車輛安全防護系統的製作方法

2023-07-04 21:46:51 2

專利名稱：：車輛安全防護系統的製作方法
技術領域：
：本發明屬於車輛安全防護控制領域，涉及光、電、磁、物理領域以及速度、加速度、距離的測量、計算和控制領域。目前，大多數行駛的機動車的安全是靠駕駛員的反應判斷和手工操作來把握和完成的。當行駛中的車輛與前方目標的距離小於安全距離時，即處於危險距離時，首先由駕駛員做出判斷，然後由手和腳來操作車輛，使其減速或剎車，不與目標相撞達到安全的目的。但是由於多種因素的影響，比如，環境因素的氣候、路況等的制約，以及人的反應速度，反應能力，判斷能力和人的精神狀態而無法精確斷定或誤判定，導致運動中的車輛失控出現事故，造成很大的生命財產損失。為解決這一問題，多年來，世界各國都在積極研製開發這類安全防護裝置。目前已公開的安全防護裝置大致有三種類型一、被動式汽車安全防護裝置，比如安全氣囊，安全氣囊是安放在駕駛員的頂部位置，它是當汽車撞擊後，迅速地自動打開並快速充氣，隔離於駕駛員和汽車方向盤之間，達到保護駕駛員的生命安全，這類裝置都是被動式的措施，從而沒有解決汽車的安全防撞問題。二、主動式防撞裝置，比如模糊防撞雷達，倒車防撞雷達，自動剎車裝置等。現已公開和報導的這類裝置有1、中國專利CN91214782公開了一種雷射定距自動剎車系統，它是在與前方車輛和行人可能相撞時，能提前18-22米通過儀器實現音響報警自動剎車，發動機自動熄火，達到避免與目標相撞，由其控制的自動剎車系統與原有剎車系統並聯，互不影響。2、中國專利CN94215504公開了一種汽車安全行駛防撞模糊控制器，它是由主動式實時雷射雷述測定，行車中前車或障礙物與本車的相對速度和距離等測定因素，經電腦的模糊算法，模糊識別和模糊判決等軟體快速處理後，控制汽車自動完成相應的減速或制動。三、防盜竊安全裝置比如市場現有的各種電子防盜鎖，微波紅外防盜器，這類裝置大都是無線密碼設定控制，在沒有設定安全碼的前提下，任何帶有紅外源的物體都可導致汽車報警。本發明的目的是提供一種適用於所有的機動車輛和在不同的氣候環境下，不同的道路環境下使用的安全防護系統。它能準確地，快速實時動態的採集自身車輛的數據，目標數據，自身與目標的距離數據以及環境數據，經科學的計算和判斷處理後採取相應措施，比如聲光報警減速制動，能準確地，自動地防止與前目標相撞，防盜防竊，提醒後視目標的追尾以及倒車提醒顯示，從而保障了車輛動態運動的安全性。本發明從保障人類財產及生命的安全性出發既能使車輛正常行駛，又能確保車輛的安全行駛，本發明中黑匣子記錄的動態行車數據以及檔案盒中的信息還可為管理部門處理問題提供依據。本發明的執行系統與人工操作互不矛盾，而且可被看作一個人機雙工系統，本發明的反應速度和執行速度比人要快很多倍，大大提高了駕駛員的應變能力和處理能力。本系統的自動安全防護有兩層含意一是安全駕駛和安全防護，二是安全防盜竊。眾所周知，汽車的安全駕駛和安全防護是一個複雜的問題，它涉及到複雜的氣候條件，路況地況，自身的運動速度，目標的運動速度，運動特性，與目標的距離以及剎車、減速的自動控制等，本發明正是本著解決以上問題和達到以上目的而研製和開發的。本發明其特徵是聯接和控制各裝置的主控計算機裝置，前視目標距離處理裝置，後視目標距離處理裝置，主控程序存貯和時間處理裝置，黑匣子和常數存貯裝置，無線編碼檔案盒控制裝置，傳感器組數據採集裝置，數據顯示及報警提示裝置，環境數據採集裝置，剎車、調速控制執行裝置等組成。主控計算機裝置通過總線和外部接口按給定控制流程順序採集前後目標數據，自身狀態和速度數據以及環境數據，時間數據，在這些原始數據的基礎上，進行綜合的運算和判斷，並把原始數據和運算結果存入黑匣子，同時通過總線和外部接口送出顯示數據，報警信息以及剎車調速命令數據。主控計算機裝置包含了控制部分的主要電路，有主控CPU，時鐘，電源處理電路，總線，主控程序存貯裝置，以及聯接各裝置的接口電路，黑匣子解讀器的外聯接口處理電路。前視目標距離處理裝置，它是一個由單片機獨立控制和測量的光學測量系統，數據以確定的時間間隔，周期性地把有效的測試距離數據以固定格式傳送。前視目標距離處理裝置的數據信號通過電平轉換電路，把電平信號轉換成TTL電平信號，聯接到主控計算機的串行輸入口，由主控計算機以大於發送時間間隔周期進行採樣，實時動態循環不斷的採集，以供主控計算機裝置使用。