CN111016859B - 一种车辆紧急刹车防护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆紧急刹车防护系统，包括前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构及主控系统，其中前车体检测机构、后车体检测机构分别与车辆车头及车位出车身连接，制动检测机构与车辆制动系统连接，且前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构均与主控系统电气连接，主控系统嵌于车辆中控台内并与车辆行车电脑系统电气连接。其防护方法包括设备硬件组装，软件驱动及制动判定及防护等三个步骤。本发明一方面可有效满足各类车辆运行作业的需要，另一方面检测及防护，可从多个角度结合车辆实际运行转台对车辆紧急制动时的制动力分配进行精确控制，在满足车辆制动的同时，有效减低车辆制动时对车内人员及车辆自身造成的损害。

Description

一种车辆紧急刹车防护系统及方法

技术领域

本发明涉及一种车辆紧急刹车防护系统及方法，属于行车监控技术领域。

背景技术

在驾驶车辆活动中，经常需要对车辆进行紧急制动，由于紧急制动时需要车辆在较高的车速运行状态下载尽可能短的时间内达到减速甚至停止的需要，因此在紧急制动时，当车辆制动力过大时，以导致车辆的机械结构及车内人员受到较大的冲量，从而导致车辆结构受损对车内人员造成极大的不适，严重时甚至导致车内人员碰伤，此外当车辆运行速度与车辆制动力分配不成比例时，一方面易造成车辆制动不及时而与前方车辆或障碍物发生严重碰撞，另一方面也易造成车辆制动时发生侧滑、甩尾严重时甚至造成翻身等事故，严重影响了车辆运行的安全性。

针对这一现状，迫切需要开发一种全新的车辆运行车道偏移检测系统及相应的检测预警方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种车辆紧急刹车防护系统及方法，本发明可有效满足各类车辆运行作业的需要，另一方面检测及防护，可从多个角度结合车辆实际运行转台对车辆紧急制动时的制动力分配进行精确控制，在满足车辆制动的同时，有效减低车辆制动时对车内人员及车辆自身造成的损害。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种车辆紧急刹车防护系统，包括前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构及主控系统，其中前车体检测机构、后车体检测机构分别与车辆车头及车尾处车身连接，制动检测机构与车辆制动系统连接，且前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构均与主控系统电气连接，主控系统嵌于车辆中控台内并与车辆行车电脑系统电气连接，所述的前车体检测机构、后车体检测机构包括承载底座、正向检测台、侧向检测台、监控摄像头、激光测距装置、毫米波测距雷达及转台机构，其中所述承载底座为横断面呈矩形空心柱状结构，其后端面与车身连接，前端面与车身保险杠后端面相抵，所述正向检测台、侧向检测台均通过转台机构与承载底座前端面连接，并超出车辆保险杠前端面0—10毫米，其中正向检测台分布在车身轴线方向上，并与车身轴线呈0°—60°夹角，侧向检测台至少两个，对称分布在车身两侧且其轴线与车身轴线成30°—90°夹角，且正向检测台、侧向检测台轴线均与水平面呈0°—60°夹角。

进一步的，所述监控摄像头、激光测距装置、毫米波测距雷达若干，一个监控摄像头、一个激光测距装置和一个毫米波测距雷达构成一个工作组，且所述正向检测台、侧向检测台前端面均设一个工作组，且各工作组中的监控摄像头分别与其所在的正向检测台、侧向检测台同轴分布，激光测距装置、毫米波测距雷达环绕监控摄像头均布，且激光测距装置、毫米波测距雷达轴线与监控摄像头轴线呈0°—60°夹角，所述监控摄像头、激光测距装置、毫米波测距雷达及转台机构均与主控系统电气连接。

进一步的，所述的正向检测台轴线与水平面相交时，交点位于车辆保险杠后侧；侧向检测台轴线与水平相交时，交点位于车辆车身外侧至少10厘米处，激光测距装置、毫米波测距雷达轴线与监控摄像头轴线相交时，交点位于监控摄像头轴线上并位于监控摄像头正前方至少30厘米处。

