CN106956677A - 一种汽车安全预警方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车安全预警方法及***，属于汽车安全辅助驾驶领域。本发明提供的一种汽车安全预警方法，通过采集汽车状态信息和汽车周围环境信息，基于车道偏离预警、前方碰撞预警和盲区预警来综合判断汽车的危险性，当判断可能发生的危险为多个时，估算每个危险发生的碰撞伤害度；并通过预警输出模块输出碰撞伤害度最大的危险预警。本发明提供的一种汽车安全预警方法及***，能够在多个碰撞危险同时存在时准确的提醒驾驶员伤害度最大的危险，可以使驾驶员优先处理可能造成伤害度最大的碰撞，从而达到预警功能全面、准确，提高了汽车驾驶的安全性。

Description

一种汽车安全预警方法及***

技术领域

本发明涉及汽车安全辅助驾驶领域，特别涉及一种汽车安全预警方法及***。

背景技术

随着我国汽车保有量的逐年增加，出行交通压力也急剧增长，汽车行驶过程中的安全性面临越来越严峻的挑战，道路交通事故对人民生命财产安全的威胁逐步扩大。因此，汽车主动安全预警***在保护驾驶员、乘员、行人以及其它车辆中的重要性不言而喻。

车道偏离预警***、前方碰撞预警***、盲区预警***等汽车主动安全预警***可以在驾驶员疲劳驾驶、注意力不足等情况下实时的监测车辆周围危险状态，一旦有碰撞危险将要发生，可以提前以声音信号、灯光信号、方向盘震动、座椅震动等方式提醒驾驶员，以使驾驶员及时的进行避撞操作，有效的避免即将发生的各种碰撞危险。当前国内各大汽车厂推出的汽车主动安全预警***中大多都只有单一预警功能，少数车型具有多个预警功能，但较少有产品将多个预警功能进行集成并考虑多个危险同时发生时危险的优先级问题。随着汽车主动安全预警***成本的降低以及其对交通安全的重要性，各种主动安全预警***必将得到普及，因此对多个主动安全预警***进行数据融合和***集成也是大势所趋。然而，对多个主动安全预警功能的集成则要考虑多个危险同时发生时各种危险的优先级，并选用合理的方法对危险进行优先级调度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车安全预警方法及***，该方法基于碰撞伤害度发出危险预警，能够在多个碰撞危险同时存在时准确的提醒驾驶员伤害度最大的危险。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种汽车安全预警方法，包括以下步骤：

S1：采集汽车状态信息和汽车周围环境信息，判断是否有碰撞危险发生的可能性；

S2：估算每个危险发生的碰撞伤害度；

S3：输出碰撞伤害度最大的危险预警。

进一步，所述S2还包括判断发生的危险是单个危险还是多个危险，若为单个危险发生则直接输出危险预警。

进一步，所述估算每个危险发生的碰撞伤害度包括以下步骤：

S201：计算每个危险碰撞后的汽车车速和障碍物速度；

S202：计算每个危险碰撞前后的动能损失；

S203：计算每个危险的碰撞伤害度。

进一步，所述碰撞伤害度与碰撞前后总的动能损失量和碰撞危险时间阀值成正比，与碰撞时间成反比。

进一步，所述汽车周围环境信息包括车道线信息、汽车同车道前方障碍物信息、汽车盲区障碍物信息。

一种汽车安全预警***，包括信息融合模块，用于汽车采集汽车状态信息和汽车周围环境信息；预警算法模块用于包含有车道偏离预警、前方碰撞预警和盲区预警，用于判断汽车是否有碰撞危险发生；预警输出模块，用于输出伤害度最大的危险预警。

进一步，所述预警模块判断发生的危险是单个危险还是多个危险，若为单个危险发生则直接输出危险预警。

进一步，所述预警模块判断发生的危险是单个危险还是多个危险，若为多个危险发生，预警算法模块估算每个危险发生的碰撞伤害度。

本发明的有益效果在于：本发明提供的一种汽车安全预警方法及***，基于车道偏离预警、前方碰撞预警和盲区预警来综合判断汽车的危险性，能够多个碰撞危险同时存在时准确的提醒驾驶员伤害度最大的危险，可以使驾驶员优先处理可能造成伤害度最大的碰撞，从而达到预警功能全面、准确，提高了汽车驾驶的安全性。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为汽车安全预警方法结构示意图；

图2为多个危险同时存在的交通场景示意图；

图3为实施例中多个危险同时存在时的伤害度曲线示意图；

图4为实施例中多个危险同时存在时的集成式预警优先级调度输出结果示意图；

图5为本发明所述的汽车安全预警方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明提供的一种汽车安全预警方法，基于车道偏离预警、前方碰撞预警和盲区预警来综合判断汽车的危险性，最后输出碰撞伤害度最大的危险预警，如图1所示，包括以下步骤：

