RU2569692C1 - Road traffic safety system - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: each vehicle is fitted with a transceiver which is connected to an electronic control unit via a CAN bus and configured to receive, from the electronic control unit, information on vehicle speed and wheel turning angle, received by the electronic control unit from corresponding sensors. The transceiver is configured to receive, via a satellite link, information on the location of the vehicle and, based on the received information, generate a signal containing vehicle motion prediction information transmitted by the car via a wireless link to the transceiver installed on another vehicle. The transceiver is configured to receive, via a wireless link, vehicle motion prediction information from a transceiver of another vehicle, analysing said information and, if said analysis shows predicted crossing of the motion trajectories of at least two vehicles, generating a high-priority signal, which is transmitted to the electronic control unit and contains information for emergency change of direction and/or speed of the vehicle so as to avoid said crossing. Said change is performed by actuating devices controlled by the signal received by said devices from the electronic control unit.

EFFECT: designing an active safety system which is independent of the human factor, providing safer road traffic, avoiding collision of vehicles.

3 cl

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к области обеспечения безопасности движения транспортных средств.The present invention relates to the field of traffic safety.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известна система обеспечения безопасности движения, состоящая из светофоров, устанавливаемых на регулируемых перекрестках. Данная система обеспечивает сравнительно невысокий уровень безопасности, поскольку является пассивной и в своей работе опирается на добросовестность участников движения, т.е. в полной степени зависит от характеристик или уровня реакции каждого конкретного водителя.The prior art system for ensuring traffic safety, consisting of traffic lights installed at regulated intersections. This system provides a relatively low level of security, because it is passive and in its work is based on the integrity of the participants in the movement, i.e. fully depends on the characteristics or level of reaction of each particular driver.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является система обеспечения безопасности движения автотранспорта, включающая в себя автомобили с установленными на них датчиками контроля слепых зон, при этом датчики каждого автомобиля соединены с электронным блоком управления (ЭБУ) автомобиля, соединенным с устройствами оповещения (US 2013043990, 21.02.2013).The closest analogue of the proposed invention is a system for ensuring the safety of vehicles, which includes cars with blind monitoring sensors installed on them, while the sensors of each car are connected to an electronic control unit (ECU) of the car connected to warning devices (US 2013043990, 21.02. 2013).

Недостатком данной системы также является зависимость работы системы от реакции и внимательности водителя. Например, уставший водитель может не заметить сигнал от устройства оповещения и совершить столкновение с другим автомобилем.The disadvantage of this system is also the dependence of the system on the reaction and the care of the driver. For example, a tired driver may not notice a signal from a warning device and make a collision with another car.

Задачей настоящего изобретения является преодоление известного недостатка уровня техники и создание активной системы безопасности, которая не зависит от человеческого фактора и позволит обеспечить повышенный уровень безопасности движения автотранспорта, в большинстве случаев исключая столкновения транспортных средств.The present invention is to overcome the known drawback of the prior art and the creation of an active safety system that is independent of the human factor and will provide an increased level of road safety, in most cases excluding collisions of vehicles.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Поставленная выше задача решается тем, что предлагается система безопасности движения автотранспорта, включающая в себя по меньшей мере два автомобиля с установленными на них датчиками контроля слепых зон, при этом датчики каждого автомобиля соединены с электронным блоком управления (ЭБУ) автомобиля, соединенным с устройствами оповещения, отличающаяся тем, что на каждом автомобиле дополнительно установлен приемопередатчик, соединенный с ЭБУ по CAN-шине и выполненный с возможностью принимать от ЭБУ информацию о скорости автомобиля и угле поворота колес, полученных ЭБУ от соответствующих датчиков, принимать по спутниковому каналу информацию местоположения автомобиля и на основании полученной информации генерировать сигнал, содержащий информацию прогнозирования движения автомобиля, передаваемый им по беспроводному каналу приемопередатчику, установленному на другом автомобиле, при этом приемопередатчик дополнительно выполнен с возможностью приема по беспроводному каналу информации прогнозирования движения автомобиля от приемопередатчика другого автомобиля, анализа указанной информации и, в случае если указанный анализ показывает прогнозируемое пересечение траекторий движения по меньшей мере двух автомобилей, генерирования сигнала с высоким приоритетом, передаваемого к ЭБУ и содержащего информацию для экстренного изменения направления и/или скорости движения автомобиля таким образом, чтобы исключить пересечение траекторий, при этом указанное изменение выполняется исполнительными устройствами под управлением сигнала, получаемого ими от ЭБУ.The problem posed above is solved by the fact that a vehicle safety system is proposed that includes at least two cars with blind zone monitoring sensors installed on them, while the sensors of each car are connected to an electronic control unit (ECU) of the car connected to the warning devices, characterized in that each vehicle is additionally equipped with a transceiver connected to the computer via the CAN bus and configured to receive information about the vehicle speed and angle from the computer e turning the wheels received by the ECU from the respective sensors, receive the vehicle’s location information via a satellite channel and, based on the received information, generate a signal containing the vehicle’s motion prediction information transmitted wirelessly to the transceiver installed on the other vehicle, while the transceiver is further adapted to receiving over the wireless channel information predicting the movement of the car from the transceiver of another car, an from the specified information and, if the specified analysis shows the predicted intersection of the trajectories of at least two cars, generating a high priority signal transmitted to the computer and containing information for emergency changes in the direction and / or speed of the car so as to exclude the intersection of trajectories while this change is performed by actuators under the control of the signal received by them from the computer.

