智能型車載gps導航防撞預警系統的製作方法
2023-06-23 15:54:06 2
專利名稱：智能型車載gps導航防撞預警系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於汽車防撞預警領域，特別是一種智能型車載GPS導航防撞預警系統。
背景技術：
隨著汽車工業的發展，汽車行駛速度越來越快，道路交通事故已成為世界性的社會問題。其中，碰撞事故所佔的比例約為80%，所以，對汽車防撞研究也成為世界性課題。 專家對汽車交通事故的分析結果表明，在所發生的交通事故中，有80%是由於駕駛員反應不及時，處置不當所造成。其中，有65%屬於汽車追尾碰撞所造成的事故。在城市道路上，因車速不快，駕駛者容易放鬆警惕，距前車距離太近而引發的追尾事故時有發生，雖然，事故不十分嚴重，但事故後的治療、維修也造成了很大的經濟損失；而在高速公路、一級公路或城郊道路上，車速多在80公裡以上，由於道路條件較好，駕駛者更容易放鬆警惕，因兩車基本屬於同向勻速運動，正常行駛中，距前車距離很近也不會有問題，但是，當前車遇到情況緊急剎車時，由於後車的距離太近，駕駛者反應時間和剎車距離不夠，極易發生追尾事故， 由於車速較快。一旦發生追尾，往往是車毀人亡。這種情況，在天氣情況不好時尤為嚴重，常造成幾輛、十幾輛車連續追尾的慘劇，究其原因，就是每輛車的車距太近，跟得太緊，駕駛者放鬆警惕，來不及反應所造成的。據德國奔馳公司的調查和實驗表明如駕駛員能提前0.5 秒意識到危險並採取措施，60%追尾撞車事故可以避免，若駕駛員能提早I. 5秒意識到危險並採取正確措施，則90%追尾撞車事故可以避免。因此，對於汽車可能發生事故前的準確判斷與快速反應是避免或減輕事故的核心保障，而大多事故是由於駕駛者疏忽大意所造成的，如果，在駕駛者在距前車太近之時，能夠得到及時的提醒並採取措施，就能在很大程度上避免這樣的追尾事故的發生。國內在汽車防撞、防追尾技術方面，已經有不少科研成果， 在對汽車進行改裝後，可以在正常高速行駛的狀態下，不需要駕駛員的操作，汽車就能自動根據前方出現的障礙，確定汽車遇到的危險等級，自動進行報警、減速、剎車等處理方式，從而主動保證汽車行駛的安全。當障礙消失，汽車則自動恢復正常行駛。這個系統裝車後，可以將傳統的行車安全由駕駛員一人掌控變成由智能安全系統輔助掌控。其實現方式為系統直接安裝在汽車上，利用雷射、機、電等方法與信號處理技術，直接獲取車輛行駛中的各種安全信息，通過分析與處理，自動給出車輛後續執行指令並傳送到執行系統，再由執行系統自動完成汽車的預警、減速或剎車等相應動作，因為，能比人眼提前發現危險並採取與之相應的處理措施，從而避免、減少碰撞等交通事故的發生，以確保車輛行駛安全。但是，這種控制方式除了造價很高以外，還要與汽車的行車電腦、車速傳感器連接以獲取車速等行車數據，與汽車的加速系統、剎車系統連接時還要加裝輔助執行機構，以代替駕駛員操作，由於，在突發狀況時，是由主動防碰撞智能安全系統代替駕駛者操作，駕駛者平時經常處於不警惕狀態，只要一個環節出現一點小問題或故障，就可能出現撞車的危險。實際上，所有汽車追尾事故的原因主要都是車速快和跟的緊這兩個原因造成的，防撞、防追尾的關鍵在於駕駛者不能超速和距前車太近，如果，能夠在駕駛過程中及時發現並警示駕駛者正常行車， 就可以有效的防患於未然，從根本上減少事故的發生。所以，能夠向駕駛者及時發出預警，讓駕駛者提前減速，保持合理車距，安全行車才是最重要的。
發明內容
