一種車輛追尾預警方法與預警系統的制作方法

一種車輛追尾預警方法與預警系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種車輛追尾預警方法，包括以下步驟：基于預定的時間間隔，通過車載采集裝置采集連續時間序列下的車輛行進數據，車載采集裝置所在的車輛為所述本車；計算當前序列時間時刻的前車運行速度；基于本車的速度信息以及路面摩擦系數信息，計算本車的最短剎車時間；基于本車最短剎車時間以及前車的運行速度，計算本車與前車在加上本車最短剎車時間時刻的間隔；計算本車在抱死情況下的最小剎車距離；基于前述步驟計算的本車最小剎車距離，以及本車與前車在加上本車最短剎車時間時刻的間隔，判斷是否存在追尾風險：如果判定不存在風險，返回前述步驟繼續進行采集和判斷；如果判定存在風險，控制發出預警信號。本發明還提出一種車輛追尾預警系統。
【專利說明】
一種車輛追尾預警方法與預警系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及智能交通預警【技術領域】，具體而言涉及一種車輛追尾預警方法與預警系統。

【背景技術】
[0002]高速公路交通事故形態以碰撞為主，2013年間，由于車輛追尾碰撞事故形態所導致的當量死亡數占總數比例的42%。因此，設計一種高速汽車追尾防撞預警系統成為迫切的需要。
[0003]自1970年開始，日本智能公路計劃中開始在車輛換道、十字路口防撞、行人避讓和車距保持等領域開展研究，而德國的一些機構利用光學原理研制了 Mear系統，目的是為了探測車頭正前方以外區域的障礙物，確保車輛行駛安全。美國通用汽車公司研究了一種稱之為“視覺控制雷達”的碰撞告警系統，利用雷達監測車輛運行過程中的環境信息，保持前后車輛的安全間距，防止追尾。從2000年之后國內汽車防撞系統才相繼有一些科研院所和大專院校進行此方面的研究，并且在近距離和靜態碰撞預警方面取得了一定的成果，例如倒車雷達和車距報警系統己在車輛上安裝使用。
[0004]但是目前對車輛動態最遠監測距離為60米，測距誤差大于I米。車輛在高速公路上運行速度達到80Km/h以上，平均剎車距離達到83米，因此現有的防碰撞技術仍無法解決高速公路車輛的防追尾問題，許多關鍵技術有待于進一步解決。


【發明內容】

[0005]本發明目的在于提供一種車輛追尾預警方法與預警系統，可快速實現追尾風險的判別和預警，防止車輛追尾的事件的發生。
[0006]本發明的上述目的通過獨立權利要求的技術特征實現，從屬權利要求以另選或有利的方式發展獨立權利要求的技術特征。
[0007]為達成上述目的，本發明所采用的技術方案如下:
[0008]一種車輛追尾預警方法，其實現包括以下步驟:
[0009]步驟1、基于預定的時間間隔，通過車載采集裝置采集連續時間序列下的車輛行進數據:本車與前車之間的間距信息、本車在行駛過程中的速度信息、加速度信息以及所行駛路面的摩擦系數信息，其中車載采集裝置所在的車輛為所述本車；
[0010]步驟2、基于步驟I所采集的某一序列時間ti與前一序列時間的車輛間距信息sq1、Sqp1、當前序列時間ti時刻下本車的速度信息Vi，計算當前序列時間ti時刻的前車運行速度 Vli:vli = Vi+(Sq1-Sqi^1)/ (W1)；
[0011]步驟3、基于本車在當前序列時間ti時刻下的速度信息Vi以及本車當前所行駛路面的摩擦系數信息Ui,計算本車的最短剎車時間tmin(i):tmin(i) = ViAii ;
[0012]步驟4、基于前述步驟所得的本車最短剎車時間tmin(i)以及前車的運行速度Vli,計算本車與前車在 ti+Uw)時刻的間隔 Sq(i+Dlin(i)):Sq(i+min(i)) = SqJvldtniinw ；
