一种新型主动行车安全感知和预警系统的制作方法

本发明涉及道路安全领域，具体是指一种新型主动行车安全感知和预警系统。

背景技术：

目前的市场产品中，对于行车过程中的路况感知设备主要有以下几类：(1)360度可见光环视系统，通过车辆四周的可见光传感器进行环境信息获取后，进行图像拼接，呈现车辆四周的环境信息，并可以独立显示各个视角的画面，以解决车辆视觉盲区的感知；

(2)超声波碰撞提醒系统，通过车辆四周的超声波传感器，感知近距离的障碍物情况，并以语音的方式或图像的方法提醒司机盲区障碍物、或周边车辆靠近的情况；

(3)自动驾驶中的使用的毫米波雷达和激光雷达，获取车辆行车过程中的路况和车况信息，通过ai算法进行行驶路径规划和智能自动驾驶。

对于手动驾驶汽车，目前缺少一种主动的、全天候和全方位的安全预警系统来辅助司机驾驶，提高行车安全系数。

因此，设计出一种新型主动行车安全感知和预警系统势在必行。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是目前的市场产品中，对于行车过程中的路况感知设备有360度可见光环视系统，和超声波碰撞提醒系统、以及毫米波雷达和激光雷达障碍物感知等，主要存在的问题是：(1)在雨、雪、雾、霾等视觉条件恶劣场景，司机无法通过视觉360度感知周围运动车辆运动轨迹和障碍物的信息；(2)行车过程中的危险可能是来自于多个目标，需要有一个智能系统可以同时对多个目标进行威胁判断和预警，以辅助司机安全驾驶。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种新型主动行车安全感知和预警系统，包括系统总成，系统总成包括目标检测模块、信息综合处理模块和显示模块；

目标检测模块包括前向雷达模组、侧向雷达模组和后向雷达模组；

信息综合处理模块主体为处理算法，设计框架是以自身车辆为坐标轴中心，对所有雷达模组获取的位置、方位和相对速率信息，进行计算转换，得到相对位置的信息数据，具体通过：

(1)获得所有雷达模组在车辆中的坐标位置，记为(x0，y0)、(x1，y1)、(x2，y2)和(x3，y3)；

(2)根据所有雷达模组返回的他车相对位置和方位角进行坐标转换，相对距离d，方位角a，则目标车辆在坐标中的位置包括四类，具体为：

前向雷达模组位置，x＝x0+d*sin(a)，y＝y0+d*cos(a)；

左侧向雷达模组位置，x＝x1+d*sin(a)，y＝y1+d*cos(a)；

右侧向雷达模组位置，x＝x2+d*sin(a)，y＝y2+d*cos(a)；

后向雷达模组位置，x＝x3+d*sin(a)，y＝y3+d*cos(a)；

显示模块主体为多目标跟踪显示界面，将信息综合处理模块生成的目标相对坐标信息显示到图形界面中，对多目标进行位置、速度、方位跟踪的显示。

本发明与现有技术相比的优点在于：可以在行车过程中全方位全天候的感知周围行车和障碍物情况，对多个运动静止目标同时进行计算判断和预警，提高驾驶安全系数，整体结构简单实用，弥补了现有道路安全技术上的短板和漏洞。

作为改进，前向雷达模组、侧向雷达模组和后向雷达模组主体，为毫米波雷达或超声波雷达两种类型的雷达之一。

作为改进，前向雷达模组安装在车头位置或前挡玻璃后视镜位置；

侧向雷达模组安装在车辆后视镜或以打孔的方式安装在车辆四个角落上；

后向雷达模组安装在后挡玻璃前或车辆后备箱打开的凹槽处。

作为改进，前向雷达模组、侧向雷达模组和后向雷达模组在安装时，需确认好每个雷达成像的角度和车辆中心位置的距离，存在一定的角度时需要进行角度的坐标换算，以达到准确的目标位置信息。

作为改进，信息综合处理模块设有五类行车安全模型，包括：

(1)根据中国法律规定和当前的行车速度获取相对安全行车距离，如果前车靠近或者变道到距离在安全距离以内，判断为严重威胁情况；

(2)车辆高速行驶时，前车行驶缓慢或有障碍物，虽然没有进入到安全行车距离范围内，仍然判断为严重威胁；

(3)车辆两侧车道有车辆并行行车情况，判断为告警威胁情况；

(4)后侧车辆靠近超过安全距离场景，判断为告警威胁情况；

(5)左右两侧超车情况，判断为告警威胁。

附图说明

图1是一种新型主动行车安全感知和预警系统的结构示意图。

图2是一种新型主动行车安全感知和预警系统的工作流程示意图。

图3是一种新型主动行车安全感知和预警系统的检测模块的安装示意图。

图4是一种新型主动行车安全感知和预警系统的检测模块的工作示意图。

图5是一种新型主动行车安全感知和预警系统的信息综合处理模块的工作示意图。

图6是一种新型主动行车安全感知和预警系统的显示模块的工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明在具体实施时，一种新型主动行车安全感知和预警系统，包括系统总成，所述的系统总成包括目标检测模块、信息综合处理模块和显示模块；