本發明的目的是，提供一種具有在汽車行駛過程中，由GPS測速、測距模塊測距的，及時發現車前、車後有可能造成追尾危險的功能，並發出聲光警示信號，提醒本車和後車駕駛者正常行車、安全駕駛，且具有GPS導航和影音功能的，智能型車載GPS導航防撞預警系統，並無需對汽車控制系統做任何改裝，具有很強的實用性和經濟性。實現本發明的目的技術解決方案為在汽車防撞、防追尾技術方面的兩個最為重要的數據，就是行駛中的車速和與前車的距離，一般情況下，要想得到行駛中的車速，就只有從汽車的控制系統中獲得，雖然準確，但都必須接入系統；現在，使用GPS導航儀的汽車越來越多，如果，利用GPS的位置功能來得到車速，加上距離檢測、預警功能，就可以做到與汽車的駕駛、控制系統隔離，既不影響汽車原有功能，又能提供防撞預警，既簡單又實用；智能型車載GPS導航防撞預警系統就是利用接收GPS衛星發射出的無線電信號，獲得必要的定位信息及觀察量，並經數據處理而完成定位工作；利用GPS、GL0NASS、北鬥等多組合導航定位技術，現有的電子地圖覆蓋全國(除臺灣)337個地級(2862個縣級)以上行政區劃單位，POI數據多達1000萬個，使得導航精確性得到了保證。通過準確的電子地圖數據，和兩次GPS的定位結果，GPS接收機根據兩個點的定位數據及兩點間時間差即可解算出速度數據，這個數據即是GPS接收機所安裝的載體的運動速度，這樣，便能在不通過汽車的控制系統的情況下，得到汽車在沿道路前進時的速度，達到監測行車速度的目的。通過各種測距技術，可以檢測到行駛中的車輛距前方障礙物的距離，當小於安全距離時，進行報警，起到防患於未燃的作用。目前，可用於測距信息採集方面的技術主要有超聲波、雷達、雷射、機器視覺、紅外以及交互式等，通過這些技術採集汽車行駛過程中的四周信息，因此，智能型車載GPS導航防撞預警系統主要由GPS導航模塊、速度計算模塊、中央處理器、預警信號模塊、環境傳感模塊、紅外測距模塊、雷達速度距離模塊、雷射測距模塊、超聲測距模塊、圖像採集模塊、信息處理模塊、圖像處理模塊、抗強光液晶顯示屏等組成，可以安裝在汽車前擋風玻璃內，雨刮器刮動範圍的中央，以保證其工作環境，在汽車行駛中，由GPS導航模塊輸出GPS位置信號、參數，和運行軌跡、距離等數據到速度計算模塊，速度計算模塊根據每秒的速度計算值得出即時平均速度，同時，雷射測距模塊、超聲波測距模塊或其它信息採集模塊對行駛方向進行測距，並將速度信號和距離信號輸入中央處理器，中央處理器根據速度、 距離預警值公式的計算結果，發出預警信號到預警信號模塊和抗強光液晶顯示屏，此時，液晶顯示屏顯示切換為距離警示圖案，預警模塊發出語音和警示音調，提示駕駛者進行減速處理，智能型車載GPS導航防撞預警系統檢測到速度、距離處於安全值時，液晶顯示屏顯示切換為導航圖，預警模塊停止提示。由於在高速公路上，前後兩輛車是同方向向前運動的，所以，兩車的車距逼近是需要時間的，只要逼近到小於理論速度安全距離，預警系統就及時預警，這樣才能從根本上預防追尾事故的發生，比那種到將要發生事故時由防撞系統接管駕駛者的操作，在時間上要提前，使駕駛者能及時做出處理，所以，更為安全，成本更低。雷射測距模塊使用以半導體雷射器為主的安全探測雷射，對人眼無傷害，探測距離為6米 120米以上，為高速行駛的主要測距模塊，車身兩側的超聲波傳感器通過超聲波測距模塊對車身兩側的安全距離進行監測。當車速在50公裡以下(城區內行駛)和大雨、夜晚等複雜氣象情況時，環境傳感模塊啟動車前超聲波測距模塊開始工作，以提供更為可靠、 安全的保障。在應對更多複雜氣象時，由環境傳感模塊根據其感知的車外氣象環境來控制相應的雷達速度距離模塊、圖像採集模塊和紅外測距模塊進行測距工作，以保證在複雜氣象時的防撞預警功能；在車的尾部可安裝攝像頭和超聲波傳感器，平時用於倒車輔助，在行駛中還可以對後面來車進行測距，超聲波傳感器的信號和攝像頭攝取的圖像，通過信息處理模塊、圖像處理模塊傳送到中央處理器進行處理，發現來車距離太近有發生追尾的危險時，安裝在汽車後窗內的尾部警示器將會發出警示燈光和文字、圖案提示，或點亮高位剎車燈，提醒來車減速，在霧天，通過環境傳感模塊或手動控制尾部警示器點亮黃色霧燈，讓後車能夠及時發現前車，從而有效地預防被來車追尾的危險，達到主動防被撞的目的。智能型車載GPS導航防撞預警系統，除防撞預警、導航功能外，還可具有行駛記錄功能(行車黑匣子)，以實時記錄行車時的速度、距離情況。同時還具有MP3、MP4、電子相冊、 電子圖書等數字娛樂功能，真正做到了一機多用。
