CN106515713A - 一种汽车避障系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车避障系统，包括扫描装置、车速传感器、控制系统和输出装置，所述控制系统的检测输入端与所述扫描装置和车速传感器的输出端连接，所述控制系统的输出端与所述输出装置连接；所述扫描装置包括机架、摆动座、驱动装置、传感器和用于检测摆动座摆动角度的编码器，所述驱动装置安装于所述机架上，且驱动装置的动力输出端与所述摆动座的动力输入端铰接；所述摆动座可摆动安装于所述机架上，所述传感器固定安装于所述摆动座的前端。本发明具有结构简单、检测范围大和成本低的有益效果。

Description

一种汽车避障系统及其方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其是指一种汽车避障系统及其方法。

背景技术

目前，在一个汽车上设有避障系统以对汽车前方的障碍物进行检测，并通过语音提示驾驶员进行相应的操作，保持汽车驾驶的安全。现有避障系统一般只能对在传感器安装处的水平面附近的障碍物进行检测，而无法对传感器垂直方向上较大范围内的障碍物进行检测，无法覆盖汽车前方较大范围内的障碍物，使得车辆交通事故更易发生。在谷歌无人驾驶汽车的传感器技术方案中，使用3D传感器可以精确生成60米内以及360度范围的3D地图，能有效探测到周围的障碍物信息，但是成本昂贵，难以普及应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有避障系统只能对在传感器安装处的水平面附近的障碍物进行检测，而无法对传感器垂直方向上较高或较低处的障碍物进行检测，使得车辆交通事故更易发生的问题，提供一种结构简单、检测范围大和成本低的汽车避障系统及其方法。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种汽车避障系统，包括扫描装置、车速传感器、控制系统和输出装置，所述控制系统的检测输入端与所述扫描装置和车速传感器的输出端连接，所述控制系统的输出端与所述输出装置连接；

进一步地，所述扫描装置包括机架、摆动座、驱动装置、传感器和用于检测摆动座摆动角度的编码器，所述驱动装置安装于所述机架上，且驱动装置的动力输出端与所述摆动座的动力输入端铰接；所述摆动座可摆动安装于所述机架上，所述传感器固定安装于所述摆动座的前端。

进一步地，所述驱动装置包括电机、第一连杆和第二连杆，所述电机固定安装于所述机架上，所述电机的输出轴与所述第一连杆的一端固定连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与摆动座铰接。

进一步地，所述摆动座通过销轴可摆动安装于所述机架上，所述编码器安装于所述编码器上。

进一步地，所述输出装置包括警报模块、减速模块和制动模块，所述警报模块、减速模块和制动模块的输入端与所述控制系统的输出端电连接。

进一步地，所述传感器为激光扫描传感器。

作为一种优选的方案，所述控制系统为单片机或PLC。

一种汽车避障方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)控制系统根据获取的车速传感器数据，得出汽车当前的警报距离S1、减速距离S2和安全距离S3；并且控制系统通过激光扫描传感器和编码器获得障碍物距离汽车的垂直距离L；

2)根据S1、S2、S3和L之间的大小关系，执行相应的动作，具体判断结果如下：

2.1)当L大于S1时，执行步骤1)，否则执行步骤2.2)；2.2)当L大于S2时，控制系统控制警报模块工作，然后执行步骤1)；否则执行步骤2.3)；

2.3)当L大于S3时，控制系统控制减速模块工作，然后执行步骤1)；否则执行步骤2.4)；

2.4)控制系统控制制动模块工作进行汽车制动。

实施本发明专利，具有如下有益效果：

1、本发明摆动座在驱动装置的驱动下可进行左右摆动，而带传感器进行左右摆动，实现对汽车前方较大范围内的障碍物进行扫描检测的功能，极大地提高了检测的范围，传感器在驱动装置的驱动下，可达到左右各45度的摆动工作范围，来实现对汽车左前方、正前方、右前方三个方向的障碍物扫描。有效检测到汽车高度范围内的上下和左右方向的所有障碍物信息；有效减轻驾驶员的负担，提高行驶安全性，减少因驾驶员疏忽而导致的交通事故。

