CN107972648A - 一种机器人智能刹车辅助驾驶***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人智能刹车辅助驾驶***及其方法，该***包括分别与处理器相连接的定位装置、雷达传感装置、视频采集装置、通信装置、刹车装置；其中定位装置检测车辆的具体地理位置，并将地理位置信息发送给处理器；雷达传感装置检测车辆周边环境信息，并将周边环境信息发送给处理器；视频采集装置检测车内车外驾驶环境信息，并将相关视频信息发送给处理器；通信装置接收和发送相关驾驶信息；刹车装置接收处理器发出的自动刹车指令，通过电动部件对刹车踏板施力形成刹车制动。

Description

一种机器人智能刹车辅助驾驶***及其方法

技术领域

本发明涉及一种机器人智能辅助驾驶***，具体地涉及一种机器人智能刹车辅助驾驶***及其方法。

背景技术

随着中国汽车保有量的快速增长，汽车引发的交通事故也越来越多，为了保障行人安全和驾驶员安全，智能刹车***变得尤为重要。对于长途驾驶的驾驶员来说，由于长时间的疲劳驾驶，驾驶员会发生反应迟钝现象，遇到突发情况，不能及时刹车会导致人员伤亡。在驾校培训场地内，在进行科目二场地驾驶技能训练时，有时候教练员不在教练车内，学员遇到突发情况不能及时刹车，同样会导致交通事故的发生。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种智能刹车功能的机器人辅助驾驶***，能够在突发情况下，实现智能刹车，保障驾驶员和行人安全，避免交通事故的发生。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种智能刹车辅助驾驶***，该***包括分别与处理器相连接的定位装置、雷达传感装置、视频采集装置、刹车装置；其中定位装置检测车辆的具体地理位置，并将地理位置信息发送给处理器；雷达传感装置检测车辆周边环境信息，并将周边环境信息发送给处理器；视频采集装置检测车内车外驾驶环境信息，并将相关视频信息发送给处理器；刹车装置接收处理器发出的自动刹车指令，通过电动部件对刹车踏板施力形成刹车制动。

进一步地，定位装置安装在车体顶部或者车体内部，雷达传感装置安装在车体上，视频采集装置安装在车体驾驶室内，刹车部件安装在车体内，所述电动部件包括电机，电机和刹车踏板机械连接。

进一步地，所述定位装置包括卫星定位装置，该装置支持GPS/GLONASS/北斗卫星定位***。

进一步地，卫星定位装置包括两个间距大于1米的、安装在车顶的卫星定位接收天线。

进一步地，所述定位装置包括还包括惯性导航部件，该部件安装在车体内部，包括陀螺仪和加速度计，该部件通过测量车辆三轴姿态角(或角速度)以及三轴加速度进行自主导航，可以弥补卫星导航部件的不足。

进一步地，所述雷达传感装置包括超声波雷达部件，该部件用于检测车辆附件一定距离内的物体。

进一步地，所述雷达传感装置还包括毫米波雷达部件。毫米波雷达用于实现车辆的自适应巡航(ACC)、盲点监测(BSD)、变道辅助(LCA)等辅助驾驶功能，同时毫米波雷达与视频采集装置配合实现自动紧急制动(AEB)功能。

进一步地，所述雷达传感装置包括激光雷达部件，激光雷达部件包括激光探测与测量部件(LIDAR)，激光雷达部件联合GNSS(全球卫星导航***)、INS(惯性导航***)对车辆周边360°激光扫描，所得数据中含有空间三维信息和激光强度信息。激光探测与测量部件优选32线、64线激光雷达。