後視目標距離處理裝置，它包括超聲波傳感器，超聲波信號預處理，時基信號發生器，信號調製器，脈衝信號發生器和同步信號計數器和鎖存器，以及清除信號。它是將經調製好的信號經傳感器發射出去當其遇到目標時，就會反射回來，這時經接收器放大進行信號處理後，再與時基信號同步送入計數鎖存電路，計數後數據經並行接口直接進入數據總線，由主控計算機進行實時動態採集，然後經系統標定換算後得出自身車輛與後視目標的實際距離，主控計算機裝置每次採集後，清除所計內容再從頭計數。傳感器組數據採集裝置，其中光電速度傳感器及其處理電路，採用高靈敏度光電傳感器，它是將汽車的機械轉速轉換成電脈衝信號，然後再對脈衝個數進行計數，機械採樣點取自汽車的變速箱至裡程表的撓性傳動軟軸，電信號採樣的傳動飛輪與傳動軟軸同軸，這樣在飛輪上開出若干個孔槽，飛輪每轉動一周，就有若干個電脈衝信號。該裝置包含脈衝計數電路，鎖存電路以及清除電路並行輸入接口，脈衝信號經計數電路計數鎖存後經並行接口進入數據總線，由主控計算機裝置周期性採集，周期性清除，主控計算機裝置採集到的數據經標定和換算後確定出自身車輛的速度數據。其中的平衡傳感器及其處理電路，採用感應式電壓傳感器，其基點是車輛整體平行於地面，一旦車輛行駛在傾斜的地面或路面上，其傾斜程度轉換成電壓信號經A/D轉換電路和接口電路，進入系統總線，由主控計算機裝置採集。來判斷車輛其傾斜程度上是否超過危險線，其中還有壓力傳感器及其處理電路。環境數據採集裝置和數據顯示及報警提示裝置，包括並行接口電路，解碼驅動電路，聲光報警電路，人工設置開關電路，復位電路等。數據顯示包括前目標距離顯示，後目標距離顯示，前目標速度顯示，聲光報警顯示。人工復位開關，它是對整個系統的復位控制。本裝置通過主控計算機裝置的總線外擴3個並行接口，其中2個作為輸出數據顯示接口，另一個作為開關設置數據輸入接口。系統把採集到的數據和經運算處理後的數據經轉換後，通過數據總線的上述數據通道直接送數碼管顯示。環境數據採集裝置，環境狀況包括晴天，雨天，雪天，霧天；沙石路，水泥路，柏油路，冰雪路。它是通過人工隨機設置的，有某種情況就設置為「1」其指示燈亮，沒有某種情況就為「0」其指示燈熄。其數據通過並行接口和數據總線由系統周期性的採集。聲光報警裝置是在系統判定車輛處於危險距離範圍內時，由系統通過總線，並行接口輸出報警信號帶動聲光報警器，發出報警聲響和燈光指示。剎車調速控制執行裝置，該裝置是由一單片機控制的獨立裝置，它包括控制單片機，程序存貯器，並行接口電路，A/D轉換電路，步進電機控制和驅動器等電路，該裝置作為主控計算機裝置的一個下位機通過與主控計算機裝置的並行接口接收主控計算機裝置發來的制動減速命令，根據實際情況剎車減速命令分為N級，該裝置通過並行接口向控制驅動部件傳送剎車命令，驅動步進電機運動。該裝置還通過A/D轉換電路採集由壓力傳感器傳送的油壓制動泵的油壓數據來判定製動裝置是否達到了預定的剎車制動減速效果，並能自動的進行校正調整，如果剎車裝置失靈還能正常報警顯示。無線編碼檔案盒控制裝置，該裝置是一個單片機控制的獨立的裝置，它有兩級密碼管制和無線編碼檢測，第一級密碼為由駕駛員設置和記憶，並寫入IC卡內的一組密碼，這一級密碼和檔案數據由專用該卡機讀出並與駕駛員記憶口述密碼相比較，以驗證駕駛權利是否合法。第二級密碼是動態設置的，當IC卡插入後就檢測卡內密碼與該裝置的密碼是否相同，如果相同，則隨機設置下次密碼，並同時記入本裝置和IC卡內，如果不同則報警發出聲音，被視為非法卡或車輛非法佔有駕駛。在密碼檢測正常的前提下，無線編碼檔案盒控制裝置接收無線控制檢測器發來的信號，本裝置發出綠色信號表示安全，否則，即在檢測信號狀態下，密碼卡不正確本裝置發出紅色信號和聲音表示非法佔有駕駛。本裝置包含，單片機控制器，存貯器，IC卡座處理電路，報警處理電路，無線編碼接收器等電路。本裝置首先做密碼檢查，IC卡相當於一個密匙，如果不正確則作報警消除處理，如果正確則作等待檢測信號的接收處理，控制處理周期性的循環。剎車調速控制執行裝置中的制動減速傳動裝置該裝置是由與步進電機同軸的傳動滑輪，連接滑輪與制動腳踏板的傳動鏈，以及固定步進電機的固定支架和底盤組成。傳動滑輪可雙向轉動，當剎車制控裝置接收剎車命令驅動步進電機轉動，由此拉動傳動鏈和制動踏板達到剎車制動的目的，當釋放時驅動步進電機反向轉動，使制動踏板歸位。