CN107757465A - 一种车辆高速变道辅助智能提醒系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种车辆高速变道辅助智能提醒系统及方法，其特征是所述的智能提醒系统包括转向灯装置、工作电路、中央控制模块、提醒装置，其中转向灯装置的左右转向灯连接至工作电路左右控制舵机，同时也与中央控制模块的左右多普勒测速仪相连，工作电路的三个控制舵机分别连接至中央控制模块的三个多普勒测速仪，左右两个测速仪分别与提醒装置的左右显示器连接，之后三个多普勒测速仪在连接至中央处控制模块的中央处理器，提醒装置的蜂鸣器也与中央处理器相连。在车辆有变道意图时，本发明可以让驾驶员实时观察到本车的行驶状态，通过系统内部的中央处理模块的中央处理器判断能否安全变道，并根据判断情况向蜂鸣器发出控制信号，进而提醒驾驶员能否安全变道。

Description

一种车辆高速变道辅助智能提醒系统及方法

技术领域

本发明涉及一种汽车技术，尤其是一种汽车安全行驶技术中的高速变道控制技术，具体地说是一种车辆高速变道辅助智能提醒系统及方法。

背景技术

随着汽车消费的普及，人们对汽车安全的要求越来越高，而不规范的驾驶行为是导致事故发生的主要原因之一。目前，已经有很多车辆变道有关的研究，主要包括在道路上等距设置多个传感器来实现对变道的控制，通过摄像头视频等监视车辆识别变道行为并提醒，通过驾驶员内部操作在车外部显示指定的文字或图案，但是这些方案均不能同时实现智能判断能否变道以及对车内与车外的提醒。为了提高车辆行驶过程中变道的安全性，本发明提供了一种车辆高速变道辅助智能提醒系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有的车载及道路安全设备均无法对高速变道进行及时的提醒极易造成事故的问题，利用测速仪进行智能判定和提醒的车辆高速变道辅助智能提醒系统及方法。

本发明的技术方案之一是：

一种车辆高速变道辅助智能提醒系统，其特征是包括：

一转向控制装置；该转向控制装置为车辆转向灯，由左开关1和右开关2组成；

一工作电路；该工作电路受控于转向控制装置，它包括前控制舵机3、左控制舵机4和右控制舵机5；

一中央控制模块，该中央控制模块包括前测速仪6、左测速仪7和右测速仪8和中央处理器9，前测速仪6、左测速仪7和右测速仪8分别安装在前控制舵机3、左控制舵机4和右控制舵机5上，中央处理器9接收转向控制装置的信号，启动前测速仪6、左测速仪7和右测速仪8对本身车辆及前方、后方对应侧的相邻车辆进行测速并进行转向安全距离计算，根据计算结果输出能否转向结论；

一提醒装置，该提醒装置由左显示器10、右显示器11和蜂鸣器12组成，左显示器10、右显示器11安装在车辆后部左右两侧，用于提醒后续车辆；蜂鸣器12安装在车内用于提醒驾驶人员能否转向；该提醒装置与中央处理器9电气连接，用于接收中央处理器9输出的能否转向结论并加以显示。

所述左开关1、右开关2分别和左控制舵机4、右控制舵机5相连接，左开关1、右开关2同时分别与左测速仪7、右测速仪8相连接，用于控制辅助变道系统是否工作；所述工作电路的前控制舵机3、左控制舵机4、右控制舵机5分别与中央控制模块的前测速仪6、左测速仪7、右测速仪8相连接，用于控制测速仪测速范围(角度)；所述中央控制模块的前测速仪6、左测速仪7、右测速仪8分别连接至中央处理器9，用于将测速仪采集到本车与其他车辆的相对速度数据传递给中处理器，中央处理器对数据进行处理、分析；所述中央控制模块的中央处理器9连接至提醒装置的左显示器10、右显示器11和蜂鸣器12，根据中央处理器的处理、分析情况向显示器传输行驶状态信息以及向蜂鸣器传输是否发出警报的控制信号。

