基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统及控制方法

本发明属于车门防撞预警，具体涉及一种基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统及控制方法。

背景技术：

1、近年来对开门碰撞事故防范的研究多集中于通过图像或激光、超声波等传感技术获取后方来车及其速度和距离，当发现存在安全威胁时控制车门开启或向开门乘员发出危险警示。这些研究虽然对帮助乘员发现危险和避免开门碰撞具有积极作用，但由于对存在安全威胁的危险目标范围缺乏准确界定，加上现有传感检测技术的局限性，存在开机响应迟缓、危险侦测精度低、误报率高和系统结构复杂、造价高等不足。

2、针对现有车门防撞预警系统成本高、有效预警范围大、有效预警时间长等问题，本发明从低成本、高效率的角度出发，研究车门开启瞬间防撞预警系统。通过选用性价比较高的传感器和精简系统结构，降低系统的整体成本，使其更加适用于广泛的市场应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种的基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、作为第一个方面，一种基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统，包括：

4、主控模块，用于给车辆发送控制命令；

5、信息捕捉模块，所述信号捕捉模块包括设置在车辆上的至少速度传感器、至少一个视觉传感器以及至少一个激光雷达；

6、停车判断模块，用于根据所述速度传感器采集到的该车辆速度判断车辆是否处于停车状态；

7、信息处理模块，用于接收所述信息捕捉模块采集的信号，并将多个传感器采集到的数据信号进行互补融合处理，生成车辆周围环境的综合感知结果，生成车辆周围环境的综合感知结果。

8、门锁控制模块，根据所述信息处理模块融合处理的数据信息控制车门门锁的防撞处理。

9、具体地，所述信息处理模块对多个传感器采集到的数据信号进行互补融合处理，包括以下步骤：

10、a1.对接收到的原始数据进行预处理，即对原始数据进行去噪、滤波以及数据格式转换；

11、a2.对步骤a1中预处理后的图像数据进行物体的偏转角度计算，计算公式为：α＝tan-1(y,x)；

12、其中，α表示物体相对于车辆的偏转角度，α∈[-π,π]。x表示物体相对于车辆的横向距离，y表示物体相对于车辆的纵向距离；

13、a3.对步骤a1中预处理后的雷达数据进行距离最近物体与车辆的直线距离dob和相对于雷达正前方的偏移角度θ的计算；

14、a4.将图像数据和雷达数据在时间上和空间上进行配准，即将数据在时间上同步和坐标系上对齐；

15、a5.将视觉传感器的图像数据与激光雷达的距离信息进行融合，生成车辆周围环境的综合感知结果；

16、a6.基于步骤a5融合后的数据，通过多帧数据的比较和分析，计算出物体到车辆的距离和移动速度；

17、a7.判断是否存在碰撞风险，即根据步骤a6中的计算结果，结合预设的安全阈值进行判断是否进行防撞处理。

18、具体地，步骤a3中所述距离最近物体与车辆的直线距离dob计算公式为：

19、

20、其中，dob表示激光雷达22到物体的距离，c表示光速，约为(3\times 108)米/秒，δto表示激光束从发射到接收的时间差；

21、距离最近物体相对于雷达正前方的偏移角度θ的计算公式为：

22、θ＝φ-正前方角度；

23、其中，θ表示激光束与激光雷达22水平轴之间的夹角，φ表示物体的方位角。

24、具体地，所述步骤a6中计算出物体到车辆的距离和移动速度包括以下步骤：

25、a61.获取雷达数据和图像数据进行融合后的多帧数据；

26、a62.设定在时间tn和tm(m>n)，分别确定物体在空间中的三维坐标(xobj，yobj，zobj)和车辆在空间中的三维坐标(xvch，yvch，zvch)。

27、a63.计算物体到车辆的距离，具体计算过程为：

28、

29、其中，d表示物体到车辆的距离，(xobj，yobj，zobj)和(xvch，yvch，zvch)分别表示物体和车辆在空间中的三维坐标；

30、a64.计算物体到车辆的移动速度，具体计算过程为：

31、

32、其中，v表示物体的移动速度，δd表示物体在连续两帧之间的位移，即物体从一个位置移动到另一个位置的距离，δt表示时间间隔，即连续两帧数据之间的时间差。

33、具体地，步骤a7中，若不存在碰撞风险，则控制车门开启；若存在碰撞风险，则执行车门锁定操作。

34、具体地，还包括报警模块，所述报警模块包括声觉报警单元和视觉报警单元。

35、具体地，所述执行车门锁定操作具体包括：所述主控模块发送继电器线圈阻断信号，继电器线圈断电，将车门锁定，在车门锁定时，启动所述声觉报警单元和所述视觉报警单元。