電源處理及黑匣子和常數存貯裝置系統電源取自於汽車電瓶，經穩壓降壓後取得，為確保系統內黑匣子和檔案數據不丟失，以及時鐘工作的正常連續性，主控計算機裝置內加入E電池及其微電保護電路。為確保黑匣子數據的解讀，是在主控計算機裝置不能加電的情況下進行的，由外接電源經電源切換電路來實現的，在這種情況下黑匣子作為解讀器的一個外部存貯器使用。黑匣子和常數存貯裝置主要是記錄行車中的動態數據，包括採樣時間，目標距離，自身車輛與目標的速度，環境數據，車況數據等，它與系統控制流程同步的周期性記錄，它是由一個通過總線和並行接口外擴的一個存貯部件。時間處理裝置及其電路，它是由時間處理晶片，供電轉換電路，並行接口，控制電路組成，由主控計算機裝置隨機設置時間初值，包括，年、月、日、周、時、分、秒。之後自己運行，主控計算機裝置並能隨機讀出時間的當前值。本發明是一套完全由單片計算機控制的系統也可看作是一套群控機系統，上位主控計算機裝置通過控制總線和數據總線以及數據通道來控制和協調各下位機的工作，各子系統又是獨立的自主運行的系統，它們不但接收上位機發來的信息和命令，而且適時地反饋給上位主控制計算機裝置信息。本發明的系統一旦加電，就自主的運行，不受任何人為因素的影響和控制，除環境數據隨機設置外完全由系統本身自主的控制，系統自動地周期性地採集外部數據，實時處理數據並根據處理結果實時發送和輸出一些信息和數據。本發明運用了目標運動特性的判定，目標運動速度的測量推算，車輛運動的動態安全距離的計算，智能式制動剎車減速系統的控制模式。前目標運動特性的判定是在車輛運動的過程中，通過對自身車輛的控制，比如減速，測距等多次反覆變化來確認目標的運動特性，並確認前目標是固定目標，相向目標，還是相對運動的目標。前目標的運動速度的測量和推算，嚴格講是一種間接的測量和推算方式，它是通過對前目標的距離，自身車輛運動的速度進行間隔性兩次採樣，並通過對單位時間內的行程的解析來推算出目標運動的速度。安全距離的判定和計算，運動中的車輛與目標之間的距離是否安全，其依賴的條件有各自的方向特性，運動的速度，兩者之間的實際距離，以及環境因素，本發明的安全距離計算方法是根據自身車輛的運動速度計算出自己的制動距離，根據目標運動的速度計算出目標的制動距離，根據交通規則，平時的經驗和習慣設定安全距離常數，設定製動時間常數，根據環境狀況設定修正常數，最後計算出運動車輛與目標的安全距離。剎車制動調速的判定和剎車級別的計算判定方式是運動中的車輛與目標的實測距離是否大於安全距離，如果大於則表示現運動著的車輛是安全的，否則是危險的。運動著的車輛一旦進入危險區，則首先通過信息通道聲光報警提示，並向剎車制動減速執行機構傳送減速剎車命令。剎車減速命令分為N級，0-N依次遞增，剎車力度也依次加大，制車命令的分級依據是運動著的車輛進入危險區的實際距離與安全距離的逼近程度即危險程度，以及它的制動減速度。如果剎車命令發送後危險距離加大，則剎車命令長級，直至自己運動著車輛安全停止或脫離危險區。如果危險程度減小，直至脫離危險區，這時系統解除警報並釋放剎車制動執行機構。動態安全距離受多方面因素決定，它是一個受眾多因素制約的變化量，本發明的系統都能在各種條件下準確判定和計算，從而使運動著的車輛既能安全行駛，又能正常行駛，保障了車輛運動的安全性。本發明採取主動式實時周期性數據採集模式，能自動採集自身車輛的數據，目標的動態數據和環境數據，並根據採集到的數據，判定和計算出目標的運動特性，目標的運動速度，自身車輛與目標的安全距離，剎車減速制動控制的量化剎車級別，從而有效地科學地控制其減速量度，自動地調整自己的運動速度，使車輛保持在安全的距離範圍內行駛，避免與目標相撞。保障雙方安全。本發明當中的黑匣子存貯裝置，存貯有車輛動態運行的基本數據，其容量能連續記錄30-60分的最新數據，其存貯採用動態循環復蓋技術，這樣它總保留最新的數據，況且內有微電保護其數據斷電後也不丟失。以便於交通管理部門查詢，檢查，存檔，作為處理問題的依據。本發明中的無線編碼檔案盒控制裝置，其內存有車輛的基本信息，比如車輛的類型，顏色，車牌號碼，購車單位，駕駛員姓名，身份證號碼，住址，聯繫電話，年檢情況，密碼等數據，同時還具有密匙鎖定，遙控觸發顯示報警功能，它不但對交通部門的科學管理提供更大的方便，同時對於車輛的防盜竊，追蹤稽查，事故處理是一個得力的工具。