CN112977253B - 一种车用双向安全辅助系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车用双向安全辅助系统,包括分别安装于车上的主控制器、数据采集子系统、主动警示子系统和被动防护子系统,所述的主控制器通过数据采集子系统采集的数据,实时计算内轮差区域和车侧障碍物距离,并判断当前风险等级,所述的主动警示子系统包括预警投影模块和驾驶员警示模块,所述的被动防护子系统包括安全气帘模块和制动模块,所述的预警投影模块根据主控制器计算的内轮差区域在地面实时投影预警,所述的驾驶员警示模块、安全气帘模块和制动模块根据主控制器发送的当前风险等级进行分级开启,与现有技术相比,本发明具有综合主动双向警示和被动防护于一体,有效提高大型商用车的行车安全等优点。
Description
技术领域
本发明涉及机动车安全辅助技术领域,尤其是涉及一种车用双向安全辅助系统。
背景技术
汽车司机在转向时有两个视野,分别为后视镜和车窗。在两个视野之间存在盲区,在盲区的车侧人员不会被驾驶员注意到,特别是对于商用车(包括大中型客车、货车等,下同),由于其车身较长,所以盲区范围更大。
商用车内轮差区域(即转向时前轮轨迹与后轮轨迹的相差区域)通常可达数米,车外人员无法准确判断商用车转向轨迹,即使身处内轮差区域也会误认为自身处于安全区域内,导致过于贴近商用车,且不能得到警示,一旦车辆行进至内轮差区域后已经错失规避时机。
大型商用车货箱离地高度通常在一米左右,且很多没有正确安装防钻杠,且即使安装防钻杠也难以对行人形成有效保护。当车外人员即将或已经被卷入车下时,缺少足够有效的被动安全措施。
相关的已有专利技术如专利号CN107089194A,该发明为“汽车内轮差主动防御系统”。其通过雷达探测周围物体的距离,用激光和声音警示危险区内的路人,用声音提醒驾驶员,并装有视频监控,在两侧车身下各装有一个可伸缩栅栏,当人将被卷入车下时下滑以阻止碾压的发生。但其缺乏对行人的主动警示,且栅栏下滑时存在向下的动作压力,极易对行人造成二次伤害,存在安全隐患。
现有技术有对轨迹的理论分析,也有一些警示与防护系统的设计案例,但是并没有一个能综合主动警示和被动防护于一体的安全辅助系统。行人保护安全气帘在部分轿车上已经有所应用,但对于大型货车内轮差盲区内发生的侧向卷入碰撞尚无有效解决方案。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种综合主动警示和被动防护于一体的车用双向安全辅助系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种车用双向安全辅助系统,包括分别安装于车上的主控制器、数据采集子系统、主动警示子系统和被动防护子系统,所述的主控制器通过数据采集子系统采集的数据,实时计算内轮差区域和车侧障碍物距离,并判断当前风险等级,所述的主动警示子系统包括预警投影模块和驾驶员警示模块,所述的被动防护子系统包括安全气帘模块和制动模块,所述的预警投影模块根据主控制器计算的内轮差区域在地面实时投影预警,所述的驾驶员警示模块、安全气帘模块和制动模块根据主控制器发送的当前风险等级进行分级开启。
进一步地,所述的数据采集子系统包括轮速传感器,所述的轮速传感器共两个,分别安装于汽车两个前轮上且与主控制器连接,所述的主控制器根据轮速传感器采集的前轮速度,计算后轮轨迹,得到内轮差区域。
更进一步地,所述的主控制器计算后轮轨迹的公式为:
其中,vfl为前轮左轮的速度,vfr为前轮右轮的速度,L为车辆轴距,B为车辆轮距,R为转向过程中内侧后轮的转弯半径。
进一步地,所述的预警投影模块包括投影灯组,所述的投影灯组安装于车辆顶部两侧,且与主控制器连接,用于接收主控制器传输的内轮差区域预警图形,并向地面投射预警区域警示线;当车辆直线行驶或向另一侧转向时,所述的投影灯组关闭。
更进一步地,所述的数据采集子系统还包括加速度传感器,所述的加速度传感器安装于车辆中心且与主控制器连接,用于向主控制器传输加速度信号和角加速度信号,所述的主控制器根据加速度信号和角加速度信号对车辆转弯轨迹进行时域下的预测。