进一步地，所述视频采集装置包括多个摄像头，包括用于采集驾驶员人脸信息的摄像头，用于采集车外信息的摄像头，以及用于采集车内驾驶信息的摄像头。

进一步地，所述辅助驾驶***还包括用于接发相关驾驶信息的通信装置，所述通信装置与处理器相连接。

进一步地，所述通信装置包括局域网通信(WLAN)部件，局域网通信部件采用电台通信或者WIFI通信，

进一步地，所述通信装置包括移动通信部件，该移动通信部件支持移动、联通、电信等全网通通信。

进一步地，所述刹车装置还包括钢丝绳，电机与钢丝绳机械连接，钢丝绳与车体机械连接。

进一步地，其中电机固定在刹车踏板上方，钢丝绳与车体连接，电机通过钢丝绳对刹车踏板施力，形成智能刹车制动。电机可正转也可反转，刹车范围可调，也可实现点刹功能。

进一步地，所述辅助驾驶***还包括与处理器相连接的警示装置，警示装置包括显示器、麦克风、扬声器之一或其组合，处理器通过显示器显示危险报警信息，或者通过扬声器向驾驶员或者周边行人发出危险报警信息。

进一步地，所述辅助驾驶***通过通信装置接收一个或者多个监控中心的位置定位请求，并通过通信装置发送位置信息，支持按时间间隔、距离间隔或者外部事件触发方式发送地理位置信息。当车辆传感器检测到车体处于着火、严重受损等危险状态时，通信装置立即发送紧急求助信息，请求外部支援。

进一步地，所述辅助驾驶***通过通信装置将相关视频信息发送给云端服务器、外部管理中心或者交通监管中心等。

进一步地，通信装置接收的相关驾驶信息包括外部监控中心或者外部管理平台发出的紧急刹车指令，并通过处理器控制刹车装置形成刹车制动。

进一步地，该***还包括用于给***独立供电的电源装置，该电源装置与汽车发电机相连接，电源装置包括可充电蓄电池或者锂电池，安装在后背箱内。

本发明还公开了另外一种智能刹车辅助驾驶***，该***包括彼此相连的第一处理器和第二处理器，第一处理器分别与通信装置、刹车装置相连接，其中通信装置接发相关驾驶信息；第二处理器分别与定位装置、雷达传感装置、视频采集装置以及所述刹车装置相连接；其中定位装置检测车辆的具体地理位置，并将地理位置信息发送给第一处理器；雷达传感装置检测车辆周边环境信息，并将周边环境信息发送给第一处理器；视频采集装置检测车内车外驾驶环境信息，并将相关视频信息发送给第一处理器；刹车装置接收第一或者第二处理器发出的自动刹车指令，通过电动部件对刹车踏板施力形成刹车制动。

进一步地，第一处理器前置安装，安装在驾驶室内，第二处理器后置安装，安装在后备箱内。

进一步地，定位装置安装在车体顶部，雷达传感装置安装在车体上，视频采集装置安装在车体驾驶室内，刹车部件安装在车体内，所述电动部件包括电机，电机和刹车踏板机械连接。

进一步地，该***还包括警示装置和电源装置。警示装置包括显示器、扬声器、麦克风等。电源装置包括可充电蓄电池或者锂电池，安装在后背箱内。

本发明还公开了一种智能刹车辅助驾驶方法，该方法包括：定位装置检测车辆的具体地理位置，并将地理位置信息发送给处理器；雷达传感装置检测车辆周边环境信息，并将周边环境信息发送给处理器；视频采集装置检测车内车外驾驶环境信息，并将相关视频信息发送给处理器；通信装置接收相关驾驶信息，并将相关驾驶信息发送给处理器；处理器根据接收到的数据信息进行判断，发出自动刹车指令；刹车装置接收自动刹车指令，通过电动部件对刹车踏板施力形成刹车制动。

进一步地，该方法还包括：电机正转，收紧钢丝绳，对刹车踏板施力形成刹车制动；电机反转，释放钢丝绳，刹车踏板回复原位。

有益效果：本发明提供的一种机器人智能刹车辅助驾驶***，该***通过组装多种检测或者传感装置，该***能在驾驶员无法及时做出刹车动作的情况下自动实现刹车制动，保障了驾驶员和行人的安全。在日常的驾驶过程中，该***能帮助驾驶员避免疲劳驾驶引发的交通事故。在驾驶员培训过程中能帮助学员避免因错误操作或者不操作导致的交通故障。

