一種汽車高速接近時的預警裝置的製作方法

2023-07-18 17:41:01

專利名稱：：一種汽車高速接近時的預警裝置的製作方法
技術領域：
：本實用新型主要涉及到智能化交通領域，特指一種汽車高速接近時的預警裝置。
背景技術：
：隨著汽車等交通工具的普及，隨之而來的是交通事故帶來的嚴重問題。交通事故不僅造成直接財產損失，更對人類的生命安全構成巨大威脅。因此，汽車使用中的安全性能越來越受到人們的重視，也是汽車製造商們最近幾年一直強調的重點，許多製造商在近幾年來都對主動安全性和被動安全性進行了大量持續的研究，以達到安全最大化。在主動安全方面，視覺狀況的改善、車內噪音的降低、車內儀器和報警信號的易讀性、駕駛中的平穩性、良好的操控性、ABS制動、特別的底盤設計、全輪驅動等等，取得較大進展。在被動安全方面，乘客安全座位、變形區域、車座安全帶、氣囊、層壓的玻璃、合理放置油箱的位置等，也都有不小成就。汽車總體安全性能已經得到較大改善，但遠不能滿足人對於安全的要求。[0003]美國維吉尼亞州技術局和NHTSA(NationalHighwayTrafficSafetyAdministration,美國國家公路交通安全管理局)在2006年的研究結果顯示，公路交通事故80%的原因是由駕駛員在事故前3秒內的疏忽造成的。DaimlerBenz的調查顯示，提前0.5秒發出警報能防止60%的追尾事故，提前1.5秒能防止90%。當前的汽車的測距防撞控制系統有多種，主要差異體現在車距探測方式不同。常見的車距探測方式有紅外線、超聲波、雷射雷達、毫米波雷達、視頻系統等。表1是各種探測方式的性能比較。表1汽車各種測距方式主要探測方式性能比較[0006]tableseeoriginaldocumentpage3tableseeoriginaldocumentpage4從表1可以看出，現有的車距探測方式在實際應用中難以得到普及和推廣，主要原因有1、探測距離有限。一般高速行駛汽車的車速約為2040m/s，因此安全車距應保持在60120m，探測距離應保持在100150m。但紅外線、超聲波等探測方式的探測距離小於10m。這顯然無法滿足高速行駛車輛的安全預警需要。2、安裝方式複雜。對依靠傳感器進行車距探測的方式，常需要在車體外部探測方向(前、後、側向)安裝波束髮射裝置和回波檢測裝置。安裝較為複雜，甚至需要改變車體外形，且傳感裝置容易受到汙染，影響探測精度，效果不佳。3、探測對象不明。對於通過發射波束、接收回波類型的車距探測方式，無法探測被測物的類別和性質，常常導致誤警。4、環境適應性差。大多數傳感器無法在大雨、大霧、強電磁幹擾等惡劣環境下工作，無法全天候安全預警。[0012]5、探測範圍有限c[0013]6、價格成本昂貴，檔車輛中使用，難以普及。7、響應時間緩慢。現有的探測方式一般涉及複雜的數據融合算法或圖像處理算法，響應時間緩慢，無法滿足實時預警的需要。隨著衛星導航技術廣泛而深入的發展，當前全球衛星導航系統已經成為確定地面車輛運動狀態的常用手段。衛星導航屬於依靠無線電的測時、測距體制，導航定位精度受到多種誤差源的影響而較低，相對導航可有效解決這一問題，由於靠近的兩個衛星導航接收機同步觀測衛星，可消除共有誤差，實現高精度的導航定位，為確定車輛間的相對位置提供了一種有效方法。僅能探測同向行駛車輛，難以探測側向交叉行駛車輛。探測系統常需要一組或幾組價格昂貴的傳感器構成，僅能在高
