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CN113450595A - 一种人车交互的防碰撞预警系统及预警方法 - Google Patents

一种人车交互的防碰撞预警系统及预警方法 Download PDF

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CN113450595A
CN113450595A CN202110730912.4A CN202110730912A CN113450595A CN 113450595 A CN113450595 A CN 113450595A CN 202110730912 A CN202110730912 A CN 202110730912A CN 113450595 A CN113450595 A CN 113450595A
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distance
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张勇
吴照说
樊媛媛
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    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/166—Anti-collision systems for active traffic, e.g. moving vehicles, pedestrians, bikes

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种人车交互的防碰撞预警系统，其特征在于，所述系统包括：感应装置，用于对车辆前方的行人进行位置扫描、并反馈所获取的位置数据，该位置数据包括行人与车辆的距离L的数据信息以及行人与车辆的角度θ数据信息；承接装置，包括车身前方及前挡风玻璃，用于承载所述感应装置；控制器，用于接收所述感应装置反馈的位置数据并进行数据处理，所述控制器内预先录入预设数据，上述进行数据处理后的数据与预设数据进行比较判别，当检测到所述上述进行数据处理后的数据满足预警条件时，通过预警模块进行碰撞预警提醒。本发明解决了现有车辆没有设置将其碰撞预警信息传达给行人的预警系统，从而容易导致人车碰撞的问题。

Description

一种人车交互的防碰撞预警系统及预警方法
技术领域
本发明涉及车辆防碰撞技术领域，具体为一种人车交互的防碰撞预警系统及预警方法。
背景技术
车辆在城市道路上行驶时，会经常遇到行人过街的情况。有时行人可以认清车辆的行驶意图——通行或让行，行人会采取相反地动作；有时行人不能认清车辆的行驶意图，导致判断失误冒险抢行，或在通过和让行之间犹豫不决，使其行动较难预测。由于行人的行动灵活性较大，而车流量较大，车速较快时车辆的避让或紧急制动灵活性较小，因此容易导致人车碰撞或车辆追尾等交通事故发生。
现有技术中，智能驾驶系统通过传感器检测车辆前方行人信息，发现前方道路出现碰撞危险时对驾驶员进行预警甚至进行自动紧急制动，即提醒驾驶员或主动干预避免事故发生。但这只是行人单方面对车辆产生干预，车辆没有将其信息传达给行人。因此行人不易判断车辆的驾驶意图。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种人车交互的防碰撞预警系统，解决了现有车辆没有设置将其碰撞预警信息传达给行人的预警系统，从而容易导致人车碰撞的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种人车交互的防碰撞预警系统，其特征在于，所述系统包括：
感应装置，用于对车辆前方的行人进行位置扫描、并反馈所获取的位置数据，该位置数据包括行人与车辆的距离L的数据信息以及行人与车辆的角度θ数据信息；
承接装置，包括车身前方及前挡风玻璃，用于承载所述感应装置；
控制器，用于接收所述感应装置反馈的位置数据并进行数据处理，所述控制器内预先录入预设数据，上述进行数据处理后的数据与预设数据进行比较判别，当检测到所述上述进行数据处理后的数据满足预警条件时，通过预警模块进行碰撞预警提醒。
优选的，所述感应装置包括安装在车身前方的毫米波雷达以及安装在前挡风玻璃上的摄像头传感器，所述毫米波雷达用于检测行人与车辆的距离L，所述摄像头传感器用于检测行人与车辆的角度θ。
优选的，所述控制器包括：
数据获取模块，用于接收所述感应装置反馈的行人位置数据；
