基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及汽車防碰撞系統(tǒng)，特別涉及一種基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車保有量大幅增加，汽車已走入了尋常百姓家，它使交通更加便捷的同時(shí)卻也心系著一個(gè)家庭的幸福，但隨著交通工具的現(xiàn)代化和絕對(duì)數(shù)量的急劇增長(zhǎng)，車禍也不斷增加。從任何一方面來說，行駛在路上的每一輛車得到行駛過程中的安全保障，降低汽車交通事故的發(fā)生率已成為嚴(yán)峻的全球性社會(huì)問題。
[0003]目前，汽車的功能已經(jīng)不再局限于代步了，汽車的發(fā)展趨勢(shì)正在向著智能化發(fā)展，如何減低事故發(fā)生率、如何進(jìn)一步做到節(jié)能減排等成為汽車行業(yè)發(fā)展的新方向。在對(duì)目前城市交通存在問題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)的研究成果和應(yīng)用技術(shù)，提出了車聯(lián)網(wǎng)的基本概念。通過車聯(lián)網(wǎng)所涉及的應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行討論后，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。結(jié)果認(rèn)為，車聯(lián)網(wǎng)所蘊(yùn)含的優(yōu)點(diǎn)將對(duì)未來交通產(chǎn)生深刻影響，并能給人們的出行帶來巨大方便。
[0004]隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，汽車智能化將逐步實(shí)現(xiàn)。對(duì)于如何降低汽車安全事故的發(fā)生率，將不再局限在被動(dòng)安全領(lǐng)域，更多的將向著汽車主動(dòng)安全方向發(fā)展。
[0005]目前汽車主動(dòng)安全技術(shù)的主要依靠將是通信技術(shù)，即車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，在汽車復(fù)雜的電控系統(tǒng)中，通常各種信息是可以共享的，其中CAN總線作為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作的工具，主要以靈活性和穩(wěn)定性以及實(shí)時(shí)性所被廣泛應(yīng)用。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和汽車電控技術(shù)的高速發(fā)展下，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用將慢慢走上正軌。
[0006]基于對(duì)汽車及車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，以及以降低汽車事故為方向，提出了基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種建立在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)汽車數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞和交流的車道巡航防碰撞的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過控制直流電動(dòng)機(jī)，控制小車的轉(zhuǎn)向。
[0008]為了解決上述問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0009]本實(shí)用新型的一種基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)，包括信息采集單元模塊、信息處理單元、信息輸出單元和無線通訊單元，其中:
[0010]所述信息處理單元包括FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片分別連接信息采集單元模塊、信息輸出單元和無線通訊單元；
[0011]所述信息采集單元模塊包括若干個(gè)傳感器、測(cè)距模塊和CMOS攝像頭；
[0012]所述信息輸出單元包括人機(jī)交互界面、預(yù)警裝置、步進(jìn)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)和ABS制動(dòng)栗；
[0013]所述無線通訊單元包括與車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無線通訊的Zigbee無線通訊模塊。
[0014]進(jìn)一步，所述測(cè)距模塊為激光測(cè)距模塊或超聲波測(cè)距模塊。
[0015]進(jìn)一步，若干個(gè)傳感器包括位置傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、車身橫擺角速度傳感器和電動(dòng)機(jī)電流傳感器。
[0016]進(jìn)一步，所述位置傳感器為節(jié)氣門位置傳感器或紅外循跡傳感器。
[0017]進(jìn)一步，所述CMOS攝像頭安裝在汽車左右兩側(cè)。
