本发明涉及一种基于限速的灯光预警系统、方法及车辆，属于汽车主动安全领域。
背景技术：
传统的汽车信号灯具有示廓、制动提醒、转向提醒、倒车提醒和雾天恶劣天气警示等保障行车安全的预警功能，在正常交通状况和天气条件下基本可保证行车安全。
在限速路段行驶的车辆经常会在无意中发生超速行为，导致受到本可避免的处罚。无意超速的原因主要在于，司机未注意到道路的限速值、搞错限速值超车时忘记限速行驶及超速后没有得到及时提醒等。
目前，车辆的行驶速度完全由司机根据路况自由掌握，路况好时，车速很容易在不经意间超过限速值。但目前的车辆不能通过有效的技术手段在有限速的路段进行提前预警，也不能在超速后进行警示提醒，导致超速行为频发。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于限速的灯光预警系统、方法及车辆，通过灯光分别进行限速预警和超速警示，有效促进遵规行车，提升驾驶体验，提高行车安全性。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于限速的灯光预警系统，包括感知系统、交互控制系统和灯光投射系统；所述感知系统用于实时获取当前道路的限速值v0；所述交互控制系统用于生成基于该限速值v0的限速预警图像；所述灯光投射系统用于将所述限速预警图像投射于本车前方路面，以警告本车司机遵循限速值v0行驶。
进一步地，所述感知系统还用于实时获取本车在所述当前道路的行驶速度v，所述交互控制系统判断v是否大于v0的1.1倍，若是，生成超速警示图像，若否，生成所述限速预警图像；所述灯光投射系统将所述限速预警图像或超速警示图像投射于本车前方路面。
进一步地，所述感知系统包括感知单元和信息采集单元；所述感知单元包括用于检测当前道路的限速值v0的红外摄像头或可见光摄像头或近红外摄像头；所述红外摄像头或可见光摄像头或近红外摄像头的信号输出端连接至所述信息采集单元的信号输入端。
进一步地，所述交互控制系统包括交互控制单元和图像生成单元；所述交互控制单元用于将当前存储的限速值替换为当前道路的限速值v0并存储；所述图像生成单元用于生成所述限速预警图像。
进一步地，所述灯光投射系统包括图像解析单元、阵列式led控制器、阵列式led和投影模组光机系统；所述图像解析单元用于接收所述限速预警图像，并解析其各像素的灰度值，生成所述阵列式led控制器可识别的驱动指令，阵列式led控制器响应所述图像解析单元传输来的所述驱动指令，以控制所述阵列式led各像素的亮灭以及灰度，阵列式led根据所述驱动指令执行各像素的亮灭以及灰度，所述投影模组光机系统将阵列式led的亮灭以及灰度情况投射出去。
进一步地，还包括补光单元，所述补光单元适于在环境光黑暗时对车辆行进方向进行照射补光。
本发明第二方面提供一种后车免碰撞交互式预警方法，包括如下步骤：(1)判断是否获得当前道路有效的限速值v0，如是，继续下一步；(2)将当前道路限速值更新为该限速值v0；(3)生成基于该限速值v0的限速预警图像，并将其投射于本车前方路面。
进一步地，还包括：实时获取本车在所述当前道路的行驶速度v，并判断v是否大于v0的1.1倍，若是，生成超速警示图像，并将其投射于本车前方路面。
进一步地，步骤(1)中所述限速值v0取自限速标示牌或导航地图。
本发明第三方面提供一种车辆，包括第一方面任一技术方案所述的基于限速的灯光预警系统，并适于通过所述基于限速的灯光预警系统执行第二方面任一技术方案所述的基于限速的灯光预警方法。
通过本发明的上述技术方案，第一方面，实时监测当前道路的限速值v0，基于该限速值v0生成限速预警图像并投射于本车前方路面，以警告本车司机遵循限速值v0行驶；第二方面，实时监测当前车速v，当v大于v0的1.1倍时，生成超速警示图像并投射于本车前方路面，以警告本车司机已超速。
由此可见，本发明的上述技术方案不仅可以基于当前道路的限速值对本车的行驶速度进行提前预警，还能在本车超速时给予警示，司机可以准确无误地识别这些警告信息，并有针对性地采取限速行驶措施，可以最大限度地将本车的行驶速度规范在限速值以内，保证行车安全，同时提升驾驶体验。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1为本发明系统一实施例的原理框图；
