CN102582621A

CN102582621A - 智能型车载gps导航防撞预警系统

Info

Publication number: CN102582621A
Application number: CN2012100427099A
Authority: CN
Inventors: 朱庆平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-07-18

Abstract

本发明由GPS导航模块、速度计算模块、中央处理器、预警信号模块、环境传感模块、红外测距模块、雷达速度距离模块、激光测距模块、超声测距模块、图像采集模块、信息处理模块、图像处理模块、尾部警示器、影音系统、显示屏、预警功率放大器等组成，目的是提供一种由GPS测速、测距模块测距的，能够在汽车行驶过程中，及时发现车前、车后有可能造成追尾的危险，并警示驾驶者正常行车、安全驾驶，且具有GPS导航和影音功能的，智能型车载GPS导航防撞预警系统，并无需对汽车控制系统做任何改装。

Description

智能型车载GPS导航防撞预警系统

技术领域

本发明属于汽车防撞预警领域，特别是一种智能型车载GPS导航防撞预警系统。

背景技术

随着汽车工业的发展,汽车行驶速度越来越快，道路交通事故已成为世界性的社会问题。其中，碰撞事故所占的比例约为80% ，所以，对汽车防撞研究也成为世界性课题。专家对汽车交通事故的分析结果表明，在所发生的交通事故中,有80%是由于驾驶员反应不及时，处置不当所造成。其中，有65%属于汽车追尾碰撞所造成的事故。在城市道路上，因车速不快，驾驶者容易放松警惕，距前车距离太近而引发的追尾事故时有发生，虽然，事故不十分严重，但事故后的治疗、维修也造成了很大的经济损失；而在高速公路、一级公路或城郊道路上，车速多在80公里以上，由于道路条件较好，驾驶者更容易放松警惕，因两车基本属于同向匀速运动，正常行驶中，距前车距离很近也不会有问题，但是，当前车遇到情况紧急刹车时，由于后车的距离太近，驾驶者反应时间和刹车距离不够，极易发生追尾事故，由于车速较快。一旦发生追尾，往往是车毁人亡。这种情况，在天气情况不好时尤为严重，常造成几辆、十几辆车连续追尾的惨剧，究其原因，就是每辆车的车距太近，跟得太紧，驾驶者放松警惕，来不及反应所造成的。据德国奔驰公司的调查和实验表明：如驾驶员能提前0.5秒意识到危险并采取措施，60％追尾撞车事故可以避免，若驾驶员能提早1.5秒意识到危险并采取正确措施，则90％追尾撞车事故可以避免。因此，对于汽车可能发生事故前的准确判断与快速反应是避免或减轻事故的核心保障，而大多事故是由于驾驶者疏忽大意所造成的，如果，在驾驶者在距前车太近之时，能够得到及时的提醒并采取措施，就能在很大程度上避免这样的追尾事故的发生。国内在汽车防撞、防追尾技术方面，已经有不少科研成果，在对汽车进行改装后，可以在正常高速行驶的状态下，不需要驾驶员的操作，汽车就能自动根据前方出现的障碍，确定汽车遇到的危险等级，自动进行报警、减速、刹车等处理方式，从而主动保证汽车行驶的安全。当障碍消失，汽车则自动恢复正常行驶。这个系统装车后，可以将传统的行车安全由驾驶员一人掌控变成由智能安全系统辅助掌控。其实现方式为：系统直接安装在汽车上，利用激光、机、电等方法与信号处理技术，直接获取车辆行驶中的各种安全信息，通过分析与处理，自动给出车辆后续执行指令并传送到执行系统，再由执行系统自动完成汽车的预警、减速或刹车等相应动作，因为，能比人眼提前发现危险并采取与之相应的处理措施，从而避免、减少碰撞等交通事故的发生，以确保车辆行驶安全。但是，这种控制方式除了造价很高以外，还要与汽车的行车电脑、车速传感器连接以获取车速等行车数据，与汽车的加速系统、刹车系统连接时还要加装辅助执行机构，以代替驾驶员操作，由于，在突发状况时，是由主动防碰撞智能安全系统代替驾驶者操作，驾驶者平时经常处于不警惕状态，只要一个环节出现一点小问题或故障，就可能出现撞车的危险。实际上，所有汽车追尾事故的原因主要都是车速快和跟的紧这两个原因造成的，防撞、防追尾的关键在于驾驶者不能超速和距前车太近，如果，能够在驾驶过程中及时发现并警示驾驶者正常行车，就可以有效的防患于未然，从根本上减少事故的发生。所以，能够向驾驶者及时发出预警，让驾驶者提前减速，保持合理车距，安全行车才是最重要的。