Указанная ваше совокупность существенных признаков позволяет обеспечить активное участие системы безопасности в управлении автомобилем, что позволяет исключить человеческий фактор и соответственно существенно повысить уровень безопасности движения автотранспорта.Your set of essential features indicated allows you to ensure the active participation of the security system in driving, which eliminates the human factor and, accordingly, significantly increases the level of road safety.

Влияние данных признаков на технический результат будет подробнее объяснено далее в разделе "осуществление изобретения".The effect of these features on the technical result will be explained in more detail later in the section "implementation of the invention".

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Далее приводится описание работы предложенной системы безопасности движения автотранспорта.The following is a description of the operation of the proposed vehicle safety system.

Известно, что современный автомобиль является сложным техническим устройством, многие блоки которого управляются посредством использования электронных средств. В связи с этим для передачи и приема сигналов в автомобиле широко применяются так называемые CAN (Controller Area Network) шины, обычно представляющие собой пару проводов, по каждому из которых проходят сигналы с разным уровнем напряжения. Разный уровень напряжения в проводах используется для защиты от помех, возникающих, например, из-за работы различных электронных устройств.It is known that a modern car is a complex technical device, many of whose units are controlled by electronic means. In this regard, the so-called CAN (Controller Area Network) buses are widely used to transmit and receive signals in a car, usually representing a pair of wires, each of which carries signals with a different voltage level. Different voltage levels in the wires are used to protect against interference arising, for example, due to the operation of various electronic devices.

Электронный блок управления (ЭБУ) автомобиля предназначен для обеспечения работы устройств, подсоединенных к CAN-шине. Такими устройствами могут быть, например, электронные педали газа или тормоза, управление подвеской, системы стабилизации, круиз-контроль и другие. ЭБУ принимает, обрабатывает и отправляет сигналы подключенным устройствам и системам.The electronic control unit (ECU) of the car is designed to ensure the operation of devices connected to the CAN bus. Such devices can be, for example, electronic gas pedals or brakes, suspension control, stabilization systems, cruise control and others. The computer receives, processes and sends signals to connected devices and systems.

Кроме CAN-шин в автомобилях также используют LIN (Local Interconnect Network) шины, которые используются для соединения ЭБУ с такими устройствами, как зеркала, сиденья, люк и т.п.In addition to CAN buses, automobiles also use LIN (Local Interconnect Network) buses, which are used to connect the computer to devices such as mirrors, seats, sunroof, etc.

CAN- и LIN-шины отличаются скоростью передачи данных, поэтому необходимо, чтобы системы, требующие немедленной обработки информации, были подключены к более скоростному каналу передачи данных, такому, как, например, CAN-шина. Это позволит обеспечить оперативную передачу служебной информации и соответственно позволит повысить уровень безопасности, обеспечиваемый подключенной системой.CAN and LIN buses differ in data transfer speed, therefore, it is necessary that systems requiring immediate processing of information be connected to a faster data transmission channel, such as, for example, a CAN bus. This will allow for the efficient transfer of service information and, accordingly, will increase the level of security provided by the connected system.

В автомобиле существует несколько независимых контуров указанных шин, сигналы в которых обрабатываются собственными ЭБУ. Это позволяет обеспечить повышенную надежность функционирования систем, поскольку выход из строя одной из шин не повлияет на работу систем, подключенных к другим шинам.In the car, there are several independent circuits of these tires, the signals in which are processed by their own computers. This allows for increased reliability of the functioning of the systems, since failure of one of the buses will not affect the operation of systems connected to other buses.

