一種提高車輛會車安全性的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于汽車會車安全【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種提高車輛會車安全性的裝置。該提高車輛會車安全性的裝置包括：車載CAN總線、單片機、數(shù)據(jù)處理單元、后視鏡、車速傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、制動踏板行程傳感器、固定安裝在車輛前方保險杠正中央的激光掃描雷達、用于采集駕駛員頭部圖像的攝像頭、以及用于使后視鏡轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動電機；激光掃描雷達朝向車輛前方；車速傳感器的輸出端電連接車載CAN總線，數(shù)據(jù)處理單元的信號輸入端分別電連接車載CAN總線、激光掃描雷達、單片機的I/O接口、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器輸出端和制動踏板行程傳感器；數(shù)據(jù)處理單元的信號輸出端電連接轉(zhuǎn)動電機的控制端；單片機通過USB接口電連接攝像頭的視頻線。
【專利說明】一種提高車輛會車安全性的裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于汽車會車安全【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種提高車輛會車安全性的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當汽車行駛在狹窄道路突遇對向來車時，駕駛?cè)送ǔ扇≈苿訙p速和向右打方向來實現(xiàn)讓道和安全會車。此時，駕駛?cè)送ǔㄟ^觀察右側(cè)后視鏡和前方視野來判斷本車的所在位置和估計道路右側(cè)空間，以此確定向右的方向打得是否合適，并在此過程中不斷調(diào)整。但是由于右側(cè)后視鏡主要用于正常駕駛時幫助駕駛?cè)擞^察本車右后側(cè)的車道情況，因此并不能實現(xiàn)對車身對應(yīng)處的道路邊界信息的獲取。而此時因為道路狹窄和會車的需要，車身右側(cè)距離道路右側(cè)邊界的距離本來就很小，而駕駛?cè)擞忠ㄟ^向右打方向，以此通過減小車身右側(cè)距離道路右側(cè)邊界的空間來騰出道路左側(cè)的空間，實現(xiàn)本車與對向來車的安全會車。因此，此時經(jīng)常因為駕駛?cè)藷o法獲取本車車身右側(cè)距離車道右側(cè)邊界的距離的信息而誤判、誤操作，發(fā)生兩種情況:一是車輛向右靠不夠，導致車道左側(cè)空間不夠，無法實現(xiàn)安全會車；二是車輛向右側(cè)靠得太多，導致車輛跨過道路右側(cè)邊界，騎上道路右側(cè)路沿，甚至沖出道路。這就使得該種情況下的會車危險和效率低下。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提出一種提高車輛會車安全性的裝置及方法。本實用新型的一種提高車輛會車安全性的裝置能夠在幫助駕駛員獲取到車身距離道路右側(cè)邊界的距離等信息，并自動調(diào)整右側(cè)后視鏡(在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動一定角度)，實現(xiàn)安全高效地會車。
[0004]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0005]一種提高車輛會車安全性的裝置，包括:車載CAN總線1、單片機、數(shù)據(jù)處理單元、位于車身右側(cè)的后視鏡、安裝在變速箱上的車速傳感器、固定安裝在車輛前方保險杠正中央的激光掃描雷達、設(shè)置在車輛方向盤上的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、安裝在制動踏板下方的制動踏板行程傳感器、用于采集駕駛員頭部圖像的攝像頭、以及用于使后視鏡轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動電機；所述激光掃描雷達朝向車輛前方，所述攝像頭安裝在車輛操控臺上；
