CN110154894B - 一种基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法 - Google Patents

一种基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，包括：步骤一、获取路面坡度、路面附着系数、环境温度及光线强度，并根据所述路面坡度，路面附着系数、环境温度及光线强度得到路面安全系数；步骤二、获取整车重量、汽车行驶速度、汽车纵向加速度和汽车横向加速度，并且根据所述整车重量、汽车行驶速度、汽车纵向加速度和汽车横向加速度得到汽车行驶安全系数；步骤三、根据所述路面安全系数和所述汽车驾驶安全系数判断汽车当前驾驶状态是否存在危险，并且在判断汽车当前驾驶状态危险时发出预警信息。本发明提供的基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，能够有效判断汽车是否处于危险状态，并对驾驶员进行提醒，从而提高汽车驾驶的安全性。

Description

一种基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法
技术领域
本发明属于汽车主动安全预警技术领域，特别涉及一种基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法。
背景技术
公路交通事故已成为全球范围内日益严重的公共安全问题。统计资料表明，其中驾驶员的人为因素导致的公路交通事故率最高。无论是事故数量还是伤亡人数均分别高达各自总数的90％左右。并且，在导致这些公路交通事故的驾驶员的人为因素中，超速、疲劳和精神分散驾驶是重要原因。驾驶员在3s时间内的注意力不集中，造成了其中80％的交通事故，主要表现为车道偏离和追尾事故。国内外在防止车道偏离和保持安全车距两个方面都开展了相当多有益的探索，在雷达、激光、超声波、红外线、机器视觉等传感器技术方面都取得了一些突破。研究显示，若在公路交通事故发生前的1.5s给驾驶员发出预警，则可避免90％的这类事故。
在路面湿滑、坡度大等较复杂的路面状况下，一些驾驶员由于经验不足或注意力不集中，常常会导致严重的交通事故。通过在汽车上安装汽车安全预警***，能够在判断汽车处于危险状态时，对驾驶员进行有效提醒，从而减少甚至避免交通事故的发生。
发明内容
本发明提供了一种基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，根据路面状况和汽车自身的行驶状况确定汽车的安全状态系数，根据所述路面安全系数判断汽车是否处于危险状态并且发出预警信息，本发明的目的是有效判断汽车是否处于危险状态，并对驾驶员进行提醒，提高汽车驾驶的安全性。
本发明提供的技术方案为：
一种基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，包括如下步骤：
步骤一、获取路面坡度、路面附着系数、环境温度及光线强度，并根据所述路面坡度，路面附着系数、环境温度及光线强度得到路面安全系数；
步骤二、获取整车重量、汽车行驶速度、汽车纵向加速度和汽车横向加速度，并且根据所述整车重量、汽车行驶速度、汽车纵向加速度和汽车横向加速度得到汽车行驶安全系数；
步骤三、根据所述路面安全系数和所述汽车驾驶安全系数判断汽车当前驾驶状态是否存在危险，并且在判断汽车当前驾驶状态危险时发出预警信息。
优选的是，所述路面安全系数为：
Figure BDA0002075983710000021
其中，R0为基准路面安全系数；μ为路面附着系数；I为光线强度，I0为基准光线强度；|i|为路面坡度的绝对值；T为环境温度，T0为基准环境温度；e为自然对数的底数。
优选的是，基准路面安全系数R0的取值为：
当路面附着系数μ≤0.3时，R0＝0.7；
当路面附着系数μ＞0.3时，R0＝1。
优选的是，所述汽车行驶安全系数为：
Figure BDA0002075983710000022
其中，A0为基准汽车行驶安全系数；v为汽车行驶速度，v0为基准汽车行驶速度；m为整车质量，m0为基准整车质量；az为汽车纵向加速度；ah为汽车横向加速度，g为重力加速度；e为自然对数的底数。
优选的是，所述基准汽车安全行驶系数A0的取值为：
当汽车行驶速度v≤50Km/h时，A0＝1；
当汽车行驶速度v＞50Km/h时，A0＝0.7。
优选的是，在所述步骤三中，根据所述路面安全系数和汽车行驶安全系数得到汽车安全状态指数，并根据所述汽车安全状态指数判断汽车是否处于危险状态；其中，所述汽车安全状态系数为：