所述的目标检测模块包括前向雷达模组、侧向雷达模组和后向雷达模组；

所述的信息综合处理模块主体为处理算法，设计框架是以自身车辆为坐标轴中心，对所有雷达模组获取的位置、方位和相对速率信息，进行计算转换，得到相对位置的信息数据，具体通过：

(1)获得所有雷达模组在车辆中的坐标位置，记为(x0，y0)、(x1，y1)、(x2，y2)和(x3，y3)；

(2)根据所有雷达模组返回的他车相对位置和方位角进行坐标转换，相对距离d，方位角a，则目标车辆在坐标中的位置包括四类，具体为：

前向雷达模组位置，x＝x0+d*sin(a)，y＝y0+d*cos(a)；

左侧向雷达模组位置，x＝x1+d*sin(a)，y＝y1+d*cos(a)；

右侧向雷达模组位置，x＝x2+d*sin(a)，y＝y2+d*cos(a)；

后向雷达模组位置，x＝x3+d*sin(a)，y＝y3+d*cos(a)；

所述的显示模块主体为多目标跟踪显示界面，将所述的信息综合处理模块生成的目标相对坐标信息显示到图形界面中，对多目标进行位置、速度、方位跟踪的显示。

所述的前向雷达模组、侧向雷达模组和后向雷达模组主体，为毫米波雷达或超声波雷达两种类型的雷达之一。

所述的前向雷达模组安装在车头位置或前挡玻璃后视镜位置；

所述的侧向雷达模组安装在车辆后视镜或以打孔的方式安装在车辆四个角落上；

所述的后向雷达模组安装在后挡玻璃前或车辆后备箱打开的凹槽处。

所述的前向雷达模组、侧向雷达模组和后向雷达模组在安装时，需确认好每个雷达成像的角度和车辆中心位置的距离，存在一定的角度时需要进行角度的坐标换算，以达到准确的目标位置信息。

所述的信息综合处理模块设有五类行车安全模型，包括：

(1)根据中国法律规定和当前的行车速度获取相对安全行车距离，如果前车靠近或者变道到距离在安全距离以内，判断为严重威胁情况；

(2)车辆高速行驶时，前车行驶缓慢或有障碍物，虽然没有进入到安全行车距离范围内，仍然判断为严重威胁；

(3)车辆两侧车道有车辆并行行车情况，判断为告警威胁情况；

(4)后侧车辆靠近超过安全距离场景，判断为告警威胁情况；

(5)左右两侧超车情况，判断为告警威胁。

本发明的工作原理：本发明包括目标检测模块(毫米波雷达或超声波雷达)、信息综合处理模块(信息融合处理算法)和显示模块(多目标跟踪显示界面)，其中毫米波雷达用于中、远、近距离目标检测，可以获取目标的位置、方位、相对速度信息，超声波雷达用于近距离目标的检测，可以获取目标的位置信息，但是无法获取方位角和相对速度，只能进行位置预估。出于成本考虑，可以用超声波雷达代替近距离毫米波雷达使用。车身布置的雷达数量越多可以将车辆四周的信息覆盖的越全面，具体实现可以根据需求进行裁剪，以达到最佳的性价比要求。

在行车过程中，目标检测模块(毫米波雷达或超声波雷达)获取的车辆四周的信息将集中到车载的信息综合处理模块(信息融合处理算法)设备中，进行信息融合处理。

显示模块(多目标跟踪显示界面)将信息综合处理模块(信息融合处理算法)处理得到的目标相对坐标信息，显示到图形界面中，对多目标进行位置、速度、方位跟踪和显示，如图6所示，可以通过视觉感知到复杂环境中的车况信息，特别是视觉能见条件差的场景，能够大大提高行车安全系数。

信息综合处理模块内设置的五类行车安全模型中：

(1)第二类模型，即车辆高速行驶时，前车行驶缓慢或有障碍物，虽然没有进入到安全行车距离范围内，仍然判断为严重威胁。其设定的车辆高速行驶下速度可配置，如大于60km/h；

(2)第四类模型，即后侧车辆靠近超过安全距离场景，判断为告警威胁情况。其中设定的安全距离可配置，如设置为正向的一般距离。

本发明利用了雷达传感器的全天候的特点，对车辆周围全方位的信息进行获取，通过信息融合算法统一到自身运动坐标中，获取相对道路车况，并进行威胁判断和告警，提高了行车中的安全指数。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具本的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。