进一步地,所述的数据采集子系统还包括摄像头和雷达,所述的摄像头和雷达分别安装于汽车的车身两侧和车身底侧,且与主控制器连接,所述的主控制器结合内轮差区域以及摄像头和雷达传输的周围环境信息,计算车侧障碍物距离,并结合行人轨迹预测判断当前风险等级。
进一步地,所述的当前风险等级包括低风险等级、中风险等级和高风险等级;当主控制器判断为低风险等级时,所述的驾驶员警示模块、安全气帘模块和制动模块均关闭;当主控制器判断为中风险等级时,所述的驾驶员警示模块开启,对驾驶员进行声音警示;当主控制器判断为高风险等级时,所述的安全气帘模块弹出安全气帘,所述的制动模块对汽车进行主动制动。其中,低风险等级对应为无碰撞风险,中风险等级对应为存在碰撞风险,高风险等级对应为碰撞即将发生。
更进一步地,所述的安全气帘模块包括相互连接的安全气帘和压缩气体储气罐,所述的安全气帘安装于车身底盘中部及后轮前部,所述的压缩气体储气罐与主控制器连接,当主控制器判断为高风险等级时,所述的压缩气体储气罐阀门打开,对安全气帘充气弹出。
更进一步地,所述的驾驶员警示模块包括安装于驾驶室内且分别与主控制器连接的声光报警器和中控台显示器,当主控制器判断为中风险等级时,所述的声光报警器进行声光警示,同时中控台显示器显示当前内轮差区域内的全景影像,用于提醒驾驶员避让。
进一步优选地,所述的投影灯组使用微镜阵列投影,以激光为投影光源。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
完整的实时运算轨迹并投影警示且
1)本发明通过设置主动警示子系统和被动防护子系统,利用数据采集子系统和主控制器,将计算得到的后轮轨迹投射到地面上以警示行人及其他车辆,同时侦测是否可能发生碰撞危险,进行风险等级分级,并根据分级情况,启动不同的应对措施,综合主动警示和被动防护于一体,有效提高大型商用车的行车安全;
2)本发明在进行了一系列实验与计算后,获得不同车辆、不同行驶状态下转向时的内轮轨迹模型,能够利用微型计算机获取汽车的行驶数据,将所得轨迹通过安装于车身两侧上部的激光投影灯投射到地面上以警示行人及其他车辆。此外在车身两侧使用雷达与摄像头侦测是否可能发生碰撞危险,若可能发生碰撞,则发出警报,并当碰撞发生时启动车轮安全气帘;
3)本发明根据前轮轮速传感器实时计算车辆后轮轨迹,将实时轨迹投影于地面,既不因为投影范围过大引起不必要恐慌,亦不因范围过小造成预警失效;
4)相较于现有针对大型商用车固定式防钻杠的被动防护方案,本发明采用弹出式安全气帘方案,解决传统大型商用车固定式防钻杠具有的离地间隙较高、防护面积较小和防护效果较差等缺点,正常行驶时可用性高;
5)本发明根据前述轨迹计算方案,综合车辆轨迹预测、车侧行人预警、车侧环境感知等技术,使碰撞危险等级评价更加精准,以此减小安全气帘的误触发概率,可靠性高。
附图说明
图1为转弯轨迹计算示意图;
图2为本发明系统工作流程示意图;
图3为本发明系统的硬件安装示意图。
其中,1、轮速传感器,2、主控制器,3、投影灯组,4、声光报警器,、摄像头,6、安全气帘,7、加速度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
实施例
本发明公开了一种车用双向安全辅助系统,通过预测车辆行驶轨迹并识别车辆侧向危险情况,进而对行人及驾驶员采取主动警示措施,并在行人卷入车轮前启动被动安全防护,具体为,通过安装于车身内外的警示执行设备对驾驶员及行人施行双向警示,并在碰撞即将发生时,启动安装于车辆外部的安全气帘并制动车辆。
如图2和图3所示,该系统包括分别安装于车上的主控制器2、数据采集子系统、主动警示子系统和被动防护子系统,主控制器2通过数据采集子系统采集的数据,实时计算内轮差区域和车侧障碍物距离,并判断当前风险等级,主动警示子系统包括预警投影模块和驾驶员警示模块,被动防护子系统包括安全气帘模块和制动模块,预警投影模块根据主控制器2计算的内轮差区域在地面实时投影预警,驾驶员警示模块、安全气帘模块和制动模块根据主控制器2发送的当前风险等级进行分级开启。