发明内容

本发明的目的是，提供一种具有在汽车行驶过程中，由GPS测速、测距模块测距的，及时发现车前、车后有可能造成追尾危险的功能，并发出声光警示信号，提醒本车和后车驾驶者正常行车、安全驾驶，且具有GPS导航和影音功能的，智能型车载GPS导航防撞预警系统，并无需对汽车控制系统做任何改装，具有很强的实用性和经济性。

实现本发明的目的技术解决方案为：在汽车防撞、防追尾技术方面的两个最为重要的数据，就是行驶中的车速和与前车的距离，一般情况下，要想得到行驶中的车速，就只有从汽车的控制系统中获得，虽然准确，但都必须接入系统；现在，使用GPS导航仪的汽车越来越多，如果，利用GPS的位置功能来得到车速，加上距离检测、预警功能，就可以做到与汽车的驾驶、控制系统隔离，既不影响汽车原有功能，又能提供防撞预警，既简单又实用；智能型车载GPS导航防撞预警系统就是利用接收GPS卫星发射出的无线电信号，获得必要的定位信息及观察量，并经数据处理而完成定位工作；利用GPS、GLONASS、北斗等多组合导航定位技术，现有的电子地图覆盖全国（除台湾）337个地级（2862个县级）以上行政区划单位， POI数据多达1000万个，使得导航精确性得到了保证。通过准确的电子地图数据，和两次GPS的定位结果，GPS接收机根据两个点的定位数据及两点间时间差即可解算出速度数据，这个数据即是GPS接收机所安装的载体的运动速度，这样，便能在不通过汽车的控制系统的情况下，得到汽车在沿道路前进时的速度，达到监测行车速度的目的。通过各种测距技术，可以检测到行驶中的车辆距前方障碍物的距离，当小于安全距离时，进行报警，起到防患于未燃的作用。目前，可用于测距信息采集方面的技术主要有：超声波、雷达、激光、机器视觉、红外以及交互式等，通过这些技术采集汽车行驶过程中的四周信息，因此，智能型车载GPS导航防撞预警系统主要由：GPS导航模块、速度计算模块、中央处理器、预警信号模块、环境传感模块、红外测距模块、雷达速度距离模块、激光测距模块、超声测距模块、图像采集模块、信息处理模块、图像处理模块、抗强光液晶显示屏等组成，可以安装在汽车前挡风玻璃内，雨刮器刮动范围的中央，以保证其工作环境，在汽车行驶中，由GPS导航模块输出GPS位置信号、参数，和运行轨迹、距离等数据到速度计算模块，速度计算模块根据每秒的速度计算值得出即时平均速度，同时，激光测距模块、超声波测距模块或其它信息采集模块对行驶方向进行测距，并将速度信号和距离信号输入中央处理器，中央处理器根据速度、距离预警值公式的计算结果，发出预警信号到预警信号模块和抗强光液晶显示屏，此时，液晶显示屏显示切换为距离警示图案，预警模块发出语音和警示音调，提示驾驶者进行减速处理，智能型车载GPS导航防撞预警系统检测到速度、距离处于安全值时，液晶显示屏显示切换为导航图，预警模块停止提示。

由于在高速公路上，前后两辆车是同方向向前运动的，所以，两车的车距逼近是需要时间的，只要逼近到小于理论速度安全距离，预警系统就及时预警，这样才能从根本上预防追尾事故的发生，比那种到将要发生事故时由防撞系统接管驾驶者的操作，在时间上要提前，使驾驶者能及时做出处理，所以，更为安全，成本更低。

