CN112092722A - 一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，条状尾灯分为3个示警单元，每个示警单元的开关与ECU控制单元相连接，ECU控制单元分别连接车载速度传感器和车载雷达，通过车载速度传感器和车载雷达获取本车速度、后车速度、后车与本车的方位角度以及距离，根据本车速度与后车速度得到制动示警距离Lmax，并根据后车与本车的方位角度以及距离判断出后车是否与本车处于同一车道，ECU控制单元根据制动示警距离Lmax和两车之间的距离L计算车距差比i，ECU控制单元根据车距差比i分级点亮各个示警单元完成条状尾灯分级点亮、分级示警。

Description

一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯
技术领域
本发明属于智能交通***主动安全领域，尤其是一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯。
背景技术
尽管近几年全球车辆行业都比较低迷，汽车销量大幅降低，但是经济快速增长的步伐却不曾停滞，人民对于高质量生活的追求也从未停下，汽车作为出行的代步工具、货物的运载工具，其保有量依旧在增加。同样，随之而来的还有一系列的交通安全问题，这也一直是政府和社会所高度重视的。据不完全统计，在众多类型的交通事故中，汽车追尾就占了近半成。大量研究表明，在追尾事故中，如果能在后方车辆驾驶员采取制动措施前一秒收到提醒，则可有效避免90％的事故发生。因此及时有效地检测并提醒车辆异常跟车行为，对减小交通事故发生率，挽救生命和财产损失，提高交通安全性具有重大意义。
传统的提醒后方驾驶员采取制动的方式，大都是通过驾驶员踩下刹车踏板后让刹车尾灯起。这种结构无论是轻踩，还是急踩制动踏板，刹车尾灯都会以同样的方式亮起，不能给后方驾驶员很好的提醒。基于此问题，又有一些专家学者提出了多种渐变式尾灯装置。纵观这些装置设备，有的只是通过油门和制动踏板来控制尾灯的渐变，还有的就是在此基础上在尾灯上做些处理来提高显示效果。但是，这些装置都只能通过踩踏制动踏板才会点亮尾灯，这种设备对于那些已经存在跟车异常的车辆效果甚微。
随着传感器技术的不断发展，车载雷达得到了广泛的应用，比如车道偏离预警***、自动泊车***以及安全车距预警***等技术。然而在安全车距预警***中，目前的研究内容大多是针对与前方车辆间的检测和车距预警，在对后方车辆的检测以及车距预警方面还有待完善。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提出了一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，根据与后方车辆的不同距离，示警尾灯能发出与不同车距相匹配的制动示警灯光信号。
本发明所采用的技术方案如下：
一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，条状尾灯划为3个示警单元，每个示警单元的开关与ECU控制单元相连接，ECU控制单元分别连接车载速度传感器和车载雷达，通过车载速度传感器和车载雷达获取本车速度、后车速度、后车与本车的方位角度以及距离，根据本车速度与后车速度得到制动示警距离Lmax，并根据后车与本车的方位角度以及距离判断出后车是否与本车处于同一车道；ECU控制单元根据制动示警距离Lmax和两车之间的距离L计算车距差比i，ECU控制单元根据车距差比i分级点亮各个示警单元完成条状尾灯分级点亮、分级示警。
进一步，所述条状尾灯是由阵列分布的若干个LED灯头组成，将LED灯头按列均匀划分为3个示警单元，依次为第一级示警单元、第二级示警单元和第三级示警单元，每个示警单元内所有的LED灯头均由同一个开关控制；
进一步，获得制动示警距离Lmax的方法为：通过ECU控制单元调用车载速度传感器和雷达获取当前本车以及后车的速度信息，确定在当前环境下车辆后方的最小安全制动距离Ls，并将Ls作为当前状态下的制动示警距离Lmax。
Figure BDA0002658218060000021
其中：t1为驾驶员反映时间、t2为制动协调时间、t3为制动减速度增长时间、v1为本车速度、v2为后车速度、a为车辆的制动减速度、Ss为停车时安全间距。
进一步，判断后方车辆是否与本车处于同一车道的方法为：根据检测到的方位角、距离等参数，结合雷达安装位置确定该车辆是否与本车处于同一车道，
Figure BDA0002658218060000022
其中，d为后方车辆与雷达的横向距离，L为两车之间的距离，α为后方车辆与本车雷达纵向之间的夹角，b是本车雷达与车道线的距离；若d＞d，则认定该车辆与本车不处于同一车道；反之则认定该车与本车处于同一车道内。
