本發(fā)明涉及車載系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛行駛智能安全系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，現(xiàn)代社會中汽車已成為不可或缺的交通工具。近年來，公路交通運(yùn)輸量日益增大，汽車工業(yè)的高速發(fā)展給人們帶來方便的同時(shí)交通安全也成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn)問題。被動防護(hù)的安全技術(shù)已逐漸普及，而能夠提供預(yù)警功能的汽車主動安全技術(shù)正在興起。研究認(rèn)為，危險(xiǎn)路段、惡劣天氣、駕駛員危險(xiǎn)駕駛行為和反應(yīng)能力等問題是造成事故的主要原因，車輛主動安全系統(tǒng)是解決這些問題的根本途徑。而車載安全系統(tǒng)與汽車本身關(guān)系不大，其開發(fā)成本相對較低，并且適用環(huán)境廣泛，因此正成為一個(gè)新研究的熱點(diǎn)。

一直以來，人們所重視的交通安全是撞擊安全，這是一種被動的安全，目的是在事故發(fā)生時(shí)將傷害程度降到最低。例如安全氣囊、頭部保護(hù)靠墊、安全帶預(yù)拉伸和車身的撞擊力吸收性能等。而今后的交通安全的發(fā)展趨勢是“安全預(yù)防”，一種主動的安全，即“防患于未然”。現(xiàn)階段，abs(防抱死制動系統(tǒng))、vdc(車輛動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng))等已經(jīng)開始投入使用。在車載安全系統(tǒng)的不斷發(fā)展中，撞擊警報(bào)系統(tǒng)、撞擊減輕制動系統(tǒng)、ldws(車道駛離報(bào)警系統(tǒng))、來自導(dǎo)航系統(tǒng)的道路信息警報(bào)系統(tǒng)等，都成為熱門的前沿研究課題。

目前，一些高級車輛已具備相對成熟的主動安全技術(shù)，豐田推出的規(guī)避碰撞輔助套裝就是將預(yù)碰撞安全系統(tǒng)(pcs)、車道偏離警示系統(tǒng)(lda)、動態(tài)雷達(dá)巡航控制系統(tǒng)(drcc)和自動調(diào)節(jié)遠(yuǎn)光燈系統(tǒng)(ahb)四種功能打包化、一體化。該系統(tǒng)采用了毫米波雷達(dá)+攝像頭雙傳感器，提高了識別性和可靠性。其中車載攝像頭的圖像處理也是車載安全系統(tǒng)的其中一個(gè)重要研究方向，圖像處理系統(tǒng)搭載包括行車線及前方車輛識別照相機(jī)、紅外線照相機(jī)、后方車況照相機(jī)、瞬時(shí)檢驗(yàn)照相等技術(shù)裝置。將照相機(jī)送出的圖像信號進(jìn)行處理，進(jìn)而取出必要的信號，通過分析圖像的邊緣部分，能檢測前方的車輛和車道。通過道路檢測，也可對車道駛離行為發(fā)出警報(bào)。將汽車與導(dǎo)航系統(tǒng)連動也是車載安全系統(tǒng)的另一前沿技術(shù)，高性能的汽車導(dǎo)航系統(tǒng)通過其存儲的地圖信息，在告知司機(jī)道路施工等信息的同時(shí)，能將在道路上行駛時(shí)車載電子控制系統(tǒng)檢出的大的坡度、道路的波動、急轉(zhuǎn)彎和連續(xù)轉(zhuǎn)彎等信息記錄在gps的信息庫上，下次來到該位置附近就可以向司機(jī)發(fā)出警報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛行駛智能安全系統(tǒng)，能夠保障行車安全縮短相關(guān)部門救援和應(yīng)急處置時(shí)間，降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛行駛智能安全系統(tǒng)，包括車路成像模塊、駕駛員危險(xiǎn)行為等級評估模塊、車禍預(yù)警模塊和車禍報(bào)警模塊；將采集所得的用戶與前方車輛的車距、用戶占用車道和附近車輛信息進(jìn)行處理，車路成像模塊繪制成實(shí)時(shí)車路圖；駕駛員危險(xiǎn)行為等級評估模塊評估用戶以及周圍車輛的駕駛行為，判斷用戶和周圍車輛是否會發(fā)生碰撞，并對危險(xiǎn)路段進(jìn)行識別，當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶或者周圍車輛出現(xiàn)危險(xiǎn)駕駛行為、用戶和周圍車輛有碰撞危險(xiǎn)、用戶行駛至危險(xiǎn)路段時(shí)，駕駛員危險(xiǎn)行為等級評估模塊將對用戶發(fā)出提示；若判斷當(dāng)前發(fā)生事故，車禍預(yù)警模塊將通過車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)向周圍車輛發(fā)出車禍警報(bào)；若當(dāng)前事故為重大交通事故，車禍報(bào)警模塊將通過北斗短報(bào)文通知醫(yī)護(hù)系統(tǒng)和交通管理系統(tǒng)進(jìn)行救援。

