一种基于投影技术的智能车灯系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于投影技术的智能车灯系统及控制方法，实时的通过车辆的ECU模块采集底层传感器设备的数据，从而得到环境信息和车辆行驶状态信息，根据车辆的行驶路径与车辆自身速度和转角之间模型、可投影车灯仪的安装姿态与投影角度和车辆行驶路径之间的模型，在车载工控机中计算得到车辆的行驶轨迹与所需投影的图像，并使用车载车灯在车辆前方和后方投影出车辆的预行驶轨迹与警戒范围，当行驶路径被其他车辆或行人阻挡时，投影的图像会产生相应变化，从而完成能够使本车辆周围的其他车辆或行人直观地了解本车辆的驾驶意图，并且在行驶路径被阻挡时可以发出警告，实现了本车辆与其他车辆和行人间的信息交互。

【技术实现步骤摘要】
一种基于投影技术的智能车灯系统及控制方法
本专利技术属于智能车辆交互
，具体涉及一种基于投影技术的智能车灯系统及控制方法。
技术介绍
近年来，随着社会的发展和科学技术的进步，全球汽车保有量及汽车产量不断攀升。我国是世界汽车第一大生产国和消费国，汽车数量仅次于美国，居全球第二。根据世界汽车组织(OICA)的统计数据显示，2017年我国汽车生产数量为29,015,434辆，同比增长3.19％，占2017年世界汽车生产总量的29.82％。汽车的普及给人们带来便利的同时，也引发了一系列的问题，其中交通拥堵以及停车困难的问题尤为突出。车辆的普及带来了严重的社会问题，据国家安全监管总局和交通运输部统计，我国2017年由于交通事故死亡人数约6.3万人。发生交通事故的主要原因在于目前车辆与车辆、行人之间的信息交流手段匮乏，驾驶员只能通过鸣笛和转向灯等来提示行人及其他车辆。但是这些信息难以起到足够的作用。比如在车辆进行变向时，其他车道的车辆往往由于信息延迟而导致无法及时操作，引发安全事故。此外，根据2011年进行的调查结果显示，在大型城市购物中心、医院等中心区域的交通流量中，约有30％到50％的交通流量是在寻找合适的停车位。因为停车场的环境一般都比较拥挤狭窄，而且在车辆需要减速以及倒车时，难以给后方车辆提供有效的安全提醒信息，因而后方车辆往往难以把握安全距离，因此容易发生追尾、碰撞等安全事故。此外，随着无人驾驶技术的逐渐成熟，未来无人车辆的数量会大幅度增加。在实际中由于缺少驾驶员的操控，无人车辆与其他车辆、行人的信息交流更为重要。更进一步的，由于无人车辆相比于有人驾驶车辆，其优势在于可以更早的获知车辆下一步决策，例如直行、左转、右转、停车等，因此可以更早的计算出车辆行驶轨迹等信息，从而更早的将信息反馈给行人及其他车辆。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于投影技术的智能车灯系统及控制方法，可以在车辆行驶路径上投影警示信息，从而实现本车辆与其他车辆和行人间的信息交互。一种基于投影技术的智能车灯系统，包括环境感知子系统、规划决策子系统以及投影显示子系统；所述环境感知子系统包括分别设置在车头和车尾的两个单线激光雷达以及分别设置在车头和车尾的两个摄像头；其中单线激光雷达分别用于识别车辆前方及后方障碍物的位置；所述两个摄像头分别获取车辆前方及后方的影像，并且检测车辆预行驶轨迹是否被其他车辆或行人遮挡；所述规划决策子系统包括车载工控机和以太网CAN卡；所述车载工控机通过以太网CAN卡连接至汽车的CAN总线，读取车辆本身的状态信息；所述车载工控机根据车辆的当前行驶路径与车辆状态信息计算得到车辆的预行驶轨迹与所需投影的图像；所需投影的图像内容包括车辆预行驶轨迹和车辆行驶方向；同时，车载工控机根据环境感知子系统采集的数据信息判断车辆预行驶轨迹是否被其他车辆或行人遮挡；如果遮挡，则在所述所需投影图像中添加警示信息，并将所需投影图形设置为红色；其中，当车辆向前行驶时，控制车头的投影车灯中投影图像；反之，控制车尾的投影车灯中投影图像；所述投影与显示子系统包括分别设置在车头和车尾的两个可投影车灯；用于把车载工控机计算出的投影图像投射在车辆前方或者后方的预行驶轨迹上。