图2为本发明系统又一实施例的原理框图；
图3为本发明系统另一实施例的原理框图；
图4为本发明系统/方法一实施例中行驶路况示意图；
图5为本发明系统/方法一实施例中限速预警示意图；
图6为本发明系统/方法一实施例中限速预警图像或超速警示图像示意图；
图7为本发明系统/方法一实施例中灯光投射系统结构示意图；
图8为本发明系统/方法一实施例中阵列式led的结构示意图；
图9为本发明系统/方法一实施例中阵列式led显示限速预警图像或超速警示图像的光型图；
图10为本发明方法一实施例的流程图；
图11为本发明方法又一实施例的流程图。
附图标记说明
补光单元1；感知系统2；感知单元2.1；信息采集单元2.2；交互控制系统3；交互控制单元3.1；图像生成单元3.2；灯光投射系统4；硬件线路板4-1；图像解析单元4.1；阵列式led控制器4.2；阵列式led4.3；阵列式led发光面4.3-1；阵列式led封装结构4.3.2；投影模组光机系统4.4；投影镜头4.4-1；散热器及机械机构部分4.4-2；投影图像5；车辆司机的眼部中心6；行车路面7；车辆风挡8；车辆车身9；限速标示牌10。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
如图1所示，本发明基于限速的灯光预警系统的一个实施例，包括感知系统2、交互控制系统3和灯光投射系统4；其中，感知系统2实时获取当前道路的限速值v0，并将该限速值v0输送至交互控制系统3；交互控制系统3根据该限速值v0生成限速预警图像，并由灯光投射系统4将所述限速预警图像投射于本车前方路面，以警告本车司机遵循限速值v0行驶。
具体地，感知系统2可至少通过两种方式实时获取当前道路的限速值v0，第一是检测道路上的限速标识牌，通过图像采集和处理从中提取限速值v0；第二是接收来自导航地图的限速值，通过导航设备与感知系统2的通讯接口获得。需要说明的是，优先采用第一种方式，只有在第一种方式无法获得的情况下，才采用第二种方式。获得有效的当前道路的限速值v0后，达到限速预警条件，交互控制系统3生成基于该限速值v0的限速预警图像，灯光投射系统4将其投射于本车前方路面，以警告本车司机遵循限速值v0行驶。司机能在第一时间看到投影图像，必然会引起他的警觉，从而查看车速表的当前车速是否符合限速要求，如有超速倾向，必然采取减速措施。这样，一方面可有效预防超速行驶带来的安全隐患，提高行车安全性；另一方面，可有效避免超速处罚。
需要说明的是，道路的限速值不是一成不变的，当车辆从一个限速路段进入另一个限速路段时，感知系统2会采集新的限速路段的限速值替换上一路段的限速值，并由交互控制系统3存储以替换掉原限速值，即当前存储的限速值一定是与实际路况相对应的。
在本发明基于限速的灯光预警系统的一个实施例中，在获得有效的当前道路的限速值v0后，感知系统2进一步获取本车在当前道路的行驶速度v，交互控制系统3判断v是否大于v0的1.1倍，若是，生成超速警示图像，若否，生成所述限速预警图像；所述灯光投射系统将所述限速预警图像或超速警示图像投射于本车前方路面。在获得当前路段的v0后，进一步获得本车在相同路段的当前车速v，当v大于v0的1.1倍时，达到超速警示条件，生成超速警示图像并投射于本车前方路面，以警告本车司机已超速，司机能在第一时间看到投影图像，必然会引起他的警觉，从而采取减速措施；当v不大于v0的1.1倍时，未达到超速警示条件，不需要进行超速警示，仅需提供限速预警，即生成限速预警图像并投射于本车前方路面，司机能在第一时间看到投影图像，必然会引起他的警觉，从而查看车速表的当前车速是否符合限速要求，如有超速倾向，必然采取减速措施。同一时刻只生成和投射其中一个图像。
限速预警图像可以是与限速标示牌类似的限速标志，其中包括具体的限速数值，如图6所示。超速警示图像中也包括具体的限速数值，如图6所示。即，限速预警图像和超速警示图像可以相同，为了区分不同的含义，可以采用不同的视觉表现形式，如，限速预警图像低频动态闪烁，超速警示图像高频动态闪烁，具体地，限速预警图像闪烁频率为800ms，连续闪烁投影3次(连续闪烁的次数和频率可以更改)，超速警示图像闪烁频率为400ms，连续高频闪烁投影3次(连续闪烁次数和闪烁频率可以更改)，警示本车司机控制车速。如警示后仍然超速，间隔10s后再次检测并警示。当然，也可以采用其他区分形式。另外，投影时，限速预警图像和超速警示图像均可以是多个图形排成一行，给司机一种强烈的视觉冲击，更能引起司机的重视。
