本發(fā)明涉及汽車輔助駕駛領(lǐng)域，特別涉及一種車載的道路偏離碰撞預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

車道偏離預(yù)警系統(tǒng)是一種通過報(bào)警的方式輔助駕駛員減少汽車因車道偏離而發(fā)生交通事故的系統(tǒng)。車道偏離預(yù)警系統(tǒng)由圖像處理芯片、控制器、傳感器等組成。據(jù)交通部統(tǒng)計(jì)，約有50%的汽車交通事故是因?yàn)槠嚻x正常的行駛車道引起的，究其主要原因主要是駕駛員心神煩亂、注意力不集中或駕駛疲勞。23%的汽車駕駛員一個(gè)月內(nèi)至少在轉(zhuǎn)向盤上睡著一次；66%的卡車駕駛員自己在駕駛過程中打瞌睡；28%的卡車駕駛員在一個(gè)月內(nèi)有在轉(zhuǎn)向盤上睡著的經(jīng)歷。如此驚人的比例足以證明防止車道偏離的重要意義。

目前，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)主要由HUD抬頭顯示器、攝像頭、控制器以及傳感器組成，當(dāng)車道偏離系統(tǒng)開啟時(shí)，攝像頭（一般安置在車身側(cè)面或后視鏡位置）會(huì)時(shí)刻采集行駛車道的標(biāo)識(shí)線，通過圖像處理獲得汽車在當(dāng)前車道中的位置參數(shù)，當(dāng)檢測(cè)到汽車偏離車道時(shí)，傳感器會(huì)及時(shí)收集車輛數(shù)據(jù)和駕駛員的操作狀態(tài)，之后由控制器發(fā)出警報(bào)信號(hào)，整個(gè)過程大約在0.5秒完成，為駕駛者提供更多的反應(yīng)時(shí)間。而如果駕駛者打開轉(zhuǎn)向燈，正常進(jìn)行變線行駛，那么車道偏離預(yù)警系統(tǒng)不會(huì)做出任何提示。各廠商所配備的車道偏離預(yù)警系統(tǒng)均基于視覺（攝像頭）方式采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上研發(fā)，但它們?cè)谟暄┨鞖饣蚰芤姸炔桓叩穆访鏁r(shí)，采集車道標(biāo)識(shí)線的準(zhǔn)確度會(huì)下降。也有廠商采取紅外測(cè)距技術(shù)解決上述問題。然而無論是紅外技術(shù)還是視覺識(shí)別技術(shù)，普遍存在的問題是極大地增加了汽車的非動(dòng)力系統(tǒng)功耗，預(yù)警閾值設(shè)置過于簡單，容易出現(xiàn)誤觸發(fā)的情況。

電容式接近傳感器在工業(yè)應(yīng)用中被廣泛采用，如計(jì)算產(chǎn)品輸送、閥門位置的檢測(cè)、判斷物體是否存在等。近年來，電容式近接感應(yīng)器的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入了其他領(lǐng)域，如汽車（無鑰匙進(jìn)入）和消費(fèi)品（自動(dòng)背光控制）。電容式接近感應(yīng)不僅可以檢測(cè)物體的存在與否，而且因?yàn)槲矬w接近對(duì)于電容感應(yīng)是一種連續(xù)的模擬量變化過程，因此這種技術(shù)也可以用于一定范圍內(nèi)的距離檢測(cè)。因?yàn)樵骷Y(jié)構(gòu)簡單，配合微控制器，完全可以實(shí)現(xiàn)低功耗的目標(biāo)。