进一步的，所述的制动检测机构包括压力传感器、角度传感器、转速传感器、扭矩传感器、油压传感器，其中所述压力传感器位于车辆制动盘处，且每个制动盘处均设至少一个压力传感器，所述角度传感器若干，分别与方向盘传动轴、车前轮球头铰链连接；扭矩传感器若干，分别与车前轮球头铰链、转向助力系统连接；所述油压传感器分别位于制动油管与制动器连接位置处，且所述压力传感器、角度传感器、转速传感器、扭矩传感器、油压传感器间相互并联并分别与主控系统电气连接。

进一步的，所述的控制系统包括主控系统包括基于IGBT芯片的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、数据通讯总线模块、报警电路、数据串口通讯模块、数据缓存模块、驱动电路模块，所述数据通讯总线模块分别与基于IGBT芯片的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、报警电路、数据串口通讯模块、数据缓存模块、驱动电路模块电气连接，所述驱动电路模块另分别与前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构电气连接，所述数据串口通讯模块与车辆行车电脑系统电气连接。

一种上述车辆紧急刹车防护系统的防护方法，包括以下步骤：

S1，设备硬件组装，首先将前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构及主控系统与车辆进行装配，并调节前车体检测机构、后车体检测机构的正向检测台上监控摄像头光轴与水平面呈0°—60°夹角，且交点位于车辆保险杠后方；侧向检测台监控摄像头光轴与水平面呈0°—60°夹角，且交点位于车身外侧并距车身外侧至少10厘米；

S2，软件驱动，完成S1步骤后，在主控系统的基于IGBT芯片的数据处理模块中录入图像识别软件系统及硬件驱动软件系统，由主控系统分别为前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构及车辆行车电脑系统设置寻址地址；

S3，制动判定及防护，完成S2步骤后，在车辆正常运行状态下，由主控系统分别驱动承载底座、前车体检测机构、后车体检测机构运行，并由主控系统对当前车辆运行车速进行持续检测，然后在踩下制动踏板后，首先通过前车体检测机构、后车体检测机构分别对当前车辆前方、后方及两侧的障碍物和车辆间的间距进行持续检测，并将检测结果通过主控系统反馈至车辆行车电脑系统中，并由行车电脑系统根据障碍物及车辆间间距对制动力进行调整，在满足车辆制动同时，降低突然强力制动时对车辆人员造成的冲击力，同时通过前车体检测机构、后车体检测机构的侧向检测台对车辆运行及制动时车辆两侧与车道及路沿间的距离检测，并在制动检测机构的角度传感器、扭矩传感器未检测到车辆发生转向操作时而车辆与一侧车道间间距持续缩小或增大时，则车辆在制动过程中发生侧滑，并将侧滑信息通过主控系统反馈至车辆行车电脑系统中，并由行车电脑系统根据侧滑方向及侧滑量，调整车辆制动力，恢复车辆部分牵引力，降低侧滑对车辆控制造成的不良影响，最后通过制动检测机构对车辆紧急制动时各车轮的制动力、转速、运行方向进行检测，并将检测结果通过主控系统反馈至车辆行车电脑系统中，并由行车电脑系统根据实际检测结果，在与前车体检测机构、后车体检测机构检测结果比对后，得到当前车辆实际制动力分配情况，并根据当前车辆实际制动力分配情况进一步调整车辆制动力，从而达到在确保车辆安全情况下实现快速紧急制动及在制动过程中对车辆及车内人员进行防护。

本发明一方面系统构成简单，通用性好，可有效满足各类车辆运行作业的需要，另一方面检测及防护，可从多个角度结合车辆实际运行转台对车辆紧急制动时的制动力分配进行精确控制，在满足车辆制动的同时，有效减低车辆制动时对车内人员及车辆自身造成的损害。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为前车体检测机构、后车体检测机构结构示意图；

图3为主控系统结构示意图；

图4本发明紧急刹车防护方法流程示意图。

具体实施方式

为更为详细的介绍本发明，本实施例的阐述如下：

如图1、2和3所示，一种车辆紧急刹车防护系统，包括前车体检测机构1、后车体检测机构2、制动检测机构3及主控系统4，其中前车体检测机构1、后车体检测机构2分别与车辆车头及车尾处车身连接，制动检测机构3与车辆制动系统连接，且前车体检测机构1、后车体检测机构2、制动检测机构3均与主控系统4电气连接，主控系统4嵌于车辆中控台内并与车辆行车电脑系统电气连接。