[0013]步驟5、計算本車在抱死情況下的最小剎車距離
[0014]步驟6、對比本車最小剎車距離Smin(i+min(m，以及本車與前車在時刻的間fe SQ(i+min(i))， 判斷是否存在追尾風險:
[0015]如果本車最小剎車距離Smin(i+min(i))小于前述間隔Sq(i+min⑴)，則判定不存在風險，返回前述步驟I ;
[0016]如果本車最小剎車距離Smin(i+min(i))大于或等于前述間隔Sq(i+min(i))，則判定存在風險，控制發出預警信號。
[0017]根據本發明的改進，本公開的另一方面還提出一種車輛追尾預警系統，搭載于本車上，該預警系統包括:
[0018]數據采集裝置，至少包括用于測量路面摩擦系數的裝置、用于測量本車車輪轉速的裝置、以及用于測量本車與前車之間行進間距數據的裝置；
[0019]一個或多個處理器，用于控制所述車輛追尾預警系統的操作；以及
[0020]至少一個存儲器，用于存儲由所述一個或多個處理器使用的數據和程序指令，所述一個或多個處理器被配置為執行所述存儲器中存儲的程序指令，用于:
[0021]控制所述數據采集裝置以預定時間間隔，采集連續時間序列下的車輛行進數據；
[0022]基于所采集的數據，執行下述計算過程:
[0023]a)基于某一序列時間\與前一序列時間V1的車輛間距信息SqpSc^1、當前序列時間\時刻下本車的速度信息Vi，計算當前序列時間\時刻的前車運行速度Vli:
[0024]Vli = Vi+(Sq1-Sqi^1)/ (t「tH)；
[0025]b)基于本車在當前序列時間\時刻下的速度信息Vi以及本車當前所行駛路面的摩擦系數信息Ui,計算本車的最短剎車時間
[0026]c)基于本車最短剎車時間tmin⑴以及前車的運行速度Vli,計算本車與前車在ti+tmin⑴時刻的間 1? Sq(i+min⑴):Sq(i+min⑴)一SqJvli5^tmin⑴；
[0027]d)計算本車在抱死情況下的最小剎車距離




Smin(i+min(i)) * Smin(i+min(i))—
Vi2/2;以及
[0028]基于計算結果的最小剎車距離本車與前車在\+^ηω時刻的間隔SQ(i+min(i))， 進行追尾風險判斷，并且在前述最小剎車距離大于或等于前述本車與前車在\+^ηω時刻的間隔Sq 時控制發出預警信號。
[0029]由以上本發明的技術方案可知，本發明的有益效果在于:
[0030]1、本發明的方案中設計了全新的預警算法，基于本車的最小剎車時間計算前車與本車之間的最小可能剎車間距，并與實際采集得到的車輛行駛過程中的間距相比較，根據比較結果來進行預警；
[0031]2、本發明的方案中，預警算法的計算量小，各參數、狀態量持續更新，可不間斷地進行預警，提高預警的及時性和連續性；
[0032]3、本發明的方案中，車載設備的選擇上，可采用現有技術中成熟的傳感器和處理器(例如三星公司生產的微處理器)，方便安裝在各類型汽車中，而且方便進行調試，有效降低預警系統的成本，(目前市場上與本發明同等精度的V2V系統的價格在208美元(約合1580元人民幣)左右);
[0033]4、利用本發明的預警方案，可拓展性強。本發明的每一個實施實例都具備對車輛車距和車速信息的采集和分析功能，能夠對裝置所在的車輛進行追尾預警。在優選的方案中，也可以通過無線發射網絡將每輛車采集到的信息傳輸到高速公路運營管理中心，實現對整個高速公路所有車輛的防追尾安全預警功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1為本發明一實施方式車輛追尾預警方法的實現流程示意圖。