本發明是一個自動運行處理的系統，不需任何人為幹預反應速度快，處理準確，安裝使用方便，系統本身為保障動態信息不丟失和資源的安全，還採用了系統的零公裡等待和車輛的非平衡鎖定判定模式。本發明不但提供了前行安全性，同時還提供了後目標追尾和倒車處理技術。後目標的實際距離由數據顯示裝置顯示，同時後目標距自身車輛達到一定距離時還報警提示。本發明適用於所有的機動車輛和不同的使用環境，其技術和處理方法適用於任何兩個運動著物體速度和距離測量及其控制。圖1為本發明系統總體示意圖。其中主控計算機是系統的指揮控制中心，它嚴格執行程序存貯裝置排定的控制流程，它通過總線和外部接口採集前目標距離，後目標距離，各種傳感器數據和環境設置的數據以及時間數據，然後再和一些常數計算出目標運動速度，安全距離，最後確定剎車減速命令級別。主控計算機把採集到的數據和中間計算的數據經過總線和外部接口送數據顯示裝置顯示，同時記入黑匣子，如果車輛運行在危險區域內，還通過總線和外部數據接口傳送聲光報警信息，同時向剎車調速控制執行裝置發送剎車命令。程序存貯器主要是存放本系統的控制程序，黑匣子裝置是通過總線和並行接口外擴的一個存貯部件，它可由主控計算機方便的讀寫。前後視距離處理裝置，傳感器組處理裝置都是通過總線外擴的外部接口部件，它是連接主控計算機與雷達和各種傳感器的數據通道。數據顯示和報警提示裝置是數據的輸出通道，環境採集裝置是環境數據的輸入通道。剎車調速執行控制裝置是主控計算機裝置向執行部件發送剎車命令的信息通道。無線編碼檔案盒控制裝置現可單獨自成系統，又可連接本系統中，其控制器作為一個外部接口，與本系統聯為一體。圖2為系統控制流程1圖中B00為系統開始，並對系統及外部接口進行初始化處理。B01為環境數據採集其中包含路況和氣候的實時數據，並把這些數據寫入黑匣子。B02、B03、B06、B07為採集汽車的動態即平衡狀態數據並進行相應處理，大於等於某一角度時，鎖定本系統並且停機。B04、B05為第一次速度，距離數據採集，並判定車輛是運動中，還是停車，如是停車則系統等待。B08是系統延時處理，其是為目標速度計算引入的時間定位變量。B09、B10、圖2的B11是第二次速度、距離採集數據，並把速度前後距數據送顯示器顯示和寫入黑匣子存貯區。B24為聯接框。圖3為系統控制流程2。B12為前視目標的判定，即固定目標，相向目標還是相對目標，並置相應標誌。B13為計算前視目標運動速度，它在目標判定的基礎上，根據兩次採樣距離的差值，採樣周期和自身的運動速度求出目標的運動速度。B15為計算安全距離，它是在自身和目標運動速度的基礎上，求出各自製動距離，另外再設定距離常數和時間常數，最後求出安全距離。B16為修正安全距離，它是根據不同的路況和氣候條件進行修正。B15、B16、B17、B18、B19為在系統進入危險區後計算剎車制動級別，並向執行系統發布剎車命令，之後重新採集自身速度和目標距離，計算安全距離並加以修正，最後再判別是否脫離危險區，如果沒有，重複以上過程。制動剎車級別，是由安全距離和實測與目標的距離算出。B20為在自身脫離危險區後，向剎車子系統發布初始化命令。B21、B23為追尾倒車處理，它首先判別是追尾還是倒車，在進行相應的判定後進行報警提示處理，B22返回系統開始。B25是聯接框。圖4為主控計算機裝置和接口1內有CPU晶片，總線，串行接口電路，主頻振蕩器，地址解碼電路，復位電路。圖5為黑匣子存貯裝置，內有總線解碼控制電路，電源切換電路。圖6為主控計算機裝置和接口2內有總線，剎車調速控制裝置的輸出並行接口，黑匣子解讀器輸出並行接口，後視目標距離處理裝置的並行輸入接口，時間處理裝置電路和並行接口。圖7主控計算機裝置和接口3內有總線，鎖存電路，地址解碼電路，主控程序存貯裝置晶片速度傳感器計數和鎖存電路。圖8為電源處理電路電源12V轉換5V處理電路。圖9為電源濾波電路15為數據顯示和報警提示裝置圖1和環境數據採集裝置圖，內有電源處理電路，外擴顯示並行口，報警驅動電路。環境路況設置開關和指示燈聯接圖，報警顯示和聲音電路。圖16為數據顯示和報警提示裝置圖2，內有顯示輸出解碼電路，數碼管聯接圖。圖11，圖10為後視目標距離處理裝置電路圖內有超聲波接收發送電路，脈衝計數電路，並行口接收電路。圖12為剎車調速執行控制裝置示意圖內有剎車調速執行控制裝置的控制電路，主晶片8051，並行口，命令的接收和輸出電路，A/D轉換電路，剎車報警電路等。