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題就在於針對現有技術存在的技術問題，本實用新型提供一種結構簡單緊湊、成本低廉、安裝方便、適用範圍廣、安全性高的汽車高速接近時的預警裝置。為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案。[0018]本實用新型提供一種汽車高速接近時的預警裝置，其特徵在於它包括全球衛星導航系統接收模塊、無線通信模塊、危險評估單元和報警顯示裝置；所述全球衛星導航系統接收模塊用於實時接收導航衛星的導航信息，確定當前車輛的行駛參數，並將這些行駛參數傳送給無線通信模塊和危險評估單元；[0020]所述無線通信模塊用於廣播當前車輛的行駛參數，並接收周圍車輛所廣播的行駛參數信息，將周圍車輛的行駛參數傳送給危險評估單元；所述危險評估單元接收到當前車輛和周圍車輛的行駛參數後，根據危險評估算法和預設的預警參數閾值進行當前車輛行駛的安全判定，並將判定結果輸出給報警顯示裝置；作為本實用新型的進一步改進。所述報警顯示裝置在接收到危險評估單元作出的判定結果後，提示司乘人員當前駕駛狀態存在的安全隱患，同時顯示行駛參數的信息。所述報警顯示裝置包括聲音報警裝置、光信號報警裝置以及顯示屏。[0025]與現有技術相比，本實用新型的優點就在於1、性價比高。本實用新型有效利用了全球衛星導航系統強大的信息告知能力，由於衛星導航系統將複雜的計算歸結到中心站，對接收機的性能要求較低，因此本實用新型成本低廉且預警精度高。2、探測域廣。由於衛星導航系統對地的覆蓋特性，該裝置可進行360。全方位探測，因此既可探測同向車輛，也可探測側向交叉車輛。探測距離僅受無線通信能力的限制。[0028]3、安裝簡單。本裝置體積小，安裝簡單，不需改變車體結構，且安裝在車體內部，不易被汙損、盜竊。4、獨立性好。安裝本裝置的汽車即構成一個獨立單元，不依賴其他任何輔助設施，整系統建設難度較小，易於推行實施。5、實時性高。本實用新型危險評估單元算法簡單，時間、資源開銷小，預警實時性高。6、全天時、全天候使用。由於本系統依賴的衛星導航系統具有全天候、全天時提供導航信號的能力。因此，本實用新型可在黑夜、惡劣天氣等環境下應用。同時本實用新型方法航跡推算簡單，可在短時間導航信號缺失條件下正常使用。圖1是本實用新型在應用實例中的示意圖；圖2是本實用新型中汽車高速接近時預警裝置的框架結構示意圖；圖3是汽車高速接近時預警裝置的工作及時間校正算法示意圖；圖4是汽車高速接近時預警裝置相鄰車輛之間無線通信網絡拓撲示意圖；圖5是汽車高速接近時預警裝置危險評估單元的工作流程示意圖；圖6是汽車高速接近時預警裝置的側向交叉安全檢測示意圖；圖7是汽車高速接近時預警裝置的數據顯示和功能設置模塊結構示意圖。具體實施方式以下將結合具體實施例和說明書附圖對本實用新型做進一步詳細說明。如圖l所示，為本實用新型汽車高速接近時預警裝置應用實例的示意圖。該裝置包括全球衛星導航系統接收模塊1、無線通信模塊2、危險評估單元3、報警顯示裝置4、功能參數設置模塊5。其中，全球衛星導航系統接收模塊1接收全球衛星導航系統導航衛星6的導航信號，確定當前車輛的行駛參數；無線通信模塊2—方面通過無線收發天線7接收周圍車輛發送的行駛參數，另一方面通過無線收發天線7向周圍車輛廣播本車的行駛參數。危險評估單元3在獲取車輛自身和周圍車輛的行駛參數信息後，根據危險評估算法和功能參數設置模塊5設定的預警監測參數閾值進行車輛行駛安全檢測，當存在行駛危險時，通過報警顯示裝置4進行報警和參數的顯示。如圖2所示，為本實用新型汽車高速接近時預警裝置的結構框圖。本實用新型裝置硬體組成包括作為危險評估單元3的中央處理器、全球衛星導航系統接收模塊1、無線通信模塊2、報警顯示裝置4、I/O模塊25等。其中，中央處理器可採用通用DSP，如TMS320LF2407A晶片，其內嵌CAN控制器26、D/A轉換模塊27、I/O緩存器28。全球衛星導航系統接收模塊1採用普通的GPS接收板卡，如NovAtel0EMV高精度GPS板卡0EMV1/2/3或JNS100。該模塊接收衛星導航信息並確定車輛當前的位置、速度、時間。[0045]無線通信模塊2採用SZ02-ZIGBEE無線通信模塊。