圖I為智能型車載GPS導航防撞預警系統的實施方案的工作原理圖。圖I中GPS導航模塊I、速度計算模塊2、中央處理器3、預警信號模塊4、環境傳感模塊5、紅外測距模塊6、雷達速度距離模塊7、雷射測距模塊8、超聲測距模塊9、圖像採集模塊10、信息處理模塊11、圖像處理模塊12、面板控制鍵13、顯示輸出14、尾部警示器15、 影音系統16、顯示屏17、汽車功放18、L揚聲器組19、R揚聲器組20、預警揚聲器21、預警功率放大器22。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。結合圖I，本發明的一種智能型車載GPS導航防撞預警系統，包括GPS導航模塊I、 速度計算模塊2、中央處理器3、預警信號模塊4、環境傳感模塊5、紅外測距模塊6、雷達速度距離模塊7、雷射測距模塊8、超聲測距模塊9、圖像採集模塊10、信息處理模塊11、圖像處理模塊12、面板控制鍵13、顯示輸出14、尾部警示器15、影音系統16、顯示屏17、汽車功放18、 L揚聲器組19、R揚聲器組20、預警揚聲器21、預警功率放大器22。由GPS導航模塊I輸出 GPS位置信號、參數和運行軌跡、距離等數據到速度計算模塊2，由速度計算模塊2根據每秒的速度計算值得出即時平均速度輸入到中央處理器3，同時，由各種測距模塊進行測距，一般由雷射測距模塊8、超聲波測距模塊9根據車速選擇向車前方進行測距的工作狀態，也可由環境傳感模塊5根據車外的環境情況選擇雷射測距模塊8、超聲波測距模塊9、紅外測距模塊6、雷達速度距離模塊7的一、二種對行駛方向進行測距，並將速度信號和距離信號輸入信息處理模塊11，中央處理器3，或是選擇圖像採集模塊10、圖像處理模塊12將信息處理數據輸入中央處理器3，中央處理器根據速度、距離預警值公式的計算結果，發出預警信號到預警信號模塊4和顯示輸出14、顯示屏17，此時，液晶顯示屏顯示切換為距離警示圖案， 預警功率放大器22、預警揚聲器21和汽車功放18、L揚聲器組19、R揚聲器組20發出語音和警示音調，提示駕駛者進行減速處理，智能型車載GPS導航防撞預警系統檢測到速度、距離處於安全值時，液晶顯示屏顯示切換為導航圖，預警信號模塊4停止提示；在超聲測距模塊9接收到安裝於後保險槓上的傳感器的距離逼近信號時，中央處理器3啟動尾部警示器 15，提醒後車減速，達到主動防被撞的目的。通過面板控制鍵13，可以進行人工設定工作參數和對由影音系統16、顯示屏17、汽車功放18、L揚聲器組19、R揚聲器組20組成的車載娛樂系統進行控制操作。實施例I
由GPS導航模塊I輸出GPS信息參數到速度計算模塊2，由速度計算模塊2計算值得出即時平均速度輸入到中央處理器3，同時，環境傳感模塊5根據當時的環境情況選擇雷射測距模塊8、超聲波測距模塊9、紅外測距模塊6、雷達速度距離模塊7的一、二種對行駛方向進行測距，並將速度信號和距離信號輸入信息處理模塊11，中央處理器3，或是選擇圖像採集模塊10、圖像處理模塊12將信息處理數據輸入中央處理器3，中央處理器根據速度、距離預警值公式的計算結果，發出預警信號到預警信號模塊4和顯示輸出14、顯示屏17，此時， 液晶顯示屏顯示切換為距離警示圖案，預警功率放大器22、預警揚聲器21和汽車功放18、 L揚聲器組19、R揚聲器組20發出語音和警示音調，提示駕駛者進行減速處理，智能型車載 GPS導航防撞預警系統檢測到速度、距離處於安全值時，液晶顯示屏顯示切換為導航圖，預警信號模塊4停止提示；在超聲測距模塊9接收到安裝於後保險槓上的傳感器的距離逼近信號時，中央處理器3啟動尾部警示器15，提醒後車減速，達到主動防被撞的目的。通過面板控制鍵13，可以進行人工設定工作參數和對由影音系統16、顯示屏17、汽車功放18、L揚聲器組19、R揚聲器組20組成的車載娛樂系統進行控制操作。在加裝USB接口後，還可接入存儲器，讀取U盤或SD卡上的內容進行播放，同時，亦可使其具有行駛記錄功能(行車黑匣子)，以實時記錄行車時的速度、距離情況。實施例2