[0018]基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)，是一個(gè)建立在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)汽車數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞和交流的車道巡航防碰撞的系統(tǒng)，駕駛員開啟系統(tǒng)后不再需要人為進(jìn)行汽車轉(zhuǎn)向、減速、剎車等操作，通過系統(tǒng)的各個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)以及無線模塊接收的數(shù)據(jù)，這些操作將全部由系統(tǒng)各模塊共同作用、自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型的一種車速自控過程流程框圖；
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型的基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)，包括信息采集單元模塊、信息處理單元、信息輸出單元和無線通訊單元，其中:信息處理單元包括FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片分別連接信息采集單元模塊、信息輸出單元和無線通訊單元；
[0023]信息采集單元模塊包括若干個(gè)傳感器、測(cè)距模塊和CMOS攝像頭；信息輸出單元包括人機(jī)交互界面、預(yù)警裝置、步進(jìn)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)和ABS制動(dòng)栗;無線通訊單元包括與車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無線通訊的Zigbee無線通訊模塊。
[0024]本系統(tǒng)中，若干個(gè)傳感器包括位置傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、車身橫擺角速度傳感器和電動(dòng)機(jī)電流傳感器。CMOS攝像頭安裝在汽車左右兩側(cè)。
[0025]系統(tǒng)各模塊功能如下:
[0026]一、信息采集單元模塊:
[0027]1、車速傳感器:采集車輛速度。
[0028]2、測(cè)距模塊:可以是激光測(cè)距模塊或超聲波測(cè)距模塊，測(cè)得與潛在危險(xiǎn)車輛的車距。
[0029]3、車身橫擺角度傳感器:檢測(cè)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的車身橫擺角速度。
[0030]4、轉(zhuǎn)向角傳感器:檢測(cè)前車輪的瞬時(shí)偏轉(zhuǎn)角。
[0031 ] 5、CMOS攝像頭:檢測(cè)車道兩邊的白線或黃線。
[0032 ] 6、電動(dòng)機(jī)電流傳感器:采集直流電動(dòng)機(jī)的工作電流，用來對(duì)電動(dòng)機(jī)控制提供反饋信號(hào)。
[0033]7、位置傳感器:可以是節(jié)氣門位置傳感器或紅外循跡傳感器，獲取節(jié)氣門開度信號(hào)。
[0034]8、節(jié)氣門控制搖臂傳感器:檢測(cè)節(jié)氣門控制搖臂的位置。
[0035]二、信息處理單元:
[0036]9、FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(中央處理芯片):通過內(nèi)部程序，處理信息采集單元的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸出給信息輸出單元進(jìn)行自動(dòng)操作。
[0037]三、信息輸出單元:
[0038]10、人機(jī)交互界面:實(shí)時(shí)顯示本車和潛在危險(xiǎn)車輛的速度位置信息，
[0039]11、預(yù)警裝置:當(dāng)出現(xiàn)本車車距過近、車速過高等危險(xiǎn)現(xiàn)象且危險(xiǎn)程度較低時(shí)，提醒駕駛員進(jìn)行控制。
[0040]12、步進(jìn)電機(jī):控制節(jié)氣門開度，達(dá)到控制車速的效果。
[0041 ] 13、直流電動(dòng)機(jī):控制汽車轉(zhuǎn)向，使本車回到車道之中。
[0042]14、ABS制動(dòng)栗:當(dāng)本車車距過低，危險(xiǎn)程度過高，接受到控制信息進(jìn)行緊急制動(dòng)。
[0043]四、無線通訊單元:
[0044]15、Zigbee無線通訊模塊:將本車速度、位置信息發(fā)送到周圍，并接收潛在危險(xiǎn)車輛的速度、位置信息，實(shí)現(xiàn)車車之間的信息交流。
[0045]本基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)，通過車速傳感器從汽車的CAN總線上讀取本車實(shí)時(shí)的車速數(shù)據(jù)，經(jīng)過Zigbee模塊發(fā)送到周圍，同時(shí)Zigbee模塊也接收到前車和后車的車速信息，車車之間形成車聯(lián)網(wǎng)，使得兩車之間能進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交流。車速自控過程見圖2所示。
[0046]當(dāng)駕駛員開啟系統(tǒng)工作，安裝在汽車左右兩個(gè)CMOS攝像頭采集到車道白線或黃線信息，將數(shù)據(jù)傳送給FPGA芯片，同時(shí)，車身橫擺角度傳感器和轉(zhuǎn)向角傳感器分別將汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的車身橫擺角速度和前車輪的瞬時(shí)偏轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)傳給FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片通過內(nèi)部程序分析，當(dāng)檢測(cè)到車輛行駛時(shí)偏離車道，F(xiàn)PGA芯片迅速地向直流電動(dòng)機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而控制汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽車的左右轉(zhuǎn)向，使得汽車回到正確的車道上來，達(dá)到實(shí)時(shí)控制汽車不偏離車道行駛的效果，同時(shí)，經(jīng)過Zigbee模塊將位置信息發(fā)給前車和后車。