2012年3月，國際電工技術(shù)委員會(huì) (International Electrotechnical Commission)將EnOcean無線通信標(biāo)準(zhǔn)采納為國際標(biāo)準(zhǔn)“ISO/IEC 14543-3-10”，這也是世界上唯一使用能量采集技術(shù)的無線國際標(biāo)準(zhǔn)。與該領(lǐng)域的其他技術(shù)相比，EnOcean技術(shù)的特點(diǎn)是無需電池。例如，50～60層的高層大廈的管理系統(tǒng)有時(shí)會(huì)使用4000-6000個(gè)傳感器單元。如果各傳感器單元使用以電池為驅(qū)動(dòng)的技術(shù)，電池的更換和管理將成為巨大的負(fù)擔(dān)，令大廈管理公司無所適從。對(duì)Zigbee等技術(shù)我們很了解，類似技術(shù)的缺點(diǎn)就是必須以額外電池供電。EnOcean技術(shù)能夠保證在照明關(guān)閉5天的情況下仍然可以工作。EnOcean技術(shù)是作為非常簡單的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。我們的無線信號(hào)所需的電力是ZigBee的1/30～1/100。

多傳感器信息融合是用于包含處于不同位置的多個(gè)或者多種傳感器的信息處理技術(shù)。隨著傳感器應(yīng)用技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和工業(yè)化控制技術(shù)的發(fā)展成熟，多傳感器信息融合技術(shù)已形成一門熱門新興學(xué)科和技術(shù)。我國對(duì)多傳感器信息融合技術(shù)的研究已經(jīng)在工程上已應(yīng)用于信息的定位和識(shí)別等。而且隨著科學(xué)的進(jìn)步，多傳感器信息融合技術(shù)會(huì)成為一門智能化、精細(xì)化數(shù)據(jù)信息圖像等綜合處理和研究的專門技術(shù)。

因此，將電容感應(yīng)技術(shù)，EnOcean短距離無線通信技術(shù)，多傳感器信息融合技術(shù)應(yīng)用于汽車的道路偏離碰撞預(yù)警，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種車載的道路偏離碰撞預(yù)警系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種車載的道路偏離碰撞預(yù)警系統(tǒng)，主要包括嵌入車本體的各個(gè)裝置：車身側(cè)面的電容式接近感應(yīng)距離傳感模組，車前后身的超聲波距離傳感模組，車輪角度傳感器模組，車輪轉(zhuǎn)速傳感器模組，固化于電容式接近感應(yīng)距離傳感模組的信號(hào)提取算法；還包括兩條CAN總線架構(gòu)，以及依賴于所述兩條CAN總線通信的人機(jī)交互接口，動(dòng)力系統(tǒng)控制器，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器，制動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器；所述的人機(jī)接口還通過串口分別連接車載聲響裝置驅(qū)動(dòng)與車載LCD驅(qū)動(dòng)；所述的制動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器通過有線方式連接制動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器通過有線方式連接轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。

所述的車身側(cè)面的電容式接近感應(yīng)距離傳感模組，包括嵌入車身的左右兩側(cè)各9組電容接近感應(yīng)距離傳感模組；所述的每一組電容接近感應(yīng)距離傳感模組，包括感應(yīng)電容，片上可編程系統(tǒng)芯片，EnOcean短距離無線通信模組；所述的每一路感應(yīng)電容連接1顆所述的片上可編程系統(tǒng)芯片，所述的每一顆片上可編程系統(tǒng)芯片通過串行方式連接一個(gè)所述的EnOcean短距離無線通信模組。

所述的車前后身的超聲波距離傳感模組，包括嵌入車前面板的2路超聲波測(cè)距傳感器，嵌入車后面板的2路超聲波測(cè)距傳感器，片上可編程系統(tǒng)芯片，EnOcean短距離無線通信模組；所述的每一路超聲波測(cè)距傳感器連接1顆所述的片上可編程系統(tǒng)芯片，所述的每一顆片上可編程系統(tǒng)芯片通過串行方式連接一個(gè)所述的EnOcean短距離無線通信模組。