数据处理模块，通过数据获取模块获取的位置数据从而计算出行人与车辆中心的横向距离I1、行人与车辆中心的纵向距离I2、行人相对车辆的横向速度V1以及行人相对车辆的纵向速度V2；
比较判别模块，用于将所述数据处理模块处理后的数据与预设数据进行比较；
预警模块，包括在车辆前灯组内或进气格栅或前保险杠位置处安装灯光投影光源，所述投影光源采用激光光源，当检测到所述数据处理模块处理后的数据满足预警条件时，所述灯光投影系统在车辆前方道路上进行投影，该投影分为危险区和预警区，所述危险区为红色区域，所述预警区为黄色区域。
优选的，所述危险区的长度表示车辆进行紧急制动至完全停止需要的距离，所述危险区的宽度为车辆宽度，所述预警区为车辆在未来一段时间内，保持当前行驶状态将要行驶的距离。
优选的，所述预设数据包括设定的投影光源投影启动的最大横向距离d1和最大纵向距离d2。
一种人车交互的防碰撞预警系统的预警方法，具体步骤如下：
步骤一，车辆经过十字路口或在直线道路上行驶时，通过毫米波雷达和摄像头传感器检测到行人的距离L及行人与车辆的角度θ，t时刻时：
行人与车辆中心的横向距离为
Figure 491065DEST_PATH_IMAGE001
行人与车辆中心的纵向距离为
Figure 695732DEST_PATH_IMAGE002
行人相对车辆的横向速度为
Figure 450062DEST_PATH_IMAGE003
行人相对车辆的纵向速度为
Figure 187073DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤二，根据行人相对车辆的横向距离以及行人与车辆中心的纵向距离判断是否启用投影，当I1<d1且I2<d2时，投影为开启状态；否则，投影为关闭状态，其中d1，d2分别为设定的投影启动的最大横向距离和最大纵向距离；
步骤三，计算投影区域，危险区的宽度为车辆车身宽度W，危险区的长度为车辆进行紧急制动至停止所需要的距离Sn，当道路出现碰撞危险后，驾驶员先经过时间t1认知到需要紧急制动并控制脚开始动作，再经过时间t2脚从油门踏板放到制动踏板上，开始踩下制动踏板，经时间t3
Figure DEST_PATH_IMAGE005
制动系统克服自由行程、制动器间隙，制动系统开始工作，再经时间t4制动系统达到最大制动压力，车辆全力制动持续时间t5后，车辆完全停止。则出现碰撞危险到车辆停止的时间tt为：
Figure 585825DEST_PATH_IMAGE006
出现碰撞危险到车辆停止的距离为：
Figure 15669DEST_PATH_IMAGE007
其中Vh为初始时刻的车速，am为车辆能得到的最大减速度，假设紧急制动时制动器开始工作至达到最大制动压力的过程中制动压力随时间线性变化，不考虑风阻、道路坡度等因素；
预警区的宽度为车道宽度，若无车道线，则预警区宽度设定为车身宽度两侧各加宽d0，预警区的长度是为保证行人安全过街的行人与车辆之间的最短纵向距离Sm
Figure 257295DEST_PATH_IMAGE008
其中V0为85%位行人过街的速度；
步骤四，在车辆前灯组内或进气格栅或前保险杠位置处安装灯光投影光源，灯光投影光源采用激光光源，当I1<d1且I2<d2时，通过灯光投影的方式在车辆前方道路显示出危险区和预警区，以便行人判断车辆的车速变化，理解车辆的驾驶意图，在车辆行驶过行人位置后，关闭灯光投影，投影系统保持检测行人的状态。
本发明通过在实际应用于车辆经过十字路口或在直线道路上行驶遇到行人过街的场景时对保护交通安全具有切实意义。通过在车辆前方的道路上投影出危险区和预警区展示给行人，显示出车辆对道路的使用权，帮助行人认清车辆的驾驶意图从而正确地选择让行或通行动作，尽可能避免交通事故的发生，保障行人和车辆的安全，提高了交通效率。
附图说明
图1为本发明的预警系统的结构框图；
图2为本发明控制器的结构框图；
图3为本发明预警流程图；
图4为本发明实施例提供的一种应用环境的示意图；
图中：1、感应装置，2、承接装置，3、控制器，31、数据获取模块，32、数据处理模块，33、比较判别模块，34、预警模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1-4所示的一种人车交互的防碰撞预警系统，其特征在于，所述系统包括：
感应装置，用于对车辆前方的行人进行位置扫描、并反馈所获取的位置数据，该位置数据包括行人与车辆的距离L的数据信息以及行人与车辆的角度θ数据信息；
承接装置，包括车身前方及前挡风玻璃，用于承载所述感应装置；
控制器，用于接收所述感应装置反馈的位置数据并进行数据处理，所述控制器内预先录入预设数据，上述进行数据处理后的数据与预设数据进行比较判别，当检测到所述上述进行数据处理后的数据满足预警条件时，通过预警模块进行碰撞预警提醒。
