CN108573603A - 一种智能追尾预警*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能追尾预警***，包括主控装置(1)、信息采集装置(2)、测距装置(3)、显示装置(5)、声光报警装置(6)和通信装置(4)。信息采集装置(2)用于采集本车速度、车流量及天气状况信息，测距装置(3)用于实时监测后方车辆与本车之间的距离、相对速度及相对角度，主控装置(1)用于对信息采集装置(2)、测距装置(3)收集来的数据进行分析处理判断，然后将指令信号传送到显示装置(5)、声光报警装置(6)，从而实现“三段”预警功能。该智能防追尾预警***通过信息采集装置(2)实时采集车速度、车流量及天气状况信息，从主动防御出发，弥补了当前社会汽车主动安全配置的不足，具有成本低，精度高，设置灵活，稳定性好等优点。

Description

一种智能追尾预警***

技术领域

本发明涉及一种智能追尾预警***，尤其是涉及一种能实现三段预警功能的智能追尾 预警***。

背景技术

随着我国汽车数量不断增加，交通事故发生数量一直居高不下，造成了大量人员伤亡 和经济损失。特别值得人们关注的是，在诸多交通事故中，汽车追尾是最常见的交通事故 之一，在交通事故中占据着很高的比例。在我国近几年的交通事故统计中，汽车追尾事故 均超过了30％，造成的财产损失和人员伤亡占总损伤的60％。汽车追尾碰撞发生的主要原 因是由于驾驶员精神不集中导致行车间距过小、制动不及时，而且在环境状况不佳的条件 下极易发生。因此，需要一种智能装置，预防追尾以及被追尾，消除行车状况下的安全隐 患，避免交通事故的发生，提高人员生命安全。

如中国专利(CN201720900985.2)提供了一种汽车防追尾智能预警控制装置，该装置 通过后测速仪测量出后方来车的车速，与本车车速进行比较，进而得出安全距离，再通过 后测距仪测出两车之间的距离，通过测量值和安全距离数据的比较决定是否警，该种报警 条件具有较高的准确性，能有效提示后方来车，防止出现追尾现象；而且通过前测速器测 量出前方车辆的车速，与本车车速进行比较，得出安全距离，当前测距仪测出的两车之间 的距离小于安全距离通过控制汽车的防追尾装置和节气门装置，自动控制汽车的车速，防 止出现追尾现象；但是该装置不能准确的感知周围路段的车流量及天气状况，不能对速度 进行很好的控制。

再有一些市面上的无人驾驶车辆大多采用在车辆上安装相应的传感器来感知车辆周 围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，然 而通过传感器探测会存在探测死角的问题，从而导致探测不准确或是没有探测到信号，无 法保证车辆的安全行驶。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供道路智能追尾预警***，其通过利用 光伏板上电信号的变化情况实时监测车速、车流量及天气状况不但能降低成本，还减少了 硬件设施，同时利用主控装置能实现分阶段报警，提高了行车的安全性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种智能追尾预警***，适用于光伏公路，包括主控装置、信息采集装置、测距装置、 显示装置和声光报警装置，其特征是：其中所述信息采集装置用于实时采集本车速度、车 流量信息及天气状况，并将采集的数据发送给主控装置；测距装置用于实时监测后方车辆 与本车之间的距离、相对速度及相对角度，并将采集的数据发送给主控装置；显示装置用 于显示天气状况、本车速度、相对速度、相对角度、后车距离和安全状态；声光报警装置用于执行防追尾预警、后风挡字幕提醒和对本车驾驶员语音提示功能；主控装置用于对信息采集装置和测距装置收集来的数据进行分析处理判断，然后将指令信号传送到显示装置、声光报警装置，从而完成对整个智能防追尾预警***的控制。

