[发明专利]基于ZigBee通信的汽车防碰撞预警系统与方法

权利要求书

1.一种基于ZigBee通信的汽车防碰撞预警系统，其特征在于，由无线通信模块、视频信号采集模块、中央处理模块、雷达信号模块、人机交互模块、车身信号模块组成，所述无线通信模块为基于ZigBee的车载通信，通过形成动态网络拓扑结构，实现数据多级无网络中心跳转传输，共享周围车辆的行驶信息，所述视频信号采集模块为车载前置摄像头，用于采集汽车行驶方向的路面信息，所述中央处理模块包括图像处理模块、记忆模块和数据处理模块，用于对数据的综合分析和处理，所述雷达信号模块，为前后的FMCW毫米波雷达，用于测量距离前后车车距和相对速度，所述人机交互模块，用于实时显示中央处理模块综合处理后的信息，所述车身信号模块用于采集CAN总线的车辆行驶信息，所述无线通信模块与所述中央处理模块相连接，所述视频信号采集模块与所述中央处理模块相连接，所述中央处理模块又分别与所述雷达信号模块、所述人机交互模块和所述车身信号模块相连接，

其中：

(1)无线通信模块，采用基于ZigBee的无线通信，实时读取前车信息，包括车速加速度偏转角θ；

(2)视频信号采集模块，为车载前置摄像头，实时监视车辆行驶方向的路况信息，并将信息传输给中央处理模块；

(3)中央处理模块由三部分组成，其中的图像处理模块，在接收到视频信号采集模块说传递的信息后，先对图像信息灰度处理，后进行滤波处理，提取车辆信息和路道信息，判断前车是否有变道的可能，记忆模块，用于多次记录驾驶员刹车前的反应时间t₁和车辆制动起效时间t₂，并计算其平均值和极限误差并且每周更新反应时间t₁和车辆制动起效时间t₂，综合处理分析车辆制动加速度a₁由0增大到最大值|a_max|的时间t₃，数据处理模块用于综合分析无线通信模块所接收的车速加速度偏转角θ以及FMCW毫米波雷达所测量得到的车速和据前车距离d₁，根据毫米波雷达测得的计算出前车运动加速度综合处理并分析，确定v₂、a₂、θ和d₁；

(4)根据(3)确定的v₂、a₂，计算前车行驶的位移s₂；

(5)根据车身信号模块所提取的自行车辆信息，行驶速度v₁，计算若保持v₁行驶的路程s₁，并判断s₁-s₂+d₁ cosθ＞d₀是否恒成立，其中d₀为最小安全预警距离；

(6)根据自行车辆的信息v₁、a₁、t₁、t₂、t₃，计算出若在v₁速度时刻进行制动的位移s₁′；

(7)判断若以在v₁速度时刻进行制动，是否有碰撞危险，即s₁′-s₂+d₁ cosθ＞d_b是否恒成立，其中d_b为最小安全距离；

(8)若在(7)的条件下，s₁′-s₂+d₁ cosθ＞d_b不恒成立，在此情况下，再对图像处理模块对图像进行灰度、滤波取特征步骤处理后的结果进行分析，判断前车是否有变道的趋势，以前车车身的1/2压过行车道分界线为评判标准，若超过1/2压过，但实际车距d₁＜d_b，则人机交互界面发出危险提示，同时刹车系统介入，反之实际车距d₁≥d_b，则安全，若判断没有变道趋势，则人机交互界面发出危险提示，同时刹车系统介入；

(9)后方FMCW毫米波雷达，对行驶的后方环境进行检测，若距后方行驶车辆距离d₂＜d_h，则安装在汽车后挡风玻璃上方的LED灯，闪烁黄色光线，进行预警，其中d_h为后方安全距离；

(10)汽车实时通过车载ZigBee通信对外发布自车行驶状况信息，供周围车辆参考，构成一定范围内的自组织网络交通系统。