挂车倒车辅助系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种挂车倒车辅助系统，包括传感器模块，数据处理模块和信息显示提示模块；传感器模块由摄像头、雷达和电位计组成；所述数据处理模块由数据输入模块和中央处理器、视频分割器组成；所述信息显示提示模块由显示屏和蜂鸣器组成；雷达的发送端、摄像头的输出端和电位计输出端分别与数据输入模块的输入端相连；数据输入模块输出端与中央处理器输入端相连，中央处理器输出端与视频分割器输入端相连，视频分割器输出端连接显示屏；中央处理器输出端连接蜂鸣器的正极，蜂鸣器负极接地。本实用新型利用雷达+舵机创新方法及雷达摄像头合理配合布置实现数据采集，采用屏幕分割和屏幕变色更有效地对驾驶员进行辅助，保证行车安全。
【专利说明】
挂车倒车辅助系统
技术领域
[0001]本实用新型属于行车智能探测预警领域，涉及一种挂车倒车辅助系统。【背景技术】
[0002]随着对车辆行车安全要求的日益提高，在倒车辅助方面，目前车距测量技术、图像传感技术、视频传输技术以及安全预警等技术已经在车辆上有了越来越广泛的应用，如由摄像头、倒车雷达、显示屏等组成的倒车辅助装置在乘用及部分商用车尤其在家庭轿车上已经得到了广泛应用，而在挂车等甩挂运输类车辆上，这些装置虽有应用，但由于甩挂运输类车辆在倒车时牵引车与挂车铰接处为非完整约束，倒车时驾驶员不易控制挂车方向，同时牵引车与挂车的交角使挂车周围出现盲区，而且由于挂车在尺寸、结构框架以及功能上与轿车并不完全相同，因此运用于轿车上的倒车辅助装置并不能完全移植到挂车上，这也是现在挂车倒车辅助系统并不成熟和完善的一些原因，并且现有的倒车技术，如由雷达、摄像头、显示屏、蜂鸣器等组成的倒车系统，在一定程度上只是帮助驾驶员对路况的感知和警觉，而主要还是由驾驶员根据提示和经验进行决策进而进行倒车，而其中存在的如不同方位危险区域提醒方式，传感器信息的处理、数据的融合及结果的显示等，以及数据处理进而实现更加智能的如倒车轨迹的预测指示驾驶员倒车等方面还不够深入。
[0003]公告号为CN 201833953 U的实用新型专利中介绍了牵引车可视雷达倒车装置，包括摄像头、倒车雷达和显示器，摄像头与倒车雷达连接显示器，显示器位于牵引车的主驾驶室内，显示器内设置有画面分割器，画面分割器外置连接显示器，画面分割器将显示器的画面分割为三部分，同时显示三个摄像头所拍摄下来的的实时画面，倒车雷达感应到的信息也在显示器上显示出来，通过在车的尾部和挂车车厢两侧前端安装雷达与摄像头进行互补配合(三个摄像头与三个雷达一一组合)，解决牵引车倒车时产生的视觉盲点问题，减少了一些因为视觉盲点而导致的交通事故。
[0004]但已有技术存在以下几方面的问题:传感器的组合、安装位置和安装方式等是影响信息探测全面的主要因素，已有技术未给予充分考虑;距离信息和图像信息在显示屏上的显示方式关系到驾驶员准确快速捕捉危险区域状况的响应，现有技术在信息的同步显示方式上不能做到当某一方位是危险区域时能被驾驶员快速捕捉;现有的大部分技术均以提供更为详细的倒车信息为目标，决策仍完全取决于驾驶员的经验和技术水平而不能通过提供方向提示给予驾驶员以参考。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的上述问题，提供了一种挂车倒车辅助系统。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的:
[0007]—种挂车倒车辅助系统，包括传感器模块，数据处理模块和信息显示提示模块;所述传感器模块由摄像头、雷达和电位计组成;所述数据处理模块由数据输入模块和中央处理器、视频分割器组成;所述信息显示提示模块由显示屏和蜂鸣器组成；
[0008]雷达的发送端、摄像头的输出端和电位计输出端分别与数据输入模块的输入端相连；