本实施例中，前车体检测机构1、后车体检测机构2包括承载底座101、正向检测台102、侧向检测台103、监控摄像头104、激光测距装置105、毫米波测距雷达106及转台机构107，其中所述承载底座101为横断面呈矩形空心柱状结构，其后端面与车身连接，前端面与车身保险杠后端面相抵，所述正向检测台102、侧向检测台103均通过转台机构107与承载底座101前端面连接，并超出车辆保险杠前端面0—10毫米，其中正向检测台102分布在车身轴线方向上，并与车身轴线呈0°—60°夹角，侧向检测台103至少两个，对称分布在车身两侧且其轴线与车身轴线成30°—90°夹角，且正向检测台102、侧向检测台103轴线均与水平面呈0°—60°夹角，所述监控摄像头104、激光测距装置105、毫米波测距雷达106若干，一个监控摄像头104、一个激光测距装置105和一个毫米波测距雷达106构成一个工作组，且所述正向检测台102、侧向检测台103前端面均设一个工作组，且各工作组中的监控摄像头104分别与其所在的正向检测台102、侧向检测台103同轴分布，激光测距装置105、毫米波测距雷达106环绕监控摄像头104均布，且激光测距装置105、毫米波测距雷达106轴线与监控摄像头104轴线呈0°—60°夹角，所述监控摄像头104、激光测距装置105、毫米波测距雷达106及转台机构107均与主控系统4电气连接。

值得一提的是，本实施例的正向检测102台轴线与水平面相交时，交点位于车辆保险杠后侧；侧向检测台103轴线与水平相交时，交点位于车辆车身外侧至少10厘米处，激光测距装置105、毫米波测距雷达106轴线与监控摄像头104轴线相交时，交点位于监控摄像头104轴线上并位于监控摄像头104正前方至少30厘米处。

此外，制动检测机构3包括压力传感器、角度传感器、转速传感器、扭矩传感器、油压传感器，其中所述压力传感器位于车辆制动盘处，且每个制动盘处均设至少一个压力传感器，所述角度传感器若干，分别与方向盘传动轴、车前轮球头铰链连接；扭矩传感器若干，分别与车前轮球头铰链、转向助力系统连接；所述油压传感器分别位于制动油管与制动器连接位置处，且所述压力传感器、角度传感器、转速传感器、扭矩传感器、油压传感器间相互并联并分别与主控系统电气连接。

本实施例的控制系统包括4主控系统包括基于IGBT芯片的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、数据通讯总线模块、报警电路、数据串口通讯模块、数据缓存模块、驱动电路模块，所述数据通讯总线模块分别与基于IGBT芯片的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、报警电路、数据串口通讯模块、数据缓存模块、驱动电路模块电气连接，所述驱动电路模块另分别与前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构电气连接，所述数据串口通讯模块与车辆行车电脑系统电气连接。

如图4所示，本实施例一种车辆紧急刹车防护系统的防护方法，具体方法包括以下步骤：

S1，设备硬件组装；首先将前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构及主控系统与车辆进行装配，并调节前车体检测机构、后车体检测机构的正向检测台上监控摄像头光轴与水平面呈0°—60°夹角，且交点位于车辆保险杠后方；侧向检测台监控摄像头光轴与水平面呈0°—60°夹角，且交点位于车身外侧并距车身外侧至少10厘米；

S2，软件驱动，完成S1步骤后，在主控系统的基于IGBT芯片的数据处理模块中录入图像识别软件系统及硬件驱动软件系统，由主控系统分别为前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构及车辆行车电脑系统设置寻址地址；

