專利名稱：一種防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及車輛安全駕駛領域，尤其涉及一種防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置。
背景技術：
車輛在道路上行駛到各種岔口時需要改變行駛路徑，這個轉彎過程通常會伴隨著與非機動車的交通沖突，究其原因，我國非機動車道通常與機動車道相鄰，因而車輛在轉彎過程中通常需要橫穿非機動車道，因而容易與非機動車產生交通沖突。典型的，在機動車道和非機動車道中間設有綠化隔離帶的岔口，當車輛右轉時由于車輛駕駛員的視線受到干擾，從而在剛開始轉彎時無法觀察到后方非機動車的運行狀態，如果在這種情況下后方存在快速行駛的非機動車，則十分容易引發交通沖突。尤其現在電動車自行車行駛速度較快，且行駛過程聲音很小，機動車在各種岔口與非機動車發生碰撞的案例從出不窮。分析車輛結構特點可知，駕駛員通過后視鏡對車輛后方的觀察區域容易受到其他因素的干擾，尤其是在車輛發生較大程度的轉彎時，后視鏡的反射區域與駕駛員需要仔細觀察的區域不相符，因而存在較大的安全隱患。目前，部分技術人員提出采用基于無線通訊的方式來提示駕駛員注意非機動車的行駛，這種方式能夠探測到機動車周圍行駛的其他車輛，但需要在每一輛機動車和非機動車上均安裝相應的無線電發射裝置，這種方式存在推廣性較難的特點，尤其是對于非機動車。同時，基于無線通訊的預警方式無法準確感知機動車與非機動車之間的相對位置關系以及相對運動關系。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置及其提示方法，該提示裝置及其投資費用少，適合大規模推廣使用，其提示方法具有智能化和自動化的特點，無需駕駛員進行任何操作，工作可靠性高。本實用新型的基本原理是使用一個方向盤轉角傳感器和車速傳感器來實時監測車輛的運動狀態，當方向盤轉角角度大于一定值時即表明車輛即將發生程度較大的轉彎過程。同時使用兩個激光雷達對自身車輛的左后側區域和右后側區域，然后將激光雷達的數據發送到微處理器中。微處理器實時采集方向盤轉角傳感器、車速傳感器、激光雷達的數據，同時對激光雷達的數據進行判斷，辨識自身車輛后方區域中存在的非機動車，并根據自身車輛的運行速度、自身車輛與非機動車的相對距離、相對角度以及相對速度等數據實時判斷自身車輛與非機動車發生碰撞的危險性。如果判斷結果為危險，則微處理器控制微型LCD顯示器顯示紅色的自行車形狀，提醒駕駛員后方存在危險的非機動車，進而提醒駕駛員采取措施避免與非機動車發生碰撞。為達到上述技術目的，本實用新型采用以下技術方案予以實現:一種防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置，包括:[0008]一個方向盤轉角傳感器，固定于車輛轉向柱上，實時測量車輛行駛過程中的方向盤轉動角度以及轉動方向；一個車速傳感器，固定于車輛車輪上，實時測量車輛行駛過程中的行駛速度；分別固定于車輛的前保險杠左側和前保險桿右側的左側激光雷達傳感器和右側激光雷達傳感器，用于對車輛的左側后方區域和自身車輛的右側后方區域進行實時監控；—個用于提不駕駛員存在與非機動車發生碰撞的微型IXD顯不器，固定于車輛儀表盤上；一個微處理器，分別通過I/O 口連接方向盤轉角傳感器、車速傳感器、左側激光雷達傳感器、右側激光雷達傳感器、微型LCD顯示器。所述方向盤轉角傳感器采用KMT32B角度傳感器。所述車速傳感器采用W221輪速傳感器。所述左側激光雷達傳感器和右側激光雷達傳感器都采用UTM-30LN2維激光雷達。所述微型IXD顯不器米用2.2寸液晶IXD顯不器。所述圖像處理器為ARM9處理器，具體型號為S3C2440。一種防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示方法，基于上述防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置為基礎，包括以下步驟:(I)車輛轉彎狀態識別；微處理器實時采集方向盤轉角傳感器所輸出的角度值與方向值；其中角度值表征車輛轉彎的程度大小，而方向值則表示車輛是向左轉彎還是向右轉彎；設定方向盤轉角閾值為20°，當方向盤轉角值超過20°時，表明車輛此時將發生程度較大的轉彎過程；(2)非機動車辨識；當車輛向右轉彎時的方向盤轉角超過20°時，微處理器對右側激光雷達所采集到的數據進行分析，根據典型非機動車的形狀特性進行非機動車辨識，判斷自身車輛右側后方區域中是否存在非機動車，如果存在則標記每一輛非機動車，以目標1、I1、IIl...