一種基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)及其控制方法，包括處理模塊和人機交互模塊，處理模塊包括決策控制單元、圖像采集單元以及雷達采集單元，圖像采集單元用于獲取視頻或圖像信息，其通訊連接至決策控制單元并可向其發(fā)送信息；激光雷達采集單元用于檢測障礙物信息，其通訊連接至決策控制單元并可向其發(fā)送信息；決策控制單元接收圖像采集單元、激光雷達采集單元輸出的信息并進行處理；人機交互模塊與處理模塊通訊連接，用于接收決策控制單元輸出的信息并進行相應(yīng)人機交互。本發(fā)明采用激光雷達技術(shù)，視覺與激光雷達融合技術(shù)，實時檢測與前車的安全距離，當(dāng)小于安全距離時警告駕駛?cè)藛T，提高了駕駛員的駕車安全。
【專利說明】
一種基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及主動安全應(yīng)用技術(shù)，具體涉及一種基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的進步，越來越多的人們進入有車一族，道路上的汽車密度越來越高。因此行車安全越來越重要。為了提高駕駛員駕車的安全，大力開展汽車防撞系統(tǒng)研究具有非常重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。目前汽車防撞系統(tǒng)可采用多種技術(shù)手段，如超聲波、紅外、激光、視頻、雷達等技術(shù)。而基于單個傳感器實現(xiàn)防撞受多因素影響，使得系統(tǒng)的安全性和可靠性大大降低。使用多傳感器融合技術(shù)可以有效降低不同天氣和環(huán)境等因素的影響，大大提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，也提高了駕駛員的駕車安全。本發(fā)明基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，能更好解決車輛與前車發(fā)生碰撞的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)及其控制方法，來解決車輛碰撞預(yù)警問題。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案:
[0004]—種基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，包括處理模塊和人機交互模塊，其中，所述處理模塊包括決策控制單元、圖像采集單元以及雷達采集單元，其中，圖像采集單元用于獲取視頻或圖像信息，其通訊連接至決策控制單元并可向其發(fā)送信息;激光雷達采集單元用于檢測障礙物信息，其通訊連接至決策控制單元并可向其發(fā)送信息；決策控制單元接收圖像采集單元、激光雷達采集單元輸出的信息并進行處理;所述人機交互模塊與處理模塊通訊連接，用于接收決策控制單元輸出的信息并進行相應(yīng)人機交互。
[0005]進一步地，所述圖像采集單元包括相機和圖像信號處理器，相機用于獲取本車前方的視頻或圖像信息，其通訊連接至圖像信號處理器，圖像信號處理器用于對視頻或圖像信息進行處理，其通訊連接至決策控制單元。
[0006]進一步地，所述雷達采集單元包括激光雷達和激光雷達信號處理器，激光雷達用于發(fā)射和接收光波信號，其通訊連接至激光雷達信號處理器，激光雷達信號處理器用于對光波信號進行處理，其通訊連接至決策控制單元。
[0007]進一步地，所述激光雷達安裝在本車前保險杠中間位置處，其高度為離地距離為40-60cm，激光雷達的發(fā)射激光束垂直于本車前保險杠平面。
[0008]進一步地，所述人機交互單元包括開關(guān)裝置和聲光報警模塊，所述聲光報警模塊根據(jù)決策控制單元輸出的信息進行聲音和/或燈光的警示信息。
[0009]進一步地，所述開關(guān)裝置為按鈕，其用于開啟或關(guān)閉碰撞預(yù)警系統(tǒng)，所述聲光報警模塊包括顯示器和語音控制器，顯示器通過LED或圖標信息進行顯示，語音控制器以聲音信息給予警示。
[0010]進一步地，還包括電源供給單元，其供電連接至決策控制單元。
[0011]進一步地，所述圖像采集單元獲取的視頻或圖像信息為本車前方的視頻或圖像信息，圖像采集單元可處理上述信息得到本車在車道中的前方車輛信息。
[0012]進一步地，所述障礙物信息為本車前方障礙物的距離、速度信息，激光雷達信號處理器對激光雷達接收到的光波信號進行處理得到所述的本車前方障礙物的距離、速度信息，所述決策控制單元輸出的信息為相應(yīng)的警示命令。
[0013]上述基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
[0014](I)激光雷達采集單元確定行駛在本車前方的車輛即目標車輛；
[0015](2)圖像采集單元對目標車輛的位置進行確定:圖像信號處理器處理得到本車前方車輛的距離、方位信息；
[0016](3)通過圖像采集單元、激光雷達采集單元同時對目標車輛進行判定；
[0017](4)通過圖像采集單元、激光雷達采集單元分別進行判斷；
[0018](5)對步驟(4)中的判斷結(jié)果進行比較，若兩者的結(jié)果相同，則說明目標車輛識別準確;若兩者的結(jié)果不相同，則對目標車輛重新進行識別；