所述前测速仪6、左测速仪7和右测速仪8均为多普勒测速仪。测速的原理为多普勒效应，由于波源或者观察者相对于介质存在相对速度，观察者接收到的波频率会有所变化。在本系统中将测速仪安装在本车上，测外界车辆相对于本车的速度v，测速仪以已知频率f发射声波，声波的传递速度为c，则运动物体接收到的声波f′为

运动物体反射声波，测速仪接收其反射的声波f″为

将(1)式代入(2)式得

由此可得：

通过发射声波的频率f、声波的传递速度c，还有测速仪接收到的反射波频率f″就可以确定外界车辆相对于本车的车速。

本发明的技术方案之二是：

一种基于权利要求1的提醒系统的车辆高速变道辅助智能提醒方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤(1),当本车驾驶员有变道意图，即向左(右)拨动转向灯时，工作电路和中央控制模块的中央处理电路开始工作；

步骤(2)，工作电路中的左(右)控制舵机及前控制舵机工作电路接通，前部与左(右)控制舵机开始工作，从设定的一侧最大偏转角转到另一侧，再转回到原位置；

步骤(3)，前控制舵机与左(右)控制舵机带动对应的测速仪在规定的角度内旋转，测量此区域内是否有车行驶以及与本车的相对速度，并将其送入中央处理器；

步骤(4)，中央处理器智能判断当前状态变道是否安全；

步骤(5)，经由判断当前状态变道安全时，控制两个车辆行驶状态显示器显示左(右)变道图标，同时内部蜂鸣器发出低频声，同时提醒后方车辆与本车驾驶员；当判断当前状态变道不安全时，内部蜂鸣器发出高频警告声，以警示驾驶员当前状态变道有危险。

中央处理器智能判断当前状态变道是否安全的判断原则为：

本车与前车的理论最小安全距离：

式中，S₁为换道时本车与前车的安全距离；V(t)为本车换道时的速度；τ为换道时人为反应滞后时间，取值范围为0.3-1秒；a为本车换道时的加速度；V_q(t)为前车的速度；a_q为前车的加速度；

本车与后车的理论最小安全距离

式中，S₂为换道时本车与后车的安全距离；V_h(t)为后车速度；τ_h为后车人为反应滞后时间，取值范围为0.3-1秒；a_h为后车的加速度。

c.设本车与同道的前车距离S_q，正常行驶的情况下S_q≥S₁；

d.设本车与同道的后车距离S_h，正常行驶的情况下S_h≥S₂；

当S_q≥S₁,S_h≥S₂时，控制两个车辆行驶状态显示器显示左(右)变道图标，同时内部蜂鸣器发出低频声，同时提醒后方车辆与本车驾驶员；当判断当S_q≤S₁，S_h≤S₂时，内部蜂鸣器发出高频警告声，以警示驾驶员当前状态变道有危险。