[0006]所述車速傳感器的輸出端電連接所述車載CAN總線，所述數(shù)據(jù)處理單元的信號輸入端分別電連 接所述車載CAN總線、激光掃描雷達的輸出端、單片機的I/O接口、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器輸出端和制動踏板行程傳感器的輸出端；所述數(shù)據(jù)處理單元的信號輸出端電連接轉(zhuǎn)動電機的控制端；所述單片機通過USB接口電連接攝像頭的視頻線。
[0007]所述車速傳感器用于采集車輛的實時速度，并用于將車輛的實時速度通過車載CAN總線發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元；所述激光掃描雷達用于測量道路寬度和對向來車車輛運動狀態(tài)參數(shù)，并用于將道路寬度、對向來車距離本車的距離、對向來車與本車角度、以及對向來車與本車之間相對速度發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；所述攝像頭用于采集駕駛員頭部圖像(包括頭部轉(zhuǎn)動和視線轉(zhuǎn)移圖像)，用于實時將采集的駕駛員頭部圖像發(fā)送給單片機，所述單片機用于對圖像數(shù)據(jù)進行預處理，用于將預處理后的信號發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；所述方盤轉(zhuǎn)角傳感器用于采集方向盤轉(zhuǎn)角參數(shù)，并用于實時將方向盤轉(zhuǎn)角參數(shù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；所述制動踏板行程傳感器用于采集制動踏板行程參數(shù)，并用于實時將制動踏板行程參數(shù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元用于根據(jù)接收的數(shù)據(jù)，向轉(zhuǎn)動電機發(fā)送后視鏡轉(zhuǎn)動信號；所述轉(zhuǎn)動電機用于在后視鏡轉(zhuǎn)動信號的觸發(fā)下控制后視鏡轉(zhuǎn)動。
[0008]本技術(shù)方案的特點和進一步改進在于:
[0009]所述車速傳感器為磁電式車速傳感器，所述車速傳感器的采樣精度為0.01km/ho
[0010]所述激光掃描雷達為SICK安全激光掃描儀，所述SICK安全激光掃描儀的具體型號為S3000，所述SICK安全激光掃描儀的掃描角度為190度，所述SICK安全激光掃描儀的保護區(qū)域范圍為7m，所述SICK安全激光掃描儀的120毫秒分辨率為30_150mm。
[0011]所述攝像頭為中星Yjs-01USB2.0攝像頭。
[0012]所述單片機為飛思卡爾系列單片機，所述單片機的型號為S12。
[0013]所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器為CHHK品牌的89245-0N020型方向盤轉(zhuǎn)角傳感器。
[0014]所述制動踏板行程傳感器為博世PWG系列制動踏板行程傳感器，所述博世PWG系列制動踏板行程傳感器的具體型號為PWG13。
[0015]本實用新型的有益效果為:能夠在幫助駕駛員獲取到車身距離道路右側(cè)邊界的距離等信息，并自動調(diào)整右側(cè)后視鏡(在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動一定角度)，實現(xiàn)安全高效地會車。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的一種提高車輛會車安全性的裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實用新型的一種提高車輛會車安全性的裝置的工作流程示意圖；
[0018]圖3為本實用新型的一種提高車輛會車安全性的裝置在工作時對向來車車輛運動狀態(tài)的檢測示意圖；
