[发明专利]一种后方车辆碰撞危险性监测装置及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆行驶安全预警技术，尤其涉及一种后方车辆碰撞危险性监测装置及其监测方法。

背景技术

交通事故的发生大多数与车辆之间的碰撞存在直接关系，因而在车辆运行过程中，对车辆与车辆之间的碰撞危险性进行实时监控可以用于对驾驶员进行提示，可以减少事故的发生。车辆与车辆的碰撞可以分为自身车辆与前方车辆的碰撞、自身车辆与后方车辆的碰撞两种情况。驾驶员在驾驶过程中，主要的注意力集中在向前方向，而且驾驶员对前方车辆的注意情况要明显优于后方，这是由于向后的观察是通过后视镜来实现的。通过后视镜观察后方车辆存在距离、速度估计不准确的问题，因而目前汽车安全市场上出现了向后的碰撞预警系统，这类系统对自身车辆后方的车辆进行监控，当存在碰撞危险时提前对驾驶员发出警告，保证车辆的安全行驶。

对于后方车辆碰撞报警系统，目前存在着一个很重要的问题是如何判断后方车辆与自身车辆相对位置关系，如后方车辆是否和自身车辆处于同一车道，或者是处于左侧车道，不同的位置关系与不同类型碰撞危险关系紧密，如后方车辆位于自身车辆左侧相邻车道时，自身车辆在这种情况下的向左车道变换是不安全的。因此针对后方的车辆碰撞系统需要准确识别出后方其他车辆与自身车辆的位置关系，而这些位置关系与车辆行驶轨迹的曲率半径紧密联系，这类系统首要的需求是测量计算出自身车辆的行驶轨迹曲率半径，然后根据该曲率半径对后方车辆进行碰撞危险性判断。

针对车辆行驶轨迹曲率半径测量，目前一般有两种方法，一种是基于图像处理的车道标志线提取，计算道路曲率半径。第二种是利用相关传感器计算道路的曲率半径，如GPS传感器，车速传感器等。这两种方法目前均存在一定的局限性，基于图像处理的第一种方法所识别的车道标志线是自身车辆前方的目标，因而计算得到的曲率半径不是自身车辆当前所行驶轨迹的曲率半径，不能直接用于对后方车辆进行碰撞危险性判断。第二种方法所计算得到的是道路曲率半径，不是车辆行驶轨迹的曲率半径。由于道路上通常存在多个车道，而驾驶员的行驶轨迹不完全是遵循某个车道行驶，因而这种方法所测量得到的曲率半径也不能直接用于对后方车辆进行碰撞危险性判断。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种投资费用少、操作简单、测量精度高的后方车辆碰撞危险性监测装置。

本发明的另一个目的在于提供一种后方车辆碰撞危险性监测方法，基于上述后方车辆碰撞危险性监测 装置。

本发明的基本原理是通过使用两个车轮转速传感器、一个惯量传感器、一台激光扫描器来实时监控车辆的运动状态，利用微处理器采集来自车轮转速传感器和惯量传感器的数据。微处理器根据惯量传感器所输出的横摆角速度计算出按照此横摆角速度稳定行驶一周所需要的时间，然后利用两个车轮转速传感器所输出的转速计算出车轮按照此转速匀速行驶一周的距离。在微处理器采样频率较高的情况下，上述所计算得到的距离与圆周弧长近似相等，然后基于圆周弧长计算出圆弧半径，该半径即为该车轮当前行驶轨迹的曲率半径。计算得到两个车轮的行驶轨迹曲率半径之后利用车辆的几何尺寸关系计算车辆质心行驶轨迹的曲率半径。计算得到当前车辆质心行驶轨迹的曲率半径之后，使用基于激光扫描器所得到的后方车辆与自身车辆的相对距离、相对角度、相对速度等数据基于几何公式进行后方其他车辆与自身车辆相对位置关系判断，判断结果包括后方车辆与自身车辆处于同一车道、后方车辆处于自身车辆左侧车道、后方车辆处于自身车辆右侧车道等类型。得到这些相对位置关系类型之后根据激光扫描器所得到的相对速度关系进行后方车辆与自身车辆碰撞危险性判断，并将判断结果向驾驶员提示。

为了达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

1、一种后方车辆碰撞危险性监测装置，其特征在于，包括：

两个车轮转速传感器，分别安装在车辆左后车轮和右后车轮上，用于测量车辆左后车轮和右后车轮的转速；

一个惯量传感器，安装在车辆质心位置，测量自身车辆的横摆角速度；

一台激光扫描仪，向后安装在车辆后保险杆中间，测量后方其他车辆与自身车辆的相对距离、相对角度和相对速度；

一个微处理器，安装在驾驶室，分别电连接两个车轮转速传感器、惯量传感器和激光扫描仪，接收车轮转速传感器、惯量传感器和激光扫描器所输出的数据，通过数据计算自身车辆行驶轨迹的曲率半径；然后，基于自身车辆行驶轨迹的曲率半径、以及后方其他车辆与自身车辆的相对距离、相对角度，判断后方车辆与自身车辆的相对位置关系；最后，根据相对速度作出碰撞危险性判断，输出报警信息。

上述技术方案的进一步改进和特点在于：