激光测距模块使用以半导体激光器为主的安全探测激光，对人眼无伤害，探测距离为6米～120米以上，为高速行驶的主要测距模块，车身两侧的超声波传感器通过超声波测距模块对车身两侧的安全距离进行监测。当车速在50公里以下（城区内行驶）和大雨、夜晚等复杂气象情况时，环境传感模块启动车前超声波测距模块开始工作，以提供更为可靠、安全的保障。在应对更多复杂气象时，由环境传感模块根据其感知的车外气象环境来控制相应的雷达速度距离模块、图像采集模块和红外测距模块进行测距工作，以保证在复杂气象时的防撞预警功能；在车的尾部可安装摄像头和超声波传感器，平时用于倒车辅助，在行驶中还可以对后面来车进行测距，超声波传感器的信号和摄像头摄取的图像,通过信息处理模块、图像处理模块传送到中央处理器进行处理，发现来车距离太近有发生追尾的危险时，安装在汽车后窗内的尾部警示器将会发出警示灯光和文字、图案提示，或点亮高位刹车灯，提醒来车减速，在雾天，通过环境传感模块或手动控制尾部警示器点亮黄色雾灯，让后车能够及时发现前车，从而有效地预防被来车追尾的危险，达到主动防被撞的目的。

智能型车载GPS导航防撞预警系统，除防撞预警、导航功能外，还可具有行驶记录功能（行车黑匣子），以实时记录行车时的速度、距离情况。同时还具有MP3、MP4、电子相册、电子图书等数字娱乐功能，真正做到了一机多用。

附图说明

图1为智能型车载GPS导航防撞预警系统的实施方案的工作原理图。

图1中：GPS导航模块1、速度计算模块2、中央处理器3、预警信号模块4、环境传感模块5、红外测距模块6、雷达速度距离模块7、激光测距模块8、超声测距模块9、图像采集模块10、信息处理模块11、图像处理模块12、面板控制键13、显示输出14、尾部警示器15、影音系统16、显示屏17、汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20、预警扬声器21、预警功率放大器22。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

结合图1，本发明的一种智能型车载GPS导航防撞预警系统，包括GPS导航模块1、速度计算模块2、中央处理器3、预警信号模块4、环境传感模块5、红外测距模块6、雷达速度距离模块7、激光测距模块8、超声测距模块9、图像采集模块10、信息处理模块11、图像处理模块12、面板控制键13、显示输出14、尾部警示器15、影音系统16、显示屏17、汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20、预警扬声器21、预警功率放大器22。由GPS导航模块1输出GPS位置信号、参数和运行轨迹、距离等数据到速度计算模块2，由速度计算模块2根据每秒的速度计算值得出即时平均速度输入到中央处理器3，同时，由各种测距模块进行测距，一般由激光测距模块8、超声波测距模块9根据车速选择向车前方进行测距的工作状态，也可由环境传感模块5根据车外的环境情况选择激光测距模块8、超声波测距模块9、红外测距模块6、雷达速度距离模块7的一、二种对行驶方向进行测距，并将速度信号和距离信号输入信息处理模块11，中央处理器3，或是选择图像采集模块10、图像处理模块12将信息处理数据输入中央处理器3，中央处理器根据速度、距离预警值公式的计算结果，发出预警信号到预警信号模块4和显示输出14、显示屏17，此时，液晶显示屏显示切换为距离警示图案，预警功率放大器22、预警扬声器21和汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20发出语音和警示音调，提示驾驶者进行减速处理，智能型车载GPS导航防撞预警系统检测到速度、距离处于安全值时，液晶显示屏显示切换为导航图，预警信号模块4停止提示；在超声测距模块9接收到安装于后保险杠上的传感器的距离逼近信号时，中央处理器3启动尾部警示器15，提醒后车减速，达到主动防被撞的目的。通过面板控制键13，可以进行人工设定工作参数和对由影音系统16、显示屏17、汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20组成的车载娱乐系统进行控制操作。