[0035]圖2為本發明一實施方式車輛防追尾預警系統的系統結構示意圖。
[0036]圖3為本發明另一實施方式車輛防追尾預警系統的系統結構示意圖。

【具體實施方式】
[0037]為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。
[0038]如圖1所示，根據本發明的較優實施例，一種車輛追尾預警方法，其實現包括以下步驟:
[0039]步驟1、基于預定的時間間隔，通過車載采集裝置采集連續時間序列下的車輛行進數據:本車與前車之間的間距信息、本車在行駛過程中的速度信息、加速度信息以及所行駛路面的摩擦系數信息，其中車載采集裝置所在的車輛為所述本車；
[0040]步驟2、基于步驟I所采集的某一序列時間\與前一序列時間的車輛間距信息Sq1、Sqp1、當前序列時間\時刻下本車的速度信息Vi，計算當前序列時間\時刻的前車運行速度 Vli:vli = Vi+(Sq1-Sqi^1)/ (W1)；
[0041]步驟3、基于本車在當前序列時間\時刻下的速度信息Vi以及本車當前所行駛路面的摩擦系數信息Ui,計算本車的最短剎車時間tmin(i):tmin(i) = ViAii ;
[0042]步驟4、基于前述步驟所得的本車最短剎車時間tmin(i)以及前車的運行速度Vli,計算本車與前車在 ti+Uw)時刻的間隔 Sq(i+Dlin(i)):Sq(i+min(i)) = SqJvldtniinw ；
[0043]步驟5、計算本車在抱死情況下的最小剎車距離
[0044]步驟6、對比本車最小剎車距離Smin(i+min(m，以及本車與前車在時刻的間fe SQ(i+min(i))， 判斷是否存在追尾風險:
[0045]如果本車最小剎車距離Smin(i+min(i))小于前述間隔Sq(i+min⑴)，則判定不存在風險，返回前述步驟I ;
[0046]如果本車最小剎車距離Smin(i+min(i))大于或等于前述間隔Sq(i+min(i))，則判定存在風險，控制發出預警信號。
[0047]結合圖1所示，本實施例中采用的預警方法，基于本車的最小剎車時間計算前車與本車之間的最小可能剎車間距，并與實際采集得到的車輛行駛過程中的間距相比較，根據此比較結果來進行預警，一方面計算量小，計算和判斷速度快，可達到及時性的目的，另一方面，通過連續采集和實時判斷，可達到連續實時預警的效果。
[0048]作為可選的實施方式，前述步驟中的車輛行進數據可通過下述方式來進行采集:
[0049]通過安裝在車輛輪軸上的輪速傳感器采集車輛運行數據，包括行駛過程中的速度信息、加速度信息；
[0050]通過安裝在車輛底部的路面摩擦信息采集模塊，例如地面摩擦因子傳感器，來采集車輛所行駛路面的地面摩擦系數；
[0051]通過安裝在車輛前端(例如保險杠下部)的測距裝置，例如激光測距儀，來采集行駛過從中本車與前車的間距信息。
[0052]本實施例中，前述步驟I所稱的預定時間間隔，可根據實際情況和精度要求進行預設和調整，例如可設定為2s采集一次，或者5s采集一次，當然并不以此為限制。本實施例中所設定的不同的時間間隔，其帶來的結果是預警精度的改變，取值越小，精度越高。
[0053]前述步驟中采集的數據和計算的中間結果、最后結果可存儲在存儲器中，再由一處理器在執行前述各步驟的過程中，調用所存儲的數據進行相關的計算和判斷。
[0054]作為可選的實施方式，前述方法中，當判定在某一序列時間ti;本車與前車之間存在追尾風險時，將控制發出預警信號，例如聲和/或光信號，通過安裝在駕駛室內的顯示屏和/或揚聲器，反饋給車內的人，例如駕駛員。