所述的車前后身的車輪角度傳感模組，包括附著于車輪的4路車輪角度傳感器，片上可編程系統(tǒng)芯片，EnOcean短距離無線通信模組；所述的每一路車輪角度傳感器連接1顆所述的片上可編程系統(tǒng)芯片，所述的每一顆片上可編程系統(tǒng)芯片通過串行方式連接一個(gè)所述的EnOcean短距離無線通信模組。

所述的車前后身的車輪轉(zhuǎn)速傳感模組，包括附著于車輪的4路車輪轉(zhuǎn)速傳感器，片上可編程系統(tǒng)芯片，EnOcean短距離無線通信模組；所述的每一路車輪轉(zhuǎn)速傳感器連接1顆所述的片上可編程系統(tǒng)芯片，所述的每一顆片上可編程系統(tǒng)芯片通過串行方式連接一個(gè)所述的EnOcean短距離無線通信模組。

所述的終端控制模組，包括位于車內(nèi)的終端FPGA控制器，F(xiàn)RAM存儲(chǔ)器，EnOcean短距離無線通信模組，BLE短距離無線通信模組；所述終端FPGA控制器連接所述EnOcean短距離無線通信模組，同時(shí)連接BLE短距離無線通信模組，還連接FRAM存儲(chǔ)器。

所述的電容式接近感應(yīng)距離傳感模組的信號(hào)提取算法，固化于所述的每一組所述的電容接近感應(yīng)距離傳感模組中所述的片上可編程系統(tǒng)芯片內(nèi)；所述的電容式接近感應(yīng)距離傳感模組的信號(hào)提取算法，包括在每一次采樣獲取數(shù)據(jù)后，依次使用的權(quán)重可調(diào)的6-均值濾波，5-中值濾波算法，一階有限沖擊響應(yīng)濾波算法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)拓?fù)鋱D。

圖2是本發(fā)明應(yīng)用場(chǎng)合示意圖。

圖3是本發(fā)明裝配位置示意圖。

圖4是本發(fā)明電容式接近感應(yīng)距離傳感模組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明車前后身的超聲波距離傳感模組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明車輪角度傳感器模組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明車輪轉(zhuǎn)速傳感器模組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明終端控制模組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明中電容式接近感應(yīng)距離傳感模組的信號(hào)提取算法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例與附圖來具體說明本發(fā)明。

為更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種車載的道路偏離碰撞預(yù)警系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種車載的道路偏離碰撞預(yù)警系統(tǒng)，包括嵌入車本體的各個(gè)裝置，裝配位置如圖3所示：車身側(cè)面的電容式接近感應(yīng)距離傳感模組如圖1圖3所示(010)，車前后身的超聲波距離傳感模組如圖1圖3所示(020)，車輪角度傳感器模組如圖1圖3所示(030)，車輪轉(zhuǎn)速傳感器模組如圖1圖3所示(040)，終端控制模組如圖1圖3所示(050)，還包括固化于電容式接近感應(yīng)距離傳感模組的信號(hào)提取算法如圖9所示；還包括兩條CAN總線架構(gòu)如圖1所示(140)(150)，以及依賴于所述兩條CAN總線通信的人機(jī)交互接口如圖1所示(070)，動(dòng)力系統(tǒng)控制器如圖1所示(080)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器如圖1所示(100)，制動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器如圖1所示(120)；所述的人機(jī)接口還通過串口分別連接車載聲響裝置驅(qū)動(dòng)如圖1所示(091)(092)與車載LCD驅(qū)動(dòng)如圖1所示(093)(094)；所述的制動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器通過有線方式連接制動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖1所示(130)，所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器通過有線方式連接轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)如圖1所示(110)。