所述光伏板可以根据车辆在道路上行驶需求固定间距的设置光伏板，使得信息采集模 块采集车辆的行驶速度、车流量信息及天气状况。

所述信息采集装置包括电信号监测单元、计时单元，所述信息采集装置配置在光伏公 路的光伏板内，用于实时监测车辆行驶速度、车流量及天气状况。

所述测距装置采用雷达测距或者摄像***测距，当采用雷达测距时，所述雷达测距可 采用超声波雷达、激光雷达或者毫米波雷达。

具体地，所述主控装置中包括数据接收单元、数据发送单元。所述数据接收单元用于 接受信息采集装置采集的到数据信息，所述数据发送单元用于指令信号传送到显示装置和 声光报警装置。

所述主控制装置被配置为基于所述光伏板上电信号变化的持续时间和所述光伏板两 端的间距来确定车辆的行驶速度；

所述主控制装置包括计数器，所述计数器被配置为基于光伏板上电信号的一次变化过 程计数一次。

所述电信号监测单元用于监测光伏板上的电压、电流、功率、电量等。

所述电信号监测单元监测到的电信号变化可由每块光伏板的输出功率的变化来表示， 所述输出功率变化对应的持续时间由所述计时单元来监测；设定单块光伏板的额定功率为 W，转换效率为η，单块光伏板的相对两端的间距为L，当无车辆行驶经过所述单块光伏板 时，所述单块光伏板的输出功率W1＝W*η，当有车辆行驶经过所述单块光伏板时，所述车 辆前部经过所述单块光伏板的起始端，所述输出功率W1开始逐渐降低，一直到所述车辆前部到达所述单块光伏板的末端，所述输出功率降到最低点W2，所述输出功率从W1降到 W2的时间为T1，此后一直保持所述输出功率在W2，直到所述车辆尾部行驶离开所述单块 光伏板的起始端，所述输出功率保持在W2的时间为T2，所述输出功率开始逐渐升高，直 到W1，此时所述车辆尾部行驶离开所述单块光伏板的末端，所述输出功率从W2升高到W1 的时间为T1；所述电信号监测单元和计时单元监测到的数据发送给所述主控装置。

所述光伏板在持续无遮挡的光照下，其获取的电信号是稳定的，其输出功率也是稳定 的，所述输出功率降低，所述光伏板上的光照强度也降低，所述输出功率升高，所述光伏 板上的光照强度也升高；当监测到指定路段内所有光伏板的输出功率均降低时，可以判断 得出所述指定路段内的光照强度也降低，根据光照强度与天气状况的对照关系，得出所述 指定路段内的天气状况。

具体的信息采集装置监测车辆行驶速度和天气状况的过程为：当车辆在一块光伏板上 行驶通过时，设置于所述光伏板内的电信号监测单元监测到电信号变化，所述电信号经历 从稳定值逐渐降低至最小值然后从最小值逐渐升高至所述稳定值，所述计时单元监测到电 信号从稳定值逐渐降低至最小值的时间、电信号保持为最小值的时间和电信号从最小值升 高至稳定值的时间，其中，电信号从稳定值逐渐降低至最小值的时间等于电信号从最小值 逐渐升高至稳定值的时间，所述光伏板两端的间隔预存在所述主控制装置内，所述主控制 装置根据速度公式，通过电信号变化持续时间和所述光伏板两端的间隔计算得出车辆的行 驶速度；主控制装置内还根据多个光伏板上的电信号变化分析得到多个光伏板所在路段的 光照强度变化，然后根据所述光照强度变化得到所述路段的天气状况。

具体的信息采集装置采集车流量信息的过程为：当车辆行驶通过一块光伏板时，所述 电信号监测单元监测到所述光伏板上电信号经历从稳定值逐渐降低至最小值然后从所述 最小值逐渐升高至所述稳定值的过程，或者，所述电信号监测单元监测到所述光伏板以及 与所述光伏板相邻的左右两块光伏板上的电信号均经历从稳定值逐渐降低至最小值然后 从所述最小值逐渐升高至所述稳定值的过程，则所述计数器基于所述光伏板上电信号的一 次变化过程计数一次，或者，所述计数器基于所述光伏板和与其相邻的左右两块光伏板上 的电信号的一次变化过程计数一次。进而统计出该路段的车流量信息。