上述图像可以具有动态的淡入、淡出、闪烁、滑入和滑出等各种显示效果，用于柔和司机以及其他交通参与者的视觉感官，具有较好的视觉冲击效果，易于引起车辆司机的重视。
需要说明的是，限速预警图像和超速警示图像均是真实地投射在路面上，且跟随车道线相对位置固定，就像真实存在于路面的图标一样，而非悬浮于路面或空中的虚拟效果，具有强烈的驾驶体验感和视觉冲击力，必然引起司机的重视，以便及时采取应对措施
如图2所示，在本发明基于限速的灯光预警系统的一个实施例中，感知系统2包括感知单元2.1和信息采集单元2.2，感知单元2.1包括检测道路限速标示牌上限速值v0的摄像头，该摄像头可采用可见光摄像头，为便于夜间检测，该摄像头还可采用红外摄像头或近红外摄像头等模组；信息采集单元2.2采集限速值v0并传给交互控制系统3；交互控制系统3包括交互控制单元3.1和图像生成单元3.2，交互控制单元3.1用于将当前存储的限速值替换为当前道路的限速值v0并存储，图像生成单元3.2基于限速值v0生成限速预警图像。具体地，感知单元2.1可采用前视摄像头模组，前视摄像头模组可选择红外摄像头模组。该感知单元2.1可检测道路上的限速标识牌10，并识别出其中的限速值，然后传送给信息采集单元2.2。信息采集单元2.2采集来自感知单元2.1的限速值，或者，在感知单元2.1没有检测到有效的限速标识牌的情况下，信息采集单元2.2从导航地图获取有效的限速值。交互控制单元3.1用信息采集单元2.2送来的有效限速值替换目前存储的限速值，以保持所存储的限速值为最新数据，图像生成单元3.2生成限速预警图像。灯光投射系统4包括图像解析单元4.1、阵列式led控制器4.2、阵列式led4.3和投影模组光机系统4.4，图像解析单元4.1用于接收由图像生成单元3.2送来的限速预警图像并解析其中各像素的灰度值，生成阵列式led控制器4.2可识别的驱动指令，阵列式led控制器4.2响应图像解析单元4.1传输来的所述驱动指令，以控制所述阵列式led4.3各像素的亮灭以及灰度，阵列式led4.3根据所述驱动指令执行各像素的亮灭以及灰度，所述投影模组光机系统4.4将阵列式led4.3的亮灭以及灰度情况投射至路面上。
如图7所示，灯光投射系统4的硬件结构包括投影光机系统的散热器及机械机构部分4.4-2、投影镜头4.4-1和灯光投射系统硬件线路板4-1，灯光投射系统硬件线路板4-1是图像解析单元4.1、阵列式led控制器4.2及电源驱动模块的硬件承载单元；阵列式led4.3连接在灯光投射系统硬件线路板4-1上，其是阵列排布或阵列封装的能够控制每个像素单独亮灭及灰度的led主动发光光源，如图8所示，阵列式led4.3包括阵列式led发光面4.3-1和阵列式led封装结构4.3-2，如图9所示，为阵列式led发光面4.3-1显示的限速预警图像或超速警示图像的光型图。当然，可显示的光型并不限于此，亮度和形状等均可根据实际需要进行调整。
如图3所示，在本发明基于限速的灯光预警系统的一个实施例中，还包括补光单元1，补光单元1连接至感知单元2.1，当环境光比较黑暗时，如夜晚，启动该补光单元1对车辆行进方向进行照射补光后再由感知单元2.1进行检测，以提高对限速标示牌10的检测准确率。
如图4所示，车辆行驶在行车路面7上，车辆司机的眼部中心6在行车路面7的中心附近，车辆风挡8代表司机的视野范围，车辆车身9位于行车路面7内，路边设有限速标示牌10，其上标明当前道路的限速值为80km/h。如图5所示，本预警系统启用后，将获得的限速值以投影图像5投射在车辆前方的行车路面7上，投影图像5即为限速预警图像或超速警示图像。
如图10所示，本发明基于限速的灯光预警方法的一个实施例，包括以下步骤：s101判断是否获得有效的当前道路的限速值v0，如是，继续到步骤s102，若否，则重复本步骤；s102将当前道路的限速值更新为该限速值v0，继续到步骤s103，s103生成限速预警图像，并将其投射于本车前方路面。本方法的具体实现过程与上述基于限速的灯光警告系统实施例中公开的类似，此处不再赘述。