由GPS導航模塊I輸出GPS信息參數到速度計算模塊2，由速度計算模塊2計算值得出即時平均速度輸入到中央處理器3，同時，雷射測距模塊8、超聲波測距模塊9、對行駛方向進行測距，並將速度信號和距離信號輸入信息處理模塊11，中央處理器3，中央處理器根據速度、距離預警值公式的計算結果，發出預警信號到預警信號模塊4和顯示輸出14、顯示屏17，此時，液晶顯示屏顯示切換為距離警示圖案，預警功率放大器22、預警揚聲器21和汽車功放18、L揚聲器組19、R揚聲器組20發出語音和警示音調，提示駕駛者進行減速處理， 智能型車載GPS導航防撞預警系統檢測到速度、距離處於安全值時，液晶顯示屏顯示切換為導航圖，預警信號模塊4停止提示；在超聲測距模塊9接收到安裝於後保險槓上的傳感器的距離逼近信號時，中央處理器3啟動尾部警示器15，提醒後車減速，達到主動防被撞的目的。通過面板控制鍵13，可以進行人工設定工作參數和對由影音系統16、顯示屏17、汽車功放18、L揚聲器組19、R揚聲器組20組成的車載娛樂系統進行控制操作。實施例3
由GPS導航模塊I輸出GPS信息參數到速度計算模塊2，由速度計算模塊2計算值得出即時平均速度輸入到中央處理器3，同時，雷射測距模塊8、超聲波測距模塊9、對行駛方向進行測距，並將速度信號和距離信號輸入信息處理模塊11，中央處理器3，中央處理器根據速度、距離預警值公式的計算結果，發出預警信號到預警信號模塊4和顯示輸出14、顯示屏 17，此時，液晶顯示屏顯示切換為距離警示圖案，預警功率放大器22、預警揚聲器21發出語音和警示音調，提示駕駛者進行減速處理，智能型車載GPS導航防撞預警系統檢測到速度、 距離處於安全值時，液晶顯示屏顯示切換為導航圖，預警信號模塊4停止提示；在超聲測距模塊9接收到安裝於後保險槓上的傳感器的距離逼近信號時，中央處理器3啟動尾部警示器15，提醒後車減速，達到主動防被撞的目的。通過面板控制鍵13，可以進行人工設定工作參數進行控制操作。實施例4
由GPS導航模塊I輸出GPS信息參數到速度計算模塊2，由速度計算模塊2計算值得出即時平均速度輸入到中央處理器3，同時，雷射測距模塊8、超聲波測距模塊9、對行駛方向進行測距，並將速度信號和距離信號輸入信息處理模塊11，中央處理器3，中央處理器根據速度、距離預警值公式的計算結果，發出預警信號到預警信號模塊4和顯示輸出14、顯示屏 17，此時，液晶顯示屏顯示切換為距離警示圖案，預警功率放大器22、預警揚聲器21發出語音和警示音調，提示駕駛者進行減速處理，智能型車載GPS導航防撞預警系統檢測到速度、 距離處於安全值時，液晶顯示屏顯示切換為導航圖，預警信號模塊4停止提示；通過面板控制鍵13，可以進行人工設定工作參數進行控制操作。實施例5
專用於防止被後車追尾的實施例是在車的尾部安裝的攝像頭和超聲波傳感器，平時用於倒車輔助，在行駛中用來對後面來車進行測距，超聲波傳感器的信號和攝像頭攝取的圖像，通過信息處理模塊11、圖像處理模塊12傳送到中央處理器3進行處理，發現來車距離太近有發生追尾的危險時，安裝在汽車後窗內的尾部警示器15將會發出警示燈光和文字、圖案提示，或點亮高位剎車燈，提醒來車減速，在霧天，通過環境傳感模塊5或手動控制尾部警示器點亮黃色霧燈，讓後車能夠及時發現前車，從而有效地預防被來車追尾的危險， 達到主動防被撞的目的。
權利要求
1.一種智能型車載GPS導航防撞預警系統，其特徵在於，包括GPS導航模塊I、速度計算模塊2、中央處理器3、預警信號模塊4、環境傳感模塊5、紅外測距模塊6、雷達速度距離模塊7、雷射測距模塊8、超聲測距模塊9、圖像採集模塊10、信息處理模塊11、圖像處理模塊12、面板控制鍵13、顯示輸出14、尾部警示器15、影音系統16、顯示屏17、汽車功放18、L揚聲器組19、R揚聲器組20、預警揚聲器21、預警功率放大器22，具有在汽車行駛過程中，由 GPS測速、測距模塊測距的，及時發現車前、車後有可能造成追尾危險的功能，並發出聲光警示信號，提醒本車和後車駕駛者正常行車、安全駕駛，且具有GPS導航和影音功能的，智能型車載GPS導航防撞預警系統，並無需對汽車控制系統做任何改裝。