[0009]数据输入模块输出端与中央处理器输入端相连，中央处理器输出端与视频分割器输入端相连，视频分割器输出端连接显示屏；
[0010]中央处理器输出端连接蜂鸣器的正极，蜂鸣器负极接地。
[0011]技术方案中所述传感器模块中的摄像头设置三个，分别位于挂车车厢前方的左右两侧及后方。
[0012]技术方案中所述传感器模块中的雷达设置十个，挂车车厢左、右两侧各均布三个， 挂车车厢后方均布四个。
[0013]技术方案中所述挂车车厢左、右两侧各均布三个雷达的下方连接舵机，挂车车厢后方边缘处设置的两个雷达下方连接舵机;所述舵机通过固定安装支架连接在挂车保险杠上。
[0014]技术方案中所述电位计设置两个，分别为电位计a300、电位计b301;所述电位计 a300安装在挂车车厢与牵引车的连接处，所述电位计b301安装在牵引车方向盘303下方，电位计a300以及电位计b301输出端与数据输入模块401相连。
[0015]技术方案中所述固定安装支架包括支撑臂a、支撑臂b，支撑臂a、支撑臂b夹住舵机的两边通过主销a、主销b将舵机固定在固定安装支架上，螺钉穿过固定安装支架底部的螺纹孔a、螺纹孔b、螺纹孔c与挂车车厢连接，将固定安装支架固定于挂车上。
[0016]与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
[0017]1.本实用新型通过摄像头和雷达的探测，以及两者有效的配合布置，能方便挂车驾驶员更直接去预测路面安全信息，对驾驶员驾驶行为进行辅助，有效保证行车安全。
[0018]2.本实用新型利用了雷达+舵机的创新方法去实现雷达数据采集，实现数据采集全面，避免传统方法死角不能测量的问题。
[0019]3.本实用新型在驾驶室内安装一个显示屏，采用屏幕分割技术，屏幕分割和屏幕变色代替报警灯，来实现更有效的报警手段。
[0020]4.本实用新型有效的实现了图像信号和雷达距离信息的信息融合，使系统对路面距离信息判断更准确，更好的辅助挂车倒车。
[0021]5.本实用新型通过使用蜂鸣器来作为执行器，通过障碍物的距离不同改变其相应频率来更好的帮助驾驶员判断路况。[〇〇22]6.本实用新型将通过控制器将采集到的信息处理分析后，对倒车轨迹进行预测，得到一个最优的倒车轨迹，来指示驾驶员打出一个合适的方向盘角度，辅助驾驶员更好地驾驶。【附图说明】
[0023]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0024]图1是本实用新型所述的挂车倒车辅助系统示意图；
[0025]图2是本实用新型所述的挂车倒车辅助系统中的雷达、舵机的装配方案图；[〇〇26]图3是本实用新型所述的挂车倒车辅助系统中的方向盘303、电位计b301之间的装配方案图；图4是本实用新型所述的挂车倒车辅助系统中的固定安装支架900的轴测图； [〇〇27]图中:101、摄像头3;102、摄像头13;103、摄像头(3;201、雷达&;202、雷达13;203、雷达 c; 204、雷达 d; 205、雷达 e; 206、雷达 f; 207、雷达 g; 208、雷达 h; 209、雷达 i; 210、雷达 j; 300、 电位计a; 301、电位计b; 303、方向盘;401、数据输入模块;402、中央处理器；500、蜂鸣器； 600、显示屏；601、视频分割器;701、舵机a; 702、舵机b; 703、舵机c; 704、舵机d; 707、舵机g; 708、舵机h; 709、舵机i ; 710、舵机j ;[〇〇28] 800、牵引车；1000、挂车车厢；[〇〇29] 900、固定安装支架;901、支撑臂a; 902、支撑臂b; 903、螺纹孔a; 904、螺纹孔b; 905、 螺纹孔c; 906、主销a; 907、主销b。【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型作详细的描述:
