CN108230748A - 一种基于视觉感知的低成本超车预警*** - Google Patents

一种基于视觉感知的低成本超车预警*** Download PDF

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孙兴国
朱茂飞
李立君
张楠
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Hefei ideal Automotive Technology Co., Ltd.
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Ke Mei Auto Parts (shanghai) Co Ltd
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Abstract

本发明涉及汽车主动安全领域。为解决超车过程中驾驶员未对车道周围的环境进行全面的检测和评估，对超车视距估计不当所造成的追尾和侧向碰撞的问题。发明一种基于视觉感知的低成本超车预警***，包括前向检测模块、后向检测模块、超车预警***控制器、显示与报警单元、车速传感器。其用途主要有二，一是该***，可以在有危险和有潜在危险的情况下给予司机报警，有效避免交通事故的发生，而且在没有潜在危险的情况下可以提醒司机是否可以安全超车或是安全回归原车道，同时减小了司机的负担；二是采用双目视觉传感器获得自车前后方本车道及相邻车道的交通信息，与采用激光雷达的方案相比，在***成本上具有极大的优势。

Description

一种基于视觉感知的低成本超车预警***
技术领域
本发明涉及汽车主动安全领域，尤其涉及一种基于视觉感知的低成本超车预警***。
背景技术
随着汽车保有量的增加，交通事故的发生也越来越多。据统计，其中因超车不当所造成的事故达事故总数的15%。这些超车事故大都是因为驾驶员对超车视距估计不当所造成的追尾和侧向碰撞。目前已有基于多传感器信息融合的超车预警***，但是由于激光和毫米波雷达的价格昂贵，对推广造成一定的影响，设计一种低成本的超车预警***不仅要在车辆超车过程中有潜在危险时能给予驾驶员警示，使驾驶员能够及时的做出调整，还要能够实时的提醒驾驶员是否能够启动超车及是否能够回归原车道显得十分必要。
中国专利申请公开了一种超车预警控制***及控制方法（CN103182981），包括超车预警控制器、超车预警装置、模糊控制器、测距传感器、转向开关和环境光传感器。通过对本车与右前车纵向距离、转向开关状态和外部环境光量的模糊计算，超车预警控制器可以在危险的情况下对前车进行闪烁远近光灯、鸣喇叭等行为，从而对前车进行有效提醒，避免了交通事故的发生。该发明只对自车在超越前车的过程中，对被超车进行实时的跟踪和检测，并未对车道周围的环境进行全面的检测和评估，同时没有考虑到超车过程中的侧向碰撞的问题。
发明内容
具体技术方案如下：
一种基于视觉感知的低成本超车预警***，包括前向检测模块、后向检测模块、超车预警***控制器、显示与报警单元、车速传感器，前向检测模块安装在汽车前挡风玻璃上、后向检测模块安装在后挡风玻璃上、超车预警***控制器布置在发动机舱内、显示与报警单元安装在车内的仪表板上，车速传感器特指轮速传感器，布置在车轮上。前向检测模块、后向检测模块和车速传感器作为超车预警***的传感器，与超车预警***控制器相连。超车预警***控制器与显示与报警单元相连。超车预警***通过双目机器视觉检测自车前后方道路情况和车辆运动情况，超车预警***控制器结合车速传感器给出的自车速度，推算出周围车辆的行车速度以及自车与它们的横向与纵向相对速度，并由预测算法对此距离和速度进行实时的跟踪和预测，当自车与其他车辆在纵向和横向距离上产生潜在的危险时，给予驾驶员报警，以使驾驶员能有足够的时间做出调整。同时超车预警***控制器会根据周围车辆的分布情况判断自车所处的状态，当自车在跟车状态或是完成超车处于欲回归状态时，控制器会根据所处的车辆状态和周围环境推算出执行超车和回归时自车的安全情况，当确认执行超车和回归无潜在危险时，通过提示器，提醒驾驶员可以安全超车或是安全回归。
一种基于视觉感知的低成本超车预警***的实现方法包括以下步骤：
第一步，利用前向检测模块、后向检测模块获得自车前后方本车道及相邻车道的交通状况和他车运动状态信息。
第二步，利用车速传感器获取自车的行车速度VZ。