[0019]圖4為本實用新型的一種提高車輛會車安全性的裝置的后視鏡轉(zhuǎn)動角度示意圖?！揪唧w實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0021 ] 參照圖1，為本實用新型的一種提高車輛會車安全性的裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。在該提高車輛會車安全性的裝置中，在車輛的前方保險杠正中央安裝有激光掃描雷達，該激光掃描雷達的方向為朝向前方，用于測量道路寬度和對向來車車輛運動狀態(tài)參數(shù)。該激光掃描雷達為SICK安全激光掃描儀，其具體型號為S3000，掃描角度為190度，保護區(qū)域范圍為7m，120毫秒分辨率為30-150mm。在車輛的操控臺上安裝有攝像頭，攝像頭用于采集駕駛?cè)祟^部圖像(包括頭部轉(zhuǎn)動和視線轉(zhuǎn)移的圖像)，該攝像頭采用中星YJS-01USB2.0攝像頭。在車輛的變速箱上設(shè)置有車速傳感器，該車速傳感器用于采集自車車速。該車速傳感器為磁電式車速傳感器，所述車速傳感器的米樣精度為0.0I km/h O在車輛的方向盤上安裝有方向盤轉(zhuǎn)角傳感器，該方向盤轉(zhuǎn)角傳感器用于米集方向盤轉(zhuǎn)角參數(shù)，該方向盤轉(zhuǎn)角傳感器米用CHHK品牌的89245-0N020型方向盤轉(zhuǎn)角傳感器。在車輛制動踏板下方安裝有制動踏板行程傳感器，該制動踏板行程傳感器用于采集制動踏板行程參數(shù)，該制動踏板行程傳感器采用博世PWG系列制動踏板行程傳感器，其具體型號為PWG13。在車輛右側(cè)后視鏡上還連接有轉(zhuǎn)動電機，該轉(zhuǎn)動電機用于使后視鏡轉(zhuǎn)動。在車輛內(nèi)還設(shè)置有車載CAN總線1、單片機、數(shù)據(jù)處理單元。其中，單片機為飛思卡爾系列單片機，其具體型號為S12 ;數(shù)據(jù)處理單元為ARM9處理器。
[0022]本實用新型實施例中，結(jié)合圖1，該車速傳感器的輸出端電連接所述車載CAN總線1，該數(shù)據(jù)處理單元的信號輸入端分別電連接所述車載CAN總線、激光雷達的輸出端、單片機的I/O接口、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器輸出端和制動踏板行程傳感器輸出端；該數(shù)據(jù)處理單元的信號輸出端電連接轉(zhuǎn)動電機的控制端；該單片機通過USB接口電連接攝像頭的視頻線。
[0023]參照圖2，為本實用新型的一種提高車輛會車安全性的裝置的工作流程示意圖。該提高車輛會車安全性的方法包括以下步驟:
[0024]道路寬度檢測:
[0025]在車輛行駛時，激光掃描雷達通過掃描實時獲取車輛與左側(cè)道路邊界的距離(橫向距離)L1、車輛與右側(cè)道路邊界的距離(橫向距離)Lr,已知車輛寬度為Lv，則有道路寬度:
[0026]L=LJL1^Lv
[0027]考慮到標準車道寬度為3.75m,當?shù)缆穼挾刃∮趦杀稑藴受嚨缹挾葧r，即有可能導致會車困難。因此，當L〈7.5m時，判斷為狹窄道路，此時判斷會車會出現(xiàn)問題。此時，進行對向來車車輛運動狀態(tài)檢測。
[0028]對向來車車輛運動狀態(tài)檢測:
[0029]參照圖3，為本實用新型的一種提高車輛會車安全性的裝置在工作時對向來車車輛運動狀態(tài)的檢測示意圖。當L〈7.5m時，激光掃描雷達實時檢測對向來車與本車的相對縱向距離Lz、兩車前端中央連線與水平方向的夾角Θ，兩車前端中央連線指對向來車前端中央與本車前端中央連線。當Lz—定時(設(shè)定兩車近距離會車時Lz=5m),角度Θ越大，則說明兩車車頭重合部分越多。狹窄道路近距離會車時，兩車正是通過向右打方向來減小Θ，而當Θ減小到兩車車頭剛好沒有重合位置時，兩車車輛中心線的橫向距離Lh即為各自車輛寬度一半之和。本實用新型實施例中，數(shù)據(jù)處理單元實時接收來自激光掃描雷達的數(shù)據(jù)，判斷Lz是否小于5m且Θ是否小于設(shè)定角度閾值。例如，設(shè)定角度閾值為68.2度。
[0030]制動減速檢測:
[0031]數(shù)據(jù)處理單元的信號輸入端電連接該車載CAN總線。車速傳感器將實時車速數(shù)據(jù)通過車載CAN總線發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元；制動踏板行程傳感器將制動踏板行程數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)實時車速數(shù)據(jù)得出車輛加速度數(shù)據(jù)，所述車輛加速度數(shù)據(jù)為制動減速度a或車輛加速度a’。本實用新型實施例中，數(shù)據(jù)處理單元還可以根據(jù)制動踏板行程數(shù)據(jù)獲得制動減速度a。在本實用新型實施例中，將制動減速度閾值設(shè)為lm/s。數(shù)據(jù)處理單元判斷制動減速度a是否小于制動減速度閾值。