在將系統(tǒng)裝配至車輛上后，當(dāng)汽車在道路上行駛時(shí)，必然遇到道路彎曲的情況，如圖2所示，在彎曲道路前進(jìn)時(shí)，車輛前向距障礙物距離，車輛兩側(cè)距障礙物的距離均會(huì)發(fā)生改變，本系統(tǒng)可較為準(zhǔn)確探測(cè)相關(guān)改變，盡可能早地通過預(yù)警告知駕駛員，從而提醒并輔助駕駛員及時(shí)做出正確決策。具體的，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，所述的各傳感模組將數(shù)據(jù)發(fā)送至所述的終端控制模組，所述的終端控制模組將預(yù)警信息通過BLE發(fā)送至移動(dòng)終端或通過CAN總線傳輸給所述人機(jī)交互接口和動(dòng)力系統(tǒng)控制器；所述的人機(jī)交互接口根據(jù)獲取的預(yù)警信息驅(qū)動(dòng)預(yù)警動(dòng)作機(jī)構(gòu)如圖1所示(090)動(dòng)作，所述的動(dòng)力系統(tǒng)控制器根據(jù)獲取的預(yù)警信息，通過動(dòng)力系統(tǒng)CAN總線分別驅(qū)動(dòng)所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)，在必要時(shí)做出響應(yīng)，或根據(jù)人機(jī)交互接口獲取的人機(jī)交互信號(hào)，控制轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

所述的車身側(cè)面的電容式接近感應(yīng)距離傳感模組如圖4所示，包括嵌入車身的左右兩側(cè)各9組電容接近感應(yīng)距離傳感模組；所述的每一組電容接近感應(yīng)距離傳感模組，包括感應(yīng)電容如圖4所示(011)，片上可編程系統(tǒng)芯片如圖4所示(012)，EnOcean短距離無線通信模組如圖4所示(013)；所述的每一路感應(yīng)電容連接1顆所述的片上可編程系統(tǒng)芯片，所述的每一顆片上可編程系統(tǒng)芯片通過串行方式連接一個(gè)所述的EnOcean短距離無線通信模組。在車輛行駛過程中，兩側(cè)的各9組傳感器可以獨(dú)立地實(shí)時(shí)探測(cè)汽車兩側(cè)障礙物距離汽車的精確位置變化，從而預(yù)知彎道區(qū)域路向的實(shí)時(shí)變化；與現(xiàn)有技術(shù)相比，基于電容接近感應(yīng)技術(shù)的距離探測(cè)，成本更低，可利用車輛本身結(jié)構(gòu)，減少額外器件的成本，易于實(shí)現(xiàn)，并且功耗更低，有助于降低能源消耗；與現(xiàn)有技術(shù)相比，EnOcean短距離無線通信技術(shù)無需額外的電池供電，可進(jìn)一步降低功耗。

所述的車前后身的超聲波距離傳感模組如圖5所示，包括嵌入車前面板的2路超聲波測(cè)距傳感器，嵌入車后面板的2路超聲波測(cè)距傳感器，片上可編程系統(tǒng)芯片，EnOcean短距離無線通信模組；所述的每一路超聲波測(cè)距傳感器如圖5所示(021)連接1顆所述的片上可編程系統(tǒng)芯片如圖5所示(022)，所述的每一顆片上可編程系統(tǒng)芯片通過串行方式連接一個(gè)所述的EnOcean短距離無線通信模組如圖5所示(023)。與汽車側(cè)身的電容感應(yīng)傳感器相比，超聲波距離傳感器可探測(cè)的距離更遠(yuǎn)，考慮實(shí)際情況，車輛在前后方向的移動(dòng)速度更大，因此有必要使用探測(cè)距離更遠(yuǎn)的超聲波傳感技術(shù)，避免因探測(cè)距離不夠造成的危害；與現(xiàn)有技術(shù)相比，EnOcean短距離無線通信技術(shù)無需額外的電池供電，可進(jìn)一步降低功耗。