所述感应装置包括安装在车身前方的毫米波雷达以及安装在前挡风玻璃上的摄像头传感器，所述毫米波雷达用于检测行人与车辆的距离L，所述摄像头传感器用于检测行人与车辆的角度θ。
所述控制器包括：
数据获取模块，用于接收所述感应装置反馈的行人位置数据；
数据处理模块，通过数据获取模块获取的位置数据从而计算出行人与车辆中心的横向距离I1、行人与车辆中心的纵向距离I2、行人相对车辆的横向速度V1以及行人相对车辆的纵向速度V2；
比较判别模块，用于将所述数据处理模块处理后的数据与预设数据进行比较；
预警模块，包括在车辆前灯组内或进气格栅或前保险杠位置处安装灯光投影光源，所述投影光源采用激光光源，当检测到所述数据处理模块处理后的数据满足预警条件时，所述灯光投影系统在车辆前方道路上进行投影，该投影分为危险区和预警区，所述危险区为红色区域，所述预警区为黄色区域。
所述危险区的长度表示车辆进行紧急制动至完全停止需要的距离，所述危险区的宽度为车辆宽度，所述预警区为车辆在未来一段时间内，保持当前行驶状态将要行驶的距离。
所述预设数据包括设定的投影光源投影启动的最大横向距离d1和最大纵向距离d2。
一种人车交互的防碰撞预警系统的预警方法，如图3所示：
具体步骤如下：
步骤一，车辆经过十字路口或在直线道路上行驶时，通过毫米波雷达和摄像头传感器检测到行人的距离L及行人与车辆的角度θ，t时刻时：
行人与车辆中心的横向距离为
Figure 532418DEST_PATH_IMAGE001
行人与车辆中心的纵向距离为
Figure 51255DEST_PATH_IMAGE002
行人相对车辆的横向速度为
Figure 386422DEST_PATH_IMAGE003
行人相对车辆的纵向速度为
Figure 115343DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤二，根据行人相对车辆的横向距离以及行人与车辆中心的纵向距离判断是否启用投影，当I1<d1且I2<d2时，投影为开启状态；否则，投影为关闭状态，其中d1，d2分别为设定的投影启动的最大横向距离和最大纵向距离；
步骤三，计算投影区域，危险区的宽度为车辆车身宽度W，危险区的长度为车辆进行紧急制动至停止所需要的距离Sn，当道路出现碰撞危险后，驾驶员先经过时间t1认知到需要紧急制动并控制脚开始动作，再经过时间t2脚从油门踏板放到制动踏板上，开始踩下制动踏板，经时间t3
Figure 194158DEST_PATH_IMAGE005
制动系统克服自由行程、制动器间隙，制动系统开始工作，再经时间t4制动系统达到最大制动压力，车辆全力制动持续时间t5后，车辆完全停止。则出现碰撞危险到车辆停止的时间tt为：
Figure 567501DEST_PATH_IMAGE006
出现碰撞危险到车辆停止的距离为：
Figure 339148DEST_PATH_IMAGE007
其中Vh为初始时刻的车速，am为车辆能得到的最大减速度，假设紧急制动时制动器开始工作至达到最大制动压力的过程中制动压力随时间线性变化，不考虑风阻、道路坡度等因素；
预警区的宽度为车道宽度，若无车道线，则预警区宽度设定为车身宽度两侧各加宽d0，预警区的长度是为保证行人安全过街的行人与车辆之间的最短纵向距离Sm
Figure 289787DEST_PATH_IMAGE008
其中V0为85%位行人过街的速度；
步骤四，在车辆前灯组内或进气格栅或前保险杠位置处安装灯光投影光源，灯光投影光源采用激光光源，当I1<d1且I2<d2时，通过灯光投影的方式在车辆前方道路显示出危险区和预警区，以便行人判断车辆的车速变化，理解车辆的驾驶意图，在车辆行驶过行人位置后，关闭灯光投影，投影系统保持检测行人的状态。
本发明通过在实际应用于车辆经过十字路口或在直线道路上行驶遇到行人过街的场景时对保护交通安全具有切实意义。通过在车辆前方的道路上投影出危险区和预警区展示给行人，显示出车辆对道路的使用权，帮助行人认清车辆的驾驶意图从而正确地选择让行或通行动作，尽可能避免交通事故的发生，保障行人和车辆的安全，提高了交通效率。通过在车辆前方道路上以灯光投影的方式将汽车的驾驶意图传达给行人并且利用汽车的紧急制动距离和满足行人安全过街的最短纵向距离来展示车辆对道路的使用权和驾驶意图可以有效的减少交通事故的发生；本发明采用灯光投影出的是具有一定长度的矩形区域。采用特定的算法来计算预警区域的长度。可以将汽车的行驶意图和对路权的占有传达给行人。展现给行人不可行区域的范围，通过采用采用车载毫米波雷达和摄像头传感器来检测行人的位置数据信息，并通过数据处理模块32计算出相应的数据信息，只在车辆的前方进行投影，对硬件的要求较低。