本发明的有益效果：

①测速仪可绕定点旋转，实现一定区域内的测速；

②中央控制模块中的中央处理器可以将测速仪采集的数据进行智能化处理，判断当前状态变道是否安全，并给出相应提醒；

③车辆行驶状态显示器位于汽车后部，当车辆变道安全时可实现对后方车辆的安全提醒；

④蜂鸣器位于汽车内部，两种不同的频率实现变道安全与不安全对驾驶员的提醒与警示。

附图说明

图1是本发明的车辆高速变道辅助智能提醒系统布置图。

图2是本发明的车辆高速变道辅助智能提醒系统工作电路(图中M表示舵机)。

图3是本发明的车辆高速变道辅助智能提醒系统中央处理电路。

图4是本发明的车辆高速变道辅助智能提醒系统工作流程图。

图5是本发明的系统组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。

如图1-5所示。

一种车辆高速变道辅助智能提醒系统。它包括转向灯装置、工作电路、中央控制模块以及提醒装置；如图5所示，所述转向灯装置包括左右转向灯开关，用于控制辅助变道系统是否工作；所述工作电路包括车辆前部控制舵机和左右控制舵机，用于控制测速仪的测量范围，当驾驶员拨动转向灯开关时，其中左(右)控制舵机工作，其余时间不工作；所述中央控制模块包括一个前部多普勒测速仪、两个车后两侧多普勒测速仪以及中央处理器，多普勒测速仪位于车辆前方，左后方以及右后方车身高度一半处，用来测有无车辆以及车辆与本车之间的相对速度；所述提醒装置包括两个车辆行驶状态显示器和蜂鸣器，车辆行驶状态显示器位于车辆左后方以及右后方，用来显示当前车辆的行驶状态，当驾驶员有变道意图，并且经由中央处理器判断可以安全变道时，向左变道或者向右变道，以提醒后方车辆，普通情况下不作任何显示，蜂鸣器用于发出两种不同频率的声音以提醒驾驶员，当驾驶员有变道意图，并且经由中央处理器判断可以安全变道时，以低频提醒，如若不能变道则以高频警示，普通情况下不作任何提醒。

本发明的提醒系统的硬件布置如图1所示，三个多普勒测速仪分别为安装在车的前部的前多普勒测速仪6，左后侧方的左多普勒测速仪7与右后侧方的右多普勒测速仪8，位于车身总高度的一半处；前部的前控制舵机3，左后侧方的左控制舵机4与右后侧方的右控制舵机5分别与相对应的测速仪一起安装，用于控制对应测速仪；两个车辆行驶状态显示器安装在车后方的右部的左显示器10与右部的右显示器11，中央处理器9和蜂鸣器12安装在驾驶员操作室内。

图2为车辆高速变道辅助智能提醒系统工作电路：工作电路支路开关由驾驶员通过转向灯开关控制，支路开关初始状态为断开状态，当驾驶员打开转向灯时，对应转向的一条支路开关闭合；工作电路干路元件为车辆前部控制舵机，两个支路元件分别对应两侧控制舵机。

如图3所示，为车辆高速变道辅助系统中央控制模块内部测速仪中央处理电路。中央处理电路支路开关也由驾驶员通过转向灯开关控制，支路开关初始状态为断开状态，当驾驶员打开转向灯时，对应转向的一条支路开关闭合。中央控制模块包括测速仪中央处理电路，中央处理器以及三个测速仪。中央处理电路干路连接前部的前多普勒测速仪6，左支路连接左后方多普勒测速仪7，右支路连接右后方的多普勒测速仪8；中央处理器是中央控制模块的核心用于接收三个多普勒测速仪的测量的外部汽车与本车的相对速度，智能判别能否变道，控制内、外部提醒模块做出提醒。

简方之之，本发明的车辆高速变道辅助智能提醒系统，包括转向灯装置、工作电路、中央控制模块、提醒装置，其中转向灯装置的左右转向灯连接至工作电路左右控制舵机，同时也与中央控制模块的左右多普勒测速仪相连，工作电路的三个控制舵机分别连接至中央控制模块的三个多普勒测速仪，左右两个测速仪分别与提醒装置的左右显示器连接，之后三个多普勒测速仪在连接至中央处控制模块的中央处理器，提醒装置的蜂鸣器也与中央处理器相连。本发明通过左右转向灯开关控制工作电路支路上左右控制舵机的线路开关同时也控制中央控制模块内部的中央处理电路支路上左右多普勒测速仪电路的线路开关，转向灯工作时，左(右)控制舵机线路开关闭合和左(右)普勒测速仪线路开关闭合，此时工作电路的左(右)控制舵机和前控制舵机开始控制中央控制模块的左(右)多普勒测速仪和前部多普勒测速仪来测量车辆前部和左(右)侧有无车辆以及本车与其他车辆的相对速度，多普勒测速仪将采集到的数据传递给中央控制模块的中央处理器，中央处理器对数据进行处理分析，并根据分析情况向蜂鸣器发出控制信号以及将车辆实时行驶状态信息传递给显示器，由显示器实时显示本车辆的行驶状态。在车辆有变道意图时，本发明可以让驾驶员实时观察到本车的行驶状态，通过系统内部的中央处理模块的中央处理器判断能否安全变道，并根据判断情况向蜂鸣器发出控制信号，进而提醒驾驶员能否安全变道。