該模塊集成了符合ZIGBEE協議標準的射頻收發器和微處理器，具有通訊距離遠、抗幹擾能力強、組網靈活等優點和特性；可實現、多點對多點之間的設備間數據的透明傳輸。通過該模塊實現本車與周圍車輛的行駛參數的共享。圖3是汽車高速接近時預警裝置的工作示意圖。裝配有本實用新型的汽車在高速行駛時，一方面實時接收全球衛星導航系統導航衛星6的導航信號並完成自主行駛參數的確定(圖中……，SK為車M可視的空間導航衛星)；另一方面通過無線網絡接收周圍車輛的行駛參數信息。圖中的黑色虛線圓是車M無線收發模塊覆蓋範圍的示意圖，車Mu、M『M^……和MK為覆蓋區域內的所有車輛，均可與M之間進行行駛參數的相互傳遞；位於覆蓋區域之外的車輛(即M^等)無法與M進行行駛參數的相互傳遞；黑色單向實線箭頭表示車道方向，因此M^為與車M反向行駛車輛。汽車高速接近時，危險評估單元3將根據車輛自身的行駛參數信息和周圍車輛的行駛參數信息對自身車輛的行駛進行安全評估。如圖4所示，為汽車高速接近時預警裝置相鄰車輛之間無線通信網絡拓撲示意圖。為保證安全預警的實時性和準確性，車車通信網絡採用星形拓撲結構，各車均向其無線網絡覆蓋區域內的所有車輛廣播行駛參數。本裝置結構簡單，體積小，且不需在車體外部安裝，一般安裝在司乘人員視線前方。如圖5所示，為汽車高速接近時預警裝置中危險評估單元3的工作流程示意圖。該單元的輸入參數包括本車行駛參數501，報警閾值設置參數502、周圍鄰近區域內其他車輛的行駛參數503。其中本車行駛參數501來源於衛星導航系統確定結果；報警閾值設置參數502為用戶通過功能設置模塊設定結果；其他車輛的行駛參數503是通過車車無線網絡接收得到。在得到這些參數後，完成以下安全評估流程[0051]步驟(504):本車導航時間校正；車車傳遞的行駛參數中導航時間為各車通過衛星導航系統確定的位置速度參數對應的時間，該時間受到導航誤差的影響而不準確，因此需要進行導航時間的修正。各車廣播的行駛參數中的導航時間均為校正後時間，因此，可認為通過無線接收到的導航時間數是準確的。假設本車無線網絡覆蓋區域內行駛的汽車總數為N，其編號分別為Mi(i=1，2，…，N);本車M的行駛參數記為T'、P、V;其在一段時間內接收其他車輛行駛參數的時刻分別為、(1=1，2，…，N);接收到的其他車輛行駛參數分別為Ti、Pi。、Vi。(i=1，2，…，N)。如圖3所示，本車導航時間T'的校正值AT為A2^X^(d)(/=1，U)(1.1)式中"i為權係數，計算方法為為6J,=77(1.2)因此則修正後的導航時間(T)為T=T'+AT(1.3)步驟(505):周圍車輛行駛參數更新；在完成導航時間校正後，需將本車接收到的其他車輛的行駛參數推算到本車當前時刻，T時刻各車的位置參數更新為Pi=Pi0+Vi0(T-Ti)(i=1，2，…，N)(1.4)步驟(506):相對行駛方向判定，依次選擇周圍車輛Mi，進行危險評估。車Mi與車M速度矢量夾角為9i，其計算方法為formulaseeoriginaldocumentpage7為矢量的點乘運算；II為取模運算。其相對行駛方向判別如下[0065]1)步驟(507):如果ei=0±15°，車Mt與車M同向行駛；[0066]2)步驟(508):如果9i=180±15°，車Mi與車M反向行駛；[0067]3)步驟(509):其他，車Mi與車M側向交叉行駛;步驟(510):如果為相對同向行駛，首先進行安全車距檢測，車Mi與車M的車距&計算方法為formulaseeoriginaldocumentpage7步驟(511):如果&低於設定的安全車距，則進行安全車距報警(DisAlarm)，即[0071]formulaseeoriginaldocumentpage7[0072]式中，Rsafe為設定的安全車距。