[0055]在另一些實施例中，當判定在某一序列時間ti;本車與前車之間存在追尾風險時，還可通過一網絡，例如互聯網(Internet)向遠程的監控中心或監控室發送預警信號，進而可由該監控中心或監控室廣播或針對性地發布預警信號。
[0056]在另一些實施例中，當判定在某一序列時間ti;本車與前車之間存在追尾風險時，還可通過專用網絡，例如交警專用網絡，向交警專用監控平臺發送預警信息，預告當前車輛的追尾風險，從而方便做出及時的預警以及提前采取緊急措施，例如通過路面的語音交互系統/路面交警的攔截提示等，減小路面事故發生的風險。
[0057]根據本公開，如圖2所示，一種車輛追尾預警系統，搭載于本車上，該預警系統包括:
[0058]數據采集裝置10，至少包括用于測量路面摩擦系數的裝置11、用于測量本車車輪轉速的裝置12、以及用于測量本車與前車之間行進間距數據的裝置13 ；
[0059]一個或多個處理器20，用于控制所述車輛追尾預警系統的操作；以及
[0060]至少一個存儲器30，用于存儲由所述一個或多個處理器20使用的數據和程序指令，所述一個或多個處理器30被配置為執行所述存儲器中存儲的程序指令，用于:
[0061]控制所述數據采集裝置10以預定時間間隔，采集連續時間序列下的車輛行進數據；
[0062]基于所采集的數據，執行下述計算過程:
[0063]a)基于某一序列時間\與前一序列時間V1的車輛間距信息SqpSc^1、當前序列時間\時刻下本車的速度信息Vi，計算當前序列時間\時刻的前車運行速度Vli:
[0064]Vli = Vi+(Sq1-Sqi^1)/ (t「tH)；
[0065]b)基于本車在當前序列時間\時刻下的速度信息Vi以及本車當前所行駛路面的摩擦系數信息Ui,計算本車的最短剎車時間
[0066]c)基于本車最短剎車時間tmin⑴以及前車的運行速度Vli,計算本車與前車在ti+tmin⑴時刻的間 1? Sq(i+min⑴):Sq(i+min⑴)一SqJvli5^tmin⑴；
[0067]d)計算本車在抱死情況下的最小剎車距離




Smin(i+min(i)) * Smin(i+min(i))—
Vi2/2;以及
[0068]基于計算結果的最小剎車距離本車與前車在\+^ηω時刻的間隔SQ(i+min(i))， 進行追尾風險判斷，并且在前述最小剎車距離大于或等于前述本車與前車在\+^ηω時刻的間隔Sq 時控制發出預警信號。
[0069]本實施例中，作為優選的方案，用于測量路面摩擦系數的裝置11，包括至少一個地面摩擦因子傳感器，安裝在車輛底部，從而方便采集車輛所行使路面的摩擦系數。
[0070]用于測量本車車輪轉速的裝置12，包括至少一個輪速傳感器，安裝在車輛輪軸上，采集車輛運行數據，包括行駛過程中的速度信息、加速度信息。
[0071]用于測量本車與前車之間行進間距數據的裝置13，包括至少一個激光測距儀，或者超聲波測距儀，安裝在車輛的前部，例如前保險杠下端等位置，以方便檢測本車與前車之間在行駛過程中的實時間距。
[0072]作為優選，本實施例中的測距裝置13，采用成熟激光測距儀來實現，其精度高，而且性能穩定。
[0073]如前所述，在越小的采集時間間隔下，本車的行進速度看做是勻速行駛，從而進行上述a)_d)的計算過程越是接近實際情況，從而更加真實地反映車輛行進過程中的追尾風險。
[0074]一個或多個處理器20，作為控制和處理裝置，一方面用于控制前述數據采集裝置10的數據采集和存儲，另一方面用于根據所采集的數據調用預置于存儲器30中的程序指令進行計算和預警判斷。其計算過程和預警判斷，如前所述。
[0075]本實施例中，優選地，一個或多個處理器20采用單片機來實現，當然在另外的實施例中，也可以采用微處理器來實現,例如三星公司?或微軟公司?生產的微處理器。