表示；對于每一個目標值，微處理器對激光雷達所輸出的數據進行分析，實時計算每一個目標與自身車輛的相對距離、相對角度與相對速度；當車輛向左轉彎時的方向盤轉角超過20°時，微處理器對左側激光雷達所采集到的數據進行分析，根據典型非機動車的形狀特性進行非機動車辨識，判斷自身車輛左側后方區域中是否存在非機動車，如果存在則標記每一輛非機動車，以目標1、I1、IIl...表示；對于每一個目標值，微處理器對激光雷達所輸出的數據進行分析，實時計算每一個目標與自身車輛的相對距離、相對角度與相對速度；(3)隔離帶識別；當微處理器識別得到車輛發生程度較大的向右轉彎時，微處理器對右側激光雷達所采集到的數據進行分析，根據典型隔離帶的外形特性，判斷自身車輛右側后方區域中是否存在隔離帶，如果存在，則實時判斷隔離帶的寬度和高度；當微處理器識別得到車輛發生程度較大的向左轉彎時，微處理器對左側激光雷達所采集到的數據進行分析，根據典型隔離帶的外形特性，判斷自身車輛左側后方區域中是否存在隔離帶，如果存在，則實時判斷隔離帶的寬度和高度；(4)與非機動車碰撞風險性評估；[0027]與非機動車碰撞風險評估結果分為安全與危險，其中危險的等級又分為兩級:一級危險和二級危險；其中，一級危險針對后方不存在隔離帶的情況，二級危險針對后方存在隔離帶的情況；向右轉彎時，當方向盤轉角值超過20°，且激光雷達探測到自身車輛右后側區域存在非機動車時，對于任意一個非機動車目標，以目標I為例，微處理器首先計算非機動車目標I以當前速度與自身車輛發生碰撞的時間Tl，計算公式如下:Tl=dl/vl上式中，dl為當前時刻自身車輛與非機動車目標I的相對距離，Vl為當前時刻自身車輛與非機動車目標I的相對速度；計算得到Tl之后，根據自車行駛速度計算如果自車按照當前速度行駛，經過Tl之后自車的向前行駛距離LI ;計算方法如下:Ll=TlXvO式中，v0為當前時刻自車的行駛速度；對于非機動車目標I，如果滿足下列任意一條條件，則判斷此時刻非機動車目標I與自身車輛發生碰撞的可能性較大，將非機動車目標I標記為危險:Ι、Τ1〈3.0秒； I1、5.0 秒≥ Tl ≥ 3.0 秒，并且 Ll<6 米；對于右側后方區域存在的所有非機動車目標，按照上述條件分別進行判斷；當所有點判斷完成之后，如果存在一個或多個目標被標記為危險，則將自身車輛與非機動車發生碰撞的評估結果記為危險，否則記為安全；向左轉彎時，當方向盤轉角值超過20°，且激光雷達探測到自身車輛左后側區域存在非機動車時，對于任意一個非機動車目標，以目標I為例，微處理器首先計算非機動車目標I以當前速度與自身車輛發生碰撞的時間Tl，計算公式如下:Tl=dl/vl上式中，dl為當前時刻自身車輛與非機動車目標I的相對距離，Vl為當前時刻自身車輛與非機動車目標I的相對速度；計算得到Tl之后，根據自車行駛速度計算如果自車按照當前速度行駛，經過Tl之后自車的向前行駛距離LI ;計算方法如下:Ll=TlXvO式中，v0為當前時刻自車的行駛速度；對于非機動車目標I，如果滿足下列任意一條條件，則判斷此時刻非機動車目標I與自身車輛發生碰撞的可能性較大，將非機動車目標I標記為危險:Ι、Τ1〈3.0秒；I1、5.0 秒彡 Tl 彡 3.0 秒，并且 Ll〈6 米；對于左側后方區域存在的所有非機動車目標，按照上述條件分別進行判斷；當所有點判斷完成之后，如果存在一個或多個目標被標記為危險，則將自身車輛與非機動車發生碰撞的評估結果記為危險，否則記為安全；評估結果為危險的情況下，結合激光雷達是否探測到隔離帶的存在，如果探測到隔離帶，且隔離帶的形狀參數滿足以下條件時:[0049]隔離帶寬度〉0.5米，或者隔離帶高度超高0.7米將評估結果標記為二級危險，如果不存在隔離帶或者隔離帶形狀參數不滿足上述條件時將評估結果標記為一級危險；(5)與非機動車碰撞危險性顯示:微處理器經過評估，如果評估結果為一級危險，則微處理器控制微型IXD顯示器顯示紅色的自行車形狀；如果評估結果為二級危險，則微處理器控制微型LCD顯示器閃爍顯示紅色的自行車形狀，以提醒駕駛員迅速采取減速操作，避免與非機動車發生碰撞。