[0019](6)確定目標車輛后，決策控制單元通過激光雷達實時計算與前車的距離；
[0020](7)將本車和目標車輛之間的距離與安全距離進行比較；
[0021](8)若處于不安全距離，決策控制單元輸出警示命令至人機交互模塊，對駕駛?cè)藛T給予警示。
[0022]與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用激光雷達技術(shù)，視覺與激光雷達融合技術(shù)，實時檢測與前車的安全距離，當(dāng)小于安全距離時警告駕駛?cè)藛T，提高了駕駛員的駕車安全。
[0023]具體來說:通過視覺和激光雷達技術(shù)相融合，使得車輛的檢測、跟蹤更準確，以及各種天氣狀況下的安全問題得到更好保證，減少了交通事故，提高了安全性并減輕駕駛者的精神壓力。本發(fā)明采用激光雷達技術(shù)，視覺與激光雷達融合技術(shù)，實時檢測與前車的安全距離，當(dāng)小于安全距離時警告駕駛?cè)藛T，提高了駕駛員的駕車安全。解決了車輛碰撞預(yù)警問題。
【附圖說明】
[0024]圖1為基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)示意圖；
[0025]圖2為相機、激光雷達安裝位置示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實施例。
[0027]在一個優(yōu)選實施例中，基于激光雷達與視覺的前向車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，包括處理模塊和人工交互模塊，所述的處理模塊包括決策控制器、圖像采集單元以及雷達采集單元，圖像采集單元用于獲取本車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車在車道中的前方車輛信息，激光雷達采集單元用于檢測本車前方障礙物的距離、速度信息，決策控制器接收圖像采集單元、激光雷達采集單元輸出的信息并處理后輸出人機交互單元，給予駕駛?cè)藛T以警告。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果:這里通過視覺和激光雷達技術(shù)相融合，使得車輛的檢測、跟蹤更準確，以及各種天氣狀況下的安全問題得到更好保證，減少了交通事故，提高了安全性并減輕駕駛者的精神壓力。
[0028]在另一個優(yōu)選實施例中，一種基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，包括處理模塊和人工交互模塊，所述的處理模塊包括決策控制器、圖像采集單元以及雷達采集單元，圖像采集單元用于獲取本車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車在車道中的前方車輛信息，激光雷達采集單元用于檢測本車前方障礙物的距離、速度信息，決策控制器接收圖像采集單元、雷達采集單元輸出的信息并處理后輸出人機交互單元，給予駕駛?cè)藛T以警告。
[0029]參閱圖1，一種基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，包括處理模塊10和人機交互模塊20，所述的處理模塊10包括決策控制器11、圖像采集單元12以及雷達采集單元13，圖像采集單元12用于獲取本車前方的視頻或圖像信息并處理得到本車在車道中的前方車輛信息，激光雷達采集單元13用于檢測本車前方障礙物的距離、速度信息，決策控制器11接收圖像采集單元12、激光雷達采集單元13輸出的信息并處理后輸出人機交互模塊20，人機交互模塊20給出光或聲音信息以警示駕駛員。通過設(shè)置決策控制器11，對圖像采集單元12以及激光雷達采集單元13所采集到的信息進行處理，然后輸出相應(yīng)的警示命令至人機交互模塊20，以光或聲音的方式實現(xiàn)對駕駛員的警示。這里以視覺和激光雷達技術(shù)相融合，使得車輛的檢測、跟蹤更準確，以及各種天氣狀況下的安全問題得到更好的保證。
[0030]所述的圖像采集單元12包括相機121、圖像信號處理器122，相機121用于獲取本車前方的視頻或圖像信息，圖像信號處理器122對視頻或圖像信息進行處理，可以對本車道內(nèi)車輛識別，提高了駕駛安全性的預(yù)判。
[0031]雷達采集單元13包括激光雷達131、激光雷達信號處理器132，激光雷達131安裝在本車前保中間位置處且離地距離為40-60cm，激光雷達131的發(fā)射激光束垂直于本車前保險平面;激光雷達信號處理器132對激光雷達131接收到的光波信號進行處理得到所述的本車前方障礙物的距離、速度信息。通過激光雷達采集單元13來對本車前方障礙物進行檢測，更能精確地確定本車的前車目標，一旦前車目標選擇的非常準確，那么可以更好的預(yù)防碰撞的危險。
[0032]所述的人機交互單元20包括按鈕、顯示器和語音控制器，用戶通過按鈕開啟或關(guān)閉碰撞預(yù)警系統(tǒng)，顯示器主要是LED或圖標信息的顯示，語音控制器主要以聲音信息給予警示；電源單元15為決策控制器11供電；通過設(shè)置人機交互單元20，可以顯示當(dāng)前車輛的一些狀態(tài)、并且能夠給駕駛員提供燈光或語音的警示信息。
[0033]僅通過激光雷達采集單元13確定行駛在本車前方的車輛即目標車輛可能會存在誤差，為了保證安全，這里圖像采集單元12也對目標車輛的位置進行確定。圖像信號處理器122按如下步驟處理得到本車前方車輛的距離、方位信息。