圖13為無線編碼檔案盒控制裝置示意圖檔案盒處理部分電路，主晶片89C51，IC卡座處理電路，無線接收電路，報警輸出電路等。圖14為剎車調速控制執行裝置傳動機構示意圖，其中151為制動機箱，152為剎車踏板，153為鋼絲絞索，154為步進電機，155為傳動變速箱，156為控制機箱。實施例電源部分系統設置兩種規格的電源直流+5V和直流+12V，因汽車電瓶電壓為12V，所以系統+12V直接取自汽車電瓶，系統所需5V是用電瓶12V經降壓穩壓後取得。為確保系統內黑匣子和檔案數據不丟失，以及時鐘和時間處理裝置數據採樣的連續，系統內加入了微電保護電路，以確保供電的連續性，即系統內加入了一個#3.6V的E電池和由T1和T2，WY1和D2等組成的電源切換電路，以確保U9和U8能正常連續工作。為確保黑匣子數據的解讀，是在主控計算機裝置不能加電或斷電的狀態下進行的，由外接電源，經T3，T4和WY2組成系統切換電源來驅動黑匣子存貯器U8進行數據的解讀。在這種狀態下黑匣子僅是解讀器的一個外部存貯部件，其讀出和控制序列完全由解讀器進行控制。主控計算機採用美國INTER公司的8098準16位單片機，時鐘主頻6-12MHZ，晶片配置字節CCR-2018H單元，是由系統在系統復位時或在系統重新啟動時，由硬體自動加載到晶片配置寄存器。本系統其內容設置為「3D」。808晶片的P2.0口作為系統的串行輸出口(T×D)，P2.1口作為系統串行口的輸入口(R×D)。同時為了確保主機的上電復位和各外部接口的上電復位以及人工復位，本系統採用了由U12和U4B以及D1組成的復位電路和復位開關。本系統採用的是標準總線方式，即16位地址/8位數據總線(A15-A8，AD，-AD。)。地址數據總線口由P3口和P4口組成在訪問外部存貯器時，地址和數據分時傳送，由地址輸出鎖存信號ALE控制在ALE的下降沿將輸出地址的低8位鎖存到外部地址鎖存器中，高八位由P4口輸出，由於外部數據總線只有八位，因些數據傳送是按字節進行的。在本系統中，數據總線P3口經由U15形成雙向數據存取通路，地址總線低八位經U2和U13形成，並由P4口經U14形成。主控程序存貯裝置和黑匣子裝置因#8098單片機設有16位地址總線，因此尋址範圍為64KB，常規情況下存貯器由兩部分組成A、主控程序存貯裝置，它由只讀存貯器ROM和隨機存貯器RAM組成，因#8098單片機內沒有ROM存貯器，因此2000H-3FFFH範圍內的存貯器也由系統外擴，本系統採用U3-#27128晶片其存貯容量為16KB，隨機存貯器RAM共有232個字節單元，地址範圍為18H-FFH，其中18H-19H作準找指示器，專用寄存器24個，地址範圍為00H-17H。B、黑匣子裝置，它是由外部擴展的隨機存貯器RAM本系統中採用U8晶片，外擴容量32KB，主要用作黑匣子存貯數據用，它是直接聯接在數據總線和地址總路線上，一方面由系統隨機採集的數據按一定格式存放同時具有讀取功能；另一方面由J6插座導出，由黑匣子解讀器解讀。前視目標距離處理裝置輸入口，由J4插座輸入，經由U11A後直接聯入#8098串行口的輸入端(R×D))。前部雷射測距系統採用的是#8051單片機芯塊，其測量數據由串行輸出接口T×D引出，經MC1488電平轉換電路輸出，兩機採用同步工作方式，波特率使用2400KBD。傳感器組數據採集裝置的速度測量入口由外圍的光電傳感器而採集到的信號脈衝經J3輸入後，再經由U4A，U5A；U5B，U7A，B，C以及U6組成的計數功能模塊，計算脈衝個數據後，直接進入數據總線，由系統採集。時間處理裝置由U9和JT2等組成，系統通過並行口外擴U10，其A口是對時間進行讀出採樣，B口是對時間進行寫入校正。對剎車調速控制執行裝置的輸出控制是通過U10的C口和J2插座，直接聯接到剎車減速子系統的並行輸入口。後視目標距離處理裝置的測量入口後部距離數據是一個16位字長的數據，經由J7輸入插口進入數據總線，分兩次由系統讀入採樣。J1插座是與數據顯示及報警提示裝置，環境數據採集裝置聯接的有關的數據信號和控制信號的聯絡通道其中①、數據線D0-D7②、讀寫信號WR，RD③、地址總線A0，A1④、復位信號RESET⑤、片選信號CS1，CS2，CS3⑥、報警驅動信號⑦、電源和地VSS，GND數據顯示及報警提示裝置，環境數據採集裝置包括前距的數據顯示，前速的數據顯示，後距的數據顯示，報警的顯示，環境數據的設置以及總電源開關和復位開關。