实施例二。

如图1-5所示。

一种车辆高速变道辅助智能提醒方法，首先,当本车驾驶员有变道意图，即向左(右)拨动转向灯时，工作电路与中央控制模块开始工作；工作电路左(右)支路接通，前部与左(右)后方控制舵机开始工作，从预先设定的一侧最大偏转角转到另一侧，再转回到原位置；舵机的转动控制中央控制模块中的前部与左(右)后方多普勒测速仪在规定的角度内旋转，测量此区域内是否有车行驶以及与本车的相对速度，并将测得的相对速度值输入中央处理器；中央处理器根据三个传感器传来的相对速度值，对当前情况变道是否安全做出智能判定，进入下列工作状态：

1)变道安全工作状态：

中心控制模块控制两个车辆行驶状态显示器显示左(右)变道图标，同时内部蜂鸣器发出低频声，同时提醒后方车辆与本车驾驶员；

2)变道不安全工作状态：

中央控制模块控制内部蜂鸣器发出高频警告声，以警示驾驶员当前状态变道有危险。

车辆变道结束后进入直行状态和车辆由于变道不安全停止做出变道保持直行时，即转向灯开关断开时，工作电路与中心处理电路断开不工作。

具体步骤如下：

步骤(1),当本车驾驶员有变道意图，即向左(右)拨动转向灯时，工作电路和中央控制模块的中央处理电路开始工作；

步骤(2)，工作电路中的左(右)控制舵机及前控制舵机工作电路接通，前部与左(右)控制舵机开始工作，从设定的一侧最大偏转角转到另一侧，再转回到原位置；

步骤(3)，前控制舵机与左(右)控制舵机带动对应的测速仪在规定的角度内旋转，测量此区域内是否有车行驶以及与本车的相对速度，并将其送入中央处理器；

步骤(4)，中央处理器智能判断当前状态变道是否安全；

判断原则如下：

本车与前车的理论最小安全距离：

式中，S₁为换道时本车与前车的安全距离；V(t)为本车换道时的速度；τ为换道时人为反应滞后时间，取值范围为0.3-1秒；a为本车换道时的加速度；V_q(t)为前车的速度；a_q为前车的加速度；

本车与后车的理论最小安全距离

式中，S₂为换道时本车与后车的安全距离；V_h(t)为后车速度；τ_h为后车人为反应滞后时间，取值范围为0.3-1秒；a_h为后车的加速度。

e.设本车与同道的前车距离S_q，正常行驶的情况下S_q≥S₁；

f.设本车与同道的后车距离S_h，正常行驶的情况下S_h≥S₂；

步骤(5)，经由判断当S_q≥S₁,S_h≥S₂时，控制两个车辆行驶状态显示器显示左(右)变道图标，同时内部蜂鸣器发出低频声，同时提醒后方车辆与本车驾驶员；当判断当S_q≤S₁，S_h≤S₂时，内部蜂鸣器发出高频警告声，以警示驾驶员当前状态变道有危险。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种车辆高速变道辅助智能提醒系统，其特征是包括：

一转向控制装置；该转向控制装置为车辆转向灯，由左开关(1)和右开关(2)组成；

一工作电路；该工作电路受控于转向控制装置，它包括前控制舵机(3)、左控制舵机(4)和右控制舵机(5)；

一中央控制模块，该中央控制模块包括前测速仪(6)、左测速仪(7)和右测速仪(8)和中央处理器(9)，前测速仪(6)、左测速仪(7)和右测速仪(8)分别安装在前控制舵机(3)、左控制舵机(4)和右控制舵机(5)上，中央处理器(9)接收转向控制装置的信号，启动前测速仪(6)、左测速仪(7)和右测速仪(8)对本身车辆及前方、后方对应侧的相邻车辆进行测速并进行转向安全距离计算，根据计算结果输出能否转向结论；

一提醒装置，该提醒装置由左显示器(10)、右显示器(11)和蜂鸣器(12)组成，左显示器(10)、右显示器(11)安装在车辆后部左右两侧，用于提醒后续车辆；蜂鸣器(12)安装在车内用于提醒驾驶人员能否转向；该提醒装置与中央处理器(9)电气连接，用于接收中央处理器(9)输出的能否转向结论并加以显示。

