基于视觉和毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于视觉和毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统，包括安装在车辆前挡风玻璃上的前视摄像头、安装在车辆前保险杠上的毫米波雷达、安装在车头驾驶室的融合控制器，前视摄像头实时采集视觉数据、毫米波雷达实时采集空间位置数据并传输至融合控制器进行处理，融合控制器将处理结果传输给车辆制动控制系统，车辆制动控制系统激活车辆制动系统，通过降速来避免碰撞或减轻车辆碰撞，同时通过CAN总线传输数据至仪表台，对车辆前方异常行驶情况进行提示和声光预警，是一个“感知—运算—执行—反馈”循环的闭环过程。本系统结构简单，易于实现，可对车辆前方的路况进行实时自动监测，同时具备自动激活制动系统的功能。

Safety driving assistant system of commercial vehicle based on vision and millimeter wave radar fusion

【技术实现步骤摘要】
基于视觉和毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统
本专利技术涉及车辆主动安全设备
，涉及一种安全驾驶辅助系统，尤其涉及一种基于视觉与毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统。
技术介绍
商用车是在设计和技术特征上用于运送人员和货物的汽车，包含了所有的载货汽车和9座以上的客车。商用车前方的路况对于安全驾驶相当重要，直接涉及到了人身安全问题。在汽车的行驶过程中，车辆前方路况是所有驾驶者首先和最需要关注的。行驶过程中前方路况的复杂性、突发性、瞬时性以及疲倦、受干扰等人为生理因素，导致驾驶者在应对突发情况的时候往往来不及响应或响应过当。这时，就必然需要一款可靠、准确、及时的安全驾驶辅助系统来辅助驾驶员处理突发情况。目前，安全驾驶辅助系统大多数技术方案，一种是摄像头获取图像信息，另一种是毫米波雷达获取定向目标距离信息，然后进行系统响应。摄像头能够获取环境景象信息，是机器视觉在车辆上的应用，是汽车获取环境信息的第一大来源。在车道偏离、行人识别、信号灯识别等方面具有独到之处。当下汽车前方防碰撞传感器使用较为普遍的是单目摄像头传感器，但摄像头传感器会一定程度上受大雨大雾等复杂天气的影响，视距会变短。毫米波雷达传感器是工作频率选在30~300GHz频域（波长为1~10mm，即毫米波段）的雷达。其优势在于波束窄，角分辨率高，频带宽，隐蔽性好，抗干扰能力强，穿透力强，体积小，重量轻，可测距离远，具有全天时全天候工作特点。因此，毫米波雷达（尤其是77GHz毫米波雷达）在目标距离、方位的前方防碰撞传感方面具有极佳优势。但是毫米波雷达识别能力差，不能准确识别车辆前方物体细节特征，针对声光等环境因素无能为力。在车辆行驶过程中，前方路况是很复杂的，对环境感知的要求也是极其多样和复杂的，传感器的环境因素感知工作范围还待完善，在没有100%安全完整的传感器方案情况下，AEBS(AdvancedEmergencyBrakingSystem，预先紧急制动体系)仍然起不到完美的安全保护作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于视觉和毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统，在系统中将机器视觉与毫米波雷达进行相互融合，使得传感器数据融合相互补充，以对车辆前方的路况进行实时自动监测，ECU单元分析处理以获得更加完整、精确的环境因素感知信息，并对异常情况进行提示和预警，同时具备自动激活制动控制系统的功能，通过降速来避免碰撞或减轻车辆碰撞。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为，一种基于视觉和毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统，包括：融合控制器，安装在车头驾驶室内，通过CAN总线连接车辆的制动控制系统和仪表台，融合控制器通过制动控制系统激活车辆制动系统，融合控制器通过仪表台对车辆前方异常行驶情况进行提示和声光预警；前视摄像头，安装在车辆前挡风玻璃的内侧，前视摄像头对准并完全覆盖车辆前方区域，前视摄像头实时采集车辆前方的影像数据，通过CAN总线连接融合控制器，将影像数据通过CAN总线发送至融合控制器中；毫米波雷达，安装在车辆前保险杠上，毫米波雷达实时采集车辆前方物体的空间位置数据，通过CAN总线连接融合控制器，将空间位置数据通过CAN总线发送给融合控制器。作为本专利技术的一种改进，所述融合控制器包括融合控制器壳体以及设置于壳体内的PCB线路板，PCB线路板上设有主控MCU、CAN输入接口、CAN收发器和CAN电路，CAN输入接口通过CAN总线连接前视摄像头和毫米波雷达，CAN输入接口通过CAN收发器连接主控MCU的数据输入端，主控MCU的数据输出端通过CAN电路连接整车控制总线。作为本专利技术的一种改进，所述前视摄像头包括摄像头壳体、摄像头模组以及设置于摄像头壳体内的PCB线路板，PCB线路板上设有控制MCU、图像采集电路、CAN通讯电路、CAN输出接口，摄像头模组凸出嵌入安装在摄像头壳体的安装孔位中，图像采集电路的输入端连接摄像头模组，图像采集电路的输出端连接控制MCU的数据输入端，控制MCU的数据输出端通过CAN通讯电路连接CAN输出接口，CAN输出接口通过CAN总线连接融合控制器的CAN输入接口。作为本专利技术的一种改进，所述毫米波雷达包括雷达壳体、高频电子扫描雷达元件以及设置于雷达壳体内的PCB线路板，高频电子扫描雷达元件凸出嵌入安装在雷达壳体的安装孔位中，PCB线路板上设有控制MCU、雷达数据采集电路、CAN通讯电路、CAN输出接口，雷达数据采集电路的输入端连接高频电子扫描雷达元件，雷达数据采集电路的输出端连接控制MCU的数据输入端，控制MCU的数据输出端通过CAN通讯电路连接CAN输出接口，CAN输出接口通过CAN总线连接融合控制器的CAN输入接口。作为本专利技术的一种改进，所述摄像头模组采用型号为OV7670的摄像头传感器设计实现。作为本专利技术的一种改进，所述高频电子扫描雷达元件采用发射波段为76-77GHz的Delphi公司生产的高级ESR毫米波雷达元件Delphi-ESR2.5。作为本专利技术的一种改进，所述图像采集电路采用8位半闪速架构A/D转换器TLC5510进行设计，TLC5510的模拟信号输入端连接摄像头模组；所述雷达数据采集电路采用12b的单通道A/D转换器AD9235设计实现，A/D转换器AD9235采用AD公司的差分运放AD8138作为驱动芯片。作为本专利技术的一种改进，所述前视摄像头的CAN通讯电路和所述毫米波雷达的CAN通讯电路均采用型号为SJA1000的CAN通信控制器设计实现。作为本专利技术的一种改进，所述前视摄像头的控制MCU和所述毫米波雷达的控制MCU均采用32位的ARM处理器STM32F072C8T6单片机芯片设计实现。作为本专利技术的一种改进，所述主控MCU采用32位的ARM处理器STM32F072C8T6单片机芯片设计实现，所述CAN收发器采用TJA1054设计实现。相对于现有技术，本专利技术所提出的系统整体结构设计巧妙，结构合理稳定，易于安装使用，制造成本低，一方面，通过使用CAN总线作为单总线的有线长距离传输作为前视摄像头和毫米波雷达与融合控制器之间数据传输的方式，其抗干扰能力强，且具有相对于其他远距离通信明显的成本优势，故而有很好的推广价值；将传感器单元所监测的数据进行远距离无损传输，大大提高了安全驾驶辅助系统的性能稳定性及可靠性；另外，将融合控制器通过CAN电路与整车控制总线进行互联，从而将实际的监测数据实时展现在显示控制中心的显示屏上，供驾驶员实时掌握车辆前方状态，确保车辆的安全行驶。附图说明图1为本专利技术优选实施例的商用车安全驾驶辅助系统的结构框图。图2为本专利技术优选实施例的系统中前视摄像头的外形结构图。图3为本专利技术优选实施例的系统中前视摄像头、毫米波雷达的控制MCU及外围电路图。图4为本专利技术优选实施例的系统中前视摄像头的图像采集电路图。图5为本专利技术优选实施例的系统中前视摄像头、毫米波雷达的CAN通讯电路图。图6为本专利技术优选实施例的系统中毫米波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉和毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统，其特征在于： 包括：/n融合控制器，安装在车头驾驶室内，通过CAN总线连接车辆的制动控制系统和仪表台，融合控制器通过制动控制系统激活车辆制动系统，融合控制器通过仪表台对车辆前方异常行驶情况进行提示和声光预警；整车CAN网络系统，/n前视摄像头，安装在车辆前挡风玻璃的内侧，前视摄像头对准并完全覆盖车辆前方区域，前视摄像头实时采集车辆前方的影像数据，通过CAN总线连接融合控制器，将影像数据通过CAN总线发送至融合控制器中；/n毫米波雷达，安装在车辆前保险杠上，毫米波雷达实时采集车辆前方物体的空间位置数据，通过CAN总线连接融合控制器，将空间位置数据通过CAN总线发送给融合控制器。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉和毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统，其特征在于：包括：
融合控制器，安装在车头驾驶室内，通过CAN总线连接车辆的制动控制系统和仪表台，融合控制器通过制动控制系统激活车辆制动系统，融合控制器通过仪表台对车辆前方异常行驶情况进行提示和声光预警；整车CAN网络系统，
前视摄像头，安装在车辆前挡风玻璃的内侧，前视摄像头对准并完全覆盖车辆前方区域，前视摄像头实时采集车辆前方的影像数据，通过CAN总线连接融合控制器，将影像数据通过CAN总线发送至融合控制器中；
毫米波雷达，安装在车辆前保险杠上，毫米波雷达实时采集车辆前方物体的空间位置数据，通过CAN总线连接融合控制器，将空间位置数据通过CAN总线发送给融合控制器。