[0031]本装置具体结构如图1，由传感器模块，数据处理模块和信息显示提示模块三部分组成。
[0032] 传感器板块包括:摄像头alOl、摄像头bl02、摄像头c 103、雷达a201、雷达b202、雷达c203、雷达d204、雷达e205、雷达f206、雷达g207、雷达h208、雷达i209、雷达j210、电位计 a300、电位计b301;雷达型号均为hc_sr04,摄像头型号均为ccd摄像头。[〇〇33]数据处理模块包括:数据输入模块401、中央处理器402、屏幕分割器601;[〇〇34] 信息显示提示模块包括:显示屏600、蜂鸣器500。[〇〇35] 在挂车车厢1000尾部保险杠上距两侧20cm处，分别安装雷达d204、舵机d704、雷达 g207、舵机g707，雷达d204与舵机d704、雷达g207与舵机g707粘接在一起通过固定安装支架 900连接在挂车保险杠上，雷达e205、雷达f206，直接通过固定安装支架900连接在挂车保险杠上。[〇〇36]传感器部分共采用3个摄像头和10个雷达来采集信息。采用12v的车载蓄电池给舵机通电，舵机带着雷达摆动，以便雷达采集车厢两角周围信息。[〇〇37] 在雷达d204和雷达g207中间，通过固定安装支架等距离另装两个同型号雷达e205 和雷达f206,在挂车尾部保险杠上，用以采集挂车尾部障碍物的距离信息。[〇〇38]在挂车车厢两侧的车架上分别用固定安装支架等距安装三个雷达，右侧依次为雷达a201、雷达b 202、雷达c 203,左侧从前至后依次为雷达j 210、雷达i 209、雷达h 208;此六个雷达分别与舵机&701、舵机6702、舵机〇703、舵机710、舵机709、舵机708连接在一起，以获得周围障碍物的距离信息。此型号雷达共四个引脚，其中两个引脚用以连接电源，正极与负极分别与数据处理模块中相应的供电正负极相连。
[0039]传感器部分输入与输出端分别与数据输入模块401的输出、输入端相连，由控制器芯片向各个雷达输入20kHz频率波，促发各个雷达发出超声波。超声波返回后每个雷达根据时间差计算障碍物距离。所有的雷达采集到的距离信息通过其Echo端(发送端)传给数据输入模块401的输入端。
[0040]在挂车车厢1000尾部保险杠中部采用固定安装支架900安装一个摄像头C103,另外在挂车前端的两侧分别装摄像头alOl和摄像头bl02,向下倾斜15°。所有摄像头的电源线与12v蓄电池相连，即由蓄电池供电。每个摄像头输出端与数据处理模块相连，将采集到的图像信息输入。[0041 ]在挂车车厢1000与牵引车800的连接处安装电位计a300,以获得牵引车800与挂车车厢1000的连接角。在牵引车方向盘303下方安装一个电位计b301，参阅图3,以实时获得驾驶员控制方向盘转角。电位计b301以及电位计a300输出端与数据输入模块401相连。[〇〇42]由转角传感器b301所测得的方向盘转角及电位计a300测得的牵引车800和挂车车厢1000的连接角传至数据处理模块；
[0043]在数据处理模块中，数据输入模块401的输入端口与各个雷达的Echo端(发送端) 口相连，即接收所有雷达探测的障碍物的距离，通过程序算法将所有的距离比较，得出最小距离，再与安全距离比较。若最小距离小于一级安全距离，则中央处理器402控制蜂鸣器500 发出高频率响声。若最小距离大于一级安全距离小于二级安全距离，则蜂鸣器500发出低频率响声。若最小距离大于二级安全距离，则表明挂车安全，蜂鸣器500不发声。摄像头的输出的信号经模数转换模块后得到数字信号，由队列式存储芯片构成的中央处理器402(型号为al422b)储存，通过中断控制提取每一帧的图像信息，当挂车车厢1000某一侧雷达探测距离小于二级危险距离，数据处理模块通过算法将相应一侧摄像头的图像信息进行处理，即将图像中像素点的红色值加深。将各个雷达探测的最短距离通过算法程序显示在右侧摄像头采集的图像的右上角，即某个雷达探测的最短距离数字与图像右上角像素点的RGB值相对应。