实施例1

由GPS导航模块1输出GPS信息参数到速度计算模块2，由速度计算模块2计算值得出即时平均速度输入到中央处理器3，同时，环境传感模块5根据当时的环境情况选择激光测距模块8、超声波测距模块9、红外测距模块6、雷达速度距离模块7的一、二种对行驶方向进行测距，并将速度信号和距离信号输入信息处理模块11，中央处理器3，或是选择图像采集模块10、图像处理模块12将信息处理数据输入中央处理器3，中央处理器根据速度、距离预警值公式的计算结果，发出预警信号到预警信号模块4和显示输出14、显示屏17，此时，液晶显示屏显示切换为距离警示图案，预警功率放大器22、预警扬声器21和汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20发出语音和警示音调，提示驾驶者进行减速处理，智能型车载GPS导航防撞预警系统检测到速度、距离处于安全值时，液晶显示屏显示切换为导航图，预警信号模块4停止提示；在超声测距模块9接收到安装于后保险杠上的传感器的距离逼近信号时，中央处理器3启动尾部警示器15，提醒后车减速，达到主动防被撞的目的。通过面板控制键13，可以进行人工设定工作参数和对由影音系统16、显示屏17、汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20组成的车载娱乐系统进行控制操作。在加装USB接口后，还可接入存储器，读取U盘或SD卡上的内容进行播放，同时，亦可使其具有行驶记录功能（行车黑匣子），以实时记录行车时的速度、距离情况。

实施例2

由GPS导航模块1输出GPS信息参数到速度计算模块2，由速度计算模块2计算值得出即时平均速度输入到中央处理器3，同时，激光测距模块8、超声波测距模块9、对行驶方向进行测距，并将速度信号和距离信号输入信息处理模块11，中央处理器3，中央处理器根据速度、距离预警值公式的计算结果，发出预警信号到预警信号模块4和显示输出14、显示屏17，此时，液晶显示屏显示切换为距离警示图案，预警功率放大器22、预警扬声器21和汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20发出语音和警示音调，提示驾驶者进行减速处理，智能型车载GPS导航防撞预警系统检测到速度、距离处于安全值时，液晶显示屏显示切换为导航图，预警信号模块4停止提示；在超声测距模块9接收到安装于后保险杠上的传感器的距离逼近信号时，中央处理器3启动尾部警示器15，提醒后车减速，达到主动防被撞的目的。通过面板控制键13，可以进行人工设定工作参数和对由影音系统16、显示屏17、汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20组成的车载娱乐系统进行控制操作。

实施例3

由GPS导航模块1输出GPS信息参数到速度计算模块2，由速度计算模块2计算值得出即时平均速度输入到中央处理器3，同时，激光测距模块8、超声波测距模块9、对行驶方向进行测距，并将速度信号和距离信号输入信息处理模块11，中央处理器3，中央处理器根据速度、距离预警值公式的计算结果，发出预警信号到预警信号模块4和显示输出14、显示屏17，此时，液晶显示屏显示切换为距离警示图案，预警功率放大器22、预警扬声器21发出语音和警示音调，提示驾驶者进行减速处理，智能型车载GPS导航防撞预警系统检测到速度、距离处于安全值时，液晶显示屏显示切换为导航图，预警信号模块4停止提示；在超声测距模块9接收到安装于后保险杠上的传感器的距离逼近信号时，中央处理器3启动尾部警示器15，提醒后车减速，达到主动防被撞的目的。通过面板控制键13，可以进行人工设定工作参数进行控制操作。

实施例4

由GPS导航模块1输出GPS信息参数到速度计算模块2，由速度计算模块2计算值得出即时平均速度输入到中央处理器3，同时，激光测距模块8、超声波测距模块9、对行驶方向进行测距，并将速度信号和距离信号输入信息处理模块11，中央处理器3，中央处理器根据速度、距离预警值公式的计算结果，发出预警信号到预警信号模块4和显示输出14、显示屏17，此时，液晶显示屏显示切换为距离警示图案，预警功率放大器22、预警扬声器21发出语音和警示音调，提示驾驶者进行减速处理，智能型车载GPS导航防撞预警系统检测到速度、距离处于安全值时，液晶显示屏显示切换为导航图，预警信号模块4停止提示；通过面板控制键13，可以进行人工设定工作参数进行控制操作。