2.如权利要求1所述的基于视觉和毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统，其特征在于，所述融合控制器包括融合控制器壳体以及设置于壳体内的PCB线路板，PCB线路板上设有主控MCU、CAN输入接口、CAN收发器和CAN电路，CAN输入接口通过CAN总线连接前视摄像头和毫米波雷达，CAN输入接口通过CAN收发器连接主控MCU的数据输入端，主控MCU的数据输出端通过CAN电路连接整车控制总线中的制动控制系统和仪表台。


3.如权利要求1或2所述的基于视觉和毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统，其特征在于，所述前视摄像头包括摄像头壳体、摄像头模组以及设置于摄像头壳体内的PCB线路板，PCB线路板上设有控制MCU、图像采集电路、CAN通讯电路、CAN输出接口，摄像头模组凸出嵌入安装在摄像头壳体的安装孔位中，图像采集电路的输入端连接摄像头模组，图像采集电路的输出端连接控制MCU的数据输入端，控制MCU的数据输出端通过CAN通讯电路连接CAN输出接口，CAN输出接口通过CAN总线连接融合控制器的CAN输入接口。


4.如权利要求1或2或3所述的基于视觉和毫米波雷达融合的商用车安全驾驶辅助系统，其特征在于，所述毫米波雷达包括雷达壳体、高频电子扫描雷达元件以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：田海霞，
申请(专利权)人：南京泰晟科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32