附图说明

图1为本发明的结构原理图示。

图2为本发明的雷达传感装置结构图示。

图3为本发明的警示装置结构图示。

图4为本发明的刹车装置结构的右视图，其中附图标记如下：1-轴，2-车体，3-制动主缸，4-支架，5-铜套，6-刹车踏板，7-钢丝绳，8-电机。

图5为本发明的刹车装置结构立体图。

图6为本发明的样车图示，其中附图标记如下：9-卫星天线，10-激光雷达，11-电台天线，12-AP天线，13-带显示器、麦克风和扬声器的处理器。

图7为本发明的另一种结构原理图示。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示一种智能刹车辅助驾驶***，该***包括分别与处理器相连接的定位装置、雷达传感装置、视频采集装置、通信装置、刹车装置；其中定位装置实时检测车辆的具体地理位置，并将地理位置信息发送给处理器；雷达传感装置实时检测车辆周边环境信息，并将周边环境信息发送给处理器；视频采集装置实时检测车内车外驾驶环境信息，并将相关环境视频信息发送给处理器；通信装置接收和发送相关驾驶信息；刹车装置通过电动部件对刹车踏板施力形成刹车制动。

进一步地，所述定位装置包括卫星定位装置，该装置支持GPS/GLONASS/北斗卫星定位***，单个卫星定位天线不能提供高精度的地理位置定位信息。本发明的卫星定位装置包括两个卫星定位接收天线9(参见图6)，采用差分卫星定位技术实现了车辆厘米级的定位精度。单体卫星定位天线都存在一定的定位误差，为了提高定位精度，避免两根天线的卫星定位误差范围发生重叠，减小单体天线的误差干扰，两个卫星定位天线9之间的间距大于1米。当卫星定位装置检测到车辆运行速度超过安全速度限制，处理器会通过警示装置发出警示指令提醒驾驶员注意行驶速度，当车辆速度过高时，处理器会发出自动点刹指令，使车辆降速到安全车速。

进一步地，所述定位装置包括还包括惯性导航部件，该部件通过测量车辆三轴姿态角(或角速度)以及加速度进行自主导航，可以弥补卫星导航部件的不足。特别是车辆行驶在城市街道或者隧道内，卫星定位不能及时给出相关位置信息和速度信息。本发明优选微惯性导航部件，包括三轴陀螺仪和三轴加速度计。三轴加速度计能够准确地提供车辆的瞬时速率，跟卫星定位装置形成互补。当微惯性导航部件检测到车辆行驶速度高于安全车速时，处理器会通过警示装置发出警示指令提醒驾驶员注意行驶速度，当车辆速度过高时，处理器会发出自动点刹指令，使车辆降速到安全车速。遇到紧急情况下，处理器会发出紧急刹车指令，电动部件将刹车拉至最低位，实现紧急制动。在驾校场地培训时，当车辆定位装置检测驾驶车辆驶出安全区域，直接发送定位信号给处理器，处理器判断车辆位置信息是否超出安全区域，若超出立即发送刹车指令给刹车装置进行刹车制动。

进一步地，所述雷达传感装置包括超声波雷达部件，该部件用于检测车辆附件一定距离内(3米以内)的物体。当车辆正常行驶时，超声波雷达部件若检测到车辆周边有异常物理，处理器立即发送刹车指令给刹车装置进行刹车制动。

进一步地，所述雷达传感装置还包括毫米波雷达部件。毫米波雷达可以探测到1公里以内的物体，用于实现车辆的自适应巡航(ACC)、盲点监测(BSD)、变道辅助(LCA)等辅助驾驶功能，同时毫米波雷达与视频采集装置配合实现自动紧急制动(AEB)功能。

进一步地，所述雷达传感装置包括激光雷达部件10(见图6)，激光雷达部件10包括激光探测与测量部件(LIDAR)，激光雷达部件联合GNSS(全球卫星导航***)、INS(惯性导航***)对车辆周边360°激光扫描，所得数据中含有空间三维信息和激光强度信息。激光探测与测量部件优选32线、64线激光雷达。毫米波雷达一般安装在车头位置，用于检测车辆行驶正前方的物体，而激光雷达部件可以实现车辆周边360度全方位、无死角成像。当车辆正常行驶时，激光雷达部件若检测到车辆周边有异常物理，处理器立即发送刹车指令给刹车装置进行刹车制动。