[0034]通過圖像采集單元12、激光雷達采集單元13兩者同時對目標車輛進行判定，且兩者分別進行判斷，判斷后比較，若兩者的結(jié)果相同，則說明目標車輛識別的很準確;如果兩者的結(jié)果不相同，則說明目標車輛可能識別錯誤，這時候為了安全、可靠，需要對目標車輛重新進行識別。
[0035]確定目標車輛后，決策控制器11通過激光雷達實時計算與前車的距離S。
[0036]將本車和目標車輛之間的距離SI與安全距離S進行比較;若S1<S，決策控制器11輸出警示命令至人機交互模塊20;通過上述步驟，對駕駛?cè)藛T給予警示，可以保證本車與前車之間的距離為安全的距離，避免前車急剎車而導(dǎo)致的交通事故，提高駕駛員駕車的安全性。
[0037]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括處理模塊和人機交互模塊，其中， 所述處理模塊包括決策控制單元、圖像采集單元以及雷達采集單元，其中， 圖像采集單元用于獲取視頻或圖像信息，其通訊連接至決策控制單元并可向其發(fā)送信息; 激光雷達采集單元用于檢測障礙物信息，其通訊連接至決策控制單元并可向其發(fā)送信息; 決策控制單元接收圖像采集單元、激光雷達采集單元輸出的信息并進行處理； 所述人機交互模塊與處理模塊通訊連接，用于接收決策控制單元輸出的信息并進行相應(yīng)人機交互。2.如權(quán)利要求1所述的基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集單元包括相機和圖像信號處理器，相機用于獲取本車前方的視頻或圖像信息，其通訊連接至圖像信號處理器，圖像信號處理器用于對視頻或圖像信息進行處理，其通訊連接至決策控制單元。3.如權(quán)利要求1和2所述的基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達采集單元包括激光雷達和激光雷達信號處理器，激光雷達用于發(fā)射和接收光波信號，其通訊連接至激光雷達信號處理器，激光雷達信號處理器用于對光波信號進行處理，其通訊連接至決策控制單元。4.如權(quán)利要求3所述的基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述激光雷達安裝在本車前保險杠中間位置處，其高度為離地距離為40-60cm，激光雷達的發(fā)射激光束垂直于本車前保險杠平面。5.如權(quán)利要求1-4所述的基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，述人機交互單元包括開關(guān)裝置和聲光報警模塊，所述聲光報警模塊根據(jù)決策控制單元輸出的信息進行聲音和/或燈光的警示信息。6.如權(quán)利要求5所述的基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)裝置為按鈕，其用于開啟或關(guān)閉碰撞預(yù)警系統(tǒng)，所述聲光報警模塊包括顯示器和語音控制器，顯示器通過LED或圖標信息進行顯示，語音控制器以聲音信息給予警示。7.如權(quán)利要求1-6所述的基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，還包括電源供給單元，其供電連接至決策控制單元。8.如權(quán)利要求1-7所述的基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集單元獲取的視頻或圖像信息為本車前方的視頻或圖像信息，圖像采集單元可處理上述信息得到本車在車道中的前方車輛信息。9.如權(quán)利要求1-8所述的基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述障礙物信息為本車前方障礙物的距離、速度信息，激光雷達信號處理器對激光雷達接收到的光波信號進行處理得到所述的本車前方障礙物的距離、速度信息，所述決策控制單元輸出的信息為相應(yīng)的警示命令。10.如權(quán)利要求1-9所述基于激光雷達與視覺的車輛碰撞預(yù)警系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: (I)激光雷達采集單元確定行駛在本車前方的車輛即目標車輛； (2)圖像采集單元對目標車輛的位置進行確定:圖像信號處理器處理得到本車前方車輛的距離、方位信息； (3)通過圖像采集單元、激光雷達采集單元同時對目標車輛進行判定； (4)通過圖像采集單元、激光雷達采集單元分別進行判斷； (5)對步驟(4)中的判斷結(jié)果進行比較，若兩者的結(jié)果相同，則說明目標車輛識別準確；若兩者的結(jié)果不相同，則對目標車輛重新進行識別； (6)確定目標車輛后，決策控制單元通過激光雷達實時計算與前車的距離； (7)將本車和目標車輛之間的距離與安全距離進行比較； (8)若處于不安全距離，決策控制單元輸出警示命令至人機交互模塊，對駕駛?cè)藛T給予警示。
【文檔編號】B60Q9/00GK105946766SQ201610554696
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月14日
【發(fā)明人】張世兵, 杜金枝, 張茂勝
【申請人】奇瑞汽車股份有限公司