[0032]同時，激光雷達檢測本車與對向來車的相對速度V，數(shù)據(jù)處理單元接收激光雷達傳輸?shù)南鄬λ俣群?，判斷識別兩車間的相對速度是否快速降低。根據(jù)試驗，設(shè)定相對速度閾值為5km/h。當數(shù)據(jù)處理單元得到相對速度小于5km/h時，判斷認為自車可能因在狹窄道路上會車需要而均采取制動減速措施。
[0033]綜合而言，當數(shù)據(jù)處理單元判斷得到:LZ小于5m且Θ小于設(shè)定角度閾值時，進行駕駛員頭部轉(zhuǎn)動和視線轉(zhuǎn)移檢測；當制動減速度a小于制動減速度閾值、且本車與對向來車的相對速度小于5km/h時，進行駕駛員頭部轉(zhuǎn)動和視線轉(zhuǎn)移檢測；[0034]駕駛員頭部轉(zhuǎn)動和視線轉(zhuǎn)移檢測:
[0035]S12系列單片機啟動，在正常情況下，攝像頭連續(xù)工作。攝像頭對駕駛員頭部圖像進行實時拍攝，并將駕駛員頭部圖像發(fā)送至單片機中。在單片機中，對攝像頭采集的圖像進行預處理，圖像預處理的目的是去除攝像頭所采集圖像中的干擾信息。即:為了保證裝置工作的可靠性，需對攝像頭采集到的頭部和視線圖像進行濾波處理，以排除干擾，因此在圖像處理過程中首先對圖像進行濾波，具體采用中值濾波算法進行。對于圖像中的某一個像素點，計算該點周圍3X3范圍內(nèi)像素點灰度值的平均值，用該平均值作為該點的灰度值。通過使用3X3的中值濾波算法能基本消除攝像頭所采集圖像中所存在的干擾信息。對攝像頭采集的圖像進行預處理之后，將其發(fā)送至數(shù)據(jù)處理單元，在數(shù)據(jù)處理單元中，根據(jù)經(jīng)過預處理的圖像，得出駕駛員頭部轉(zhuǎn)動角度和視線轉(zhuǎn)移時間。判斷駕駛員頭部轉(zhuǎn)動角度S是否大于頭部轉(zhuǎn)動角度閾值，并判斷視線轉(zhuǎn)移時間t是否大于視線轉(zhuǎn)移時間閾值，例如，將頭部轉(zhuǎn)動角度閾值設(shè)為15度，視線轉(zhuǎn)移時間閾值設(shè)為3秒。如果駕駛員頭部轉(zhuǎn)動角度δ大于頭部轉(zhuǎn)動角度閾值，且視線轉(zhuǎn)移時間t大于視線轉(zhuǎn)移時間閾值，則基本可以判斷此時駕駛?cè)苏谕ㄟ^右側(cè)后視鏡獲取右后側(cè)道路信息來調(diào)整方向盤實現(xiàn)安全會車，此時進行方向盤操作檢測。
[0036]方向盤操作檢測:
[0037]方向盤轉(zhuǎn)角傳感器將方向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理單元，在數(shù)據(jù)處理單元中，判斷方向盤轉(zhuǎn)角方向是否向右。結(jié)合前文判斷判斷此時為兩車在狹窄道路上會車，此時，數(shù)據(jù)處理單元將后視鏡轉(zhuǎn)動信號發(fā)送至轉(zhuǎn)動電機，進行后視鏡自動控制；如果方向盤轉(zhuǎn)角方向不向右，則繼續(xù)檢測方向盤轉(zhuǎn)角方向。
[0038]后視鏡自動控制:
[0039]參照圖4，為本實用新型的一種提高車輛會車安全性的裝置的后視鏡轉(zhuǎn)動角度示意圖。轉(zhuǎn)動電機接收到數(shù)據(jù)處理單元傳輸?shù)暮笠曠R轉(zhuǎn)動信號后，控制后視鏡繞轉(zhuǎn)動軸向后方轉(zhuǎn)動(此時鏡面開始朝向地面)。后視鏡轉(zhuǎn)動角度為設(shè)定轉(zhuǎn)動角度。例如，在本實用新型實施例中，將后視鏡轉(zhuǎn)動角度設(shè)為8°。后視鏡轉(zhuǎn)動之后,進行后視鏡轉(zhuǎn)動恢復。
[0040]后視鏡轉(zhuǎn)動恢復:
[0041]在數(shù)據(jù)處理單元中，判斷Θ是否小于設(shè)定角度下限值(例如，將設(shè)定角度下限值設(shè)為1°或0.5° )，并判斷加速度a’是否大于零，如果Θ小于設(shè)定角度下限值且加速度a’大于零，則說明會車過程結(jié)束，駕駛?cè)瞬恍枰獜挠覀?cè)后視鏡獲取車身一側(cè)道路邊界信息。此時，數(shù)據(jù)處理單元將后視鏡恢復信號發(fā)送至轉(zhuǎn)動電機，轉(zhuǎn)動電機控制后視鏡反向轉(zhuǎn)動至原來位置。
[0042]本實用新型實施例中，該提高車輛會車安全性的裝置主要完成了對狹窄道路會車情況的識別，并自動通過右側(cè)后視鏡轉(zhuǎn)動裝置調(diào)節(jié)后視鏡在垂直平面內(nèi)的位置，幫助駕駛員獲取車身右側(cè)道路邊界等信息，幫助駕駛員更好地判斷和操作車輛進行會車，保證了所述狹窄道路會車時的安全和高效。會車結(jié)束后，右側(cè)后視鏡自動回轉(zhuǎn)到正常位置，不影響右側(cè)后視鏡在正常情況和其他情況下的使用。