第三步，超车预警***控制器根据前向检测模块和后向检测模块传输来的信息，利用双目立体视觉识别算法从中提取自车前后方及相邻车道的车辆信息，包括车辆的数目、与自车的纵向距离Y和横向距离X。
第四步，超车预警***控制器计算出前后方本车道及相邻车道车辆的行驶速度VE及其与自车的纵向相对速度Uy和横向相对速度Ux。
第五步，超车预警***控制器结合上述步骤所得的X、Y、VZ、VE、Uy和Ux，利用识别算法将自车划为跟车阶段、超车阶段、欲回归阶段。
第六步，根据前几步的结果，建立不同车辆状态下的安全距离模型，计算出车辆在不同状态下安全行驶的运动参数VZM、UyM和UxM。
第七步，超车预警***控制器将所获得的自车及环境车辆的运动状态信息X、Y、VZ、VE、Uy和Ux作为输入，导入到安全距离模型，计算此时车辆的安全状态。通过模糊推理和预测算法推测车辆下一步的安全状态，以确定车辆有无潜在的危险，以此结果来驱动显示与报警单元，提示驾驶员可否执行超车和可否安全回归原车道。
本发明的有益效果在于：
（1）一种基于视觉的超车预警***，可以在有危险和有潜在危险的情况下给予司机报警，有效避免交通事故的发生，而且在没有潜在危险的情况下可以提醒司机是否可以安全超车或是安全回归原车道，同时减小了司机的负担。
（2）采用双目视觉传感器获得自车前后方本车道及相邻车道的交通信息，与采用激光雷达的方案相比，在***成本上具有极大的优势。
附图说明
图1是超车预警***安装位置示意图
图2是超车预警***结构示意图
图3是超车预警***控制流程图
附图中标记：
1-前向检测模块；2-后向检测模块；3-超车预警***控制器；4-显示与报警单元；5-车速传感器。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
参见图1-图2，一种基于视觉感知的低成本超车预警***，包括前向检测模块1、后向检测模块2、超车预警***控制器3、显示与报警单元4、车速传感器5。前向检测模块1安装在汽车前挡风玻璃上，由前向双目视觉相机和前向图像传感器组成。后向检测模块2安装在后挡风玻璃上，由后向双目视觉相机和后向图像传感器组成。超车预警***控制器3布置在发动机舱内、显示与报警单元4安装在车内的仪表板上，车速传感器5特指轮速传感器，布置在车轮上。前向检测模块1、后向检测模块2和车速传感器5作为超车预警***的传感器，与超车预警***控制器3相连。超车预警***控制器3与显示与报警单元4相连。
参见图2-图3，一种基于视觉感知的低成本超车预警***，超车预警***通过前向检测模块1和后向检测模块2的双目机器视觉相机检测自车前后方道路情况和车辆运动情况，超车预警***控制器3结合车速传感器5给出的自车速度，推算出周围车辆的行车速度以及自车与它们的横向与纵向相对速度，并由预测算法对此距离和速度进行实时的跟踪和预测，当自车与其他车辆在纵向和横向距离上产生潜在的危险时，给予驾驶员报警，以使驾驶员能有足够的时间做出调整。同时超车预警***控制器3会根据周围车辆的分布情况判断自车所处的状态，当自车在跟车状态或是完成超车处于欲回归状态时，超车预警***控制器3会根据所处的车辆状态和周围环境推算出执行超车和回归时自车的安全情况，当确认执行超车和回归无潜在危险时，通过提示器，提醒驾驶员可以安全超车或是安全回归，具体实现包括以下步骤：
第一步，利用前向检测模块1、后向检测模块2获得自车前后方本车道及相邻车道的交通状况和他车运动状态信息。
第二步，利用车速传感器5获取自车的行车速度VZ。
第三步，超车预警***控制器3根据前向检测模块1和后向检测模块2传输来的信息，利用双目立体视觉识别算法从中提取自车前后方及相邻车道的车辆信息，包括车辆的数目、与自车的纵向距离Y和横向距离X。
第四步，超车预警***控制器3计算出前后方本车道及相邻车道车辆的行驶速度VE及其与自车的纵向相对速度Uy和横向相对速度Ux。
第五步，超车预警***控制器3结合上述步骤所得的X、Y、VZ、VE、Uy和Ux，利用识别算法将自车划为跟车阶段、超车阶段、欲回归阶段。
第六步，根据前几步的结果，建立不同车辆状态下的安全距离模型，计算出车辆在不同状态下安全行驶的运动参数VZM、UyM和UxM。
第七步，超车预警***控制器3将所获得的自车及环境车辆的运动状态信息X、Y、VZ、VE、Uy和Ux作为输入，导入到安全距离模型，计算此时车辆的安全状态。通过模糊推理和预测算法推测车辆下一步的安全状态，以确定车辆有无潜在的危险，以此结果来驱动显示与报警单元4，提示驾驶员可否执行超车和可否安全回归原车道。