进一步地，当所述电信号监测单元在同一时间段监测到相邻的前后左右多个光伏板上 的电信号均经历从稳定值逐渐降低至最小值然后从所述最小值逐渐升高至所述稳定值的 过程，则此时的电信号变化过程不是由车辆经过引起的，所述计数器不计数。

所述道路预警***还包括通信装置，是在后车也装备该通信装置的情况下，***会同 时将提示信号发送到对方，提示后方车辆注意保持安全距离，控制车速。

所述预警***还包括电源管理装置，用于给其它各装置供电。

所述信息采集装置和测距装置采集的数据经所述主控装置分析计算处理并作出操作 指令，所述操作指令分为三个阶段：第一阶段，当后方车辆与本车距离达到预警距离且相 对速度大于零时，点亮后方红色LED预警灯提示后方车辆；第二阶段，当后方车辆不顾预 警信号继续靠近达到警示距离时，***会将所述LED灯转成闪烁状态，同时点亮后挡风玻 璃上的点阵交替闪烁警示文字，以提示后方车辆；第三阶段，当后方车辆进入危险距离时， ***在加快LED警示灯和点阵闪烁频率的同时，会将驾驶舱的信息显示屏的底色变成醒目 的红色并通过语音提示本车驾驶员注意后方车辆，以便可以及时采取相应预防措施。

所述预警距离、警示距离和/或危险距离可人为设定。

一种道路智能防追尾预警方法，其使用了上述技术方案中任意一项的智能防追尾预警 ***，其特征是：防追尾预警***开机时进行初始化设置，并且语音播报“欢迎使用智能 佯装防追尾预警***”内容；然后信息采集装置采集本车速度、车流量及天气状况；测距装置实时监测后方车辆与本车之间的距离和相对速度数据信号及相对角度信息；主控装置对信息采集装置和测距装置收集来的数据进行分析处理判断，然后将指令信号传送到显示装置、声光报警装置，从而完成对整个智能防追尾预警***的控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)通过光伏板内的信息采集装置对行驶车辆的速度、车流量及天气状况进行实时监测，省去了额外的硬件监控设备，降低了车速监控成本，又能准确监测过往车辆的行驶速度、车流量及天气状况，而且提升了车辆监测的隐蔽性和有效性；(2)通过测距装置采集两车之间的距离以及相对速度等数据进行处 理判断，主动防御，通过尾灯警示后方及语音提示本车驾驶员，并采用三段提示法对后方 车辆和本车驾驶员作出提前预警，以确保车内人员安全，防止追尾事故的发生，实用价值 高。本发明作为汽车安全预警***，可适用于汽车生产商为新车增加的安全配置，也可作 为汽配商为用户加装的安全预警***；***成本低，性能佳，集成度高，便于安装，商家 与客户都易接受，市场推广前景好。

附图说明

图1为本发明一种智能追尾预警***框图；

图2为本发明一种智能追尾预警***中信息采集装置框图；

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施 例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于 本发明保护的范围。

如图1，本发明涉及一种智能追尾预警***，适用于光伏公路，光伏板铺设在路面下 方，在路面的每个车道上均相隔5米设置铺设一块光伏板，该预警***包括主控装置(即主控CPU)1、电源管理装置7、信息采集装置2、测距装置3,、显示装置5、声光报警装 置6、通信装置4等几部分。本实施例中的测距装置为雷达测量装置，信息采集装置2用 于采集本车速度、车流量及天气状况(空气能见度)等信息；雷达测量装置用于实时监测 后方车辆距离、相对速度和相对角度等数据信号；显示装置5主要用于显示天气状况、本 车速度、相对速度、后车距离和安全状态(正常、预警、警示、危险)等，并且在状态是 “危险”时，底色转变为醒目的红色；声光报警装置6主要是执行佯装防追尾预警、后风 挡字幕提醒和对本车驾驶员语音提示等功能；通信装置4是在后车也装备该设备的情况下， ***会同时将提示信号发送到对方，提示后方车辆注意保持安全距离，控制车速；主控装 置1用于对信息采集装置2和雷达测量装置收集来的数据进行分析处理判断，然后将指令 信号传送到显示装置5、声光报警装置6和通信装置4，从而完成对整个智能防追尾预警 ***的控制。电源管理装置7用于给其它各装置供电。