当前风险等级包括低风险等级、中风险等级和高风险等级,其中,低风险等级对应为无碰撞风险,中风险等级对应为存在碰撞风险,高风险等级对应为碰撞即将发生。当主控制器2判断为低风险等级时,驾驶员警示模块、安全气帘模块和制动模块均关闭;当主控制器2判断为中风险等级时,驾驶员警示模块开启,对驾驶员进行声音警示;当主控制器2判断为高风险等级时,安全气帘模块弹出安全气帘,制动模块对汽车进行主动制动。
数据采集子系统包括轮速传感器1、摄像头5和雷达,轮速传感器1共两个,分别安装于汽车两个前轮上且与主控制器2连接,主控制器2根据轮速传感器1采集的前轮速度,计算后轮轨迹,得到内轮差区域。摄像头5和雷达分别安装于汽车的车身两侧和车身底侧,且与主控制器2连接,主控制器2结合内轮差区域以及摄像头5和雷达传输的周围环境信息,计算车侧障碍物距离,并结合行人轨迹预测判断当前风险等级。
本实施例中,数据采集子系统还包括加速度传感器7,加速度传感器7安装于车辆中心且与主控制器2连接,用于向主控制器2传输加速度信号和角加速度信号,主控制器2根据加速度信号和角加速度信号对车辆转弯轨迹进行时域下的预测。
预警投影模块包括投影灯组3,投影灯组3安装于车辆顶部两侧,且与主控制器2连接,用于接收主控制器2传输的内轮差区域预警图形,并向地面投射预警区域警示线;当车辆直线行驶或向另一侧转向时,投影灯组3关闭。
安全气帘模块包括相互连接的安全气帘6和压缩气体储气罐,安全气帘6安装于车身底盘中部及后轮前部,压缩气体储气罐与主控制器2连接,当主控制器2判断为高风险等级时,压缩气体储气罐阀门打开,对安全气帘6充气弹出。
驾驶员警示模块包括安装于驾驶室内且分别与主控制器2连接的声光报警器4和中控台显示器,当主控制器2判断为中风险等级时,声光报警器4进行声光警示,同时中控台显示器显示当前内轮差区域内的全景影像,用于提醒驾驶员避让。
如图1所示,主控制器2计算后轮轨迹的公式为:
其中,vfl为前轮左轮的速度,vfr为前轮右轮的速度,L为车辆轴距,B为车辆轮距,R为转向过程中内侧后轮的转弯半径,图1中的P点为车辆转弯时的顺心。
本发明通过轮速传感器1采集车辆轮速,并通过主控制器2预测车辆行驶轨迹;通过投影灯组3将内轮差区域投影于地面,投影的内轮差区域根据主控制器2预测的车辆行驶轨迹实时计算更新;通过雷达与摄像头5获取车辆侧方信息,并根据主控制器2预测的车辆行驶轨迹预测碰撞发生的可能性,做出危险等级评价,危险等级可分为三级:无碰撞风险、存在碰撞风险和碰撞即将发生。
本发明通过车身下部的雷达与摄像头5判断是否有行人即将卷入车轮,然后通过对车辆制动并开启后车底侧方安全气帘6以阻止行人被碾压。在车身底盘中部及后轮前部安装安全气帘。安全气帘6与总控制器2连接,根据主控制器2对危险等级的评价信息,控制安全气帘6分级开启。主控制器2与线控制动系统连接,根据总控制器2对风险等级的评价信息,控制线控制动系统执行。
如图3所示,轮速传感器1安装于左前轮与右前轮,与主控制器2电连接,向主控制器2传输轮速信号;加速度传感器7安装于车辆中心,与主控制器2电连接,向主控制器2传输加速度及角加速度信号;主控制器2根据轮速信息计算车辆轨迹,计算内侧后轮转弯半径,获取危险区域位置数据;同时进一步利用加速度传感器7获取的加速度信号和角加速度信号,对转弯轨迹进行时域下的预测。投影灯组3与主控制器2电连接,接收主控制器2传输的警示图形并向地面投射警示区域警示线,当车辆直线行驶或向另一次转向时,投影灯即关闭。车底侧方安全气帘6安装于后轮前部及车身中部,根据风险等级评价分级开启,压缩气体储气罐与车底侧方安全气帘6机械连接,当收到主控制器2发出的弹出控制信号时,压缩气体储气罐阀门打开,安全气帘6充气弹出后可阻挡行人卷入后轮,并推动行人离开车辆底部,并可回收利用。