经过处理后的各个摄像头的图像信息经数模转换后通过控制器的输出端口输出，将输出端口与视频分割器601相连，视频分割器601的输出端与显示屏600相连。[〇〇44]由电位计b301所测得的方向盘转角及电位计a300测得的牵引车800和挂车车厢 1000的连接角传至数据处理模块，数据处理模块提取转角后，以挂车的运动模型为基础的算法将转角和所有雷达探测的距离分析挂车的运动轨迹，将轨迹与挂车后方的图像结合， 即在图像中的建立虚拟坐标系，而轨迹则对应图像中相应的像素点，通过算法程序改变相应像素点的RGB值。[〇〇45] 视频分割器601控制显示屏600显示处理后的图像信息，即显示屏600左(右)上部分显示牵引车800左(右)侧摄像头采集的图像信息，在显示屏600下部显示挂车车厢1000尾部摄像头采集的图像信息，以及标记挂车的预测轨迹。在挂车左(右)侧雷达探测最短距离小于二级安全距离时，显示屏600左(右)上侧图像显示为红色，以表示危险。每个雷达探测的最短距离显示在显示屏600的右上部分的图像中。
[0046]雷达与舵机的连接参阅图2所示，在每个雷达探头的下方粘接一根与舵机输出轴相配合的空心轴，即将舵机的输出轴与该部件固定在一起，给舵机通电后，舵机输出轴旋转，带动该空心轴轴旋转，即带动雷达探头旋转。每个舵机通过固定安装支架900与挂车连接，而固定安装支架900的结构参阅图4,固定安装支架伸出的支撑臂a901、支撑臂b902,用主销a906、主销b907进行固定，夹着舵机的两边，即将舵机与固定安装支架900固定，螺钉穿过固定安装支架900底部的相应螺纹孔a903、螺纹孔b904、螺纹孔c905、与挂车车厢1000连接，将固定安装支架900固定于挂车上。
【主权项】
1.一种挂车倒车辅助系统，其特征在于:包括传感器模块，数据处理模块和信息显示提 示模块;所述传感器模块由摄像头、雷达和电位计组成;所述数据处理模块由数据输入模块 和中央处理器、视频分割器组成;所述信息显示提示模块由显示屏和蜂鸣器组成；雷达的发送端、摄像头的输出端和电位计输出端分别与数据输入模块的输入端相连；数据输入模块输出端与中央处理器输入端相连，中央处理器输出端与视频分割器输入 端相连，视频分割器输出端连接显示屏；中央处理器输出端连接蜂鸣器的正极，蜂鸣器负极接地。2.根据权利要求1所述的一种挂车倒车辅助系统，其特征在于:所述传感器模块中的摄像头设置三个，分别位于挂车车厢前方的左右两侧及后方。3.根据权利要求1所述的一种挂车倒车辅助系统，其特征在于:所述传感器模块中的雷达设置十个，挂车车厢左、右两侧各均布三个，挂车车厢后方均 布四个。4.根据权利要求3所述的一种挂车倒车辅助系统，其特征在于:所述挂车车厢左、右两侧各均布三个雷达的下方连接舵机，挂车车厢后方边缘处设置 的两个雷达下方连接舵机;所述舵机通过固定安装支架连接在挂车保险杠上。5.根据权利要求1所述的一种挂车倒车辅助系统，其特征在于:所述电位计设置两个，分别为电位计a(300)、电位计b(301);所述电位计a(300)安装在 挂车车厢与牵引车的连接处，所述电位计b(301)安装在牵引车方向盘(303)下方，电位计a (300)以及电位计b(301)输出端与数据输入模块(401)相连。6.根据权利要求4所述的一种挂车倒车辅助系统，其特征在于:所述固定安装支架包括支撑臂a、支撑臂b，支撑臂a、支撑臂b夹住舵机的两边通过主销 a、主销b将舵机固定在固定安装支架上，螺钉穿过固定安装支架底部的螺纹孔a、螺纹孔b、 螺纹孔c与挂车车厢连接，将固定安装支架固定于挂车上。
【文档编号】B60R1/00GK205601702SQ201620215971
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】杨钦瑞, 郑晓月, 程水木, 杜宝
【申请人】吉林大学