进一步地，所述视频采集装置包括多个摄像头，包括用于采集驾驶员人脸信息的摄像头，用于采集车外信息的摄像头，以及用于采集车内驾驶信息的摄像头，摄像头一般安装在驾驶室后视镜附件。当车辆正常行驶时，视频采集装置采集到驾驶员面部信息，并识别是否属于疲劳驾驶，处理器立即发送刹车指令给刹车装置进行刹车制动。当车辆正常行驶时，视频采集装置采集到车辆前端出现行人时，处理器进行识别，判断为危险情况时，发出自动刹车指令。当车辆正常行驶时，视频采集装置采集到车辆内部发生异常情况时，处理器进行识别，判断为危险情况时，发出自动刹车指令。

进一步地，所述通信装置包括局域网通信(WLAN)部件，局域网通信部件采用电台通信或者WIFI通信。电台天线参见图6中的天线11，WIFI通信所用天线参见图6中的AP天线12。

进一步地，所述通信装置包括移动通信部件，该移动通信部件支持移动、联通、电信等全网通通信。

进一步地，本发明的刹车装置的一个实施例如图4所示，所述刹车装置包括电机8、钢丝绳7，其中电机8固定在刹车踏板6上方，钢丝绳7通过铜套5、支架4与车体2连接，电机8通过收缩钢丝绳7对刹车踏板6施力，进而通过轴1施力于制动主缸3(真空助力器省略)，进而实现刹车制动。该刹车装置的立体图如图5所示，该刹车装置结构小巧，所占空间小，不需要破坏车体结构，易于安装，使用方便。

进一步地，所述辅助驾驶***还包括警示部件，警示部件包括显示器、麦克风、扬声器之一或其组合，处理器通过显示器显示危险报警信息，或者通过扬声器向驾驶员或者周边行人发出危险报警信息。如图6所示，显示器和扬声器集成在处理器的主机上，即带显示器和扬声器的处理器13。碰到紧急情况，驾驶员可通过麦克风跟外界进行沟通。

本发明基于智能刹车***的电子器件较多，功耗量大，若通过汽车电瓶供电，会大大增加汽车电瓶的负载，我们单独设置了一个电源装置用于给智能刹车***供电，该电源装置可采用可充电的锂电池或者蓄电池，同时该电源装置与汽车发电机相连。

进一步地，所述辅助驾驶***通过通信装置接收一个或者多个监控中心或者管理中心的位置定位请求，并通过通信装置发送位置信息，支持按时间间隔、距离间隔或者外部事件触发方式发送地理位置信息。

进一步地，所述辅助驾驶***还包括通信装置接收外部监控中心或者外部管理平台发出的紧急刹车指令，并实时发送给处理器，形成刹车制动。当外部的监控中心或者管理平台通过定位信息数据或者车辆室内室外视频信息发现异常情况后，立即发送紧急刹车指令，实现智能刹车制动。特别是在夏季，驾驶训练处于高温高热的环境下，有时学员会出现中暑等身体异常情况，或者学员做出错误驾驶操作，外部监控中心或者管理中心通过视频采集装置采集的驾驶员信息，发出紧急刹车指令。