进一步，车距差比i表示为：
Figure BDA0002658218060000023
L为两车之间的距离；
进一步，当车距差比i为负值时，即当前车距L大于制动示警距离Lmax，表明跟车距离无异常；当车距差比i为正值时，即当前车距L小于等于制动示警距离Lmax，表明跟车距离异常，并在异常情况下根据车距差比i不同数值，输出与之匹配的控制信号，来控制示警尾灯分级点亮。
进一步，根据车距差比分级点亮的控制规则为：当0＜i≤0.15，仅第一级示警单元点亮进行示警；当0.15＜i≤0.30，第一级示警单元和第二级级示警单元均点亮进行示警；当0.30＜i≤1，第一级示警单元、第二级示警单元和第三级示警单元均点亮进行示警。
进一步，所述条状尾灯设有两组，对称安装在横向布置于车尾处，且两组条状尾灯同步工作。
本发明的有益效果：
本发明通过采用基于车载雷达的制动示警灯进行异常跟车示警，不仅可以避免后方车辆的驾驶员由于经验不足等因素对异常跟车距离产生误判，而且还可以避免后方车辆的驾驶员由于视觉疲劳等各种因素在跟车过程中出现注意力不集中问题，在很大程度上能够有效降因跟车异常而造成追尾事故的发生率。
对于本发明中的制动示警尾灯，其触发机制不再是根据传统的踩踏制动踏板，而是通过比较车载雷达检测出的实际车距与当前状态下***设定最小安全距离。所以，在车辆跟驰过程中出现车距过近时，制动示警灯可以在前车采取制动措施之前被触发点亮，可以有效避免因前车突然制动而后方车辆来不及采取制动措施造成追尾事故。
对于本发明中的制动示警尾灯，由于其采用逐级点亮的方式，在ECU控制单元的干预下，根据与后方车辆的不同距离，示警尾灯能发出与不同车距相匹配的制动示警灯光信号。基于这种机理，制动示警尾灯能够合理、准确地提醒后方车辆的驾驶员应当采取相应程度的制动措施，可以避免后方车辆的驾驶员特别是经验不足的驾驶员由于反应过激而出现不当操作，减少交通追尾事故的发生。
附图说明
图1是本发明分级点亮式制动示警尾灯电路连接图示意图；
图2是分级点亮式制动示警尾灯工作流程示意图；
图3是车载雷达分布图；
图4是分级点亮式制动示警尾灯工作效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和2所示的一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，包括2组横向对称布置于车辆后挡风玻璃中上或中下位置的条状尾灯，条状尾灯是由阵列分布的若干个LED灯头组成，将LED灯头按列均匀划分为3个示警单元依次为第一级示警单元、第二级示警单元和第三级示警单元，每个示警单元内所有的LED灯头均由同一个开关控制，因此同一个示警单元内的LED灯能够同时点亮或熄灭，进而使得示警单元之间相互独立。示警单元的开关与ECU控制单元相连接，ECU控制单元根据制动示警距离Lmax和两车之间的距离L计算车距差比i，ECU控制单元根据车距差比i分级点亮各个示警单元完成条状尾灯分级点亮、分级示警。
获得制动示警距离Lmax的方法为：通过ECU控制单元调用车载速度传感器获取当前车辆速度信息，确定在当前环境下车辆后方的最小安全制动距离Ls，并将Ls作为当前状态下的制动示警距离Lmax。
Figure BDA0002658218060000041
其中：t1为驾驶员反映时间、t2为制动协调时间、t3为制动减速度增长时间、v1为本车速度、v2为后车速度、a为车辆的制动减速度、Ss为停车时安全间距。
在确定完制动示警距离后，ECU控制单元调用车身尾部的车载雷达对后方车辆进行检测，确定后方车辆与本车的相对速度v、方位角度以及距离等信息。在本实施例中，车载雷达选用毫米波雷达，其最大探测距离大于150米，基本满足所有运动状态下的制动警示距离；毫米波雷达的响应时间可以达到1毫秒，很大程度上提高了本发明的实时性；由于电磁波波长短、穿透能力强几乎不受环境影响，所以在检测精度上有着其他传感器无法比拟的效果，并且其价格相对较低。车载毫米波雷达不断地向后方发射高频电磁波，如果遇到后方车辆时，电磁波就会被反射回来，然后通过对反射回来的电磁波进行时间差和频移信息分析，可以精确获取到后方目标车辆到本车的距离、方位角以及与本车的相对速度，并实时的将这些数据信息输入到ECU控制单元，以便做下一步的处理。
如图3，ECU控制单元根据后方车辆与本车的方位角度以及距离判断后方车辆是否与本车处于同一车道。对于后方车辆是否与本车是否处于同一车道的判断过程为：在直行过程中，为了避免侧后方车辆对本***的影响，所以在车辆检测时根据检测到的方位角、距离等参数，结合雷达安装位置确定该车辆是否与本车处于同一车道。具体计算公式如下：