本實用新型的防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置，主要部件采用激光雷達傳感器與ARM9處理器，設計簡單，可靠性高，且適合于各種車輛類型，尤其是大型客車或大型貨車。本實用新型的防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示方法，基于上述防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置，其對非機動車的識別、危險性判斷過程由ARM9處理器完成，智能化高，對自身車輛與非機動車發生碰撞進行提示的結果直觀、可
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圖1為激光雷達的安裝及對車輛左后方和右后方的拍攝不意圖；圖2為ARM9微處理器的信號輸入輸出不意圖。圖中:1、ARM9處理器；2、右側激光雷達；3、左側激光雷達；4、微型IXD顯不器；5、非機動車目標；6、隔離帶；7、右側激光雷達I/O接口 ；8、左側激光雷達I/O接口 ；9、方向盤轉角傳感器I/O接口 ； 10、車速傳感器I/O接口 ；11、微型IXD顯示器I/O接口`具體實施方式
參考圖1、圖2，在防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞提示裝置中，ARM9處理器I安裝在車內儀表盤下方。本實施例采用右側激光雷達2和左側激光雷達3對自身車輛側后方的非機動車進行監測。右側激光雷達2采用螺栓固定在自身車輛的前保險桿的右側區域，掃描發射面朝向自身車輛右后方區域。左側激光雷達3采用螺栓固定在自身車輛的前保險桿的右側區域，掃描發射面朝向自身車輛左后方區域。微型LED顯示器安裝于儀表盤左側駕駛員容易注意到的區域。將右側激光雷達2通過導線連接到ARM9處理器的右側激光雷達I/O接口 7。將左側激光雷達3利用導線連接到ARM9處理器的左側激光雷達I/O接口
8。將微型IXD顯示器4利用導線連接到ARM9的微型IXD顯示器I/O接口。通過微型IXD顯示器I/O接口 7控制微型IXD顯示器向駕駛員提示存在與非機動車發生碰撞的風險，促使駕駛員采取措施避免與非機動車發生碰撞。為了實現本實用新型的防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示方法，結合上述防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞提示裝置為基礎，具體步驟如下:(I)車輛轉彎狀態識別。微處理器實時采集方向盤轉角傳感器所輸出的角度值與方向值。其中角度值表征車輛轉彎的程度大小，而方向值則表示車輛是向左轉彎還是向右轉彎。設定方向盤轉角閾值為20°，當方向盤轉角值超過20°時，表明車輛此時將發生程度較大的轉彎過程。(2)非機動車辨識。以向右轉彎為例，當車輛向右轉彎時的方向盤轉角超過20°時，微處理器對右側激光雷達所采集到的數據進行分析，根據典型非機動車的形狀特性進行非機動車辨識，判斷自身車輛右側后方區域中是否存在非機動車，如果存在則標記每一輛非機動車，以目標1、2、3…表示。對于每一個目標值，微處理器對激光雷達所輸出的數據進行分析，實時計算每一個目標與自身車輛的相對距離、相對角度與相對速度。(3)隔離帶識別。以向右轉彎為例，當微處理器識別得到車輛發生程度較大的向右轉彎時，微處理器對右側激光雷達所采集到的數據進行分析，根據典型隔離帶的外形特性，判斷自身車輛右側后方區域中是否存在隔離帶，如果存在，則實時判斷隔離帶的寬度和高度。(4)與非機動車碰撞風險性評估。與非機動車碰撞風險評估結果分為安全與危險，其中危險的等級又分為兩級:一級危險和二級危險。其中，一級危險針對后方不存在隔離帶的情況，二級危險針對后方存在隔離帶的情況。以向右轉彎為例，微處理器根據前述步驟，當方向盤轉角值超過20°，且激光雷達探測到自身車輛右后側區域存在非機動車時，對于任意一個非機動車目標，以目標I為例，微處理器首先計算非機動車目標I以當前速度與自身車輛發生碰撞的時間Tl，計算公式如下:Tl=dl/vl上式中，dl為當前時刻自身車輛與非機動車目標I的相對距離，Vl為當前時刻自身車輛與非機動車目標I的相對速度。