S1：采集汽车状态信息和汽车周围环境信息，判断是否有碰撞危险发生的可能性；

所述汽车周围环境信息包括车道线信息、汽车同车道前方障碍物信息、汽车盲区障碍物信息。

S2：估算每个危险发生的碰撞伤害度；

判断发生的危险是单个危险还是多个危险，若为单个危险发生则直接输出危险预警，若为多个危险发生，则估算每个危险发生的碰撞伤害度；具体通过以下方法进行估算：

S201：计算每个危险碰撞后的汽车车速和障碍物速度；根据碰撞前汽车与目标碰撞物速度以及汽车质量和碰撞目标质量，运用动量守恒定理来求汽车与目标物碰撞后的速度。

S202：计算每个危险碰撞前后的动能损失；根据汽车与目标物碰撞后的速度以及汽车质量和碰撞目标质量，运用动能守恒定理来求碰撞前后汽车与目标物的动能损失。

S203：计算每个危险的碰撞伤害度，根据碰撞前后汽车与目标物的动能损失、汽车质量和碰撞目标质量、横向(或者纵向)碰撞危险时间阀值和碰撞时间来求总的碰撞伤害度。所述碰撞伤害度与碰撞前后总的动能损失量和碰撞危险时间阀值成正比，与碰撞时间成反比。

S3：输出碰撞伤害度最大的危险预警。

本发明还提供了一种汽车安全预警***，包括信息融合模块、预警算法模块和预警输出模块。

所述信息融合模块用于采集汽车状态信息和汽车周围环境信息，所述汽车周围环境信息包括车道线信息、汽车同车道前方障碍物信息、汽车盲区障碍物信息。

所述预警算法模块用于包含有车道偏离预警、前方碰撞预警和盲区预警，用于判断汽车是否有碰撞危险发生；

预警模块判断发生的危险是单个危险还是多个危险，若为单个危险发生则直接输出危险预警，若为多个危险发生，预警算法模块估算每个危险发生的碰撞伤害度。

预警输出模块，用于输出伤害度最大的危险预警。

实施例

汽车安全预警方法，包括以下步骤：

1)汽车信息融合模块采集周围环境信息，包括车道线信息、汽车同车道前方障碍物信息、汽车盲区障碍物信息，并将周围环境信息传输至预警算法模块。

2)预警算法模块根据车道偏离预警、前方碰撞预警和盲区预警，判断汽车是否有碰撞危险发生，若有则跳转至下一步，若没有则跳转至步骤1)；

3)判断发生的危险是单个危险还是多个危险，若为单个危险发生，预警输出模块直接输出危险预警；若为多个危险发生，跳转至下一步；

4)估算每个危险发生的碰撞伤害度；并通过预警输出模块输出碰撞伤害度最大的危险预警。

计算每个危险碰撞后的汽车车速和障碍物速度；

根据碰撞前汽车与目标碰撞物速度以及汽车质量和碰撞目标质量，运用动量守恒定理来求汽车与目标物碰撞后的速度。

计算每个危险碰撞前后的动能损失；

根据汽车与目标物碰撞后的速度以及汽车质量和碰撞目标质量，运用动能守恒定理来求碰撞前后汽车与目标物的动能损失。

由动量守恒定理、动能守恒定理可得汽车与目标物碰撞前后动能总损失量为：

令可得：

所以当满足如下条件时汽车与目标车碰撞后的动能损失最大：

其中m₁为汽车质量，m₂为碰撞目标质量，v₁、v₂为碰撞前汽车与目标碰撞物速度，v₁′、v₂′为碰撞后汽车与目标碰撞物的速度。

计算每个危险的碰撞伤害度；

根据碰撞前后汽车与目标物的动能损失、汽车质量和碰撞目标质量、横向(或者纵向)碰撞危险时间阀值和碰撞时间来求总的碰撞伤害度，所述碰撞伤害度与碰撞前后总的动能损失量和碰撞危险时间阀值成正比，与碰撞时间成反比。

根据动能守恒定理计算每个危险碰撞前后的动能损失量。汽车与目标物碰撞前后的动能变化计算公式为：

其中m₁为汽车质量，m₂为碰撞目标质量，v₁、v₂为碰撞前汽车与目标碰撞物速度，v₁′、v₂′为碰撞后汽车与目标碰撞物的速度，Q₁、Q₂分别为汽车与目标碰撞物的动能变化量。

