[发明专利]一种道路积水车载在线监测与驾驶辅助系统及方法

权利要求书

1.一种道路积水车载在线监测与驾驶辅助系统，其特征在于，包括：

摄像头一、摄像头二，位于风挡玻璃内侧上缘车内后视镜的背面，用于获取同一时刻、不同观测点的包含激光点的路况图像；

超声波雷达，用于检测超声波雷达至水面的垂直距离；

车身倾角传感器，用于检测车辆实时俯仰角度；

辅助涉水按键，用于给驾驶员提供希望系统辅助其安全通过涉水路面的输入接口；

激光发射器，位于所述摄像头一、所述摄像头二连线的中点位置，用于向前方路面投射一束特定频率的激光，从而在路面形成一个特定颜色的激光点，使得所述摄像头一和所述摄像头二能够对这一激光点所在附近同一路面拍摄获取两张路况图像；

扬声器，用于向司机播报涉水驾驶安全警示音；

显示屏，用于向司机提供驾驶建议提示信息；

车辆控制设备，用于在司机按下所述辅助涉水按键启用辅助驾驶功能且没有踩下汽车油门或刹车时，根据控制单元给出的建议实施控制车速及挡位；

电源，用于提供电力；

控制单元，其内部存储有一种道路积水车载在线监测与驾驶辅助方法，包括：

步骤一、采集所需信息，包括含有激光点的路况图像、汽车俯仰角、超声波雷达至水面的垂直距离；

步骤二、计算激光点虚像相对于摄像头的相对位置，进而计算激光点实像相对于水面的相对位置，得到激光点处路面水深；

步骤三、根据水深信息进行判断并提供建议车速和建议挡位，由所述扬声器向司机播报涉水驾驶安全警示音，由所述显示屏向司机提供驾驶建议提示信息，或由所述车辆控制设备辅助驾驶员控制车辆匀速缓行通过积水路面；

所述步骤一的具体流程为：所述摄像头一和所述摄像头二对包括所述激光点在内的同一路面同时拍摄获取的两张路况图像为半径为ρ_max的圆形照片一和照片二，照片一中激光点位置与照片中心点连线的长度为ρ₁，该连线与水平线的夹角为θ_x1，照片二中激光点位置与照片中心点连线的长度为ρ₂，该连线与水平线的夹角为θ_x2，规定水平线向右的方向为0度，θ_x1、θ_x2以逆时针为正方向，且大于-180度、小于等于180度；所述超声波雷达于拍摄时刻检测超声波雷达至水面的垂直距离h，所述车身倾角传感器于拍摄时刻检测汽车的俯仰角α，规定汽车上坡时俯仰角为负，下坡时俯仰角为正；

所述步骤二的具体流程为：

第一步计算，

其中，x_B为激光点虚像相对于所述激光发射器的侧向距离，y_B为激光点虚像相对于所述激光发射器在汽车向上的方向上的距离，θ_z1为激光点虚像在所述摄像头一中所占的视锥角度，a为相对于车辆中轴线对称布置的所述摄像头一、所述摄像头二距离的一半，θ_z1max为所述摄像头一可以拍摄到的最大视锥角度；

第二步计算，

其中，z_B为激光点虚像相对于所述激光发射器在汽车前进方向上的距离，θ₁为激光在水面的入射角，θ₂为激光在水面的折射角，n₂₁取水对于空气的折射率1.33，θ₂取锐角；

第三步计算，

其中，a_C为激光在水面的入射点相对于激光点实像的侧向距离，c_C为激光在水面的入射点相对于激光点实像在水面纵向方向的距离，Δh含义为所述超声波雷达在汽车向上的方向上距离所述摄像头的距离，Δl含义为所述超声波雷达在汽车前进方向上与所述摄像头的距离；

最后计算得到，

其中，H为所述激光点处路面水深。

2.根据权利要求1所述的一种道路积水车载在线监测与驾驶辅助系统，其特征在于，所述控制单元的数据输入端分别与所述摄像头一、所述摄像头二、所述超声波雷达、所述车身倾角传感器和所述辅助涉水按键的信号输出端连接，所述控制单元的数据输出端分别与所述激光发射器、所述扬声器和所述显示屏的信号输入端连接，所述控制单元与所述车辆控制设备经CAN通信线连接。