36、具体地，在车门锁定后，所述信息捕捉模块持续监测车辆周围环境变化；当路况安全时，所述主控模块发送继电器线圈导通信号，允许车门正常打开，此时所述报警模块自动关闭。

37、具体地，步骤a2前，对步骤a1中预处理后的图像数据和雷达数据进行物体的特征提取，根据提取特征识别物体类型，并将物体类型输送给主控模块。

38、作为第二个方面，一种基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤:

39、h1.根据车速脉冲信号判断车辆是否能够停止；即根据速度传感器采集到的车辆速度判断车辆是否处于停车状态；

40、h2.判断车辆是否停止；若是，则启动信息捕捉模块对车辆周围进行信号采集；若否，则返回h1；

41、h3.判断是否开启车门门锁的防撞处理；若否，则车门开关正常，报警模块关闭，进入步骤h4；若是，则控制车门门锁锁定，报警模块开启，实时判断是否开启车门门锁的防撞处理，直至车辆不再开启门锁的防撞处理，进入步骤h4；

42、h4.结束控制。

43、本发明的一种基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统的有益效果是：

44、本发明通过设置信息处理模块对多种类、多数量的传感器数据采用互补融合处理的方式，将多种传感器之间的数据进行协调整合，实现对于动态物体路径的精确预测，大大提高了防撞预警系统的风险预测准确性，解决了现有技术中，仅仅采用图像或激光或超声波进行路径预测造成的危险侦测精度低、误报率高的问题，同时设置有门锁控制模块，能够实时的根据信息处理模块处理的数据信息控制车门门锁的防撞处理的开启或关闭，避免现有技术中因对司机或乘车人提醒不足，造成的安全事故的发生。

技术特征：

1.基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统，其特征在于，所述信息处理模块(3)将多个传感器采集到的数据信号进行互补融合处理，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统，其特征在于：步骤a3中所述距离最近物体与车辆的直线距离dob计算公式为：

4.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统，其特征在于：所述步骤a6中计算出物体到车辆的距离和移动速度包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统，其特征在于：步骤a7中，若不存在碰撞风险，则控制车门开启；若存在碰撞风险，则执行车门锁定操作。

6.根据权利要求5所述的基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统，其特征在于：还包括报警模块(6)，所述报警模块(6)包括声觉报警单元(61)和视觉报警单元(62)。

7.根据权利要求6所述的基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统，其特征在于，所述执行车门锁定操作具体包括：所述主控模块(1)发送继电器线圈阻断信号，继电器线圈断电，将车门锁定，在车门锁定时，启动所述声觉报警单元(61)和所述视觉报警单元(62)。

8.根据权利要求7所述的基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统，其特征在于：在车门锁定后，所述信息捕捉模块(2)持续监测车辆周围环境变化；当路况安全时，所述主控模块(1)发送继电器线圈导通信号，允许车门正常打开，此时所述报警模块(6)自动关闭。

9.根据权利要求2所述的基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统，其特征在于：步骤a2前，对步骤a1中预处理后的图像数据和雷达数据进行物体的特征提取，根据提取特征识别物体类型和获取物体信息，并将物体类型和获取物体信息输送给主控模块(1)。

10.根据权利要求6-9任一项所述的基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤:

技术总结本发明属于车门防撞预警技术领域，具体涉及一种基于多传感器融合的车辆开门防撞预警系统及控制方法。本发明的防撞预警系统包括主控模块；信息捕捉模块；停车判断模块；信息处理模块，将多个传感器采集到的数据信号进行互补融合处理，生成车辆周围环境的综合感知结果；门锁控制模块，根据信息处理模块融合处理的数据信息控制车门门锁的防撞处理。本发明通过设置信息处理模块对多种类、多数量的传感器数据采用互补融合处理的方式，实现对于动态物体路径的精确预测，大大提高了防撞预警系统的风险预测准确性，解决了现有技术中，仅仅采用图像或激光或超声波进行路径预测造成的危险侦测精度低、误报率高的问题。技术研发人员：冯钰画,王汝佳,孟成受保护的技术使用者：江苏理工学院技术研发日：技术公布日：2024/7/15