较佳的，当车辆向前行驶，车载工控机判断车速是否小于或等于20km/h：如果是，控制车辆尾部的可投影车灯的投影图像中添加一条跟车警戒线，警戒线和车辆间的距离为2米。较佳的，所述车辆预行驶轨迹通过如下模型确定：以车身最外点计算的最小转弯半径：式中：R—车身最外点的最小转弯半径；L—轴距；θmax—转向轮外轮最大转角；C—前悬长度；K—整车宽度；M—主销中心距；通过车辆最小转弯半径R以及车辆转弯中心，计算得到车辆行驶轨迹。较佳的，可投影车灯通过转台安装在车辆头部和尾部；所述转台根据车载工控机的控制带动其上的投影车灯调整角度，以此将投影车灯的图像投影到车辆前方或者后方的预行驶轨迹上。较佳的，当车辆前方或后方预行驶轨迹中没有车辆或者行人遮挡时，所述投影图像的颜色为蓝色。一种基于投影技术的智能车灯系统的控制方法，包括如下步骤：步骤1、系统初始化；步骤2、车载工控机经由以太网CAN卡6CAN总线获取车辆当前状态数据；步骤3、车载工控机根据所得数据，计算出车辆的预行驶轨迹；步骤4、车载工控机分别计算出用于两个投影车灯的投影图像，投影图像的内容包括车辆预行驶轨迹、车辆行驶方向，图像默认颜色为蓝色；步骤5、若车辆行驶方向向前，则跳转至步骤10；若车辆行驶方向向后，执行步骤6；步骤6、车载工控机采集车尾处激光雷达和摄像头的数据；步骤7、若车辆后方预行驶轨迹上存在其他车辆或行人，则在投影图像中添加警示信息，并把投影图像的颜色由蓝色改变为红色，执行步骤8；若不存在其他车辆或行人，直接执行步骤8；步骤8、车载工控机把投影图像传输至车尾处可投影车灯进行投影；步骤9、返回步骤2；步骤10、车载工控机采集车头处激光雷达和摄像头的数据；步骤11、判断：若车辆前方预行驶轨迹上存在其他车辆或行人，则在投影图像中添加警示信息，并把投影图像的颜色由蓝色改变为红色，执行步骤12；若；不存在其他车辆或行人，直接执行步骤12；步骤12、判断：若车速小于或等于20km/h，执行步骤13和14；若车速大于20km/h，则不要添加跟车警戒线，车载工控机把投影图像传输至车头处可投影车灯进行投影，返回步骤2；步骤13、在车辆尾部投影车灯的投影图像中，额外添加一条跟车警戒线，警戒线和车辆间的距离为2米；步骤14、车载工控机把警戒线图像传输至车尾处可投影车灯进行投影。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的一种基于投影技术的智能车灯系统及控制方法，实时的通过车辆的ECU模块采集底层传感器设备的数据，从而得到环境信息和车辆行驶状态信息，如车速、行驶方向、车轮打角等，此后，根据车辆的行驶路径与车辆自身速度和转角之间模型、可投影车灯仪的安装姿态与投影角度和车辆行驶路径之间的模型，在车载工控机中计算得到车辆的行驶轨迹与所需投影的图像，并使用车载车灯在车辆前方和后方投影出车辆的预行驶轨迹与警戒范围，当行驶路径被其他车辆或行人阻挡时，投影的图像会产生相应变化，从而完成能够使本车辆周围的其他车辆或行人直观地了解本车辆的驾驶意图，并且在行驶路径被阻挡时可以发出警告，实现了本车辆与其他车辆和行人间的信息交互；本专利技术的系统实时采集车辆状态信息，在车速较低时额外在车辆后方设置跟车警戒线，防止后方车辆跟车过进，减少了车辆拥堵或车辆追尾出现的概率。本专利技术的系统采用低成本激光雷达和摄像头检测车辆预行驶路径上的障碍物，成本较低且不破坏汽车原有设计。若应用在无人驾驶车辆上，则不需要添加任何传感器与计算设备，易于应用推广。附图说明图1为本专利技术系统的框图。图2为本专利技术各硬件设备在车辆中的布局图。图3为本专利技术车辆的行驶路径与车辆自身速度和转角之间模型。图4为本专利技术系统的方法流程图。