S3，制动判定及防护，完成S2步骤后，在车辆正常运行状态下，由主控系统分别驱动承载底座、前车体检测机构、后车体检测机构运行，并由主控系统对当前车辆运行车速进行持续检测，然后在踩下制动踏板后，首先通过前车体检测机构、后车体检测机构分别对当前车辆前方、后方及两侧的障碍物和车辆间的间距进行持续检测，并将检测结果通过主控系统反馈至车辆行车电脑系统中，并由行车电脑系统根据障碍物及车辆间间距对制动力进行调整，在满足车辆制动同时，降低突然强力制动时对车辆人员造成的冲击力，同时通过前车体检测机构、后车体检测机构的侧向检测台对车辆运行及制动时车辆两侧与车道及路沿间的距离检测，并在制动检测机构的角度传感器、扭矩传感器未检测到车辆发生转向操作时而车辆与一侧车道间间距持续缩小或增大时，则车辆在制动过程中发生侧滑，并将侧滑信息通过主控系统反馈至车辆行车电脑系统中，并由行车电脑系统根据侧滑方向及侧滑量，调整车辆制动力，恢复车辆部分牵引力，降低侧滑对车辆控制造成的不良影响，最后通过制动检测机构对车辆紧急制动时各车轮的制动力、转速、运行方向进行检测，并将检测结果通过主控系统反馈至车辆行车电脑系统中，并由行车电脑系统根据实际检测结果，在与前车体检测机构、后车体检测机构检测结果比对后，得到当前车辆实际制动力分配情况，并根据当前车辆实际制动力分配情况进一步调整车辆制动力，从而达到在确保车辆安全情况下实现快速紧急制动及在制动过程中对车辆及车内人员进行防护。

值得一提的是，本发明在运行过程中，一方面当车辆处于转弯、变更车道操作时进行紧急制动时，通过扭矩传感器、角度传感器对车辆转向角度、力矩进行检测，初步判断车辆转向方向和转向角度，同时利用本发明的监控摄像头和激光测距装置、毫米波测距雷达对车辆与路面障碍物及与两侧障碍物进行执行检测同步检测，对当前转弯状态下车辆与障碍物间间距进行检测预警，同时对车辆车身转向偏移量与初步判断车辆转向方向和转向角度合成的理论车辆转向偏移量进行比对，并当比对结果一致时则车辆无偏移现象发生，当比对结果不一致时，说明车辆在转向中存在侧滑、甩尾等严重影响车辆运行安全的车道偏移情况发生；另一方面在制动过程中，由主控系统根据当前采集的制动力、车辆制动状态下下车辆减速情况、车辆车道偏移情况及车辆与障碍物见间距数据进行综合汇总，综合制动出最佳制动主力分配方案并进行制动，且在当碰撞不可避免时，通过制动力分配调整，一方面使车辆碰撞部位远离车内人员位置，另一方面将碰撞作用力降低至最小，从而达到近可能提高车辆运行稳定性和制动防护的目的。

基于上述，本发明系统构成简单，通用性好，可有效满足各类车辆运行作业的需要，另一方面检测及防护，可从多个角度结合车辆实际运行转台对车辆紧急制动时的制动力分配进行精确控制，在满足车辆制动的同时，有效减低车辆制动时对车内人员及车辆自身造成的损害。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种车辆紧急刹车防护方法，车辆紧急刹车防护系统包括前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构及主控系统，其中所述的前车体检测机构、后车体检测机构分别与车辆车头及车尾处车身连接，所述制动检测机构与车辆制动系统连接，且所述前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构均与主控系统电气连接，所述主控系统嵌于车辆中控台内并与车辆行车电脑系统电气连接，所述的前车体检测机构、后车体检测机构包括承载底座、正向检测台、侧向检测台、监控摄像头、激光测距装置、毫米波测距雷达及转台机构，其中所述承载底座为横断面呈矩形空心柱状结构，其后端面与车身连接，前端面与车身保险杠后端面相抵，所述正向检测台、侧向检测台均通过转台机构与承载底座前端面连接，并超出车辆保险杠前端面0—10毫米，其中正向检测台分布在车身轴线方向上，并与车身轴线呈0°—60°夹角，侧向检测台至少两个，对称分布在车身两侧且其轴线与车身轴线成30°—90°夹角，且正向检测台、侧向检测台轴线均与水平面呈0°—60°夹角；

其特征在于：车辆紧急刹车防护方法包括以下步骤：

S1，设备硬件组装，首先将前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构及主控系统与车辆进行装配，并调节前车体检测机构、后车体检测机构的正向检测台上监控摄像头光轴与水平面呈0°—60°夹角，且交点位于车辆保险杠后方；侧向检测台监控摄像头光轴与水平面呈0°—60°夹角，且交点位于车身外侧并距车身外侧至少10厘米；