優(yōu)選的，車路成像模塊包括北斗系統(tǒng)、微波雷達(dá)和車載攝像頭；通過車載攝像頭和微波雷達(dá)測量用戶車輛與周圍車輛之間的車距，通過北斗系統(tǒng)進(jìn)行定位，通過車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將車輛信息推送到周圍車輛，通過導(dǎo)航地圖和危險(xiǎn)路段數(shù)據(jù)庫識別危險(xiǎn)路段，最終為用戶提供實(shí)時(shí)車路地圖。

優(yōu)選的，駕駛員危險(xiǎn)行為等級評估模塊包括微波雷達(dá)、mems陀螺儀和加速度計(jì)、車載攝像頭；利用微波雷達(dá)測量用戶車輛與周圍車輛之間的車距，利用mems陀螺儀和加速度計(jì)檢測自身駕駛習(xí)慣，利用車載攝像頭捕捉其他車輛駕駛行為，結(jié)合駕駛員危險(xiǎn)行為數(shù)據(jù)庫評定用戶自身及周圍車輛的危險(xiǎn)駕駛行為等級；當(dāng)用戶或周圍車輛出現(xiàn)駕駛員危險(xiǎn)行為數(shù)據(jù)庫所述行為時(shí)，駕駛員危險(xiǎn)行為等級評估模塊通過數(shù)據(jù)的采集與處理，在車路地圖中表示該車輛，通過語音播報(bào)提醒用戶注意避讓。

優(yōu)選的，車禍預(yù)警模塊包括微波雷達(dá)、mems陀螺儀和加速度計(jì)，利用微波雷達(dá)測量用戶與前后車輛之間的距離，利用mems陀螺儀和加速度計(jì)預(yù)測車間相對距離變化，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與處理，根據(jù)安全車距算法，判斷與前方車輛的距離是否安全，是否存在車禍風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行預(yù)警。

優(yōu)選的，在好天氣的情況下，當(dāng)用戶車輛行駛在高速公路上，車速在120～60km/h時(shí)，安全車距為s1＝v-10(m)；當(dāng)用戶車輛行駛在一般道路上，車速在80～40km/h時(shí)，安全車距為s1＝v-10(m)；而車速在40～20km/h時(shí)，安全車距為s1＝1.4v-26(m)，式中，v單位為千米每小時(shí)；在惡劣天氣的情況下，低能見度下需降低車速，車速限制通過具體的能見度大小來判斷；雨天和輕霧天氣下，車距s2＝1.5s1(m)；冰雪、大霧和沙塵的天氣條件下，車距s2＝3s1(m)，式中，s1為好天氣下當(dāng)前車速對應(yīng)的安全車距。以上安全車距均由反應(yīng)距離、制動距離和車距余度三部分組成。

優(yōu)選的，車禍報(bào)警模塊包括碰撞傳感器、mems陀螺儀和加速度計(jì)、車載攝像頭；利用碰撞傳感器測量車禍中車輛的碰撞程度，利用mems陀螺儀和加速度計(jì)測量車輛的翻側(cè)狀況，利用車載攝像頭觀測車輛的損壞情況，結(jié)合車禍等級數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與處理，評定車禍的等級；利用車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)推送消息給相關(guān)人員進(jìn)行救援。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明在預(yù)防碰撞系統(tǒng)上新增了與車速相關(guān)的實(shí)時(shí)安全車距計(jì)算方法，動態(tài)監(jiān)控行車，預(yù)防追尾；將車路成像的功能從防撞衍生至對所跟車輛駕駛行為的觀測和評估，對危險(xiǎn)路段的主動識別判斷，豐富了對行車隱患的判斷；在車禍后可向外推送車禍消息，有利于各類應(yīng)急處置活動的進(jìn)行，提高救援和現(xiàn)場處理效率；傳感器種類較多且實(shí)現(xiàn)功能全面，可以克服各類惡劣天氣對設(shè)備運(yùn)行的影響，同時(shí)具有判定車禍等級的功能，預(yù)計(jì)將減少90％以上高速追尾事故以及99％的連環(huán)相撞事故；采用的北斗系統(tǒng)可以打破gps系統(tǒng)在該領(lǐng)域的壟斷，將其精確定位和短報(bào)文通信功能結(jié)合于一體，具有抗干擾性強(qiáng)、保密性強(qiáng)、定位精度高、抗衰減性好等多種優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程示意圖。