所述的車前后身的車輪角度傳感模組如圖6所示，包括附著于車輪的4路車輪角度傳感器如圖6所示(031)，片上可編程系統(tǒng)芯片如圖6所示(032)，EnOcean短距離無線通信模組如圖6所示(033)；所述的每一路車輪角度傳感器連接1顆所述的片上可編程系統(tǒng)芯片，所述的每一顆片上可編程系統(tǒng)芯片通過串行方式連接一個(gè)所述的EnOcean短距離無線通信模組。與無車輪角度傳感器的應(yīng)用相比，車輪角度傳感器的應(yīng)用，可以用于探測(cè)車輪角度，及時(shí)獲知車輛運(yùn)行狀態(tài)，提高預(yù)警的準(zhǔn)確度；與現(xiàn)有技術(shù)相比，EnOcean短距離無線通信技術(shù)無需額外的電池供電，可進(jìn)一步降低功耗

所述的車前后身的車輪轉(zhuǎn)速傳感模組如圖7所示，包括附著于車輪的4路車輪轉(zhuǎn)速傳感器如圖7所示(041)，片上可編程系統(tǒng)芯片如圖7所示(042)，EnOcean短距離無線通信模組如圖7所示(043)；所述的每一路車輪轉(zhuǎn)速傳感器連接1顆所述的片上可編程系統(tǒng)芯片，所述的每一顆片上可編程系統(tǒng)芯片通過串行方式連接一個(gè)所述的EnOcean短距離無線通信模組。與現(xiàn)有的位移車速傳感器技術(shù)相比，車輪轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)車輛測(cè)速的探測(cè)更加精確，也便于和所述的車輛角度傳感器結(jié)合，降低應(yīng)用成本；與現(xiàn)有技術(shù)相比，EnOcean短距離無線通信技術(shù)無需額外的電池供電，可進(jìn)一步降低功耗。

所述的終端控制模組如圖8所示，包括位于車內(nèi)的終端FPGA控制器如圖8所示(051)，F(xiàn)RAM存儲(chǔ)器如圖8所示(052)，EnOcean短距離無線通信模組如圖8所示(053)，BLE短距離無線通信模組如圖8所示(054)；所述的終端FPGA控制器連接所述的EnOcean短距離無線通信模組，同時(shí)連接BLE短距離無線通信模組，還連接FRAM存儲(chǔ)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，F(xiàn)RAM存儲(chǔ)器具有掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)，功耗低，而運(yùn)行時(shí)讀寫速度又比普通的閃存存儲(chǔ)器快的優(yōu)點(diǎn)，不僅能提高系統(tǒng)的魯棒性，也能提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。EnOcean與BLE兩種通信技術(shù)的結(jié)合，可以使得系統(tǒng)同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，接收來自于各傳感模組數(shù)據(jù)的同時(shí)，可以將數(shù)據(jù)無間斷的傳輸至擁有BLE的其他任何終端，增加了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

所述的電容式接近感應(yīng)距離傳感模組的信號(hào)提取算法如圖9所示，固化于所述的每一組所述的電容接近感應(yīng)距離傳感模組中所述的片上可編程系統(tǒng)芯片內(nèi)；所述的電容式接近感應(yīng)距離傳感模組的信號(hào)提取算法，包括在每一次采樣獲取數(shù)據(jù)后，依次使用的權(quán)重可調(diào)的6-均值濾波，5-中值濾波算法，一階有限沖擊響應(yīng)濾波算法。6-均值濾波可以有效消除系統(tǒng)基底高頻白噪聲，5-中值濾波算法有利于消除頻率固定的噪聲，一階有限沖擊響應(yīng)濾波算法，有助于解決突發(fā)的脈沖噪聲；與現(xiàn)有技術(shù)相比，引入權(quán)重可調(diào)的三種濾波器，可以使得系統(tǒng)的應(yīng)用范圍更廣，適用于不同環(huán)境的路況。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：優(yōu)化了用戶對(duì)汽車的操控體驗(yàn)，使得汽車在不同環(huán)境條件下行駛時(shí)穩(wěn)定性更高，進(jìn)而提高了汽車使用的安全性與舒適度。