上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种人车交互的防碰撞预警系统，其特征在于，所述系统包括：
感应装置，用于对车辆前方的行人进行位置扫描、并反馈所获取的位置数据，该位置数据包括行人与车辆的距离L的数据信息以及行人与车辆的角度θ数据信息；
承接装置，包括车身前方及前挡风玻璃，用于承载所述感应装置；
控制器，用于接收所述感应装置反馈的位置数据并进行数据处理，所述控制器内预先录入预设数据，上述进行数据处理后的数据与预设数据进行比较判别，当检测到所述上述进行数据处理后的数据满足预警条件时，通过预警模块进行碰撞预警提醒。
2.根据权利要求1所述的一种人车交互的防碰撞预警系统，其特征在于，所述感应装置包括安装在车身前方的毫米波雷达以及安装在前挡风玻璃上的摄像头传感器，所述毫米波雷达用于检测行人与车辆的距离L，所述摄像头传感器用于检测行人与车辆的角度θ。
3.根据权利要求1所述的一种人车交互的防碰撞预警系统，其特征在于，所述控制器包括：
数据获取模块，用于接收所述感应装置反馈的行人位置数据；
数据处理模块，通过数据获取模块获取的位置数据从而计算出行人与车辆中心的横向距离I1、行人与车辆中心的纵向距离I2、行人相对车辆的横向速度V1以及行人相对车辆的纵向速度V2；
比较判别模块，用于将所述数据处理模块处理后的数据与预设数据进行比较；
预警模块，包括在车辆前灯组内或进气格栅或前保险杠位置处安装灯光投影光源，所述投影光源采用激光光源，当检测到所述数据处理模块处理后的数据满足预警条件时，所述灯光投影系统在车辆前方道路上进行投影，该投影分为危险区和预警区，所述危险区为红色区域，所述预警区为黄色区域。
4.根据权利要求3所述的一种人车交互的防碰撞预警系统，其特征在于，所述危险区的长度表示车辆进行紧急制动至完全停止需要的距离，所述危险区的宽度为车辆宽度，所述预警区为车辆在未来一段时间内，保持当前行驶状态将要行驶的距离。
5.根据权利要求1所述的一种人车交互的防碰撞预警系统，其特征在于，所述预设数据包括设定的投影光源投影启动的最大横向距离d1和最大纵向距离d2。
6.一种如权利要求1-5所述的一种人车交互的防碰撞预警系统的预警方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，车辆经过十字路口或在直线道路上行驶时，通过毫米波雷达和摄像头传感器检测到行人的距离L及行人与车辆的角度θ，t时刻时：
行人与车辆中心的横向距离为
l1＝L(t)·sinθ(t)
行人与车辆中心的纵向距离为
l2＝L(t)·cosθ(t)
行人相对车辆的横向速度为
Figure RE-FDA0003170566170000021
行人相对车辆的纵向速度为
Figure RE-FDA0003170566170000022
步骤二，根据行人与车辆中心的横向距离以及行人与车辆中心的纵向距离判断是否启用投影，当I1＜d1且I2＜d2时，投影为开启状态；否则，投影为关闭状态，其中d1，d2分别为设定的投影启动的最大横向距离和最大纵向距离；
步骤三，计算投影区域，危险区的宽度为车辆车身宽度W，危险区的长度为车辆进行紧急制动至停止所需要的距离Sn，当道路出现碰撞危险后，驾驶员先经过时间t1认知到需要紧急制动并控制脚开始动作，再经过时间t2脚从油门踏板放到制动踏板上，开始踩下制动踏板，经时间t3制动系统克服自由行程、制动器间隙，制动系统开始工作，再经时间t4制动系统达到最大制动压力，车辆全力制动持续时间t5后，车辆完全停止，则出现碰撞危险到车辆停止的时间tt为：
tt＝t1+t2+t3+t4+t5
出现碰撞危险到车辆停止的距离为：
Figure RE-FDA0003170566170000031
其中Vh为初始时刻的车速，am为车辆能得到的最大减速度，假设紧急制动时制动器开始工作至达到最大制动压力的过程中制动压力随时间线性变化，不考虑风阻、道路坡度等因素；
预警区的宽度为车道宽度，若无车道线，则预警区宽度设定为车身宽度两侧各加宽d0，预警区的长度是为保证行人安全过街的行人与车辆之间的最短纵向距离Sm
Figure RE-FDA0003170566170000032
其中V0为85％位行人过街的速度；
步骤四，在车辆前灯组内或进气格栅或前保险杠位置处安装灯光投影光源，灯光投影光源采用激光光源，当I1＜d1且I2＜d2时，通过灯光投影的方式在车辆前方道路显示出危险区和预警区，以便行人判断车辆的车速变化，理解车辆的驾驶意图，在车辆行驶过行人位置后，关闭灯光投影，投影系统保持检测行人的状态。
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