一種汽車轉彎安全預警系統的制作方法

本發明涉及汽車主動安全技術領域，具體是一種汽車轉彎安全預警系統。

背景技術：

在汽車的行駛過程中，汽車的安全性主要由駕駛者操控，駕駛者需要對不同工況進行判斷，并實時控制汽車的行駛狀態。但隨著駕駛者注意力下降，周圍的行駛工況變得復雜，交通事故的發生率會大大增加。其中，在轉彎路段，由于車輛過彎速度較快，駕駛者視線受條件限制，從而導致了遇突發情況來不及處理的交通事故發生。生活中常見的彎道預警措施為急彎警告裝置、道路防護欄、凸面反光鏡等，但這些設施難于維護，在惡劣天氣預警效果不理想，且不能針對不同車輛情況作出預警判斷。

隨著電子科技的快速發展，提高汽車行駛安全性需要對汽車智能輔助駕駛系統進一步研究。2015年，首個彎道會車預警系統在重慶319國道涪陵段投入使用，使用后因彎道超車、強行超車會車導致的交通事故下降了45％。但該預警系統是將道路狀況顯示在路旁的預警顯示屏上，不能針對每輛車的行駛情況對危險預警且容易被駕駛人忽視。目前車輛防碰撞技術主要用于前后防碰撞，對同車道車輛預警精確度相對較高，但對不同車道或彎道車輛不能及時預警，并且在轉彎情況下易受車速與角度影響。

因此，研究一種汽車轉彎安全預警系統,能夠對汽車周圍不同車道的環境進行檢測，判斷是否安全，減少視角盲區，彌補駕駛員感官能力的不足，幫助駕駛員避免可能發生的交通事故，具有較高的實用價值。

技術實現要素：

本發明提供了一種汽車轉彎防撞安全系統，主要針對車輛在轉彎環境下的碰撞并對其預警，提高了行車的安全性；汽車采用毫米波雷達檢測、激光測距和圖像采集處理的方式，綜合考慮了汽車在不同車道行駛時，同向轉彎與對向轉彎兩種不同情況，減少視角盲區，降低漏警、誤警的可能性。

為了達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明是一種汽車轉彎安全預警系統，所述系統由車速檢測模塊、激光測距模塊、雷達檢測模塊、圖像采集模塊、中央控制模塊和預警模塊組成，車速檢測模塊、激光測距模塊、雷達檢測模塊和圖像采集模塊與中央控制模塊連接，所述預警模塊連接中央控制模塊。

本發明的進一步改進在于：所述車速檢測模塊，為車速傳感器，用于檢測自車行駛速度v1，當檢測到車速時，就將數據傳遞到中央控制模塊；

激光測距模塊，為四個激光測距傳感器，用于測量汽車側面車輛或障礙物的距離，傳感器分別測量的距離為d1、d2、d3、d4；

雷達測距模塊，為毫米波雷達，用于檢測轉彎時自車前方車輛速度v2，同時，以汽車前進方向為x軸，毫米波雷達發射出角度范圍為θ的雷達波建立預警區域，所形成的扇形預警區域分為聲光預警區ab和輔助控制區ob，當前方汽車進入扇形區域后，檢測前方距離s1；

圖像采集模塊，為攝像頭和顯示屏，始終保持開啟狀態，用于采集和顯示汽車前方車輛所在車道，并通過圖像形式傳遞到中央控制模塊中的圖像處理模塊；

中央控制模塊，為單片機，分為數據處理模塊與圖像處理模塊，數據處理模塊用于對自車速度v1、前車車速v2、側向距離d1、d2、d3、d4和前方距離s1等數據處理分析，并根據處理結果判斷是否啟動圖像處理模塊；圖像處理模塊用于對視頻灰度圖像的二值化處理并進行濾波、平滑與銳化處理，以前方車輛是否偏離原車道來判斷是否啟動預警模塊；