Figure BDA0002658218060000042
其中，d为后方车辆与雷达的横向距离，L为两车之间的距离，α为后方车辆与本车雷达纵向之间的夹角。在本实施例中，设定本车雷达与车道线的距离b＝1.8米，若d＞b，则认定该车辆与本车不处于同一车道；反之则认定该车与本车处于同一车道内，并将该车的数据输入ECU控制单元做下一步的结果判定。
如图4，基于车距差比分级点亮规则为：
将雷达检测反馈回来的距离L和后方车辆与本车的相对速度输入ECU控制单元；ECU控制单元首先对车距进行处理获得车距差比，具体为考虑到在不同车速情况下设定的制动示警距离Lmax是不同的，所以在进行异常程度判定时不能仅以车距差为依据，为此本发明引入一个新的概念车距差比i，公式如下：
Figure BDA0002658218060000051
Figure BDA0002658218060000052
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，其特征在于，条状尾灯分为3个示警单元，每个示警单元的开关与ECU控制单元相连接，ECU控制单元分别连接车载速度传感器和车载雷达，通过车载速度传感器和车载雷达获取本车速度、后车速度、后车与本车的方位角度以及距离，根据本车速度与后车速度得到制动示警距离Lmax，并根据后车与本车的方位角度以及距离判断出后车是否与本车处于同一车道，ECU控制单元根据制动示警距离Lmax和两车之间的距离L计算车距差比i，ECU控制单元根据车距差比i分级点亮各个示警单元完成条状尾灯分级点亮、分级示警。
2.根据权利要求1所述的一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，其特征在于，所述条状尾灯是由阵列分布的若干个LED灯头组成，将LED灯头按列均匀划分为3个示警单元，依次为第一级示警单元、第二级示警单元和第三级示警单元，每个示警单元内所有的LED灯头均由同一个开关控制。
3.根据权利要求2所述的一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，其特征在于，获得制动示警距离Lmax的方法为：通过ECU控制单元调用车载速度传感器获取当前车辆速度信息，确定在当前环境下车辆后方的最小安全制动距离Ls，并将Ls作为当前状态下的制动示警距离Lmax，
Figure FDA0002658218050000011
其中：t1为驾驶员反映时间、t2为制动协调时间、t3为制动减速度增长时间、v1为本车速度、v2为后车速度、a为车辆的制动减速度、Ss为停车时安全间距。
4.根据权利要求3所述的一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，其特征在于，车距差比i表示为：
Figure FDA0002658218050000012
L为两车之间的距离。
5.根据权利要求4所述的一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，其特征在于，当车距差比i为负值时，即当前车距L大于制动示警距离Lmax，表明跟车距离无异常；当车距差比i为正值时，即当前车距L小于等于制动示警距离Lmax，表明跟车距离异常，并在异常情况下根据车距差比i不同数值，输出与之匹配的控制信号，来控制示警尾灯分级点亮。
6.根据权利要求5所述的一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，其特征在于，根据车距差比分级点亮的控制规则为：当0＜i≤0.15，仅第一级示警单元点亮进行示警；当0.15＜i≤0.30，第一级示警单元和第二级级示警单元均点亮进行示警；当0.30＜i≤1，第一级示警单元、第二级示警单元和第三级示警单元均点亮进行示警。
7.根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，其特征在于，判断后方车辆是否与本车处于同一车道的方法为：根据检测到的方位角、距离等参数，结合雷达安装位置确定该车辆是否与本车处于同一车道，
Figure FDA0002658218050000021
其中，d为后方车辆与雷达的横向距离，L为两车之间的距离，α为后方车辆与本车雷达纵向之间的夹角，b是本车雷达与车道线的距离；若d＞b，则认定该车辆与本车不处于同一车道；反之则认定该车与本车处于同一车道内。
8.根据权利要求7所述的一种基于车载雷达的分级点亮式制动示警尾灯，其特征在于，所述条状尾灯设有两组，对称安装在横向布置于车尾处，且两组条状尾灯同步工作。
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