[0076]前述存儲器30，可采用SD卡、TF卡、MMC卡及其它的非揮發性數據存儲介質實現。
[0077]一個或多個處理器20通過數據線和數據接口與前述數據采集裝置10、存儲器30連接。
[0078]作為優選的實施方式，如圖2所示，該車輛追尾預警系統還包括一指示裝置21，例如LED顯示器，或者LED指示燈，連接至所述一個或多個處理器20，用于監控車輛追尾預警系統的運行狀態，例如數據采集裝置10的運行狀態是否發生異常，各模塊之間的數據連接是否順暢等，通過文本框或者LED指示燈以適當的形式進行指示。
[0079]在另一些實施例中，該車輛追尾預警系統還可以設置操作面版，例如觸控式操作面板，或者按壓輸入式操作面板，用以對輸入操作指令。
[0080]作為優選的實施方式，如圖2所示，該車輛追尾預警系統還包括還配置有一無線通信裝置60 (例如3G通信模塊)，連接至所述一個或多個處理器20，通過接入互聯網(Internet)或者專用網絡(例如公安交警專用網絡)，向指揮中心、監控中心或者監控室發送預警信息，如前所述，預告當前車輛的追尾風險，從而方便做出及時的預警以及提前采取緊急措施，減小路面交通事故發生的可能性。
[0081]如圖2所示，作為可選的實施方式，該車輛追尾預警系統還包括一揚聲器40，所述存儲器300內還存儲有預置的報警語音(例如危險，車距過小等)，當所述一個或多個處理器20判定當前時刻存在追尾風險時，控制該揚聲器40播報前述存儲的報警語音。
[0082]在另一實施例中，如圖3所示，前述圖2中的還可以替換為一光反饋裝置50，該光反饋裝置可構造為一 LED陣列，或者一雙色顯示LED,或者一個LED燈,連接至所述一個或多個處理器20，所述存儲器300內還存儲有預置的表示報警的光控制信號(例如閃爍，或者改變顯示的顏色)，當所述一個或多個處理器20判定當前時刻存在追尾風險時，控制該光反饋裝置50以閃爍、改變顏色顯示等方式來進行反饋預警信息。
[0083]在另一些實施例中，前述圖2和圖3中的揚聲器40和光反饋裝置50可同時設置，同時反饋預警信息。
[0084] 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明。本發明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.一種車輛追尾預警方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、基于預定的時間間隔，通過車載采集裝置采集連續時間序列下的車輛行進數據:本車與前車之間的間距信息、本車在行駛過程中的速度信息、加速度信息以及所行駛路面的摩擦系數信息，其中，車載采集裝置所在的車輛為所述本車； 步驟2、基于步驟I所采集的某一序列時間ti與前一序列時間V1的車輛間距信息sq1、Sq^1、當前序列時間\時刻下本車的速度信息Vi，計算當前序列時間\時刻的前車運行速度 Vli:vli = Vi+(Sq1-Sqi^1)/ (W1)； 步驟3、基于本車在當前序列時間\時刻下的速度信息Vi以及本車當前所行駛路面的摩擦系數信息Ui,計算本車的最短剎車時間 步驟4、基于前述步驟所得的本車最短剎車時間以及前車的運行速度Vli,計算本車與前車在 &+、_)時刻的間隔 Sq(i+Dlin(i)):Sq(i+min(i)) = SqJvldtniinw ； 步驟5、計算本車在抱死情況下的最小剎車距離



Smin(i+min(i)).Smin(i+min(i)) — /2 ； 步驟6、基于前述步驟計算的本車最小剎車距離Smin(i+min(i))，以及本車與前車在Vtminw時刻的間隔Sq