計算得到Tl之后，根據自車行駛速度計算如果自車按照當前速度行駛，經過Tl之后自車的向前行駛距離LI。計算方法如下:Ll=TlXvO式中，v0為當前時刻自車的行駛速度。對于非機動車目標1，如果滿足下列 任意一條條件，則判斷此時刻非機動車目標I與自身車輛發生碰撞的可能性較大，將非機動車目標I標記為危險:1、Τ1〈3.0 秒。2,5.0 秒彡 Tl 彡 3.0 秒，并且 Ll〈6 米。對于右側后方區域存在的所有非機動車目標，按照上述條件分別進行判斷。當所有點判斷完成之后，如果存在一個或多個目標被標記為危險，則將自身車輛與非機動車發生碰撞的評估結果記為危險，否則記為安全。評估結果為危險的情況下，結合激光雷達是否探測到隔離帶的存在，如果探測到隔離帶，且隔離帶的形狀參數滿足以下條件時:隔離帶寬度〉0.5米，或者隔離帶高度超高0.7米將評估結果標記為二級危險，如果不存在隔離帶或者隔離帶形狀參數不滿足上述條件時將評估結果標記為一級危險。(5)與非機動車碰撞危險性顯示微處理器經過評估，如果評估結果為一級危險，則微處理器控制微型IXD顯示器顯示紅色的自行車形狀。如果評估結果為二級危險，則微處理器控制微型IXD顯示器閃爍顯示紅色的自行車形狀，以提醒駕駛員迅速采取減速操作，避免與非機動車發生碰撞。本實用新型的防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置，主要部件采用激光雷達傳感器與ARM9處理器，設計簡單，可靠性高，且適合于各種車輛類型，尤其是大型客車或大型貨車。本實用新型的防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示方法，基于上述防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置，其對非機動車的識別、危險性判斷過程由ARM9處理器完成，智能化高，對自身車輛與非機動車發生碰撞進行提示的結果直觀、可靠。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，仍屬于本實用新型技術方案的·范圍內。
權利要求1.一種防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置，其特征在于，包括: 一個方向盤轉角傳感器，固定于車輛轉向柱上，實時測量車輛行駛過程中的方向盤轉動角度以及轉動方向； 一個車速傳感器，固定于車輛車輪上，實時測量車輛行駛過程中的行駛速度； 分別固定于車輛的前保險杠左側和前保險桿右側的左側激光雷達傳感器和右側激光雷達傳感器，用于對車輛的左側后方區域和自身車輛的右側后方區域進行實時監控； 一個用于提不駕駛員存在與非機動車發生碰撞的微型IXD顯不器，固定于車輛儀表盤上； 一個微處理器，分別通過I/O 口連接方向盤轉角傳感器、車速傳感器、左側激光雷達傳感器、右側激光雷達傳感器、微型LCD顯示器。
2.如權利要求1所述的提示裝置，其特征在于:所述方向盤轉角傳感器采用KMT32B角度傳感器。
3.如權利要求1所述的提示裝置，其特征在于:所述車速傳感器采用W221輪速傳感器。
4.如權利要求1所述的提示裝置，其特征在于:所述左側激光雷達傳感器和右側激光雷達傳感器都采用UTM-30LN2維激光雷達。
5.如權利要求1所述的提示裝置，其特征在于:所述微型LCD顯示器采用2.2寸液晶LCD顯示器。
專利摘要本實用新型公開了一種防止車輛轉彎時與非機動車發生碰撞的提示裝置，使用一個方向盤轉角傳感器和車速傳感器來實時監測車輛的運動狀態，當方向盤轉角角度大于一定值時即表明車輛即將發生程度較大的轉彎過程。同時使用兩個激光雷達對自身車輛的左后側區域和右后側區域，然后將激光雷達的數據發送到微處理器中。微處理器實時采集數據，同時對激光雷達的數據進行判斷，辨識自身車輛后方區域中存在的非機動車，并實時判斷自身車輛與非機動車發生碰撞的危險性。該提示裝置及其投資費用少，適合大規模推廣使用，其提示方法具有智能化和自動化的特點，無需駕駛員進行任何操作，工作可靠性高。
文檔編號B60Q9/00GK203047064SQ201220672489
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者王暢, 郭艷君, 付銳, 郭應時, 袁偉 申請人:長安大學