其中，1、车载工控机；2、第一单线激光雷达；3、第二单线激光雷达；4、第一摄像头；5、第二摄像头；6、以太网CAN卡；7、第一可投影车灯；8、第二可投影车灯；9、交换机；10、电源模块。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术的公开了一种基于投影技术的智能车灯系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于投影技术的智能车灯系统，其特征在于，包括环境感知子系统、规划决策子系统以及投影显示子系统；所述环境感知子系统包括分别设置在车头和车尾的两个单线激光雷达以及分别设置在车头和车尾的两个摄像头；其中单线激光雷达分别用于识别车辆前方及后方障碍物的位置；所述两个摄像头分别获取车辆前方及后方的影像，并且检测车辆预行驶轨迹是否被其他车辆或行人遮挡；所述规划决策子系统包括车载工控机和以太网CAN卡；所述车载工控机通过以太网CAN卡连接至汽车的CAN总线，读取车辆本身的状态信息；所述车载工控机根据车辆的当前行驶路径与车辆状态信息计算得到车辆的预行驶轨迹与所需投影的图像；所需投影的图像内容包括车辆预行驶轨迹和车辆行驶方向；同时，车载工控机根据环境感知子系统采集的数据信息判断车辆预行驶轨迹是否被其他车辆或行人遮挡；如果遮挡，则在所述所需投影图像中添加警示信息，并将所需投影图形设置为红色；其中，当车辆向前行驶时，控制车头的投影车灯中投影图像；反之，控制车尾的投影车灯中投影图像；所述投影与显示子系统包括分别设置在车头和车尾的两个可投影车灯；用于把车载工控机计算出的投影图像投射在车辆前方或者后方的预行驶轨迹上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于投影技术的智能车灯系统，其特征在于，包括环境感知子系统、规划决策子系统以及投影显示子系统；所述环境感知子系统包括分别设置在车头和车尾的两个单线激光雷达以及分别设置在车头和车尾的两个摄像头；其中单线激光雷达分别用于识别车辆前方及后方障碍物的位置；所述两个摄像头分别获取车辆前方及后方的影像，并且检测车辆预行驶轨迹是否被其他车辆或行人遮挡；所述规划决策子系统包括车载工控机和以太网CAN卡；所述车载工控机通过以太网CAN卡连接至汽车的CAN总线，读取车辆本身的状态信息；所述车载工控机根据车辆的当前行驶路径与车辆状态信息计算得到车辆的预行驶轨迹与所需投影的图像；所需投影的图像内容包括车辆预行驶轨迹和车辆行驶方向；同时，车载工控机根据环境感知子系统采集的数据信息判断车辆预行驶轨迹是否被其他车辆或行人遮挡；如果遮挡，则在所述所需投影图像中添加警示信息，并将所需投影图形设置为红色；其中，当车辆向前行驶时，控制车头的投影车灯中投影图像；反之，控制车尾的投影车灯中投影图像；所述投影与显示子系统包括分别设置在车头和车尾的两个可投影车灯；用于把车载工控机计算出的投影图像投射在车辆前方或者后方的预行驶轨迹上。2.如权利要求1所述的一种基于投影技术的智能车灯系统，其特征在于，当车辆向前行驶，车载工控机判断车速是否小于或等于20km/h：如果是，控制车辆尾部的可投影车灯的投影图像中添加一条跟车警戒线，警戒线和车辆间的距离为2米。3.如权利要求1所述的一种基于投影技术的智能车灯系统，其特征在于，所述车辆预行驶轨迹通过如下模型确定：以车身最外点计算的最小转弯半径：式中：R—车身最外点的最小转弯半径；L—轴距；θmax—转向轮外轮最大转角；C—前悬长度；K—整车宽度；M—主销中心距；通过车辆最小转弯半径R以及车辆转弯中心，计算得到车辆行驶轨迹。4.如权利要求1所述的一种基于投影技术的智能车灯系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨毅，王健行，张雷，王卫峰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11