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的車路成像模塊示意圖。

圖4是本發(fā)明的駕駛員危險(xiǎn)行為等級評估模塊示意圖。

圖5是本發(fā)明的車禍預(yù)警模塊示意圖。

圖6是本發(fā)明的車禍報(bào)警模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和2所示，一種基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的車輛行駛智能安全系統(tǒng)，包括車路成像模塊、駕駛員危險(xiǎn)行為等級評估模塊、車禍預(yù)警模塊和車禍報(bào)警模塊；將采集所得的用戶與前方車輛的車距、用戶占用車道和附近車輛信息進(jìn)行處理，車路成像模塊繪制成實(shí)時(shí)車路圖；駕駛員危險(xiǎn)行為等級評估模塊評估用戶以及周圍車輛的駕駛行為，判斷用戶和周圍車輛是否會發(fā)生碰撞，并對危險(xiǎn)路段進(jìn)行識別，當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶或者周圍車輛出現(xiàn)危險(xiǎn)駕駛行為、用戶和周圍車輛有碰撞危險(xiǎn)、用戶行駛至危險(xiǎn)路段時(shí)，駕駛員危險(xiǎn)行為等級評估模塊將對用戶發(fā)出提示；若判斷當(dāng)前發(fā)生事故，車禍預(yù)警模塊將通過車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)向周圍車輛發(fā)出車禍警報(bào)；若當(dāng)前事故為重大交通事故，車禍報(bào)警模塊將通過北斗短報(bào)文通知醫(yī)護(hù)系統(tǒng)和交通管理系統(tǒng)進(jìn)行救援。

本發(fā)明將采集所得的用戶與前方車輛的車距、用戶占用車道和附近車輛信息進(jìn)行處理，繪制成實(shí)時(shí)車路圖。本發(fā)明將評估用戶以及周圍車輛的駕駛行為，判斷用戶和周圍車輛是否會發(fā)生碰撞，并對危險(xiǎn)路段進(jìn)行識別。當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶或者周圍車輛出現(xiàn)危險(xiǎn)駕駛行為，或用戶和周圍車輛有碰撞危險(xiǎn)，或用戶行駛至危險(xiǎn)路段時(shí)，本發(fā)明將對用戶發(fā)出提示。若判斷當(dāng)前發(fā)生事故，本發(fā)明將通過車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)向周圍車輛發(fā)出車禍警報(bào)；若當(dāng)前事故為重大交通事故，本發(fā)明將通過北斗短報(bào)文通知醫(yī)護(hù)系統(tǒng)和交通管理系統(tǒng)進(jìn)行救援。

如圖3所示，車路成像模塊為用戶提供實(shí)時(shí)車輛所在道路的車路狀況圖，其中包括了定位和導(dǎo)航功能、車距測量功能、危險(xiǎn)路段提示功能。定位和導(dǎo)航功能基于北斗系統(tǒng)和導(dǎo)航地圖實(shí)現(xiàn)。車距測量功能利用微波雷達(dá)和車載攝像頭實(shí)現(xiàn)，微波雷達(dá)和車載攝像頭相結(jié)合可以精確測量用戶車輛與周圍車輛之間的車距。危險(xiǎn)路段提示功能基于車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和危險(xiǎn)路段數(shù)據(jù)庫。車路成像模塊結(jié)合危險(xiǎn)路段數(shù)據(jù)庫可以識別高速道路交匯口、t形交叉、急彎路、反向彎路、連續(xù)彎路、山區(qū)道路等危險(xiǎn)路段；車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以將非隱私狀態(tài)的車輛的位置、速度、占用車道等信息推送到附近車輛。當(dāng)用戶行駛至危險(xiǎn)路段時(shí)，本發(fā)明將通過語音對用戶發(fā)出警報(bào)，提示用戶小心駕駛；當(dāng)用戶行駛至可遮蔽來往車輛的危險(xiǎn)路段時(shí)，如高速道路交匯口和反向轉(zhuǎn)彎，車路成像模塊將利用車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)顯示該路段車輛，提示用戶注意對面車輛。