S2，软件驱动，完成S1步骤后，在主控系统的基于IGBT芯片的数据处理模块中录入图像识别软件系统及硬件驱动软件系统，由主控系统分别为前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构及车辆行车电脑电路设置寻址地址；

S3，制动判定及防护，完成S2步骤后，在车辆正常运行状态下，由主控系统分别驱动承载底座、前车体检测机构、后车体检测机构运行，并由主控系统对当前车辆运行车速进行持续检测，然后在踩下制动踏板后，首先通过前车体检测机构、后车体检测机构分别对当前车辆前方、后方及两侧的障碍物和车辆间的间距进行持续检测，并将检测结果通过主控系统反馈至车辆行车电脑系统中，并由行车电脑系统根据障碍物及车辆间间距对制动力进行调整，在满足车辆制动同时，降低突然强力制动时对车辆人员造成的冲击力，同时通过前车体检测机构、后车体检测机构的侧向检测台对车辆运行及制动时车辆两侧与车道及路沿间的距离检测，并在制动检测机构的角度传感器、扭矩传感器未检测到车辆发生转向操作时而车辆与一侧车道间间距持续缩小或增大时，则车辆在制动过程中发生侧滑，并将侧滑信息通过主控系统反馈至车辆行车电脑系统中，并由行车电脑系统根据侧滑方向及侧滑量，调整车辆制动力，恢复车辆部分牵引力，降低侧滑对车辆控制造成的不良影响，最后通过制动检测机构对车辆紧急制动时各车轮的制动力、转速、运行方向进行检测，并将检测结果通过主控系统反馈至车辆行车电脑系统中，并由行车电脑系统根据实际检测结果，在与前车体检测机构、后车体检测机构检测结果比对后，得到当前车辆实际制动力分配情况，并根据当前车辆实际制动力分配情况进一步调整车辆制动力，从而达到在确保车辆安全情况下实现快速紧急制动及在制动过程中对车辆及车内人员进行防护。

2.根据权利要求1述的一种车辆紧急刹车防护方法，其特征在于：所述监控摄像头、激光测距装置、毫米波测距雷达若干，一个监控摄像头、一个激光测距装置和一个毫米波测距雷达构成一个工作组，且所述正向检测台、侧向检测台前端面均设一个工作组，且各工作组中的监控摄像头分别与其所在的正向检测台、侧向检测台同轴分布，激光测距装置、毫米波测距雷达环绕监控摄像头均布，且激光测距装置、毫米波测距雷达轴线与监控摄像头轴线呈0°—60°夹角，所述监控摄像头、激光测距装置、毫米波测距雷达及转台机构均与主控系统电气连接。

3.根据权利要求1述的一种车辆紧急刹车防护方法，其特征在于：所述的正向检测台轴线与水平面相交时，交点位于车辆保险杠后侧；侧向检测台轴线与水平相交时，交点位于车辆车身外侧至少10厘米处，激光测距装置、毫米波测距雷达轴线与监控摄像头轴线相交时，交点位于监控摄像头轴线上并位于监控摄像头正前方至少30厘米处。

4.根据权利要求1述的一种车辆紧急刹车防护方法，其特征在于：所述的制动检测机构包括压力传感器、角度传感器、转速传感器、扭矩传感器、油压传感器，其中所述压力传感器位于车辆制动盘处，且每个制动盘处均设至少一个压力传感器，所述角度传感器若干，分别与方向盘传动轴、车前轮球头铰链连接；扭矩传感器若干，分别与车前轮球头铰链、转向助力系统连接；所述油压传感器分别位于制动油管与制动器连接位置处，且所述压力传感器、角度传感器、转速传感器、扭矩传感器、油压传感器间相互并联并分别与主控系统电气连接。

5.根据权利要求1述的一种车辆紧急刹车防护方法，其特征在于：所述主控系统包括基于IGBT芯片的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、数据通讯总线模块、报警电路、数据串口通讯模块、数据缓存模块、驱动电路模块，所述数据通讯总线模块分别与基于IGBT芯片的数据处理模块、基于FPGA芯片的图形加速器、计时电路模块、报警电路、数据串口通讯模块、数据缓存模块、驱动电路模块电气连接，所述驱动电路模块另分别与前车体检测机构、后车体检测机构、制动检测机构电气连接，所述数据串口通讯模块与车辆行车电脑系统电气连接。

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