蔡嬋娟, 鄭楚清 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)