详情

原文传递一种基于双目激光的车辆限高障碍预警系统及预警方法

专利名称：	一种基于双目激光的车辆限高障碍预警系统及预警方法
摘要：	本发明公开了一种基于双目激光的车辆限高障碍预警系统及预警方法，该系统包括两个激光测距传感器，以及控制与报警模块；所述两个激光测距传感器分别通过安装板固定安装在车辆前端仪表台的两侧，两个激光测距传感器保持在同一高度，且使所述两个激光测距传感器发射的光路所在直线与车辆前端仪表台所在水平面呈≤5度的夹角；所述控制与报警模块包括MCU控制单元、电源模块、存储模块、SRAM模块和报警模块，所述报警模块包括警示灯和蜂鸣器。本发明仅需要两个激光测距传感器进行限高障碍物检测，具备成本低廉，安装方便，且不受夜间低光照度制约等优势，为系统的大规模应用推广奠定坚实的基础。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	郑州中电新能源汽车有限公司
发明人：	杨洪;丁红杰;冯雷;刘梦;刘嘉琦;李松;赵卫波;张浩
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201811552279.9
公开号：	CN109823298A
代理机构：	郑州浩翔专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	边延松
分类号：	B60R21/0134(2006.01);B;B60;B60R;B60R21
申请人地址：	450000 河南省郑州市郑州经济技术开发区航海东路1356号617室
主权项：	1.一种基于双目激光的车辆限高障碍预警系统，其特征在于，包括两个激光测距传感器，以及控制与报警模块；所述两个激光测距传感器分别通过安装板固定安装在车辆前端仪表台的两侧，两个激光测距传感器保持在同一高度，且使所述两个激光测距传感器发射的光路所在直线与车辆前端仪表台所在水平面呈≤5度的夹角；所述控制与报警模块包括MCU控制单元、电源模块、存储模块、SRAM模块和报警模块，所述电源模块的输入端与车载电源对应连接，输出端分别与所述MCU控制单元和两个激光测距传感器对应连接；所述MCU控制单元与两个激光测距传感器之间分别通过RS485模块进行通讯；所述存储模块、SRAM模块和报警模块分别与MCU控制单元对应电连接；所述报警模块包括警示灯和蜂鸣器。 2.根据权利要求1所述的基于双目激光的车辆限高障碍预警系统，其特征在于，所述安装板的中心设有固定孔，所述安装板底部固定孔位置处与车辆前端仪表台之间设有弹性垫块，通过固定螺栓将所述安装板和弹性垫块固定安装在车辆前端仪表台上；在所述安装板的四个角处分别开设有螺纹孔，在每个螺纹孔内分别安装有调节螺栓，所述调节螺栓的底端面与车辆前端仪表台的表面紧密接触，所述调节螺栓的高度大于车辆前端仪表台表面与安装板上表面之间的高度。 3.根据权利要求1所述的基于双目激光的车辆限高障碍预警系统，其特征在于，所述两个激光测距传感器分别为激光测距传感器A和激光测距传感器B，在所述安装板的上表面开设有固定槽，所述激光测距传感器A、激光测距传感器B分别固定在两个安装板上的固定槽内，所述控制与报警模块固定安装在激光测距传感器A的后部。 4.根据权利要求1所述的基于双目激光的车辆限高障碍预警系统，其特征在于，所述MCU控制单元的型号为STM32F103ZET6，最高工作频率为72MHz；所述SRAM模块的型号为IS62WV51216；所述存储模块采用型号为24LC256的EEPROM存储芯片。 5.