2.根据权利要求1所述的车辆高速变道辅助智能提醒系统，其特征是所述左开关(1)、右开关(2)分别和左控制舵机(4)、右控制舵机(5)相连接，左开关(1)、右开关(2)同时分别与左测速仪(7)、右测速仪(8)相连接，用于控制辅助变道系统是否工作；所述工作电路的前控制舵机(3)、左控制舵机(4)、右控制舵机(5)分别与中央控制模块的前测速仪(6)、左测速仪(7)、右测速仪(8)相连接，用于控制测速仪测速范围；所述中央控制模块的前测速仪(6)、左测速仪(7)、右测速仪(8)分别连接至中央处理器(9)，用于将测速仪采集到本车与其他车辆的相对速度数据传递给中处理器，中央处理器对数据进行处理、分析；所述中央控制模块的中央处理器(9)连接至提醒装置的左显示器(10)、右显示器(11)和蜂鸣器(12)，根据中央处理器的处理、分析情况向显示器传输行驶状态信息以及向蜂鸣器传输是否发出警报的控制信号。

3.根据权利要求1所述的车辆高速变道辅助智能提醒系统，其特征是所述前测速仪(6)、左测速仪(7)和右测速仪(8)均为多普勒测速仪。

4.一种基于权利要求1的提醒系统的车辆高速变道辅助智能提醒方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤(1),当本车驾驶员有变道意图，即向左(右)拨动转向灯时，工作电路和中央控制模块的中央处理电路开始工作；

步骤(2)，工作电路中的左(右)控制舵机及前控制舵机工作电路接通，前部与左(右)控制舵机开始工作，从设定的一侧最大偏转角转到另一侧，再转回到原位置；

步骤(3)，前控制舵机与左(右)控制舵机带动对应的测速仪在规定的角度内旋转，测量此区域内是否有车行驶以及与本车的相对速度，并将其送入中央处理器；

步骤(4)，中央处理器智能判断当前状态变道是否安全；

步骤(5)，经由判断当前状态变道安全时，控制两个车辆行驶状态显示器显示左(右)变道图标，同时内部蜂鸣器发出低频声，同时提醒后方车辆与本车驾驶员；当判断当前状态变道不安全时，内部蜂鸣器发出高频警告声，以警示驾驶员当前状态变道有危险。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是中央处理器智能判断当前状态变道是否安全的判断原则为：

本车与前车的理论最小安全距离：

<mrow> <msub> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <mi>V</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mi>&amp;tau;</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>V</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mn>2</mn> <mi>a</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>V</mi> <mi>q</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mn>2</mn> <msub> <mi>a</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>

式中，S₁为换道时本车与前车的安全距离；V(t)为本车换道时的速度；τ为换道时人为反应滞后时间，取值范围为0.1-0.5秒；a为本车换道时的加速度；V_q(t)为前车的速度；a_q为前车的加速度；

本车与后车的理论最小安全距离

<mrow> <msub> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>V</mi> <mi>h</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mi>h</mi> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <msub> <mi>V</mi> <mi>h</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mn>2</mn> <msub> <mi>a</mi> <mi>h</mi> </msub> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>V</mi> <mn>2</mn> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mo>|</mo> <mn>2</mn> <mi>a</mi> <mo>|</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>

式中，S₂为换道时本车与后车的安全距离；V_h(t)为后车速度；τ_h为后车人为反应滞后时间，取值范围为0.3-1秒；a_h为后车的加速度。

a.设本车与同道的前车距离S_q，正常行驶的情况下S_q≥S₁；

b.设本车与同道的后车距离S_h，正常行驶的情况下S_h≥S₂；

当S_q≥S₁,S_h≥S₂时，控制两个车辆行驶状态显示器显示左(右)变道图标，同时内部蜂鸣器发出低频声，同时提醒后方车辆与本车驾驶员；当判断当S_q≤S₁，S_h≤S₂时，内部蜂鸣器发出高频警告声，以警示驾驶员当前状态变道有危险。