根据动能的变化量计算每个危险的碰撞伤害度，其中伤害度与碰撞前后总的动能损失量和碰撞危险时间阀值T_thr成正比，与碰撞时间T成反比。碰撞伤害度计算公式为：

其中m₁为汽车质量，m₂为碰撞目标质量，v₁、v₂为碰撞前汽车与目标碰撞物速度，v₁′、v₂′为碰撞后汽车与目标碰撞物的速度，T为偏离车道线的时间TLC或者碰撞时间TTC，T_thr为横向(车道偏离)或者纵向碰撞危险(前方碰撞、盲区危险)的时间阀值，本实施例选取横向危险时间阀值TLC_thr1＝1.2s，纵向碰撞危险时间阀值TTC_thr2＝4s，d为汽车与障碍物的纵向距离，||V₁-V₂||为汽车与障碍物纵向相对车速，C为碰撞伤害度。

本发明将目标障碍物分为三类：车辆、行人、固定物体，根据障碍物的不同分别作合理的假设来求出碰撞伤害度。

当碰撞目标为车辆，碰撞伤害度计算公式为：

其中m₁为汽车质量，m₂为障碍物车辆质量，v₁、v₂为碰撞前汽车与障碍物车辆速度，v₁′、v₂′为碰撞后汽车与障碍物车辆的速度，TTC_thr为汽车与障碍物车辆碰撞时间TTC的限值，||V₁-V₂||为汽车与前方或后方障碍物车辆相撞时纵向相对车速，d为汽车与障碍物车辆的纵向距离。

图2为多个危险同时存在的交通场景示意图，中间车为汽车，其中汽车质量m₁＝1530kg、纵向车速v₁＝25m/s，汽车横向偏离车道车速为v_y＝0.8m/s，前方障碍物车辆质量m₂＝1760kg、车速v₂＝15m/s直线行驶，左侧后方盲区障碍物车辆质量m₃＝1640kg、车速v₃＝30m/s直线行驶，当车道偏离危险、前方碰撞危险和盲区碰撞危险同时存在时，图3为实施例中多个危险同时存在时的伤害度曲线示意图，图4为实施例中多个危险同时存在时的集成式预警优先级调度输出结果示意图，预警输出根据危险性越大或者伤害度越大则预警输出信号值越大(最大为3)。

当碰撞目标为行人，假设行人碰撞前速度为0，所述碰撞伤害度计算公式为：

其中m₁为汽车质量，m₂为行人质量，v₁为碰撞前汽车速度，TTC_thr为汽车与行人碰撞时间TTC的限值，d为汽车与行人的纵向距离。

当碰撞目标为固定物体(隔离带或建筑物等)，固定物体碰撞前速度为0，假设固定物体质量无穷大，则根据动量守恒定理可得碰撞过后汽车与固定物体速度都为0，则碰撞伤害度计算公式为：

v₁为碰撞前汽车速度，TTC_thr为汽车与障碍物车辆碰撞时间TTC的限值，d为汽车与障碍物车辆的纵向距离。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种汽车安全预警方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：采集汽车状态信息和汽车周围环境信息，判断是否有碰撞危险发生的可能性；

S2：估算每个危险发生的碰撞伤害度；

S3：输出碰撞伤害度最大的危险预警。

2.根据权利要求1一种汽车安全预警方法，其特征在于：所述S2还包括判断发生的危险是单个危险还是多个危险，若为单个危险发生则直接输出危险预警。

3.根据权利要求1一种汽车安全预警方法，其特征在于：所述估算每个危险发生的碰撞伤害度包括以下步骤：

S201：计算每个危险碰撞后的汽车车速和障碍物速度；

S202：计算每个危险碰撞前后的动能损失；

S203：计算每个危险的碰撞伤害度。

4.根据权利要求3一种汽车安全预警方法，其特征在于：所述碰撞伤害度与碰撞前后总的动能损失量和碰撞危险时间阀值成正比，与碰撞时间成反比。

5.根据权利要求1一种汽车安全预警方法，其特征在于：所述汽车周围环境信息包括车道线信息、汽车同车道前方障碍物信息、汽车盲区障碍物信息。

6.一种汽车安全预警***，其特征在于：包括信息融合模块，用于采集汽车状态信息和汽车周围环境信息；预警算法模块用于包含有车道偏离预警、前方碰撞预警和盲区预警，用于判断汽车是否有碰撞危险发生；预警输出模块，用于输出伤害度最大的危险预警。

7.根据权利要求6一种汽车安全预警***，其特征在于：所述预警模块判断发生的危险是单个危险还是多个危险，若为单个危险发生则直接输出危险预警。

8.根据权利要求6一种汽车安全预警***，其特征在于：所述预警模块判断发生的危险是单个危险还是多个危险，若为多个危险发生，预警算法模块估算每个危险发生的碰撞伤害度。