实施例5

专用于防止被后车追尾的实施例是：在车的尾部安装的摄像头和超声波传感器，平时用于倒车辅助，在行驶中用来对后面来车进行测距，超声波传感器的信号和摄像头摄取的图像,通过信息处理模块11、图像处理模块12传送到中央处理器3进行处理，发现来车距离太近有发生追尾的危险时，安装在汽车后窗内的尾部警示器15将会发出警示灯光和文字、图案提示，或点亮高位刹车灯，提醒来车减速，在雾天，通过环境传感模块5或手动控制尾部警示器点亮黄色雾灯，让后车能够及时发现前车，从而有效地预防被来车追尾的危险，达到主动防被撞的目的。

Claims

1.一种智能型车载GPS导航防撞预警系统，其特征在于，包括GPS导航模块1、速度计算模块2、中央处理器3、预警信号模块4、环境传感模块5、红外测距模块6、雷达速度距离模块7、激光测距模块8、超声测距模块9、图像采集模块10、信息处理模块11、图像处理模块12、面板控制键13、显示输出14、尾部警示器15、影音系统16、显示屏17、汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20、预警扬声器21、预警功率放大器22，具有在汽车行驶过程中，由GPS测速、测距模块测距的，及时发现车前、车后有可能造成追尾危险的功能，并发出声光警示信号，提醒本车和后车驾驶者正常行车、安全驾驶，且具有GPS导航和影音功能的，智能型车载GPS导航防撞预警系统，并无需对汽车控制系统做任何改装。

2.根据权利要求1所述的智能型车载GPS导航防撞预警系统，其特征在于，所述的GPS导航模块1输出GPS信号、参数和数据到速度计算模块2，由速度计算模块2计算得出即时速度输入到中央处理器3，同时，由环境传感模块5根据车外的环境情况选择激光测距模块8、超声波测距模块9、红外测距模块6、雷达速度距离模块7的一、二种对行驶方向进行测距，并将速度信号和距离信号输入信息处理模块11，中央处理器3，选择图像采集模块10、图像处理模块12将信息处理数据输入中央处理器3，中央处理器3根据速度、距离预警值公式的计算结果，发出预警信号。

3.根据权利要求1所述的智能型车载GPS导航防撞预警系统，其特征在于，所述的预警信号发送到预警信号模块4和显示输出14后，显示屏17的显示切换为距离警示图案，预警功率放大器22、预警扬声器21和汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20发出语音和警示音调，提示驾驶者进行减速处理，GPS导航防撞预警系统检测到速度、距离处于安全值时，显示屏17的显示切换为导航图，预警信号模块4停止提示。

4.根据权利要求1所述的智能型车载GPS导航防撞预警系统，其特征在于，所述的车的尾部安装的摄像头和后保险杠上的超声波传感器，平时用于倒车辅助，在行驶中用来对后面来车进行测距，摄取的图像、距离逼近信号，通过图像处理模块12、信息处理模块11传送到中央处理器3进行处理，中央处理器3启动尾部警示器15，达到提醒后车减速，主动防被撞的目的。

5.根据权利要求1所述的智能型车载GPS导航防撞预警系统，其特征在于，所述的尾部警示器15安装在汽车后窗内，工作时会发出警示灯光和文字、图案提示，点亮高位刹车灯，提醒来车减速，在雾天，通过环境传感模块和手动控制尾部警示器15点亮黄色雾灯。

6.根据权利要求1所述的智能型车载GPS导航防撞预警系统，其特征在于，所述的面板控制键13，可以进行人工设定工作参数和对由影音系统16、显示屏17、汽车功放18、L扬声器组19、R扬声器组20组成的车载娱乐系统进行控制操作，通过USB接口，可接入存储器，读取U盘或SD卡上的内容进行播放，同时，具有行驶记录功能（行车黑匣子），实时记录行车时的速度、距离情况。

7.根据权利要求1所述的智能型车载GPS导航防撞预警系统，其特征在于，所述的激光测距模块8、超声波测距模块9根据车速选择向车前方进行测距的工作状态。

8.根据权利要求1所述的智能型车载GPS导航防撞预警系统，其特征在于，所述的激光测距模块使用安全探测激光，对人眼无伤害。

9.根据权利要求1所述的智能型车载GPS导航防撞预警系统，其特征在于，所述车身两侧的超声波传感器通过超声波测距模块对车身两侧的安全距离进行监测。