Кроме того, сигналы по указанным шинам должны передаваться с разным приоритетом, т.е. сигнал от систем, являющихся критичными для функционирования автомобиля, например, сигналы от датчиков двигателя, должны передаваться с более высоким приоритетом, чем сигналы, например, от датчика дождя, поэтому для повышения безопасности необходимо обеспечить передачу сигналов системы безопасности с более высоким приоритетом.In addition, signals on the indicated buses must be transmitted with different priorities, i.e. the signal from systems that are critical for the functioning of the car, for example, signals from engine sensors, must be transmitted with higher priority than signals, for example, from a rain sensor, therefore, to increase safety, it is necessary to ensure the transmission of signals from the security system with a higher priority.

Кроме того, необходимо обеспечить такое управление автомобилем, чтобы по возможности исключить влияние человеческого фактора на безопасность.In addition, it is necessary to ensure such a control of the car so that it is possible to eliminate the influence of the human factor on safety.

Предложенное изобретение обеспечивает указанный технический результат тем, что производится усовершенствование системы безопасности автотранспорта, включающей в себя по меньшей мере два автомобиля с установленными на них датчиками контроля слепых зон, при этом датчики каждого автомобиля соединены с электронным блоком управления (ЭБУ) автомобиля, соединенным с устройствами оповещения.The proposed invention provides the technical result by improving the safety system of vehicles, which includes at least two cars with blind spot sensors installed on them, while the sensors of each car are connected to the electronic control unit (ECU) of the car connected to the devices Alerts

Под слепой зоной в уровне техники понимается пространство вокруг корпуса автомобиля, которое не просматривается водителем в штатные зеркала заднего вида и в оконные проемы.Under the blind spot in the prior art refers to the space around the car body, which is not visible to the driver in the regular rear-view mirrors and window openings.

Для контроля таких зон устанавливают датчики, выполненные, например, в виде радаров, диаграмма направленности которых ориентированы для излучения преимущественно в области слепых зон.To control such zones, sensors are installed, made, for example, in the form of radars, the radiation pattern of which is oriented for radiation mainly in the region of blind zones.

При появлении препятствия в какой-либо из этих зон датчики фиксируют отраженное излучение и передают сигнал в ЭБУ, который управляет сигнальными устройствами (например, световой и/или звуковой сигнализацией), позволяющими водителю определить, что с какой-либо стороны автомобиля в слепой зоне присутствует препятствие, что является предупреждением при маневрировании.When an obstacle appears in any of these zones, the sensors record the reflected radiation and transmit a signal to the computer, which controls signaling devices (for example, light and / or sound alarms) that allow the driver to determine that there is a blind spot on either side of the car obstacle, which is a warning when maneuvering.

Настоящее изобретение направлено на усовершенствование такой системы для повышения уровня безопасности управления автомобилем за счет введения в систему приемопередатчика, соединенного с ЭБУ по CAN-шине. Присоединение приемопередатчика по CAN-шине позволяет обеспечить высокоскоростную передачу данных от приемопередатчика к ЭБУ, а также обеспечить передачу сигналов с высоким уровнем приоритета, что также увеличивает быстродействие системы в целом.The present invention is aimed at improving such a system to increase the safety level of driving a car by introducing into the system a transceiver connected to the computer via a CAN bus. Connecting the transceiver via the CAN bus allows for high-speed data transmission from the transceiver to the computer, as well as for the transmission of signals with a high priority level, which also increases the overall performance of the system.

Высокий уровень приоритета в данном случае может означать то, что сигналы, генерируемые приемопередатчиком и передаваемые к ЭБУ, имеют приоритет, более высокий, чем сигналы, передаваемые к ЭБУ от датчиков контроля слепых зон. Таким образом, данные сигналы будут обработаны ЭБУ в первую очередь.A high priority level in this case may mean that the signals generated by the transceiver and transmitted to the computer have a priority higher than the signals transmitted to the computer from the sensors for monitoring blind spots. Thus, these signals will be processed by the computer in the first place.

Включенный в систему приемопередатчик имеет спутниковый канал связи, работающий в системах GPS и/или ГЛОНАСС и позволяющий принимать сигналы местоположения.The transceiver included in the system has a satellite communication channel operating in GPS and / or GLONASS systems and allowing receiving location signals.

Точность определения местоположения системы GPS IIF составляет величину от 1 м, что является достаточным для использования заявленного изобретения на дорогах общего пользования. Использование канала GSM совместно с каналом ГЛОНАСС позволяет еще более увеличить точность определения местоположения.The accuracy of determining the location of the GPS IIF system is from 1 m, which is sufficient for using the claimed invention on public roads. Using the GSM channel in conjunction with the GLONASS channel allows you to further increase the accuracy of positioning.