2、本发明在安装时，所述传感器设于汽车车头中间的位置，驱动装置驱动摆动座进行左右摆动，实现对汽车前方的障碍物进行扫描检测，并实时返回障碍物与汽车之间的距离和角度信息；所述的车速传感器一般安装在变速箱的输出轴上，用于检测汽车的速度。所述的编码器安装在摆动机构上摆动架上，实时测得传感器的转动角度，得到障碍物和车的角度信息。所述的控制系统用于接收传感器、编码器和车速传感器的检测结果后进行综合判断，并将判断结果传输给输出装置进行相应的执行动作，结构简单，成本低，解决了现有采用3D传感器的避障系统存在成本昂贵，难以普及应用的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明汽车避障系统的扫描装置的结构示意图；

图2是本发明汽车避障系统的扫描装置的安装结构示意图；

图3是本发明汽车避障系统的扫描装置的工作状态图；

图4是本发明汽车避障方法的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参照图1至图3，本实施例涉及避障系统，包括扫描装置1、车速传感器、控制系统和输出装置，所述控制系统的检测输入端与所述扫描装置1和车速传感器的输出端连接，所述控制系统的输出端与所述输出装置连接；

所述扫描装置1包括机架11、摆动座12、驱动装置13、传感器14和用于检测摆动座12摆动角度的编码器15，所述驱动装置13安装于述机架11上，且驱动装置13的动力输出端与所述摆动座12的动力输入端铰接；所述摆动座12可摆动安装于所述机架11上，所述传感器14固定安装于所述摆动座12的前端。所述传感器14为激光扫描传感器14。

在安装时，所述传感器14设于汽车车头中间的位置，驱动装置13驱动摆动座12进行左右摆动，实现对汽车前方的障碍物进行扫描检测，并实时返回障碍物与汽车之间的距离和角度信息；所述的车速传感器14一般安装在变速箱的输出轴上，用于检测汽车的速度。所述的编码器15安装在摆动机构上摆动架上，实时测得传感器14的转动角度，得到障碍物和车的角度信息。所述的控制系统用于接收传感器14、编码器15和车速传感器14的检测结果后进行综合判断，并将判断结果传输给输出装置进行相应的执行动作，结构简单，成本低，解决了现有采用3D传感器14的避障系统存在成本昂贵，难以普及应用的问题。

在该结构中，摆动座12在驱动装置13的驱动下可进行左右摆动，而带传感器14进行左右摆动，实现对汽车前方较大范围内的障碍物进行扫描检测的功能，极大地提高了检测的范围，传感器14在驱动装置13的驱动下，可达到左右各45度的摆动工作范围，来实现对汽车左前方、正前方、右前方三个方向的障碍物扫描。有效检测到汽车高度范围内的上下和左右方向的所有障碍物信息；有效减轻驾驶员的负担，提高行驶安全性，减少因驾驶员疏忽而导致的交通事故。

所述驱动装置13包括电机131、第一连杆132和第二连杆133，所述电机131固定安装于所述机架11上，所述电机131的输出轴与所述第一连杆132的一端固定连接，第一连杆132的另一端与第二连杆133的一端铰接，所述第二连杆133的另一端与摆动座12铰接。工作时，电机131的输出轴转动带动第一连杆132和第二连杆133摆动，从而使得与第二连杆133铰接的摆动座12进行左右摆动，实现对安装于摆动座12上的传感器14进行左右摆动驱动的目的。

所述摆动座12通过销轴16可摆动安装于所述机架11上，所述编码器15安装于所述编码器15上。编码器15通过销轴16实时检测摆动座12的摆动角度，实时测得传感器14转动角度，获得障碍物和车的角度信息。

所述输出装置包括警报模块、减速模块和制动模块，所述警报模块、减速模块和制动模块的输入端与所述控制系统的输出端电连接。控制系统根据传感器14检测到的障碍物距离的值和编码器15检测到的障碍物的角度值来启动输出装置的工作状态。警报模块用于将控制系统传送来的运算结果读出并发出相应的警报声音，以便于提示驾驶员前方的障碍物，提前做出相应驾驶动作。减速模块包括节气门装置，当减速模块接收到控制系统传送来的减速信号时，通过减少发动机的节气门开度来降低发动机的输出功率，从而降低车速。制动模块包括制动机构，当制动模块接收到制动系统传送来的制动信号时，通过启动汽车的制动机构装置从而实现汽车的紧急制动。