預警模塊，包括語音芯片和led燈，用于對前方和側方車輛預警。

本發明的進一步改進在于：中央控制模塊的數據處理模塊中側向安全距離為d0，汽車安全夾角為α0，當任一側向距離小于安全側向距離時，啟動預警模塊，指示燈閃爍，若d1或d2小于側向安全距離，語音提示注意左側車距，若d3或d4小于側向安全距離，語音提示注意右側車距；當d1和d2、d3和d4所呈夾角α或α'大于安全夾角α0時，啟動預警模塊，指示燈閃爍，并語音提示左側有危險或右側有危險。

其中，或d為同側兩激光測距傳感器的間距。

進一步地，所述中央控制模塊的數據處理模塊中前方安全距離為s0，臨界制動安全距離為sw，當前方距離s1＜s0，且圖像顯示前方車輛壓線，啟動預警模塊，指示燈閃爍，語音提示注意前方車距；當sw＜s1＜s0時，前方車輛處于聲光預警區，自車啟動聲光預警裝置；當s1＜sw時，前方車輛處于輔助控制區，此時，自車主動轉動角度β并輔助制動。

其中，臨界制動安全距離t1、t2分別為自車減速時間和駕駛員反應時間，t＝t1+t2+t3，t3為前方車輛制動時間；前方安全距離s0＝sw+ε；扇形預警區域分為聲光預警區ab和輔助控制區ob(以汽車前進方向為x軸，毫米波雷達所在位置為o點),ob＝sw,oa＝s0。

本發明的進一步改進在于：中央控制模塊的圖像處理模塊根據確定的閾值,將大于閾值的像素置為白色,反之為黑色，以此定位車道線，若前方車輛將偏離原車道，車道線像素即變為黑色。

本發明的進一步改進在于：激光測距模塊可對同向轉彎情況時汽車側面車輛和障礙物的預警。

本發明的進一步改進在于：雷達檢測模塊可對不同車道轉彎時同向轉彎與對向轉彎兩種情況時前方車輛的預警。

本發明的進一步改進在于：激光測距模塊中的四個激光測距傳感器分別安裝于汽車的四個角上。

本發明的進一步改進在于：雷達檢測模塊中的毫米波雷達安裝于汽車正前方。

本發明的進一步改進在于：圖像采集模塊中的攝像頭安裝于汽車正前方。

本發明的有益效果是：雷達檢測模塊中的毫米波雷達所構建的扇形預警模型隨自車速度的變化而改變；激光測距模塊、雷達檢測模塊與圖像采集模塊的共同使用，綜合考慮了汽車在不同車道轉彎時同向轉彎與對向轉彎兩種不同情況，減小駕駛者視野盲區，同時降低了汽車轉彎時漏警、誤警的可能性。

附圖說明

圖1是本發明系統的結構框圖。

圖2是本發明系統的運行示意圖。

圖3是本發明激光測距模塊轉彎時工作示意圖。

圖4是本發明雷達檢測模塊扇形預警區域示意圖。

圖5是本發明在不同車道同向轉彎時工作示意圖。

圖6是本發明在不同車道對向轉彎時工作示意圖。

具體實施方式

為了加深對本發明的理解，下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細描述，該實施例僅用于解釋本發明，并不對本發明的保護范圍構成限定。

如圖1所示，所述的一種汽車轉彎安全預警系統包括車速檢測模塊、激光測距模塊、雷達檢測模塊、圖像采集模塊、中央控制模塊和預警模塊，該系統各模塊連接順序為：車速檢測模塊、激光測距模塊、雷達檢測模塊和圖像采集模塊與中央控制模塊連接，預警模塊連接中央控制模塊。