Данные сигналы поступают в модуль обработки информации приемопередатчика и используется совместно с информацией сигналов угла поворота колес и скорости автомобиля для расчета и генерирования сигнала прогнозирования движения автомобиля.These signals are transmitted to the transceiver information processing module and used together with the information of the wheel angle and vehicle speed signals to calculate and generate a signal for predicting the movement of the car.

Сигналы угла поворота колес и текущей скорости ЭБУ получает от соответствующих датчиков, подключенных к ЭБУ. Такими датчиками могут быть, например, датчик угла поворота (ДУП) и датчик скорости автомобиля (ДСА).The signals from the angle of rotation of the wheels and the current speed are received by the computer from the corresponding sensors connected to the computer. Such sensors can be, for example, a rotation angle sensor (DUP) and a vehicle speed sensor (DCA).

Сигнал прогнозирования движения автомобиля может содержать информацию, показывающую оценку, в каком местоположении будет находиться автомобиль при сохранении текущей скорости и угла поворота колес через заданный промежуток времени, т.е. определять траекторию движения. Промежуток времени задают таким образом, чтобы прогноз траектории был произведен на предпочтительное пройденное расстояние. В данном случае, если предпочтительное расстояние является постоянным, то он зависит от скорости движения автомобиля. В качестве примера можно обозначить предпочтительное расстояние, заданное в диапазоне от 10 до 150 см. Данная информация рассчитывается в режиме реального времени и передается по беспроводному каналу таким образом, чтобы была возможность приема этой информации другим подобным приемопередатчиком, установленным на другом автомобиле, находящемся в зоне распространения указанного сигнала.The signal for predicting the movement of the car may contain information showing an estimate of where the car will be while maintaining the current speed and angle of rotation of the wheels after a given period of time, i.e. determine the trajectory of movement. The time interval is set so that the trajectory forecast is made at the preferred distance traveled. In this case, if the preferred distance is constant, then it depends on the speed of the car. As an example, we can indicate the preferred distance specified in the range from 10 to 150 cm. This information is calculated in real time and transmitted wirelessly so that it can be received by other similar transceiver installed on another car located in the zone propagation of the specified signal.

В случае приема сигнала прогнозирования от другого приемопередатчика, расположенного во втором автомобиле, приемопередатчик, находящийся в первом автомобиле, проводит анализ принятой информации, которая содержит прогноз по траектории движения второго автомобиля и сравнивает ее с информацией, полученной путем обработки сигналов, использованных для расчета прогноза движения первого автомобиля. В случае если такой анализ показывает, что в при сохранении указанных скорости и угла поворота колес траектории движения двух автомобилей пересекаются, приемопередатчик генерирует сигнал с высоким приоритетом, который передает на ЭБУ по CAN-шине. ЭБУ в дальнейшем использует информацию, содержащуюся в данном сигнале, для управления исполнительными устройствами, соединенными с ЭБУ. Такими устройствами могут быть, например, электронные педали газа и тормоза, электроусилитель руля, электрический стояночный тормоз и другие. Например, в случае если сигнал, переданный от приемопередатчика в ЭБУ, содержит информацию, показывающую что для снижения вероятности столкновения, т.е. пересечения траекторий необходимо увеличить скорость на 10%, ЭБУ выдает управляющий сигнал на электронную педаль газа, выполняющую соответствующее действие.In the case of receiving a prediction signal from another transceiver located in the second car, the transceiver located in the first car analyzes the received information, which contains a forecast along the motion path of the second car and compares it with the information obtained by processing the signals used to calculate the motion forecast first car. If such an analysis shows that while maintaining the indicated speed and angle of rotation of the wheels, the trajectories of the two cars intersect, the transceiver generates a signal with a high priority, which transmits to the computer via the CAN bus. The ECU then uses the information contained in this signal to control actuators connected to the ECU. Such devices can be, for example, electronic gas and brake pedals, electric power steering, electric parking brake and others. For example, if the signal transmitted from the transceiver to the computer contains information indicating that to reduce the likelihood of a collision, i.e. the intersection of the trajectories is necessary to increase the speed by 10%, the computer gives a control signal to the electronic gas pedal, performing the corresponding action.

В предпочтительном варианте настоящего изобретения сигнал приемопередатчика передается по беспроводному каналу WiFi или Bluetooth.In a preferred embodiment of the present invention, the transceiver signal is transmitted wirelessly via WiFi or Bluetooth.