人工復位開關是對整個系統的復位控制，包含主控計算機裝置以及各接口部分的復位初始化。電源開關是系統總電源的12V的控制，經降壓穩壓處理後，它供給主控計算機裝置的電源控制。提供數據顯示和報警提示裝置，環境數據採集裝置的12V電源的控制。數據顯示及報警提示裝置，環境數據採集裝置包含3片8255作並行口擴展用，12片74CS47作解碼驅動，還有聲光碟機動顯示電路和電源處理電路。顯示部分是由#8255接收到主機發來的並行數據，經解碼後直接驅動數碼管顯示。其中U1的PA和PB口顯示前距，顯示格式×××.×以米為單位。U2的PA的PB口顯示前速，顯示格式×××.×以km/h為單位。U1PC和U2Pc口顯示後距，顯示格式××.××以米為單位，U3PA口為環境數據採集裝置設置輸入口，每位為「1」表示存在某狀況，為「0」則表示不存在某種狀況。其格式為76543210U3的PB1為前報警輸出U3的PB2為後報警輸出U3的PCN為平衡狀態傳感器輸入口。傳感器組數據採集裝置的平衡狀態傳感器經A/D轉換後，其數據經#8255和數據總線後由系統採集。前視目標距離處理裝置採用雷射測距雷達或微波測距雷達，目前的配置僅是雷射測距雷達，它是一個由#8051單片機獨立控制和測量的光學測量系統，並以串行通訊方式與主控計算機進行聯接和通訊。數據發送為固定的時間間隔周期性地發送有效測試距離200m，射角6毫弧度，盲區1m，溫度範圍-20-50℃，全天候使用，供電12V直流，傳輸速度2400BD。由一個三芯扦頭導入主控部分，其中一個+12V電源，一個地線，一個信號線。測距雷達一旦加電就周期性發送數據，主控計算機對距離數據的採集周期為大於數據發送周期，因其周期大於發送周期，這樣避免了兩次採樣周期採集到同一個數據。後視目標距離處理裝置的測量是採用反射型超聲波傳感器，中心頻率40KHZ±IHZ，它可在線捕捉固定和活動目標，測量距離0.2-12M，輸出功率最大為14W。後視目標距離處理裝置包含超聲波信號預處理，時基信號發生器，信號調製器，脈衝信號發生器以及雙八位同步信號計數器和雙八位信號鎖存器。計數脈衝在單位時間內連續計數並送入#8255的並行輸入端，當系統周期性的採樣時每次採樣完畢同時清除計數電路並再從頭計數。傳感器組數據採集裝置包含速度傳感器；制動油泵壓力傳感器；平衡傳感器。a、速度傳感器採用光電式傳感器，它是將汽車的機械轉速轉換成電脈衝信號，然後對電脈衝信號進行計數。採樣取自汽車變速箱至裡程表的傳動鏈，取樣飛輪與傳動鏈同軸，飛輪每周16個孔槽，即飛輪每轉一周有16個計數脈衝，這樣系統根據單位時間內的電脈衝個數來推算出汽車的速度。系統對速度的採樣控制採用定時採樣，定時清除，並通過#8255並行口和數據總線而進入系統。它是通過一個三芯插座和系統聯接，其中一個地線，一個信號線，一個+5V電源線。b、平衡傳感器它是用來檢測汽車是否安全平衡行駛，其指標是大於一個固定的度數為危險，小於一個固定的度數為安全，並對黑匣子，綠匣子和系統本身進行動態鎖定控制。外部傳感器經A/D轉換後進入系統，由系統進行周期性的採樣，並實行有效控制。其聯接是由三芯插座，一個地線，一個電源線和一個信號線。c、制動油泵壓力傳感器其主要作用是用來檢測汽車制動剎車期間制動油泵壓力大小的一個傳感器。常規狀態下，汽車制動系統的點剎，半剎以及全剎等剎車程度的不同，其決定因素在於剎車制動油泵壓力的大小，也就是說制動程度取決於制動泵壓力的大小，而制動泵壓力的大小決定了剎車程度兩者之間有一個直接的對應關係，為確保剎車制動命令執行的準確性在剎車制動期間由壓力傳感器反饋給系統一個壓力大小的值，系統採樣後來判別命令的執行準確性，由此而修正命令的剎車級別。外部傳感器與剎車減速子系統控制單片計算機相聯。剎車調速執行控制裝置是汽車行駛進入危險區後，用於制動減速使車輛脫離危險區而正常安全行駛的裝置。該裝置是一個獨立的閉環控制系統，它接收由主控計算機裝置的U10的C口輸出的剎車命令。本控制裝置的控制部件採用8051單片計算機，周期性地循環採集主控系統發來的命令，通過本子系統的並行輸入輸出接口#8255的A口進入本子系統，然後通過B口發送給控制執行驅動部件，控制步進馬達的運動，通過傳動變速箱和滑輪上的鋼索拉動剎車踏板，達到剎車目的。A/D轉換部件接收制動壓力傳感器傳送來的模擬信號，經數位化轉換後進入#8051的PO口。