[0047]同時(shí)，系統(tǒng)的激光測(cè)距模塊實(shí)時(shí)測(cè)得車輛與前車的距離，并將數(shù)據(jù)傳送給FPGA芯片。當(dāng)測(cè)得的實(shí)際距離低于理論安全車距且危險(xiǎn)程度較低時(shí)，F(xiàn)PGA芯片向預(yù)警裝置發(fā)出信號(hào)，開啟預(yù)警裝置，提醒駕駛員進(jìn)行減速。當(dāng)危險(xiǎn)程度較高時(shí)，F(xiàn)PGA芯片向ABSffj慟栗和步進(jìn)電機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)減小節(jié)氣門開度，ABS制動(dòng)栗對(duì)車輛自動(dòng)進(jìn)行緊急制動(dòng)，同時(shí)，預(yù)警裝置提醒駕駛員，并自動(dòng)開啟車燈。
[0048]人機(jī)交互界面會(huì)將Zigbee模塊接受前車、后車發(fā)送來的車速、位置信息以及本車自身的信息顯示出來，可供駕駛員觀察。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)，包括信息采集單元模塊、信息處理單元、信息輸出單元和無線通訊單元，其特征在于: 所述信息處理單元包括FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片分別連接信息采集單元模塊、信息輸出單元和無線通訊單元； 所述信息采集單元模塊包括若干個(gè)傳感器、測(cè)距模塊和CMOS攝像頭； 所述信息輸出單元包括人機(jī)交互界面、預(yù)警裝置、步進(jìn)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)和ABS制動(dòng)栗； 所述無線通訊單元包括與車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無線通訊的Zigbee無線通訊模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:所述測(cè)距模塊為激光測(cè)距模塊或超聲波測(cè)距模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:若干個(gè)傳感器包括位置傳感器、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、車身橫擺角速度傳感器和電動(dòng)機(jī)電流傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:所述位置傳感器為節(jié)氣門位置傳感器或紅外循跡傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)，其特征在于:所述CMOS攝像頭安裝在汽車左右兩側(cè)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于多源異構(gòu)信息融合的車聯(lián)網(wǎng)車道巡航防碰撞系統(tǒng)，包括信息采集單元模塊、信息處理單元、信息輸出單元和無線通訊單元，信息處理單元包括FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片分別連接信息采集單元模塊、信息輸出單元和無線通訊單元；信息采集單元模塊包括若干個(gè)傳感器、測(cè)距模塊和CMOS攝像頭；信息輸出單元包括人機(jī)交互界面、預(yù)警裝置、步進(jìn)電機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)和ABS制動(dòng)泵；無線通訊單元包括與車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行無線通訊的Zigbee無線通訊模塊。本系統(tǒng)是建立在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)汽車數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞和交流的車道巡航防碰撞系統(tǒng)，駕駛員開啟系統(tǒng)后不再需要人為進(jìn)行汽車轉(zhuǎn)向、減速、剎車等操作，通過系統(tǒng)各傳感器監(jiān)測(cè)和接收數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)各模塊共同作用自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】B60W30/095, B60W10/20, B60W30/09, B60W10/184, B60W30/085, B60W10/06
【公開號(hào)】CN205273455
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521070121
【發(fā)明人】堯玲, 錢建奇
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月19日