Приемопередатчик может быть выполнен на известной в уровне техники элементной базе, позволяющей обеспечить для устройства интерфейсы связи с CAN-шиной, обеспечить прием спутникового сигнала и прием/передачу беспроводного сигнала по указанным выше протоколам. Модуль обработки информации, содержащийся в приемопередатчике, содержит микропроцессор, работающий под управлением программного обеспечения, расположенного на встроенной памяти или на внешнем носителе информации. В него поступает информация, принятая по спутниковому каналу, информация от ЭБУ и информация, принятая по беспроводному каналу. Модуль обеспечивает генерирование сигнала для передачи на ЭБУ, а также для передачи по беспроводному каналу.The transceiver can be made on the basis of the elementary equipment known in the prior art, which allows providing the device with communication interfaces with a CAN bus, receiving satellite signals and receiving / transmitting a wireless signal using the above protocols. The information processing module contained in the transceiver contains a microprocessor operating under the control of software located on the built-in memory or on an external storage medium. It receives information received via the satellite channel, information from the computer and information received via the wireless channel. The module provides signal generation for transmission to an ECU, as well as for transmission over a wireless channel.

Как видно из изложенного выше, использование предлагаемого изобретения позволяет исключить человеческий фактор в экстренных аварийных ситуациях, когда неопытный водитель может не успеть среагировать на изменившуюся дорожную обстановку либо сам спровоцировать ДТП. Кроме того, использование CAN-шины с применением сигналов с высоким приоритетом позволяет повысить быстродействие предложенной системы, что также положительно влияет на повышение безопасности движения автотранспорта. Применение такой системы на нескольких автомобилях одновременно также существенно повышает безопасность, поскольку каждый автомобиль под управлением такой системы будет стремиться избежать столкновения с другим автомобилем.As can be seen from the above, the use of the invention allows to exclude the human factor in emergency emergencies, when an inexperienced driver may not have time to react to changing traffic conditions or to provoke an accident. In addition, the use of CAN-bus with the use of signals with high priority can improve the performance of the proposed system, which also positively affects the improvement of road safety. The use of such a system on several cars at the same time also significantly increases safety, since each car under the control of such a system will strive to avoid a collision with another car.

Claims (3)

1. Система безопасности движения автотранспорта, включающая в себя по меньшей мере два автомобиля с установленными на них датчиками контроля слепых зон, при этом датчики каждого автомобиля соединены с электронным блоком управления (ЭБУ) автомобиля, соединенным с устройствами оповещения, отличающаяся тем, что на каждом автомобиле дополнительно установлен приемопередатчик, соединенный с ЭБУ по CAN-шине и выполненный с возможностью принимать от ЭБУ информацию о скорости автомобиля и угле поворота колес, полученных ЭБУ от соответствующих датчиков, принимать по спутниковому каналу информацию местоположения автомобиля и на основании полученной информации генерировать сигнал, содержащий информацию прогнозирования движения автомобиля, передаваемый им по беспроводному каналу приемопередатчику, установленному на другом автомобиле, при этом приемопередатчик дополнительно выполнен с возможностью приема по беспроводному каналу информации прогнозирования движения автомобиля от приемопередатчика другого автомобиля, анализа указанной информации и, в случае если указанный анализ показывает прогнозируемое пересечение траекторий движения по меньшей мере двух автомобилей, генерирования сигнала с высоким приоритетом, передаваемого к ЭБУ и содержащего информацию для экстренного изменения направления и/или скорости движения автомобиля таким образом, чтобы исключить пересечение траекторий, при этом указанное изменение выполняется исполнительными устройствами под управлением сигнала, получаемого ими от ЭБУ.1. A vehicle traffic safety system comprising at least two cars with blind zone monitoring sensors installed on them, while the sensors of each car are connected to an electronic control unit (ECU) of the car connected to warning devices, characterized in that each the vehicle is additionally equipped with a transceiver connected to the computer via the CAN bus and configured to receive information from the computer about the vehicle speed and steering angle received by the computer from the corresponding yes Chikov, to receive vehicle location information via a satellite channel and, based on the information received, generate a signal containing vehicle motion prediction information transmitted wirelessly to a transceiver installed on another vehicle, while the transceiver is further adapted to receive vehicle traffic prediction information via a wireless channel from the transceiver of another car, analysis of the specified information and, if the specified The liz shows the predicted intersection of the trajectories of at least two cars, generating a high-priority signal transmitted to the computer and containing information for emergency changes in the direction and / or speed of the car so as to exclude the intersection of the trajectories, while this change is performed by actuators under control the signal they receive from the computer. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что спутниковый канал является каналом GPS и/или ГЛОНАСС.2. The system according to claim 1, characterized in that the satellite channel is a GPS and / or GLONASS channel. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что беспроводной канал является каналом WiFi или Bluetooth. 3. The system according to claim 1, characterized in that the wireless channel is a WiFi or Bluetooth channel.