Claims (9)

1.一种基于视觉感知的低成本超车预警***，包括前向检测模块1、后向检测模块2、超车预警***控制器3、显示与报警单元4、车速传感器5。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉感知的低成本超车预警***，其特征在于前向检测模块1安装在汽车前挡风玻璃上，由前向双目视觉相机和前向图像传感器组成，后向检测模块2安装在后挡风玻璃上，由后向双目视觉相机和后向图像传感器组成，超车预警***控制器3布置在发动机舱内、显示与报警单元4安装在车内的仪表板上，车速传感器5特指轮速传感器，布置在车轮上，前向检测模块1、后向检测模块2和车速传感器5作为超车预警***的传感器，与超车预警***控制器3相连，超车预警***控制器3与显示与报警单元4相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉感知的低成本超车预警***，其特征在于利用前向检测模块1、后向检测模块2获得自车前后方本车道及相邻车道的交通状况和他车运动状态信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉感知的低成本超车预警***，其特征在于利用车速传感器5获取自车的行车速度VZ。
5.根据权利要求1所述的一种基于视觉感知的低成本超车预警***，其特征在于超车预警***控制器3根据前向检测模块1和后向检测模块2传输来的信息，利用双目立体视觉识别算法从中提取自车前后方及相邻车道的车辆信息，包括车辆的数目、与自车的纵向距离Y和横向距离X。
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉感知的低成本超车预警***，其特征在于超车预警***控制器3计算出前后方本车道及相邻车道车辆的行驶速度VE及其与自车的纵向相对速度Uy和横向相对速度Ux。
7.根据权利要求1所述的一种基于视觉感知的低成本超车预警***，其特征在于超车预警***控制器3结合上述步骤所得的X、Y、VZ、VE、Uy和Ux，利用识别算法将自车划为跟车阶段、超车阶段、欲回归阶段。
8.根据权利要求1所述的一种基于视觉感知的低成本超车预警***，其特征在于根据前几步的结果，建立不同车辆状态下的安全距离模型，计算出车辆在不同状态下安全行驶的运动参数VZM、UyM和UxM。
9.根据权利要求1所述的一种基于视觉感知的低成本超车预警***，其特征在于超车预警***控制器3将所获得的自车及环境车辆的运动状态信息X、Y、VZ、VE、Uy和Ux作为输入，导入到安全距离模型，计算此时车辆的安全状态，通过模糊推理和预测算法推测车辆下一步的安全状态，以确定车辆有无潜在的危险，以此结果来驱动显示与报警单元4，提示驾驶员可否执行超车和可否安全回归原车道。
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