2.根據權利要求I所述的智能型車載GPS導航防撞預警系統，其特徵在於，所述的GPS 導航模塊I輸出GPS信號、參數和數據到速度計算模塊2，由速度計算模塊2計算得出即時速度輸入到中央處理器3，同時，由環境傳感模塊5根據車外的環境情況選擇雷射測距模塊8、超聲波測距模塊9、紅外測距模塊6、雷達速度距離模塊7的一、二種對行駛方向進行測距，並將速度信號和距離信號輸入信息處理模塊11，中央處理器3，選擇圖像採集模塊10、 圖像處理模塊12將信息處理數據輸入中央處理器3，中央處理器3根據速度、距離預警值公式的計算結果，發出預警信號。
3.根據權利要求I所述的智能型車載GPS導航防撞預警系統，其特徵在於，所述的預警信號發送到預警信號模塊4和顯示輸出14後，顯示屏17的顯示切換為距離警示圖案，預警功率放大器22、預警揚聲器21和汽車功放18、L揚聲器組19、R揚聲器組20發出語音和警示音調，提示駕駛者進行減速處理，GPS導航防撞預警系統檢測到速度、距離處於安全值時， 顯示屏17的顯示切換為導航圖，預警信號模塊4停止提示。
4.根據權利要求I所述的智能型車載GPS導航防撞預警系統，其特徵在於，所述的車的尾部安裝的攝像頭和後保險槓上的超聲波傳感器，平時用於倒車輔助，在行駛中用來對後面來車進行測距，攝取的圖像、距離逼近信號，通過圖像處理模塊12、信息處理模塊11傳送到中央處理器3進行處理，中央處理器3啟動尾部警示器15，達到提醒後車減速，主動防被撞的目的。
5.根據權利要求I所述的智能型車載GPS導航防撞預警系統，其特徵在於，所述的尾部警示器15安裝在汽車後窗內，工作時會發出警示燈光和文字、圖案提示，點亮高位剎車燈， 提醒來車減速，在霧天，通過環境傳感模塊和手動控制尾部警示器15點亮黃色霧燈。
6.根據權利要求I所述的智能型車載GPS導航防撞預警系統，其特徵在於，所述的面板控制鍵13，可以進行人工設定工作參數和對由影音系統16、顯示屏17、汽車功放18、L揚聲器組19、R揚聲器組20組成的車載娛樂系統進行控制操作，通過USB接口，可接入存儲器， 讀取U盤或SD卡上的內容進行播放，同時，具有行駛記錄功能(行車黑匣子)，實時記錄行車時的速度、距離情況。
7.根據權利要求I所述的智能型車載GPS導航防撞預警系統，其特徵在於，所述的雷射測距模塊8、超聲波測距模塊9根據車速選擇向車前方進行測距的工作狀態。
8.根據權利要求I所述的智能型車載GPS導航防撞預警系統，其特徵在於，所述的雷射測距模塊使用安全探測雷射，對人眼無傷害。
9.根據權利要求I所述的智能型車載GPS導航防撞預警系統，其特徵在於，所述車身兩側的超聲波傳感器通過超聲波測距模塊對車身兩側的安全距離進行監測。
全文摘要
本發明由GPS導航模塊、速度計算模塊、中央處理器、預警信號模塊、環境傳感模塊、紅外測距模塊、雷達速度距離模塊、雷射測距模塊、超聲測距模塊、圖像採集模塊、信息處理模塊、圖像處理模塊、尾部警示器、影音系統、顯示屏、預警功率放大器等組成，目的是提供一種由GPS測速、測距模塊測距的，能夠在汽車行駛過程中，及時發現車前、車後有可能造成追尾的危險，並警示駕駛者正常行車、安全駕駛，且具有GPS導航和影音功能的，智能型車載GPS導航防撞預警系統，並無需對汽車控制系統做任何改裝。
文檔編號B60W30/095GK102582621SQ201210042709
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月23日 優先權日2012年2月23日
發明者朱慶平 申請人:朱慶平