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CN105539404A - 一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统 - Google Patents

一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统 Download PDF

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CN105539404A CN201511013238.9A CN201511013238A CN105539404A CN 105539404 A CN105539404 A CN 105539404A CN 201511013238 A CN201511013238 A CN 201511013238A CN 105539404 A CN105539404 A CN 105539404A
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王杰
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Tsinghua University
Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
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Suzhou Automotive Research Institute of Tsinghua University
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    • B60T7/12—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
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Abstract

本发明公开了一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，包括红外激光器、摄像头、DSP数据处理器、控制器、预警器和制动辅助执行机构；所述红外激光器和摄像头安装于车尾，并分别连接到DSP数据处理器，DSP数据处理器连接到控制器，所述预警器、制动辅助执行机构分别连接到控制器。本发明解决了基于单一摄像头技术或超声波传感器的泊车辅助系统存在的测距精度不高或障碍物识别功能缺失等问题，为驾驶员倒车泊车建立精确的三维空间；本发明将紧急制动功能引入泊车辅助系统中，可以最大程度地降低事故风险，有效避免因驾驶员反应时间过长而导致操作失误等情况，提升系统在实车应用过程中的精确性与鲁棒性。

Description

一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统
技术领域
本发明涉及车辆安全领域，特别涉及一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统。
背景技术
随着汽车产业的发展，我国汽车保有量迅速增长，同时也带来了道路拥堵和交通事故频发等一系列问题。据有关数据统计，许多事故发生与泊车有关。泊车过程中由于驾驶员难以观察到车辆后方环境，空间感知能力不足，很容易导致车尾碰撞、车身刮蹭甚至两车相撞、人车相撞等各种事故的发生。因此，开发一种有效的泊车安全辅助系统至关重要。
泊车辅助是指利用安全辅助装置实现泊车或倒车过程。目前的泊车辅助系统主要采用的是倒车摄像头或超声波传感器。倒车摄像头和车载显示器结合可以让驾驶员观察到车辆后方环境图像；超声波传感器则是通过探头检测后方是否有障碍物存在，利用蜂鸣器对驾驶员进行预警。但是，以上两种方式都存在一定的局限性。倒车摄像头虽然可以采集图像，但是测距精度不高，无法帮助驾驶员更好地建立真实的三维空间，容易导致距离判断失误而发生交通事故；超声波传感器目前基本只能实现障碍物有无得判断，而无法识别障碍物的长宽和形状，其辅助功能也十分有限。因此，现有技术还无法完全满足实际泊车过程中对系统精准性和鲁棒性的要求。
发明内容
本发明旨在解决基于单一摄像头技术或超声波传感器的泊车辅助系统存在的测距精度不高或障碍物识别功能缺失等问题，为泊车辅助系统的研发提供一种新方案，提升系统在实际应用过程中的精确性与鲁棒性，进一步推动车辆驾驶辅助系统的应用普及。本发明提出了一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，即通过倒车摄像头与激光器配合实现车辆后方障碍物检测及与障碍物之间距离计算的功能，在有碰撞危险时，通过执行机构控制车辆进行减速或紧急制动，以避免事故发生。
本发明的技术方案是：
一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，包括红外激光器、摄像头、DSP数据处理器、控制器、预警器和制动辅助执行机构；所述红外激光器和摄像头安装于车尾，并分别连接到DSP数据处理器，DSP数据处理器连接到控制器，所述预警器、制动辅助执行机构分别连接到控制器。
优选的，所述红外激光器与摄像头共同组成障碍物及距离感知系统，所述红外激光器输出光束形状为矩形网格状，红外激光器产生方格形光束并投射到车辆后方，后方地面或障碍物反射回的变形方格图像被摄像头接收，摄像头视野范围与红外激光器的信号发射范围一致。
优选的，所述DSP数据处理器根据摄像头接收到的变形方格图像以及摄像头参数对物空间进行三维重建，并提取高于地面的目标，根据该变形方格图像中高于地面的网格反射图像的有无判断车辆后方高出地面的障碍物的有无。