所述控制系统为单片机或PLC。当然其它能具有输入和输出信号控制的控制系统也适用于本发明。

本实施例还提供一种汽车避障方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)控制系统根据获取的车速传感器数据，得出汽车当前的警报距离S1、减速距离S2和安全距离S3；并且控制系统通过激光扫描传感器和编码器获得障碍物距离汽车的垂直距离L；

2)根据S1、S2、S3和L之间的大小关系，执行相应的动作，具体判断结果如下：

2.1)当L大于S1时，执行步骤1)，否则执行步骤2.2)；2.2)当L大于S2时，控制系统控制警报模块工作，然后执行步骤1)；否则执行步骤2.3)；

2.3)当L大于S3时，控制系统控制减速模块工作，然后执行步骤1)；否则执行步骤2.4)；

2.4)控制系统控制制动模块工作进行汽车制动。

如图4所示的避障算法工作流程图。当控制系统检测到车辆启动时，避障系统开始工作，控制系统根据获取的车速传感器14数据计算出汽车当前的警报距离S1，减速距离S2和安全距离S3，同时控制系统根据激光扫描传感器14距离信息和编码器15角度信息计算出障碍物距离车辆的垂直距离L。

在汽车行驶的过程中，控制系统通过车速传感器、激光扫描传感器和编码器获得汽车和路面上障碍物之间的距离信息。根据获得的数据，控制系统控制警报模块、减速模块和制动模块是否工作，该方法采用闭环检测控制的方式，可实时对汽车前方的障碍物进行准确和快速的检测，并输出控制到警报模块、减速模块和制动模块，极大地保证了汽车行驶的安全，方法简单且控制安全可靠。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种汽车避障系统，其特征在于：包括扫描装置、车速传感器、控制系统和输出装置，所述控制系统的检测输入端与所述扫描装置和车速传感器的输出端连接，所述控制系统的输出端与所述输出装置连接；

所述扫描装置包括机架、摆动座、驱动装置、传感器和用于检测摆动座摆动角度的编码器，所述驱动装置安装于所述机架上，且驱动装置的动力输出端与所述摆动座的动力输入端铰接；所述摆动座可摆动安装于所述机架上，所述传感器固定安装于所述摆动座的前端。

2.根据权利要求1所述的一种汽车避障系统，其特征在于：所述驱动装置包括电机、第一连杆和第二连杆，所述电机固定安装于所述机架上，所述电机的输出轴与所述第一连杆的一端固定连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与摆动座铰接。

3.根据权利要求1所述的一种汽车避障系统，其特征在于：所述摆动座通过销轴可摆动安装于所述机架上，所述编码器安装于所述编码器上。

4.根据权利要求1所述的一种汽车避障系统，其特征在于：所述输出装置包括警报模块、减速模块和制动模块，所述警报模块、减速模块和制动模块的输入端与所述控制系统的输出端电连接。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种汽车避障系统，其特征在于：所述传感器为激光扫描传感器。

6.根据权利要求1至4任一所述的一种汽车避障系统，其特征在于：所述控制系统为单片机或PLC。

7.一种汽车避障方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)控制系统根据获取的车速传感器数据，得出汽车当前的警报距离S1、减速距离S2和安全距离S3；并且控制系统通过激光扫描传感器和编码器获得障碍物距离汽车的垂直距离L；

2)根据S1、S2、S3和L之间的大小关系，执行相应的动作，具体判断结果如下：

2.1)当L大于S1时，执行步骤1)，否则执行步骤2.2)；2.2)当L大于S2时，控制系统控制警报模块工作，然后执行步骤1)；否则执行步骤2.3)；

2.3)当L大于S3时，控制系统控制减速模块工作，然后执行步骤1)；否则执行步骤2.4)；

2.4)控制系统控制制动模块工作进行汽车制动。