[0043]本實用新型的一種提高車輛會車安全性的裝置通過車輛上的傳感器檢測道路寬度、對向來車車輛運動狀態(tài)參數(shù)、本車制動減速操作、駕駛?cè)艘暰€及頭部轉(zhuǎn)動和方向盤操作，識別所屬情況后將右側(cè)后視鏡轉(zhuǎn)動信號發(fā)送給轉(zhuǎn)動電機。當成功會車后，根據(jù)對方向盤回正和加速的檢測，向轉(zhuǎn)動電機發(fā)送后視鏡恢復信號，控制右側(cè)后視鏡轉(zhuǎn)動回正常位置。
[0044]綜上所述，本實用新型的基本原理是通過所裝傳感器檢測道路寬度、對向來車運動狀態(tài)、本車制動減速操作、駕駛?cè)艘暰€及頭部轉(zhuǎn)動和方向盤操作，綜合以上參數(shù)，識別所述車輛與對向來車在狹窄道路會車的情況。將右側(cè)后視鏡轉(zhuǎn)動信號發(fā)送給轉(zhuǎn)動電機，右側(cè)后視鏡根據(jù)實際情況在垂直面內(nèi)向下轉(zhuǎn)動一定角度至合適位置，幫助駕駛?cè)送ㄟ^右側(cè)后視鏡能夠?qū)崟r獲取本車車身右側(cè)距離道路右側(cè)邊界的距離，實現(xiàn)駕駛?cè)藢Ρ拒嚨恼_操作，保證安全高效的會車。會車結(jié)束后，右側(cè)后視鏡自動回轉(zhuǎn)到正常位置，不影響右側(cè)后視鏡在正常情況和其他情況下的使用。
[0045]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種提高車輛會車安全性的裝置，其特征在于，包括:車載CAN總線(I)、單片機、數(shù)據(jù)處理單元、位于車身右側(cè)的后視鏡、安裝在變速箱上的車速傳感器、固定安裝在車輛前方保險杠正中央的激光掃描雷達、設(shè)置在車輛方向盤上的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、安裝在制動踏板下方的制動踏板行程傳感器、用于采集駕駛員頭部圖像的攝像頭、以及用于使后視鏡轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動電機；所述激光掃描雷達朝向車輛前方，所述攝像頭安裝在車輛操控臺上； 所述車速傳感器的輸出端電連接所述車載CAN總線(I )，所述數(shù)據(jù)處理單元的信號輸入端分別電連接所述車載CAN總線、激光掃描雷達的輸出端、單片機的I/O接口、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器輸出端和制動踏板行程傳感器輸出端；所述數(shù)據(jù)處理單元的信號輸出端電連接轉(zhuǎn)動電機的控制知5 ;所述單片機通過USB接口電連接攝像頭。
2.如權(quán)利要求1所述的一種提高車輛會車安全性的裝置，其特征在于，所述車速傳感器為磁電式車速傳感器，所述車速傳感器的采樣精度為0.01km/ho
3.如權(quán)利要求1所述的一種提高車輛會車安全性的裝置，其特征在于，所述激光掃描雷達為SICK安全激光掃描儀，所述SICK安全激光掃描儀的具體型號為S3000，所述SICK安全激光掃描儀的掃描角度為190度，所述SICK安全激光掃描儀的保護區(qū)域范圍為7m，所述SICK安全激光掃描儀的120毫秒分辨率為30-150mm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種提高車輛會車安全性的裝置，其特征在于，所述攝像頭為中星YJS-01USB2.0攝像頭。
5.如權(quán)利要求1所述的一種提高車輛會車安全性的裝置，其特征在于，所述單片機為飛思卡爾系列單片機，所述單片機的型號為S12。
6.如權(quán)利要求1所述的一種提高車輛會車安全性的裝置，其特征在于，所述方向盤轉(zhuǎn)角傳感器為CHHK品牌的89245-0N020型方向盤轉(zhuǎn)角傳感器。
7.如權(quán)利要求1所述的一種提高車輛會車安全性的裝置，其特征在于，所述制動踏板行程傳感器為博世PWG系列制動踏板行程傳感器，所述博世PWG系列制動踏板行程傳感器的具體型號為PWG13。
【文檔編號】B60W40/10GK203637816SQ201320725083
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】石涌泉, 張韋華, 魯玉萍, 任肖 申請人:長安大學