如图2，所述信息采集装置2包括电信号监测单元201、计时单元202，所述信息采集装置2配置在光伏公路的光伏板内，用于实时监测车辆行驶速度、车流量及天气状况。

所述主控装置1为内置嵌入式芯片的处理单元，如单片机AVRmege128；所述主控装置 中包括数据接收单元、数据发送单元。所述数据接收单元用于接受信息采集装置2采集的 到数据信息，所述数据发送单元用于指令信号传送到显示装置5和声光报警装置6。

所述主控装置1被配置为基于所述光伏板上电信号变化的持续时间和所述光伏板两端 的间距来确定车辆的行驶速度；

所述主控装置1包括计数器，所述计数器被配置为基于光伏板上电信号的一次变化过 程计数一次。

所述电信号监测单元201用于监测光伏板上的电压、电流、功率、电量等。

具体地，测速过程为：当车辆在一块光伏板上行驶通过时，所述主控装置1被配置为 基于所述光伏板上电信号变化的持续时间和所述光伏板两端的间距来确定车辆的行驶速 度。在实际应用中，所述光伏板为晶硅太阳能板，其尺寸为2000*1000*35mm，额定功率为180W，转换效率为80％，光伏板的两端中心位置设有端点A、B，端点A到端点B的距离L＝2000mm，当无车辆行驶经过所述光伏板时，所述光伏板的输出功率W1＝W*η ＝180*80％＝140W，当有车辆行驶经过所述光伏板时，所述车辆前部经过端点A，所述输出功 率W1开始逐渐降低，一直到所述车辆前部到达端点B，所述输出功率降到最低点W2，此 时，所述光伏板被车辆完全遮挡住，无法获得光的直接照射，但是能通过照射在相邻光伏 板上的光的反射、散射等获得间接的光照射，进而转换得到较低的输出功率，这里将W2 定义为W2＝W1*10％＝14W，所述计时单元202监测得到所述输出功率从W1降到W2的时间为 0.12S，此后一直保持所述输出功率在W2，直到所述车辆尾部行驶离开端点A，所述输出 功率保持在W2的时间为0.18S，所述输出功率开始逐渐升高，直到W1，此时所述车辆尾 部行驶离开端点B，所述输出功率从W2升高到W1的时间为0.12S，根据速度公式v＝L/t， 计算得到车辆的行驶速度v＝60KM/h。

具体地，监测车流量过程为：所述计数器被配置为基于光伏板上电信号的一次变化过 程计数一次。当车辆行驶通过一块光伏板时，所述电信号监测单元201监测到所述光伏板 上电信号经历从稳定值逐渐降低至最小值然后从所述最小值逐渐升高至所述稳定值的过 程，或者，所述电信号监测单元201监测到所述光伏板以及与所述光伏板相邻的左右两块 光伏板上的电信号均经历从稳定值逐渐降低至最小值然后从所述最小值逐渐升高至所述 稳定值的过程，则所述计数器基于所述光伏板上电信号的一次变化过程计数一次，或者， 所述计数器基于所述光伏板和与其相邻的左右两块光伏板上的电信号的一次变化过程计 数一次。