#8255的C口作為剎車制動失靈報警輸出口。主控程序存貯裝置採用#2764，8KB只讀存貯器。權利要求1.一種車輛安全防護系統，其特徵是聯接和控制各裝置的主控計算機裝置，前視目標距離處理裝置，後視目標距離處理裝置，主控程序存貯和時間處理裝置，黑匣子和常數存貯裝置，無線編碼檔案盒控制裝置，傳感器組數據採集裝置，數據顯示及報警提示裝置，環境數據採集裝置，剎車調速控制執行裝置等組成；主控計算機裝置，通過總線和外部接口按給定控制流程順序採集前後目標數據，自身車輛狀態和速度數據，以及環境數據，時間數據，在這些原始數據的基礎上，進行綜合的運算和判斷，並把原始數據和運算結果寫入黑匣子，同時通過總線和外部接口送出顯示數據，報警信息以及剎車調速命令數據。2.根據權利要求1所述車輛安全防護系統的控制模型和方法，利用主控計算機裝置和其它與之相聯的裝置，進行數據的採集，計算，處理和控制的模型及方法，其特徵是前視目標狀態的判定模型和方法，前視目標運動速度的計算模型和方法，安全距離的判斷和計算模型及方法，自動剎車減速的級別的判斷和計算模型及方法，車輛防盜竊的動態處理模型和方法，黑匣子數據實時動態記錄模型和方法，系統控制模式的零公裡等待和非平衡鎖定判定模型及方法，後視目標的判定和處理模型及方法，環境數據的採集和處理模型及方法，剎車調速控制執行裝置的動態處理模型方法，各模型和方法其執行順序以及系統的控制流程嚴格按照存入在主控程序存貯裝置中排定的程序步驟進行。3.根據權利要求1所述的車輛安全防護系統，其特徵是用於前視目標距離測定的前視目標距離處理裝置，是一個獨立的雷射測距系統，與主控計算機裝置通過外部接口和總線相聯接，以確定的時間間隔周期性地向主控計算機發送距離數據。4.根據權利要求1所述的車輛安全防護系統，其特徵是用於後視目標測定的後視目標距離處理裝置，它是由與超聲波傳感器相匹配的高Q值的輸入，輸出電路以及超聲波模擬電路，外圍電路和時基電路，數字脈衝電路數字計數電路組成，它通過主控計算機裝置的並行接口總線，由主控計算機裝置自動的實時採集數據。5.根據權利要求1所述的車輛安全防護系統，其特徵是用於自身車輛的數據採集的傳感器組數據採集裝置，其中的光電傳感器裝置由脈衝計數電路、鎖存電路、清除電路；並行外部接口組成；其中的車輛平衡檢測的平衡傳感器裝置由A/D轉換電路，並行接口裝置組成制動系統採樣的制動壓力傳感器裝置由A/D轉換電路，並行接口組成；速度傳感器，採樣取自汽車的裡程表傳動鏈，與其同軸的飛輪有M個孔，即每轉動一周為M個計數脈衝，採樣脈衝通過計數電路由主控計算機裝置的並行通訊接口和數據總線進入系統，根據每次採樣脈衝個數來標定計算其速度值；平衡傳感器，其模擬信號經A/D轉換後通過主控計算機裝置的並行通訊接口和數據總線進入系統並根據採樣值來判定車輛狀態是否安全；制動油泵壓力傳感器，其模擬信號經A/D轉換後，通過剎車減速子系統的並行通訊接口和數據總線進入該子系統，並根據採樣數據值來判定剎車子系統執行狀況，是否正確地執行了給定的剎車命令級別。6.根據權利要1所述的車輛安全防護系統，其特徵是用於安全剎車減速制動的剎車調速控制執行裝置，本裝置控制用單片機計算機；接收主控計算機裝置發來的剎車命令的並行通訊接口；自動剎車的輸出接口和分級剎車的驅動部件、步進電機、傳動機構，聯接剎車踏板和傳動輪的鋼索；採集剎車命令的執行狀況的制動泵壓力傳感器；系統失靈報警提示裝置組成。7.根據權利要求1所述的車輛安全防護系統，其特徵是用於環境數據採集的裝置。一排可隨機設置的八位設置開關，其中有某種路況或氣候狀況為「1」，否則為「零」；一個並行通訊接口，並由數據總線進入系統。8.根據權利要求1所述的車輛安全防護系統，其特徵是用於記錄動態行車數據的黑匣子裝置，總線外擴一塊隨機存貯器；微電保護電路；外部解讀接口和電源切換電路組成，黑匣子區首字作為動態數據存入地址指針；通過外部接口插座外引與黑匣子解讀器聯接，由外部提供電源，並對黑匣子解讀，地址未區間為檔案盒密碼區。9.根據權利要求1所述的車輛安全防護系統，其特徵是用於防盜竊的無線電編碼檔案盒控制裝置，其特徵是無線接收裝置；單片計算機；接口電路；車輛油路、電路控制裝置；IC卡；相關IC卡座；本裝置的控制模塊；雙重密碼設置；報警提示裝置組成。10.