如果未發現與車Mi有潛在行駛危險，如果覆蓋區域內存在未檢測車輛，則選擇下一輛車繼續檢測，返回步驟(506);否則，返回，本次檢測完成，車M可不更改狀態安全行駛。[0074]步驟(512):如果為側向交叉行駛，需進行側向行駛安全接近檢測。如圖6所示，汽車M、Mi經過相同的交叉路口O，定義半徑為R(取為100m)的安全圓，假設M、Mi進入安全圓的時間分別為t。ss、t。ss—i，則側向接近時間T。ss—i定義為[0075]TCr。ss—iItCr。sstCr。ss—iI(丄.8)步驟(513):如果T。r^」低於設定的安全側向接近時間，則進行安全側向接近時間報警(CroAlarm)，即式中，t。ss—saft為設定的安全側向接近時間。如果未發現與車Mi有潛在行駛危險，如果覆蓋區域內存在未檢測車輛，則選擇下一輛車繼續檢測，返回步驟(506);否則，返回，本次檢測完成，車M可不更改狀態安全行駛。[0080]如圖7所示，為汽車高速接近時預警裝置中報警顯示裝置。報警顯示裝置包括數據顯示、功能設置、聲光報警、報警處理等常用功能。可詳盡的顯示車距82，報警信息81等。當有潛在危險時，聲音警報器83進行報警。同時可通過模式選擇鍵84、確認鍵85、返回鍵86、數值增加鍵88、數值減少鍵89進行各項功能參數的自行設定等。同時還配有報警處理消音按鍵87。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本實用新型思路下的技術方案均屬於本實用新型的保護範圍。應當指出，對於本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。8權利要求一種汽車高速接近時的預警裝置，其特徵在於它包括全球衛星導航系統接收模塊、無線通信模塊、危險評估單元和報警顯示裝置；所述全球衛星導航系統接收模塊用於實時接收導航衛星的導航信息，確定當前車輛的行駛參數，並將這些行駛參數傳送給無線通信模塊和危險評估單元；所述無線通信模塊用於廣播當前車輛的行駛參數，並接收周圍車輛所廣播的行駛參數信息，將周圍車輛的行駛參數傳送給危險評估單元；所述危險評估單元接收到當前車輛和周圍車輛的行駛參數後，根據危險評估算法和預設的預警參數閾值進行當前車輛行駛的安全判定，並將判定結果輸出給報警顯示裝置；所述報警顯示裝置在接收到危險評估單元作出的判定結果後，提示司乘人員當前駕駛狀態存在的安全隱患，同時顯示行駛參數的信息。2.根據權利要求1所述的汽車高速接近時的預警裝置，其特徵在於所述報警顯示裝置包括聲音報警裝置、光信號報警裝置以及顯示屏。3.根據權利要求1或2所述的汽車高速接近時的預警裝置，其特徵在於所述危險評估單元與一功能參數設置模塊相連，所述功能參數設置模塊用於各種預設參數的輸入。專利摘要一種汽車高速接近時的預警裝置，它包括全球衛星導航系統接收模塊、無線通信模塊、危險評估單元和報警顯示裝置；全球衛星導航系統接收模塊用於實時接收導航衛星的導航信息，確定當前車輛的行駛參數，將這些行駛參數傳送給無線通信模塊和危險評估單元；無線通信模塊用於廣播當前車輛的行駛參數，接收周圍車輛所廣播的行駛參數信息，將周圍車輛的行駛參數傳送給危險評估單元；危險評估單元接收到當前車輛和周圍車輛的行駛參數後，進行當前車輛行駛的安全判定，並將判定結果輸出給報警顯示裝置；報警顯示裝置在接收到判定結果後，提示司乘人員當前駕駛狀態存在的安全隱患。本實用新型具有結構簡單緊湊、成本低廉、安裝方便、適用範圍廣、安全性高等優點。文檔編號G08G1/16GK201465309SQ200920065469公開日2010年5月12日申請日期2009年8月5日優先權日2009年8月5日發明者戴孟元,朱軍年,李顯,王威,郗曉寧,黃文德申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學