具体地，监测天气状况的过程为：所述电信号监测单元201监测到多个光伏板的输出 功率的变化，所述主控装置1根据输出功率的变化得到多个光伏板所在路段的光照强度变 化，所述主控装置1根据所述光照强度变化和存储在所述主控装置1内的常见天气的光照 强度对照表，可以分析得到所述路段内的天气状况。具体地，所述常见天气的光照强度对 照表包括：晴天的光照强度值为30000-300000lx，阴天的光照强度值为3000-10000lx，相当于晴天时的1％-10％，日出日落时的光照强度值为300lx，相当于晴天时的0.1％-1％，黑夜的光照强度值为0.001-0.02lx，相当于晴天阳光直射地面时的3.3e-9～6.7e-7。当在白天正常日照时间内，所述电信号监测单元201监测到某个路段的多个光伏板的总输出功率下降超过99.9％时，所述路段的天气异常，可能出现下雨或大雾天气。所述主控装置1 将监测到的天气状况状况发送至显示装置5。

本发明的一种道路防追尾预警***通过信息采集装置2和测距装置3分别完成本车信 息采集和后车信息采集。信息采集装置2主要采集天气、本车速度、车流量等信息；后车 信息采集装置2主要通过雷达测量装置实时监测后方车辆距离、相对速度和相对角度等数 据信号。采集的信息经***主控装置1分析、计算、处理并作出操作指令。***指令主要分为三个阶段：

第一阶段，当后方车辆与本车距离达到预警范围且相对速度大于零时，***点亮后方 红色LED预警灯提示后方车辆；

第二阶段，当后方车辆不顾预警信号继续靠近达到警示距离时，***会将LED灯转成 闪烁状态，同时点亮后挡风玻璃上的点阵交替闪烁“保持车距”、“注意安全”等字样， 以提示后方车辆；

第三阶段，当后方车辆进入危险距离时，***在加快LED警示灯和点阵闪烁频率的同 时，会将驾驶舱的信息显示屏的底色变成醒目的红色并通过语音提示本车驾驶员注意后方 车辆，以便可以及时采取相应预防措施。若后方车辆也安装了本***，将会收到“您与前 车过近，请注意保持车距”等提示，达到防追尾保安全的功能。

当然，本***也可以设置不同颜色的LED灯来适用于不同的阶段，例如在第一阶段点 亮黄色的LED灯。在第二阶段点亮红色的LED灯并闪烁。

目前运用在汽车上的测距方法主要有超声波短距离测距，激光测距、摄像***测距、 微波雷达长距离测距等。本***优先采用毫米波雷达进行测距，当然本发明也可以采用其 它常用方法进行测距。例如也可以使用采用超声波代替实际毫米波雷达测距。超声波发射 电路的频率设为40kHz。它由时基电路及***元件构成振荡电路，调节滑动变阻器的阻值， 可以改变振荡频率，由LM555驱动超声波换能器，发射出超声波信号。发出的超声波在空 气中传播，遇到障碍物就会返回，返回的信号由超声波接收电路接收。使用超声波收发元 件，可以很好的测量出两车车距。通过两车车距及超声波收发时间可以计算出两车相对速 度。

本发明还提供了一种道路智能防追尾预警方法：

智能防追尾预警***开机时进行初始化设置，语音播报“欢迎使用智能佯装防追尾预 警***”内容，极具人性化。***开启之后，光伏板中的信息采集装置2完成对行驶车辆 的车度、该路段的车流量及天气状况的监控，后车信息采集部分主要通过雷达测量装置实 时监测后方车辆距离、相对速度和角度等数据信号；主控装置1接收所述信息采集装置和 雷达测量装置采集到的数据信息，主控装置对采集的数据进行分析、计算及处理并作出操 作指令。当后方车辆与本车距离达到预警范围且相对速度大于零时，***通过模拟防追尾 习惯点亮后方红色LED预警灯提示后方车辆；当后方车辆不顾预警信号继续靠近达到警示 距离时，***会将LED灯转成闪烁状态，同时点亮后挡风玻璃上的点阵交替闪烁“保持车距”、“注意安全”等字样，以提示后方车辆；然而当后方车辆进入危险距离时，***在 加快LED警示灯和点阵闪烁频率的同时，会将驾驶舱的信息显示屏的底色变成醒目的红色 并通过语音提示本车驾驶员注意后方车辆，以便可以及时采取相应预防措施。