本实施例中,投影灯组3使用微镜阵列投影技术,以激光为投影光源,安全气帘6样式为橡胶气帘,压缩气体储气罐内储存压缩氮气,车身外部两侧和车身下部安装有数个雷达,雷达可采用激光雷达或超声波雷达等,中控台显示器采用HUD显示器,投影灯组3下还附加有收纳装置,以便在直线行驶时收回激光投影灯,避免污染。
激光雷达和摄像头5与主控制器2电连接,向主控制器2传输车辆周围环境信息。主控制器2对激光雷达与摄像头5所获得的数据进行分析处理,计算车侧行人或其它障碍物位置。主控制器2结合所述内轮差危险区域信息与周围环境信息判断车身侧面行人或物体的存在情况,并结合行人轨迹预测判断危险预警等级,对驾驶员施以警示。当存在碰撞危险时,通过包括但不限于:安装于车辆内部两侧的投影灯组3,驾驶员声光报警器4与叠加于中控台显示器全景影像的内轮差区域示意以对行人或驾驶员施行警示。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种车用双向安全辅助系统,其特征在于,包括分别安装于车上的主控制器(2)、数据采集子系统、主动警示子系统和被动防护子系统,所述的主控制器(2)通过数据采集子系统采集的数据,实时计算内轮差区域和车侧障碍物距离,并判断当前风险等级,所述的主动警示子系统包括预警投影模块和驾驶员警示模块,所述的被动防护子系统包括安全气帘模块和制动模块,所述的预警投影模块根据主控制器(2)计算的内轮差区域在地面实时投影预警,所述的驾驶员警示模块、安全气帘模块和制动模块根据主控制器(2)发送的当前风险等级进行分级开启;所述的数据采集子系统包括轮速传感器(1),所述的轮速传感器(1)共两个,分别安装于汽车两个前轮上且与主控制器(2)连接,所述的主控制器(2)根据轮速传感器(1)采集的前轮速度,计算后轮轨迹,得到内轮差区域;所述的数据采集子系统还包括加速度传感器(7),所述的加速度传感器(7)安装于车辆中心且与主控制器(2)连接,用于向主控制器(2)传输加速度信号和角加速度信号,所述的主控制器(2)根据加速度信号和角加速度信号对车辆转弯轨迹进行时域下的预测;
所述的当前风险等级包括低风险等级、中风险等级和高风险等级;当主控制器(2)判断为低风险等级时,所述的驾驶员警示模块、安全气帘模块和制动模块均关闭;当主控制器(2)判断为中风险等级时,所述的驾驶员警示模块开启,对驾驶员进行声音警示;当主控制器(2)判断为高风险等级时,所述的安全气帘模块弹出安全气帘,所述的制动模块对汽车进行主动制动;
所述的安全气帘模块包括相互连接的安全气帘(6)和压缩气体储气罐,所述的安全气帘(6)安装于车身底盘中部及后轮前部,所述的压缩气体储气罐与主控制器(2)连接,当主控制器(2)判断为高风险等级时,所述的压缩气体储气罐阀门打开,对安全气帘(6)充气弹出。
3.根据权利要求1所述的一种车用双向安全辅助系统,其特征在于,所述的预警投影模块包括投影灯组(3),所述的投影灯组(3)安装于车辆顶部两侧,且与主控制器(2)连接,用于接收主控制器(2)传输的内轮差区域预警图形,并向地面投射预警区域警示线;当车辆直线行驶或向另一侧转向时,所述的投影灯组(3)关闭。
4.根据权利要求1所述的一种车用双向安全辅助系统,其特征在于,所述的数据采集子系统还包括摄像头(5)和雷达,所述的摄像头(5)和雷达分别安装于汽车的车身两侧和车身底侧,且与主控制器(2)连接,所述的主控制器(2)结合内轮差区域以及摄像头(5)和雷达传输的周围环境信息,计算车侧障碍物距离,并结合行人轨迹预测判断当前风险等级。
5.根据权利要求1所述的一种车用双向安全辅助系统,其特征在于,所述的驾驶员警示模块包括安装于驾驶室内且分别与主控制器(2)连接的声光报警器(4)和中控台显示器,当主控制器(2)判断为中风险等级时,所述的声光报警器(4)进行声光警示,同时中控台显示器显示当前内轮差区域内的全景影像,用于提醒驾驶员避让。
6.根据权利要求3所述的一种车用双向安全辅助系统,其特征在于,所述的投影灯组(3)使用微镜阵列投影,以激光为投影光源。
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