(i+min(i))， 判斷是否存在追尾風險: 如果本車最小剎車距尚S小于前述間隔Sq(i+min(i))， 則判定不存在風險，返回前述步驟I; 如果本車最小剎車距尚S大于或等于前述間隔Sq(i+min(i))， 則判定存在風險，控制發出預警信號。
2.根據權利要求1所述的車輛追尾預警方法，其特征在于，前述方法中，當判定在某一序列時間ti;本車與前車之間存在追尾風險時，控制發出聲和/或光信號，通過安裝在駕駛室內的顯示屏和/或揚聲器，反饋出來。
3.根據權利要求1所述的車輛追尾預警方法，其特征在于，前述方法中，當判定在某一序列時間ti;本車與前車之間存在追尾風險時，還通過一網絡，向遠程發送預警信號。
4.一種車輛追尾預警系統，搭載于本車上，其特征在于，該預警系統包括: 數據采集裝置(10)，至少包括用于測量路面摩擦系數的裝置(11)、用于測量本車車輪轉速的裝置(12)、以及用于測量本車與前車之間行進間距數據的裝置(13)； 一個或多個處理器(20)，用于控制所述車輛追尾預警系統的操作；以及至少一個存儲器(30)，用于存儲由所述一個或多個處理器(20)使用的數據和程序指令，所述一個或多個處理器(30)被配置為執行所述存儲器中存儲的程序指令，用于: 控制所述數據采集裝置以預定時間間隔，采集連續時間序列下的車輛行進數據； 基于所采集的數據，執行下述計算過程: a)基于某一序列時間\與前一序列時間的車輛間距信息SqpSc^1、當前序列時間\時刻下本車的速度信息Vi，計算當前序列時間\時刻的前車運行速度Vli: Vli = Vi+(Sq1-Sqi^1)/； b)基于本車在當前序列時間\時刻下的速度信息Vi以及本車當前所行駛路面的摩擦系數信息Ui,計算本車的最短剎車時間 c)基于本車最短剎車時間以及前車的運行速度Vli,計算本車與前車在ti+tmin⑴時刻的間隔 Sq(i+Dlin⑴):Sq(i+min(i)) = SqJvljtniin⑴； d)計算本車在抱死情況下的最小剎車距離Vi2/2;以及 基于計算結果的最小剎車距離S

min(i+min(i))、 本車與前車在ti+t-α)時刻的間隔SQ(i+min(i))， 進行追尾風險判斷，并且在前述最小剎車距離大于或等于前述本車與前車在\+^ηω時刻的間隔Sq 時控制發出預警信號。
5.根據權利要求4所述的車輛追尾預警系統，其特征在于，用于測量路面摩擦系數的裝置(11)，包括至少一個地面摩擦因子傳感器，安裝在車輛底部。
6.根據權利要求4所述的車輛追尾預警系統，其特征在于，所述用于測量本車車輪轉速的裝置(12)，包括至少一個輪速傳感器，安裝在車輛輪軸上，采集車輛運行數據，包括行駛過程中的速度信息、加速度信息。
7.根據權利要求4所述的車輛追尾預警系統，其特征在于，所述用于測量本車與前車之間行進間距數據的裝置(13)，包括至少一個激光測距儀，安裝在車輛的前部。
8.根據權利要求4所述的車輛追尾預警系統，其特征在于，該車輛追尾預警系統還包括一揚聲器(40)和/或光反饋裝置(50)，連接至所述一個或多個處理器(20)。
9.根據權利要求4所述的車輛追尾預警系統，其特征在于，該車輛追尾預警系統還包括一無線通信裝置(60)，連接至所述一個或多個處理器(20)。
【文檔編號】G08G1/16GK104200705SQ201410411767
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月20日 優先權日:2014年8月20日
【發明者】胡啟洲, 高寧波, 俆忠文, 鄭麗媛, 周暢, 劉琛, 劉倩茜, 馮中信 申請人:南京理工大學