S＝A0.95·R1.18
式中，A为汽车行驶安全指数，R为路面安全指数；
其中，当S≥0.5时，判断汽车处于安全状态；当S＜0.5时，判断汽车处于危险状态。
本发明的有益效果是：
本发明提供的基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，根据路面状况和汽车自身的行驶状况确定汽车的安全状态系数，根据所述路面安全系数判断汽车是否处于危险状态并且发出预警信息，本发明提供基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，能够有效判断汽车是否处于危险状态，并对驾驶员进行提醒，从而提高汽车驾驶的安全性。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供了一种基于路面状况的汽车安全驾驶预警***，包括：摄像头，其安装于汽车前保险杠处，用于拍摄车辆前方路面情况；光线检测传感器，其安装在前挡风玻璃处，用于检测光线强度；坡度传感器，其安装在汽车底盘处，用于检测路面坡度；第一加速度传感器，其安装在汽车底盘处，用于检测汽车的纵向加速度；第二加速度传感器，其安装在汽车底盘处，用于检测汽车的横向加速度；重量传感器，其安装在汽车底盘处，用于检测整车的重量；温度传感器，其安装在车身外侧，用于检测环境温度；速度传感器，其安装在汽车底盘处，用于检测汽车行驶速度。
所述汽车安全预警***还包括：数据采集模块，其与所述摄像头、光线检测传感器、坡度传感器、第一加速度传感器、第二加速度传感器、重量传感器、温度传感器、速度传感器分别相连；数据接收与存储模块，其接收所述数据采集模块发送的信息；信息运算与处理模块，其接收所述数据接收与存储模块发送的信息，并将所述信息进行计算后输出汽车安全状态系数，并根据所述汽车安全状态系数判断是否处于危险状态；预警模块，其接收所述数据接收与存储模块发送的预警信息，并发出预警信号，预警模块连接车载预警终端，通过预警终端可以将预警线号可以选择以文字形式输出或以语音形式播报给驾驶员。
本发明还提供了一种基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，基于所述的基于路面状况的汽车安全驾驶预警***进行信息采集、处理及预警。所述的基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法包括如下步骤：
步骤一、按照采样周期，通过传感器获取路面坡度、路面附着系数、环境温度及光线强度，并根据所述路面坡度，路面附着系数、环境温度及光线强度得到路面安全系数。其中，路面安全系数越高，代表路面状况越好。
所述路面安全系数为：
Figure BDA0002075983710000041
其中，R0为基准路面安全系数，根据经验确定；μ为路面附着系数；I为光线强度，单位Lux；I0为基准光线强度，单位Lux；|i|为路面坡度的绝对值；T为环境温度，单位℃；T0为基准环境温度，单位℃；e为自然对数的底数。
在另一种实施例中，根据路面附着系数确定基准路面安全系数R0，R0的取值为：
当路面附着系数μ≤0.3时，R0＝0.7；
当路面附着系数μ＞0.3时，R0＝1。
在另一实施例中，根据经验确定I0＝150Lux，T0＝20℃。
在另一实施例中，按照采样周期通过摄像头采集路面图像后，基于大数据识别对路面的附着系数μ进行计算，具体过程为：
(1)建立路面图片数据库，按照图片处理后得到的信息和相应的路面附着系数作为比较信息存储在信息处理模块后台。
(2)车载摄像头实时拍摄路面信息，传给信息处理模块进行图片预处理。
此处选用SAID双域图像消噪算法，去除图片的杂质、噪声等不相关特征。
(3)提取图片关键特征。此处采用能够描述纹理的LBP算子进行特征提取。该算子的公式如下：
Figure BDA0002075983710000051
Figure BDA0002075983710000052
P为圆周上的像素点个数，R为圆周半径，nc为邻域中心像素值，s(x)为圆周上的像素点的像素值，LBPP,R为LBP编码。
将预处理后的图片划分为4×4个互不重叠的区域，分别统计每个区域的LBP直方图。然后以先行后列的顺序将各个直方图级联，级联后的特征即为整幅图像的LBP直方图。
(4)将后台图像的LBP直方图与实时路面图像进行相似计算，具体公式如下：
Figure BDA0002075983710000053
式中，gi为后台图像的直方图，si为实时路面图像的直方图，N为直方图抽样个数，Q为图像相似度值。当对后台全部图像进行相似度比对后，取Q值最大的后台图像作为识别的最终路面，读取相应的路面附着系数，即为此时汽车运行的路面附着系数μ。