如果没有检测到上述三种危险信息，车辆安全通行。若后方车辆也安装了本***，两 车可以无线通信，本车适时向后车发送信号，比如发送“您与前车过近，请注意保持车距” 等提示，实现两车有机通信，达到防追尾保安全的功能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解 在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变 型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种智能追尾预警***，适用于光伏公路，其特征是，包括主控装置(1)、信息采集装置(2)、测距装置(3)、显示装置(5)和声光报警装置(6)，其中

信息采集装置(2)用于采集本车速度、车流量信息及天气状况，并将采集的数据发送给主控装置(1)；

测距装置(3)用于实时监测后方车辆与本车之间的距离、相对速度及相对角度，并将采集的数据发送给主控装置(1)；

显示装置(5)用于显示天气状况、本车速度、相对速度、后车距离和安全状态；

声光报警装置(6)用于执行防追尾预警、后风挡字幕提醒和对本车驾驶员语音提示功能；

主控装置(1)用于接收、处理及判断所述信息采集装置(2)、测距装置(3)收集来的数据然后将指令信号传送到显示装置(5)、声光报警装置(6)，从而完成对整个智能防追尾预警***的控制。

2.根据权利要求1所述的一种智能追尾预警***，其特征是，所述信息采集装置(2)包括电信号监测单元(201)、计时单元(202)，所述信息采集装置(2)配置在道路的光伏板内，用于实时监测车辆行驶速度、车流量及天气状况。

3.根据权利要求1所述的一种智能追尾预警***，其特征是，所述测距装置(3)采用雷达测距或者摄像***测距，当采用雷达测距时，所述雷达测距可采用超声波雷达、激光雷达或者毫米波雷达。

4.根据权利要求1所述的一种智能追尾预警***，其特征是，所述主控装置(1)被配置为基于所述光伏板上电信号变化的持续时间和所述光伏板两端的间距来确定车辆的行驶速度。

5.根据权利要求1所述的一种智能追尾预警***，其特征是，所述主控装置(1)包括计数器，所述计数器被配置为基于光伏板上电信号的一次变化过程计数一次。

6.根据权利要求2所述的一种智能追尾预警***，其特征是，所述电信号监测单元(201)用于监测光伏板上的电压、电流、功率、电量等。

7.根据权利要求1所述的一种智能追尾预警***，其特征是：该预警***还包括通信装置(4)，是在后车也装备该通信装置(4)的情况下，***会同时将提示信号发送到对方，提示后方车辆注意保持安全距离，控制车速。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种智能追尾预警***，其特征是：所述主控制装置(1)用于对所述信息采集装置(2)和测距装置(3)采集的数据进行分析处理，并做出操作指令，所述操作指令分为三个阶段：

第一阶段，当后方车辆与本车距离达到预警距离且相对速度大于零时，点亮后方红色LED预警灯提示后方车辆；

第二阶段，当后方车辆不顾预警信号继续靠近达到警示距离时，***会将所述LED灯转成闪烁状态，同时点亮后挡风玻璃上的点阵交替闪烁警示文字，以提示后方车辆；

第三阶段，当后方车辆进入危险距离时，***在加快LED警示灯和点阵闪烁频率的同时，会将驾驶舱的信息显示屏的底色变成醒目的红色并通过语音提示本车驾驶员注意后方车辆，以便可以及时采取相应预防措施。

9.一种智能追尾预警方法，其使用了权利要求1-8中任意一项的道路智能防追尾预警***，其特征是：

防追尾预警***开机时进行初始化设置，并且语音播报“欢迎使用智能佯装防追尾预警***”内容；然后

信息采集装置(2)实时采集本车速度、车流量信息及天气状况；

测距装置(3)实时监测后方车辆与本车之间的距离、相对速度及相对角度数据信号；

主控装置(1)对信息采集装置(2)、测距装置(3)收集来的数据进行分析处理判断，然后将指令信号传送到显示装置(5)、声光报警装置(6)，从而完成对整个智能防追尾预警***的控制。