在研发过程中，我们发现仅使用一个处理器工作，该处理器的工作量大，特别是在复杂路况的情况下，处理器需要处理多个传感、检测装置发过来的信息，遇到高温高湿的环境会发生卡顿现象，导致不能及时发出刹车指令，造成交通事故。针对这种情况，我们改进了***结构，如图7所示，采用两个处理器，第一处理器前置安装，安装在驾驶室内，主要用于通信和警示功能以及发出刹车指令信号；第二处理器后置安装，安装在后备箱内，主要用于接收定位、雷达传感、视频采集的数据信息以及发出刹车指令信号；同时第一处理器和第二处理器相连接。两个处理器协同分工，提高数据处理速度，降低处理器功耗和运行故障率。同时基于移动通信终端的快速发展，第一处理器、通信装置和警示装置可以直接购买市场上销售的移动通信终端来替代，大大降低了生产成本。用户也可以通过使用自己的手机替代我公司的第一处理器来实现辅助驾驶功能，只需在手机上安装我公司开发的辅助驾驶APP即可。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种智能刹车辅助驾驶***，其特征在于，所述***包括分别与处理器相连接的定位装置、雷达传感装置、视频采集装置、刹车装置；其中定位装置检测车辆的具体地理位置，并将地理位置信息发送给处理器；雷达传感装置检测车辆周边环境信息，并将周边环境信息发送给处理器；视频采集装置检测车内车外驾驶环境信息，并将相关视频信息发送给处理器；所述刹车装置包括电动部件，刹车装置接收处理器发出的自动刹车指令，通过电动部件对刹车踏板施力形成刹车制动。

2.根据权利要求1所述的智能刹车辅助驾驶***，其特征在于，所述定位装置包括卫星定位装置，该卫星定位装置支持GPS/GLONASS/北斗卫星定位***，该卫星定位装置还包括两个间距大于1米的、安装在车顶的卫星定位天线。

3.根据权利要求1所述的智能刹车辅助驾驶***，其特征在于，所述雷达传感装置包括超声波雷达、毫米波雷达、激光雷达之一或其组合，其中激光雷达部件包括激光探测与测量部件(LIDAR)。

4.根据权利要求1所述的智能刹车辅助驾驶***，其特征在于，所述视频采集装置包括用于采集驾驶员人脸信息的摄像头、用于采集车外信息的摄像头、用于采集车内驾驶信息的摄像头之一或其组合。

5.根据权利要求1-4之一所述的智能刹车辅助驾驶***，其特征在于，所述刹车装置包括钢丝绳，电动部件选用电机，其中电机固定在刹车踏板上方，钢丝绳与车体连接，电机通过钢丝绳对刹车踏板施力，形成刹车制动。

6.根据权利要求1-4之一所述的智能刹车辅助驾驶***，其特征在于，所述辅助驾驶***还包括与处理器相连接的警示装置，警示装置包括显示器、麦克风、扬声器之一或其组合，处理器通过显示器显示危险报警信息，或者通过扬声器向驾驶员或者周边行人发出危险报警信息。

7.根据权利要求1-4之一所述的智能刹车辅助驾驶***，其特征在于，所述辅助驾驶***还包括与处理器相连接的通信装置，所述通信装置包括移动通信部件，该移动通信部件支持移动、联通、电信通信。

8.一种智能刹车辅助驾驶***，其特征在于，该***包括彼此相连的第一处理器和第二处理器，第一处理器分别与通信装置、刹车装置相连接，其中通信装置接收相关驾驶信息，并发送给第一处理器；第二处理器分别与定位装置、雷达传感装置、视频采集装置以及所述刹车装置相连接；其中定位装置检测车辆的具体地理位置，并将地理位置信息发送给第一处理器；雷达传感装置检测车辆周边环境信息，并将周边环境信息发送给第一处理器；视频采集装置检测车内外驾驶环境信息，并将相关视频信息发送给第一处理器；刹车装置接收第一、第二处理器发出的自动刹车指令，通过电动部件对刹车踏板施力形成刹车制动。

9.一种智能刹车辅助驾驶方法，其特征在于，该方法包括：

定位装置检测车辆的具体地理位置，并将地理位置信息发送给处理器；

雷达传感装置检测车辆周边环境信息，并将周边环境信息发送给处理器；

视频采集装置检测车内车外驾驶环境信息，并将相关视频信息发送给处理器；

通信装置接收相关驾驶信息，并将相关驾驶信息发送给处理器；

处理器根据接收到的数据信息进行判断，发出自动刹车指令；

刹车装置接收到自动刹车指令，通过电动部件对刹车踏板施力形成刹车制动。

10.根据权利要求9所述的智能刹车辅助驾驶方法，其特征在于，所述电动部件包括电机，电机正转时收紧钢丝绳，对刹车踏板施力形成刹车制动；电机反转时释放钢丝绳，刹车踏板回复原位。