优选的，所述控制器根据DSP数据处理器的判断控制预警器与制动辅助执行机构的启动。
优选的，DSP数据处理器利用激光矩形网格的尺度和变形量计算车辆与障碍物的距离S，系统进行预警与辅助制动的设定距离分别为S1、S2，S1＞S2，当S2＜S≤S1时，预警器对驾驶员进行预警，当S≤S2时，系统通过制动辅助执行机构对车辆进行减速或紧急制动。
优选的，所述DSP数据处理利用激光矩形网格的尺度和变形边界确认障碍物宽度，根据障碍物宽度、矩形方格的尺度和变形量计算车辆与障碍物之间的距离。
本发明的优点是：
1．本发明提出了一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，解决了基于单一摄像头技术或超声波传感器的泊车辅助系统存在的测距精度不高或障碍物识别功能缺失等问题，为驾驶员倒车泊车建立精确的三维空间；
2．本发明将紧急制动功能引入泊车辅助系统中，可以最大程度地降低事故风险，可以有效避免因驾驶员反应时间过长而导致事故发生或因大意或慌乱出现操作失误等情况；
3．本发明提升系统在实车应用过程中的精确性与鲁棒性，进一步推动车辆驾驶辅助系统的应用普及。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统的系统结构框图；
图2为本发明一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统的工作流程图；
图3为本发明一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统的工作示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所揭示的用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，包括红外激光器、摄像头、DSP数据处理器、控制器、预警器和制动辅助执行机构；所述红外激光器和摄像头安装于车尾，并分别连接到DSP数据处理器，DSP数据处理器连接到控制器，所述预警器、制动辅助执行机构分别连接到控制器。
如图3所示，红外激光器1与摄像头2安装于车尾合适位置，共同组成障碍物及距离感知系统，所述红外激光器1输出光束11形状为矩形网格状，红外激光器1产生方格形光束并投射到车辆后方，后方地面或障碍物3反射回的变形方格图像被摄像头2接收，摄像头2视野范围与红外激光器的信号发射范围一致。DSP数据处理器与控制器组成系统控制盒4置于车辆内部；预警器5以不遮挡驾驶视线为前提置于驾驶员视野范围内；制动辅助执行机构6置于车辆制动系统合适位置。
具体工作时，如图2所示，本发明的工作流程包括：
（1）车辆倒车或泊车时，该系统自动启动；
（2）摄像头采集车辆后方实时影像并传输至车载显示屏上供驾驶员查看；
（3）红外激光器产生合作目标并投射到车辆后方，即如图3所示方格网状光束，后方地面或障碍物被投射后产生反射目标图像；
（3）反射回的目标图像被摄像头接收，数据处理模块根据该图像中方格变形量及摄像头参数对车辆前方物空间进行三维重建，并提取高于地面的目标，即为障碍物；
（4）数据处理模块根据利用激光的尺度和变形量边界计算障碍物宽度，根据障碍物宽度、矩形方格的尺度和变形量计算车辆与障碍物之间的距离；
（5）系统根据已经设置的预警器和制动执行机构的启动距离S1、S2（S1＞S2）与车辆和障碍物实际距离S之间的关系,控制预警器或制动辅助执行机构的启动：当S2＜S≤S1时，系统启动声光预警，提示驾驶员有碰撞风险；当车辆与障碍物的距离S≤S2时，系统启动制动执行机构，控制车辆进行减速或紧急制动。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，其特征在于：包括红外激光器、摄像头、DSP数据处理器、控制器、预警器和制动辅助执行机构；所述红外激光器和摄像头安装于车尾，并分别连接到DSP数据处理器，DSP数据处理器连接到控制器，所述预警器、制动辅助执行机构分别连接到控制器。
2.根据权利要求1所述的用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，其特征在于：所述红外激光器与摄像头共同组成障碍物及距离感知系统，所述红外激光器输出光束形状为矩形网格状，红外激光器产生方格形光束并投射到车辆后方，后方地面或障碍物反射回的变形方格图像被摄像头接收，摄像头视野范围与红外激光器的信号发射范围一致。
3.根据权利要求2所述的用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，其特征在于：所述DSP数据处理器根据摄像头接收到的变形方格图像以及摄像头参数对物空间进行三维重建，并提取高于地面的目标，根据该变形方格图像中高于地面的网格反射图像的有无判断车辆后方高出地面的障碍物的有无。
4.根据权利要求3所述的用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，其特征在于：所述控制器根据DSP数据处理器的判断控制预警器与制动辅助执行机构的启动。
5.根据权利要求4所述的用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，其特征在于：DSP数据处理器利用激光矩形网格的尺度和变形量计算车辆与障碍物的距离S，系统进行预警与辅助制动的设定距离分别为S1、S2，S1＞S2，当S2＜S≤S1时，预警器对驾驶员进行预警，当S≤S2时，系统通过制动辅助执行机构对车辆进行减速或紧急制动。
6.根据权利要求4所述的用于泊车的目标检测预警及辅助制动系统，其特征在于：所述DSP数据处理利用激光矩形网格的尺度和变形边界确认障碍物宽度，根据障碍物宽度、矩形方格的尺度和变形量计算车辆与障碍物之间的距离。
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