根據權利要求1所述的車輛安全防護系統；其特徵是用於數據顯示和報警提示的裝置，通過主控計算機裝置總線外擴並行接口，數碼管解碼驅動部件，前後視目標報警裝置組成，主控計算機把要顯示的數據和報警信息通過總線和並行接口，解碼電路直接驅動數碼管和聲光報警裝置。11.根據權利要1、2所述的車輛安全防護系統的控制模型和方法，用於前視目標狀態的判定，其特徵是判定前視目標是固定目標，相向運動目標還是相對運動目標，對自身車輛與前目標距離數據進行兩次採樣，並對自身車輛的速度進行兩次採樣，判定出自身車輛當前的速度特性，是加速度，減速度還是勻速度，然後再判定前視目標的狀態。12.根據權利要求1、2所述的車輛安全防護系統的控制模型和方法，前視目標運動速度的計算其特徵是；對前目標的距離進行兩次採樣，並對自身車輛運動的速度進行兩次採樣，採樣周期以大於數據的發送周期為原則，提取採樣周期值，在目標判定的基礎上，在採樣周期內，求出目標在單位時間內所運動的距離，再換算出前視目標運動的時速。13.根據權利要求1、2所述的車輛安全防護系統的控制模型和方法，安全距離的判定和計算，其特徵是根據前視目標的運動速度計算出前視目標的制動距離；根據自身車輛的運動速度計算出自身車輛的制動距離；根據氣候路況修正常數來修正自身車輛和目標的制動距離，根據交通規則，平時的習慣和經驗設定與目標的距離常數；以上各數據的和構成安全距離，根據自身車輛當前與目標的實測距離是否大於安全距離來判定自身車輛當前運動狀態是否安全。14.根據權利要求1、2所述的車輛安全防護裝置的控制模型和方法，自動剎車減速級別的判定和計算，其特徵是判定自身車輛與目標之間是否處在危險的距離範圍內；計算進入危險區的危險距離，即安全距離和實測距離的差值，根據安全距離和實測距離的差值，計算出安全剎車級別，即兩者差值與安全距離的比值，對剎車執行命令裝置發剎車制動減速命令。15.根據權利要求1、2所述的車輛安全防護系統的控制模型和方法，剎車調速控制執行裝置的動態處理模型，其特徵是一個閉環控制系統；通過並行通訊接口，動態地循環採樣上位主控計算機裝置發來的命令，通過執行部件執行剎車命令；控制切斷車輛的油、電通路；循環採集制動油壓傳感器的狀態數據；根據剎車狀況和命令級別來修正剎車命令級別直到正確為止，並把修正過程和結果記憶，由此具備自學習自檢測功能；執行系統一旦失靈則報警顯示，剎車系統和油路，電路的恢復由主控計算機裝置發來的釋放命令控制。16.根據權利要求1、2所述的車輛安全防護系統的控制模型和方法，黑匣子裝置的數據實時動態記錄模型，其特徵是根據動態採集和處理的數據按時序連續記錄；數據的存貯形式採取連續循環復蓋技術；黑匣子裝置的首字節為數據存貯地址指針；黑匣子裝置的有效存貯數據總保持有30-60分鐘的最新數據。17.根據權利要求1、2所述的車輛安全防護系統的控制模型和方法，零公裡等待和非平衡鎖定，其特徵是當自身車輛停止運動時，系統處於等待狀態；當自身車輛運動其傾斜度大於等於某一角度時，鎖定本系統停止運行。18.根據權利要求1、2所述的車輛安全防護系統的控制模型和方法，後視目標的距離判定和處理模型，其特徵是根據後視目標的實測距離，判定是否危險，並輸出相應報警信號；根據自身車輛運行的狀態，即是前行還是倒車，進行相應的判斷處理。19.根據權利要求1、2所述的車輛安全防護系統的控制模型和方法，環境數據的採集和處理模型，其特徵是周期性的循環採集；根據採集到的有或無數據對系統數據進行修正。20.根據權利要求1、2所述車輛安全防護系統的控制模型和方法，車輛防盜竊的動態處理模型和方法，其特徵是周期性地循環對IC卡進行雙重密碼檢測，如果不正確則自動切斷車輛電、油路；隨機設置動態密碼，隨機循環檢測無線觸發信號，當有信號時，如果車輛以上的安全檢測通過，則系統輸出綠色信號，否則輸出紅色報警信號。全文摘要本發明屬於車輛自動安全防護領域,它是由主控計算機系統,以及雷達,傳感器,分級式剎車制動裝置,顯示報警裝置和電子線路等外圍部件組成,系統通過外圍部件,對自身車輛數據,目標數據和環境數據進行實時採集,把動態數據經綜合計算和判斷後對自身的運動速度進行有效的控制,使機動車輛始終在安全的距離範圍內,以安全的速度行駛。本發明適用於所有的機動車輛。文檔編號G08B1/00GK1196546SQ9710402公開日1998年10月21日申請日期1997年4月17日優先權日1997年4月17日發明者王存然,魏永昌,陳自軍,王喜發申請人:北京市東昌科技發展公司