如图11所示，在本发明基于限速的灯光预警方法的一个实施例中，包括以下步骤：s201判断是否获得有效的当前道路的限速值v0，如是，继续到步骤s202，若否，则重复本步骤；s202将当前道路的限速值更新为该限速值v0，继续到步骤s203，s203实时获取本车在所述当前道路的行驶速度v，并判断v是否大于v0的1.1倍，如是，则继续到步骤s204，若否，则跳至步骤s205；s204生成超速警示图像，并将其投射于本车前方路面；s205生成限速预警图像，并将其投射于本车前方路面。本方法的具体实现过程与上述基于限速的灯光警告系统实施例中公开的类似，此处不再赘述。
本发明车辆的实施例中，可以包括上述本发明基于限速的灯光预警系统的任一实施例，并可执行上述本发明基于限速的灯光预警方法的任一实施例，且具有上述任一实施例所具有的技术效果或优点，此处不再赘述。
上述各种光型可具有动态显示效果，如淡入、淡出、闪烁、滑入和滑出等，用于柔和司机以及其他交通参与者的视觉感官。
上述各种光型均是真实地投射在路面上，且跟随车道线相对位置固定，就像真实存在于路面的图标一样，而非悬浮于路面或空中的虚拟效果，具有强烈的驾驶体验感和与其他交通参与者之间的交互体验感。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
1.一种基于限速的灯光预警系统，其特征在于，包括感知系统、交互控制系统和灯光投射系统；
所述感知系统用于实时获取当前道路的限速值v0；
所述交互控制系统用于生成基于该限速值v0的限速预警图像；
所述灯光投射系统用于将所述限速预警图像投射于本车前方路面，以警告本车司机遵循限速值v0行驶。
2.根据权利要求1所述的基于限速的灯光预警系统，其特征在于，所述感知系统还用于实时获取本车在所述当前道路的行驶速度v，所述交互控制系统判断v是否大于v0的1.1倍，若是，生成超速警示图像，若否，生成所述限速预警图像；所述灯光投射系统将所述限速预警图像或超速警示图像投射于本车前方路面。
3.根据权利要求1所述的基于限速的灯光预警系统，其特征在于，所述感知系统包括感知单元和信息采集单元；
所述感知单元包括用于检测当前道路的限速值v0的红外摄像头或可见光摄像头或近红外摄像头；
所述红外摄像头或可见光摄像头或近红外摄像头的信号输出端连接至所述信息采集单元的信号输入端。
4.根据权利要求1所述的基于限速的灯光预警系统，其特征在于，所述交互控制系统包括交互控制单元和图像生成单元；
所述交互控制单元用于将当前存储的限速值替换为当前道路的限速值v0并存储；
所述图像生成单元用于生成所述限速预警图像。
5.根据权利要求1所述的基于限速的灯光预警系统，其特征在于，所述灯光投射系统包括图像解析单元、阵列式led控制器、阵列式led和投影模组光机系统；
所述图像解析单元用于接收所述限速预警图像，并解析其各像素的灰度值，生成所述阵列式led控制器可识别的驱动指令，阵列式led控制器响应所述图像解析单元传输来的所述驱动指令，以控制所述阵列式led各像素的亮灭以及灰度，阵列式led根据所述驱动指令执行各像素的亮灭以及灰度，所述投影模组光机系统将阵列式led的亮灭以及灰度情况投射出去。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于限速的灯光预警系统，其特征在于，还包括补光单元，所述补光单元适于在环境光黑暗时对车辆行进方向进行照射补光。
7.一种基于限速的灯光预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)判断是否获得当前道路有效的限速值v0，如是，继续下一步；
(2)将当前道路限速值更新为该限速值v0；
(3)生成基于该限速值v0的限速预警图像，并将其投射于本车前方路面。
8.根据权利要求7所述的基于限速的灯光预警方法，其特征在于，还包括：实时获取本车在所述当前道路的行驶速度v，并判断v是否大于v0的1.1倍，若是，生成超速警示图像，并将其投射于本车前方路面。
9.根据权利要求8所述的基于限速的灯光预警方法，其特征在于，步骤(1)中所述限速值v0取自限速标示牌或导航地图。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的基于限速的灯光预警系统，并适于通过所述基于限速的灯光预警系统执行权利要求7-9任一项所述的基于限速的灯光预警方法。
技术总结