专利名称：一种车辆换道危险预警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机动车辆驾驶安全领域，特别涉及一种车辆换道危险预警装置。 技术背景统计数据表明，每年由于不正确的车道变换驾驶行为导致了大量的交通事故。在换道过程中，驾驶员一般是通过左、右后视镜和车内后视镜获得有关信息，经综合判断后做出是否换道的决定。然而，由于信息的不完整性和人为因素的影响，驾驶员不可能得到后车与自身车辆之间横向相对距离、纵向相对距离、纵向相对速度等具体参数，因而对换道的准确性造成影响，可能引发交通事故。目前，现有技术已有用于协助变换车道的车辆变换潜在危险预警系统。例如在某些高档汽车上安装的换道辅助系统(SWA)，该系统利用雷达传感装置，通过对潜在的危险发出信号，即在车道变换过程中，相邻车道上正在靠近的车辆可能会与该辅助系统的车辆相撞，从而协助驾驶员采取变换车道策略。然而，由于缺少对于车道的识别手段，无法获得车辆换道与所处车道位置的关系，再加上雷达传感装置的检测准确性有限，这种装置提供的误报率不能控制在较低水平，难以确保在任何条件下的换道安全。
发明内容为了解决现有技术中的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种安全可靠的车辆换道危险预警系统，通过采集和分析行车道周边的全方位信息，能够及时准确的提供换道安全或换道危险提示信号。为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。一种车辆换道危险预警装置，包括用于采集本车速度的速度传感器，用于采集本车偏航角数据的偏航角速度传感器，其特征在于，还包括用于采集本车后方左右相邻车道车辆信息的第一行车环境传感器和第二行车环境传感器，用于米集转向灯开启信号的转向信号采集装置，控制单元以及报警装置。所述控制单元为8位CMOS单片机，安装于一机盒内，其输入端口 1/0-1、1/0-2、I/ 0-3、1/0-4、1/0-5、1/0-6分别与第一行车环境传感器、第二行车环境传感器、速度传感器、 偏航角速度传感器、转向信号采集装置的输出端电连接；其输出端口 1/0-7与报警器的输入端电连接。所述第一行车环境传感器和第二行车环境传感器为结构相同的激光扫描雷达，对称安装于车辆的后保险杠的左右两端。所述转向信号采集装置与控制单元共同安装于一个机盒内。所述的报警装置包括一枚绿色LED灯和一枚红色LED灯，分别固定在车辆仪表盘上。由于本实用新型采用了两个扫描角度为320°的激光雷达和单片机控制单元对道路信息的高速分析对比的技术方案，能够及时准确的提供换道安全或换道危险提示信号。具有道路信息无盲区，抗干扰能力强，安全可靠的特点。
图I为本实用新型的结构示意图。图2为报警装置评估流程示意图；图中I为第一行车环境传感器，2为第二行车环境传感器，3为速度传感器，4为转向信号采集装置，5为偏航角速度传感器，6控制单元，7为报警装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。参照图1，一种车辆换道危险预警装置，包括用于采集本车速度的速度传感器3， 用于采集本车偏航角数据的偏航角速度传感器5，用于采集本车后方左右相邻车道车辆信息的第一行车环境传感器I和第二行车环境传感器2,用于米集转向灯开启信号的转向信号采集装置4，控制单元6以及报警装置7。其中，控制单元6为8位CMOS单片机，安装于一机盒内，其输入端口 1/0-1、1/0-2、1/0-3、1/0-4、1/0-5、1/0-6分别与第一行车环境传感器I、第二行车环境传感器2、速度传感器3、偏航角速度传感器5、转向信号米集装置4的输出端电连接；其输出端口 1/0-7与报警装置7的输入端电连接。所述第一行车环境传感器I和第二行车环境传感器2为结构相同的激光扫描雷达，对称安装于车辆后保险杠的左右两端；所述转向信号采集装置4与控制单元6共同安装于一个机盒内；所述的报警装置7 包括一枚绿色LED灯和一枚红色LED灯，分别固定在车辆仪表盘上。本装置的工作原理和工作过程如下。根据安全行车经验和有关标准，设定本装置基本预警条件和预警条件分别为基本预警条件I)任一转向灯开启；2)本车车速 V > 30km/h ；3)行驶车道曲率半径R > 170m。预警条件I)当本车与临到车辆的横向距离d < 4. 5m时，判定为有潜在危险；2)当本车的纵向相对距离/本车速度p < 0. 5时，判定为有危险存在。3)当本车的纵向相对速度V1 < 0时，判定为有危险存在。4)当本车的纵向距离/纵向相对速度绝对值k < 3时，判定为有危险存在。参照图1，本装置的转向信号采集装置4是从车辆的转向灯的控制回路中采集转向信号的，如果有某一转向灯开启，该信号即刻通过转向信号采集装置传送给控制单元6， 这是本装置工作的一个必要条件。