根据权利要求1所述的基于双目激光的车辆限高障碍预警系统，其特征在于，所述电源模块采用LM1117-5.0电源芯片和LM1117-3.3电源芯片，其中5V的LM1117-5.0电源芯片给两个激光测距传感器供电，3.3V的LM1117-3.3电源芯片给MCU供电；所述RS485模块采用SP3072芯片。 6.根据权利要求1所述的基于双目激光的车辆限高障碍预警系统，其特征在于，所述激光测距传感器A和激光测距传感器B的型号为ZDL-0100-1，测量范围为0.5-125M。 7.一种基于双目激光的车辆限高障碍预警方法，其特征在于，使用权利要求1中的车辆限高障碍预警系统，将两个激光测距传感器分别通过安装板固定安装在车辆前端仪表台的两侧，两个激光测距传感器保持在同一高度，通过调节螺栓调整激光测距传感器的角度，使两个激光测距传感器发射的光路所在直线与车辆前端仪表台所在水平面的夹角θ≤5度；在车辆行驶的过程中，激光测距传感器以固定频率测量车辆前端与前方障碍物之间的直线距离d0，C表示激光测距传感器距离路面的高度，通过三角函数模型计算出前方障碍物高度V0以及障碍物与车辆前端的水平距离H0：V0＝d0sinθ+C，H0＝d0cosθ，进而判断车辆是否能够正常通过限高障碍物，如过判断结果是无法通过限高障碍物，则报警模块发出警告。 8.根据权利要求7所述的基于双目激光的车辆限高障碍预警方法，其特征在于，判断车辆是否能够正常通过限高障碍物的过程包括下列步骤： (1)传感器采集数据，将激光测距传感器A、激光测距传感器B测得距离信号的差值定义为差分信号，将差分信号的浮动范围定义为阈值，将阈值变化的情况称为阈值梯度； (2)选定两个激光测距传感器测得的距离信息作为随机变量X和Y，在一定的时间长度内，E(X)和E(Y)分别是随机变量X和Y的数学期望，如公式1-1所示：两个传感器测得的距离信息以各自的数学期望值作为标准，X和Y的值在数学期望值上下变动；采用两个变量X、Y的协方差COV(X,Y)表示两个变量的变化趋势，如公式1-2所示： COV(X,Y)＝E[(X-E(X))(Y-E(Y))] (1-2)；以相关系数ρ表示变量之间线性相关程度的量，ρ的取值范围为(0-1)，0表示相关程度最低，1表示相关程度最高，相关系数ρ的计算如公式1-3所示，其中分别表示X、Y的标准差： (3)综合概率判断，以Pd表示差分信号阈值在一定范围内的概率，Pρ表示相关系数在一定范围内的概率，Ptotal代表两个事件同时发生的概率，如公式1-4所示， Ptotal＝Pρ·Pd (1-4)； Pd和Pρ的概率分布表见下表1和表2，表1 差分信号阈值的概率分布表差分信号阈值(cm) 概率(Pd) 描述 40 0.5 30cm<差值<40cm 30 0.6 20cm<差值<30cm 20 0.7 10cm<差值<20cm 10 0.8 0cm<差值<10cm 表2 相关系数的概率分布表相关系数概率(Pρ) 描述 0.6<ρ<0.7 0.5 变化趋势基本一致 0.7<ρ<0.8 0.6 变化趋势非常一致 0.8<ρ<0.9 0.7 变化趋势非常一致 0.9<ρ<1 0.8 变化趋势完全相同根据公式1-4和表1、表2计算出Ptotal的值； (4)根据Ptotal的值判断车辆是否能够安全通过前方障碍物，通过控制与报警模块发出警示信号：当0≤Ptotal＜0.25时，表示车辆可安全通过前方障碍物，系统不报警；当0.25≤Ptotal＜0.48时，表示车辆有可能无法安全通过前方障碍物，系统可通过蜂鸣器以较低频率的“嘀嘀”声和指示灯以较低频率闪烁进行报警；当0.48≤Ptotal，表示车辆有较高的可能无法安全通过前方障碍物，系统可通过蜂鸣器以较高频率的“嘀嘀”声和指示灯以较高频率闪烁进行报警，从而提醒驾驶员注意前方限高障碍物情况，减速或停车，防止事故发生。
所属类别：	发明专利