如圖4所示，駕駛危險(xiǎn)行為等級評估模塊為用戶測評自身及周圍車輛的危險(xiǎn)駕駛行為等級，并進(jìn)行語音警報(bào)，其中包括了用戶車輛的危險(xiǎn)駕駛行為等級評估功能、周圍車輛的危險(xiǎn)駕駛行為等級評估功能。用戶車輛的危險(xiǎn)駕駛行為等級評估功能通過mems陀螺儀和加速度計(jì)和駕駛員危險(xiǎn)行為數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)，mems陀螺儀和加速度計(jì)可測量用戶車輛的速度、加速度和車輛姿態(tài)。駕駛危險(xiǎn)行為等級評估模塊將采集的用戶車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)合駕駛員危險(xiǎn)行為數(shù)據(jù)庫，可以判斷用戶的駕駛狀態(tài)。周圍車輛的危險(xiǎn)駕駛行為等級評估功能通過微波雷達(dá)、車載攝像頭和駕駛員危險(xiǎn)行為數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)。微波雷達(dá)可以測量用戶與周圍車輛之間的車距，車載攝像頭用于捕捉其他車輛的架勢行為。駕駛危險(xiǎn)行為等級評估模塊將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)合駕駛員危險(xiǎn)行為數(shù)據(jù)庫，可以判斷周圍車輛的架勢狀態(tài)。駕駛員危險(xiǎn)行為數(shù)據(jù)庫包括了闖紅燈、超速、頻繁更換車道、急剎車、壓線、不打轉(zhuǎn)向燈等駕駛員危險(xiǎn)駕駛行為。如果用戶或周圍車輛存在較為嚴(yán)重的危險(xiǎn)駕駛，駕駛員危險(xiǎn)行為等級模塊會通過語音提示用戶注意改正或避讓。

如圖5所示，車禍預(yù)警模塊為用戶預(yù)警駕駛過程中存在的車禍風(fēng)險(xiǎn)，提示用戶注意保持距離或減速。當(dāng)車距恢復(fù)正常則警報(bào)解除。其中包括了測量車距功能，預(yù)測車距相對變化功能和預(yù)警功能。測量車距功能利用微波雷達(dá)測量用戶與前后車輛之間的距離。預(yù)測車距相對變化功能利用mems陀螺儀和加速度計(jì)，通過測量用戶車輛的加速度，可以預(yù)測車間相對距離變化。預(yù)警功能結(jié)合安全車距算法實(shí)現(xiàn)，安全車距算法用于判斷用戶與前方車輛的距離是否安全，是否存在車禍風(fēng)險(xiǎn)。

如圖6所示，車禍報(bào)警模塊為用戶判斷當(dāng)前駕駛車距異常，如果存在車禍風(fēng)險(xiǎn)，將通過語音發(fā)出警報(bào)，提示用戶注意保持距離或減速；當(dāng)車距恢復(fù)正常，警報(bào)解除。車禍報(bào)警模塊包括車禍碰撞程度測量功能、車輛翻側(cè)狀況測量功能、車輛損壞狀況觀測功能和推送車禍消息功能。車禍碰撞程度測量功能利用碰撞傳感器實(shí)現(xiàn)，碰撞傳感器可以檢測汽車碰撞的強(qiáng)度信號。車禍報(bào)警模塊將對汽車碰撞的強(qiáng)度信號進(jìn)行處理，判斷車禍狀況。車輛翻側(cè)狀況測量功能利用mems陀螺儀和加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)，mems陀螺儀和加速度計(jì)通過測量車輛的姿態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對車輛翻側(cè)狀況的判斷。車輛損壞狀況觀測功能由車載攝像頭實(shí)現(xiàn)，車禍報(bào)警模塊處理車載攝像頭采集的圖像，對車輛損壞狀況進(jìn)行判斷。推送車禍消息功能通過結(jié)合車禍等級數(shù)據(jù)庫、車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，車禍報(bào)警模塊將車禍碰撞程度、車輛翻側(cè)狀況和車輛損壞狀況的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性處理，評估車禍等級。車禍發(fā)生后，車禍報(bào)警模塊利用車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，為附近車輛推送車禍狀況，其中包括車禍地點(diǎn)、時(shí)間、路段擁堵狀況和車禍等級，提示用戶繞開車禍路段，避免擁堵。當(dāng)事故較為嚴(yán)重，車禍報(bào)警模塊通過北斗短報(bào)文將車禍信息發(fā)送給警方及醫(yī)療系統(tǒng)，及時(shí)實(shí)施救援和車禍處理。

盡管本發(fā)明就優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了示意和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本發(fā)明的權(quán)利要求所限定的范圍，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種變化和修改。