步骤二、通过传感器获取整车重量、汽车行驶速度、汽车纵向加速度和汽车横向加速度，并且根据所述整车重量、汽车行驶速度、汽车纵向加速度和汽车横向加速度得到汽车行驶安全系数；汽车行驶安全系数越高，代表汽车行驶的安全性越好，发生事故的可能性越小。
所述汽车行驶安全系数为：
Figure BDA0002075983710000061
其中，A0为基准汽车行驶安全系数，根据经验确定；v为汽车行驶速度，单位Km/h；v0为基准汽车行驶速度，单位Km/h；m为整车质量，单位Kg；m0为基准整车质量，单位Kg；az为汽车纵向加速度，单位m/s2；ah为汽车横向加速度m/s2，g为重力加速度，g＝9.8m/s2；e为自然对数的底数。
在另一实施例中，根据经验确定m0＝2000Kg，v0＝55km/h。
在另一实施例中，根据汽车的行驶速度确定所述基准汽车安全行驶系数A0，A0的取值为：
当汽车行驶速度v≤50Km/h时，A0＝1；
当汽车行驶速度v＞50Km/h时，A0＝0.7。
步骤三、根据所述路面安全系数和所述汽车驾驶安全系数判断汽车当前驾驶状态是否存在危险，并且在判断汽车当前驾驶状态危险时发出预警信息。
在另一种实施例中，根据所述路面安全系数和汽车行驶安全系数得到汽车安全状态指数，并根据所述汽车安全状态指数判断汽车是否处于危险状态；其中，所述汽车安全状态系数为：
S＝A0.95·R1.18
式中，A为汽车行驶安全指数，R为路面安全指数；
其中，当S≥0.5时，判断汽车处于安全状态；当S＜0.5时，判断汽车处于危险状态，此时需要发出预警信息，对驾驶员进行安全提醒。
本发明提供的基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，根据路面状况和汽车自身的行驶状况确定汽车的安全状态系数，根据所述路面安全系数判断汽车是否处于危险状态并且发出预警信息，本发明提供的基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法能够有效判断汽车是否处于危险状态，并对驾驶员进行提醒，从而提高汽车驾驶的安全性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (3)

1.一种基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、获取路面坡度、路面附着系数、环境温度及光线强度，并根据所述路面坡度，路面附着系数、环境温度及光线强度得到路面安全系数；
步骤二、获取整车重量、汽车行驶速度、汽车纵向加速度和汽车横向加速度，并且根据所述整车重量、汽车行驶速度、汽车纵向加速度和汽车横向加速度得到汽车行驶安全系数；
步骤三、根据所述路面安全系数和所述汽车驾驶安全系数判断汽车当前驾驶状态是否存在危险，并且在判断汽车当前驾驶状态危险时发出预警信息；
所述路面安全系数为：
Figure FDA0002683795330000011
其中，R0为基准路面安全系数；μ为路面附着系数；I为光线强度，I0为基准光线强度；|i|为路面坡度的绝对值；T为环境温度，T0为基准环境温度；e为自然对数的底数；
所述汽车行驶安全系数为：
Figure FDA0002683795330000012
其中，A0为基准汽车行驶安全系数；v为汽车行驶速度，v0为基准汽车行驶速度；m为整车质量，m0为基准整车质量；az为汽车纵向加速度；ah为汽车横向加速度，g为重力加速度；e为自然对数的底数；
在所述步骤三中，根据所述路面安全系数和汽车行驶安全系数得到汽车安全状态指数，并根据所述汽车安全状态指数判断汽车是否处于危险状态；其中，所述汽车安全状态系数为：
S＝A0.95·R1.18
式中，A为汽车行驶安全指数，R为路面安全指数；
其中，当S≥0.5时，判断汽车处于安全状态；当S＜0.5时，判断汽车处于危险状态。
2.根据权利要求1所述的基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，其特征在于，基准路面安全系数R0的取值为：
当路面附着系数μ≤0.3时，R0＝0.7；
当路面附着系数μ＞0.3时，R0＝1。
3.根据权利要求2所述的基于路面状况的汽车安全驾驶预警方法，其特征在于，所述基准汽车安全行驶系数A0的取值为：
当汽车行驶速度v≤50Km/h时，A0＝1；
当汽车行驶速度v＞50Km/h时，A0＝0.7。
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