本装置的速度传感器3为车辆本身配置的传感器，它的输出端动态地向控制单元6传送本车的实时行驶速度，当本车车速V > 30km/h时，这是本装置工作的另一个必要条件。本装置的偏航角速度传感器5也是车辆本身配置的传感器， 它们的输出端动态地向控制单元6传送本车的实时数据，控制单元6根据各车轮车速和偏航角速率计算行驶车道曲率半径，当行驶车道曲率半径R > 170m时，这是本装置工作的另一个必要条件。当这三个条件同时满足时，控制单元4再根据第一行车环境传感器I和为第二行车环境传感器2传送的信息计算分析预警条件。根据车载状态传感器测得的偏航角速率和车轮车速由控制单元6计算出车道的曲率半径，判断其是否大于170m。满足上述条件之后，换道安全性评估主要是根据计算得到的本车和侧后车辆的纵向相对距离、纵向相对速度和横向距离，分析换道过程中可能存在的危险。若评估结果为有潜在危险，则控制红色信号灯发出警告；若没有危险则控制绿色信号灯发出可以进行换道的提示。具体评估流程如图3所示I)横向距离d，可以有纵向距离和纵向相对角度计算得到。换道时，主要是车辆横向位移的变化引发潜在危险，如果换道过程中，侧后车辆并不是位于相邻目标车道，那么这时换道是安全的。我国高速公路标准宽度为3. 75m，考虑弹性系数和本车车轮与车道线之间的距离，将4. 5m作为换道安全性的判定值。当横向距离d < 4. 5m时,判定为有潜在危险。2)令参数p =纵向相对距离/自身速度，即p = s/vo该参数反应了侧后车辆的跟车时间。当参数P过小，也就是侧后车辆跟车距离很近时，有可能引起后车的追尾碰撞。 设定p = 0. 5作为判定阈值，当p < 0. 5时，判定为有危险存在。3)纵向相对速度的正负。当纵向相对速度V1 >0时，表示自车速度大于后车速度， 此时即使后车跟车距离较小，即P没有达到0. 5时，换道过程也不会存在潜在危险。故当V1 < 0时，判定为有危险存在。4)令参数k =纵向距离/纵向相对速度绝对值，即k = s/v10该值反应了后车碰撞自身车辆的可能性。k较小时表示侧后车辆正高速接近自身车辆，发生碰撞事故的可能性比较大。此处设定k = 3作为阈值。当k < 3时，判定为有危险存在。综上，控制单元4实时接收各个传感器所传送数据信息，并对其进行快速准确的判断，评估结果为危险时，及时向报警装置7发送控制信号，从而实现对车道变换潜在危险的报警。本实施例中米用的第一行车环境传感器I和为第二行车环境传感器2为激光扫描雷达，它对本车周围行车环境进行无死角、全范围扫描，最大扫描距离为200m。在本装置中它们采集后方相邻车道上车辆的信息，主要包括与本车之间的纵向距离S，纵向相对速度V1 和角度9。本实施例中采用的速度传感器3和轮速差长安其均为车辆原配的传感器，分别用于采集本车速度和轮速差数据。尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。
权利要求1.一种车辆换道危险预警装置，包括用于采集本车速度的速度传感器，用于采集本车偏航角数据的偏航角速度传感器，其特征在于，还包括用于采集本车后方左右相邻车道车辆信息的第一行车环境传感器和第二行车环境传感器，用于米集转向灯开启信号的转向信号采集装置，控制单元以及报警装置。
2.根据权利要求I所述的一种车辆换道危险预警装置，其特征在于，所述控制单元为8 位CMOS单片机，安装于一机盒内，其输入端口 1/0-1、1/0-2、1/0-3、1/0-4、1/0-5、1/0-6分别与第一行车环境传感器、第二行车环境传感器、速度传感器、偏航角速度传感器、转向信号采集装置的输出端电连接；其输出端口 1/0-7与报警装置的输入端电连接。
3.根据权利要求I所述的一种车辆换道危险预警装置，其特征在于，所述第一行车环境传感器和第二行车环境传感器为结构相同的激光扫描雷达，对称安装于车辆后保险杠的左右两端。
4.根据权利要求I所述的一种车辆换道危险预警装置，其特征在于，所述转向信号采集装置与控制单元共同安装于一个机盒内。
5.根据权利要求I所述的一种车辆换道危险预警装置，其特征在于，所述的报警装置包括一枚绿色LED灯和一枚红色LED灯，分别固定在车辆仪表盘上。
专利摘要本实用新型涉及机动车辆驾驶安全领域，公开了一种车辆换道危险预警装置，包括用于采集本车速度的速度传感器，用于采集本车偏航角数据的偏航角速度传感器，用于采集本车后方相邻车道车辆的信息的第一行车环境传感器和第二行车环境传感器，用于采集转向灯开启信号的转向信号采集装置，控制单元以及报警装置；能够及时准确的提供换道安全或换道危险提示信号，具有道路信息无盲区，抗干扰能力强，安全可靠的特点。
文档编号B60R21/01GK202345598SQ20112044659
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者吴海波, 孙浩, 杜春臣, 郑楚清 申请人:长安大学