如圖2所示，該系統的運行過程如下：

啟動系統，啟動車速檢測模塊，即車速傳感器，用于檢測自車行駛速度v1，當檢測到車速時，就將數據傳遞到中央控制模塊；啟動激光測距模塊，即四個激光測距傳感器，四個激光測距傳感器分別安裝于汽車的四個角上，用于測量汽車側面車輛或障礙物的距離，傳感器分別測量的距離為d1、d2、d3、d4；啟動雷達檢測模塊，即毫米波雷達，毫米波雷達安裝于汽車正前方，用于檢測轉彎時自車前方車輛速度v2，同時，以汽車前進方向為x軸，毫米波雷達發射出角度范圍為θ的雷達波建立預警區域，所形成的扇形預警區域分為聲光預警區ab和輔助控制區ob，當前方汽車進入扇形區域后，檢測前方距離s1；啟動圖像采集模塊，即攝像頭和顯示屏，始終保持開啟狀態，圖像采集模塊中的攝像頭安裝于汽車正前方，用于采集和顯示汽車前方車輛所在車道，并通過圖像形式傳遞到中央控制模塊中的圖像處理模塊，預警模塊，包括語音芯片和led燈，用于對前方和側方車輛預警，中央控制模塊的圖像處理模塊根據確定的閾值,將大于閾值的像素置為白色,反之為黑色，以此定位車道線，若前方車輛將偏離原車道，車道線像素即變為黑色，中央控制模塊，為單片機，分為數據處理模塊與圖像處理模塊，數據處理模塊用于對自車速度v1、前車車速v2、側向距離d1、d2、d3、d4和前方距離s1等數據綜合處理分析，并根據處理結果判斷是否預警。

若中央控制模塊的數據處理模塊中側向安全距離為d0，汽車安全夾角為α0，當側向距離d1、d2、d3、d4任一距離小于側向安全距離d0，則啟動預警模塊，指示燈閃爍；若d1或d2小于側向安全距離，語音提示注意左側車距，若d3或d4小于側向安全距離，語音提示注意右側車距；當d1和d2、d3和d4所呈夾角α或α'大于安全夾角α0時，啟動預警模塊，指示燈閃爍，并語音提示左側有危險或右側有危險，當d1、d2、d3、d4都大于側向安全距離d0，則判斷兩車夾角或是否大于安全夾角α0，若大于則啟動預警模塊，指示燈閃爍，并語音提示左側有危險或右側有危險，反之則繼續判斷。

若中央控制模塊的數據處理模塊中前方安全距離為s0，臨界制動安全距離為sw，當前方距離s1＜s0，先判斷圖像中前方車輛是否偏離車道，是否顯示車輛壓線，若偏離車道，再判斷s1與sw的大小，若s1＞sw，說明汽車在聲光預警區ab，啟動預警模塊，指示燈閃爍，語音提示注意前方車距；若s1≤sw，說明汽車在輔助控制區，此時，自車主動轉動角度β并輔助制動，當sw＜s1＜s0時，前方車輛處于聲光預警區，自車啟動聲光預警裝置，若前方車輛未偏離車道，不啟動預警系統，返回重新判斷，圖像處理模塊用于對視頻灰度圖像的二值化處理并進行濾波、平滑與銳化處理，判斷前方車輛是否會偏離原車道，以前方車輛是否偏離原車道來判斷是否啟動預警模塊。

如圖3所示，激光測距模塊可對同向轉彎情況時汽車側面車輛和障礙物的預警，其中，或d為同側兩激光測距傳感器的間距。

如圖4所示，雷達檢測模塊可對同向轉彎與對向轉彎兩種情況時前方車輛的預警，其中，臨界制動安全距離t1、t2分別為自車減速時間和駕駛員反應時間，t＝t1+t2+t3，t3為前方車輛制動時間；前方安全距離s0＝sw+ε；扇形預警區域分為聲光預警區ab和輔助控制區ob(以汽車前進方向為x軸，毫米波雷達所在位置為o點),ob＝sw,oa＝s0。

如圖5所示，1車為自行車輛，2車為側方行駛車輛，3車為前方行駛車輛，在不同車道同向轉彎時，自行車輛1始終開啟激光測距模塊與雷達測距模塊，對于左側車輛2，若d1或d2小于側向安全距離，語音提示注意左側車距，若大于安全夾角α0，啟動預警模塊，指示燈閃爍，并語音提示左側有危險；對于前方車輛3，前方距離sw＜s1＜s0，且圖像中前方車輛偏離車道，啟動預警模塊，指示燈閃爍，語音提示注意前方車距。

如圖6所示，1車為自行車輛，2車為前方行駛車輛，兩車在不同車道對向轉彎時，自行車輛1對于前方車輛2，前方距離sw＜s1＜s0，說明前方車輛2處于聲光預警區ab且圖像中前方車輛偏離車道，啟動預警模塊，指示燈閃爍，語音提示注意前方車距。