一種汽車智能防撞系統的製作方法

2023-10-23 17:08:02

專利名稱：一種汽車智能防撞系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車智能防撞系統，屬於汽車安全行駛領域、特別是涉及汽車行駛過程中自動避免與前方機車或障礙物相撞的一種智能防撞系統。
背景技術：
汽車的安全行駛是大眾日益關心的問題，一旦發生事故，其後果所造成的損失是難以估量的。然而在我國乃至全球因司機疏忽、疲勞、酒後開車或司機在緊急時刻反應不及，未能採取緊急剎車措施等情況所造成的車與車相撞、車與障礙物相撞的事件卻時有發生。據官方統計，自二戰後至今，因交通事故造成的人員傷亡不少於20世紀兩次世界大戰傷亡人員的總和。鑑於此，目前已有不少關於保證汽車安全行駛的技術，但能推廣應用的不多，主要是這些技術還存在諸多待解的問題。如申請號為00101549.4的中國專利，介紹一種「高速公路上的汽車防撞報警裝置」，該裝置面對的是於高速公路行駛的車輛，且只能顯示前方車輛的距離並為司機提供可能的報警，卻無法應對突發情況下，司機來不及操作的車車相撞。申請號為02100762.4的中國專利，介紹一種「智能化數字標尺高速公路汽車防撞系統」，該系統主要解決的是高速公路或類似場合避免汽車尾追的一種防撞，它要求在行駛路上每隔一定距離設無線收發數字標尺裝置，每一數字標尺設唯一的地址碼，用以確定汽車的位置；而在垂直路面的方向上每間隔一段距離裝紅外或微波測距傳感器，判斷相應車道、進行數字通信和信號處理，它的應用要求對現有的公路進行大規模的改造，這決定了該系統難以推廣應用。還有申請號為02276471.2的中國專利，介紹一種「紅外雷射全自動汽車防撞裝置」，該裝置的適用範圍稍廣，但在判斷是否與前方機車或障礙物相撞的可能性時，它考慮的是以自身車輛的車速來評定行車的安全距離，沒有考慮到兩車相向行駛時其相對速度要大於自身的車速，此時相應的安全行車、剎車距離比只考慮自身車速而確定的安全行車、剎車距離要大得多。當然，亦有採用氣囊保護、防護操作管裝置等來保證行車安全的，但這些裝置都是有碰撞發生之後才起作用，屬於事後控制，只可以減緩碰撞所造成的損傷，而無法事先避免可能發生的碰撞。所以，現有的汽車自動防撞裝置距離實際應用效果還不理想，還需要進行改進。

發明內容
本發明正是針對現有技術存在的問題而提出的一種汽車智能防撞系統。該系統可依據實時測得的距離和相對速度自行推斷行車是否安全，並在危險突發情況下需急速剎車以保安全時可自動進行剎車。
一種汽車智能防撞系統，由測距裝置、單片機、報警子系統、自動剎車裝置組成，測距裝置發射雷射脈衝信號，單片機根據雷射脈衝信號的發射與接收時間順序實時地測出行車與前方機車或障礙物的相對距離和相對速度，並將所得的相對距離與安全行車所要求的安全距離相比較來判斷行車是否處於安全行駛狀態，當安全距離小於安全行車距離時，單片機發出指令給報警子系統提示司機、或處於極度危險狀態時，單片機直接將指令傳給自動剎車裝置，由自動剎車裝置進行自動剎車。
本發明技術方案包括由信號發生器IC1門生的信號，經編碼器IC2，功率放大器IC3，紅外發射二極體D1發射探測信號，由紅外接收二極體D2、IC4、電阻、電容組成的信號接收放大器M接收反射回的探測信號，經解碼器IC5解碼，由檢測器IC6檢測，並將實時檢測到的信號傳輸到單片機89C51中，單片機89C51按設定好的程序推算出本車與前方機車或障礙物的相對距離si相對和相對速度ui相對，將si相對與事先內置於單片機89C51的安全行車函數s＝f(u)算出的s安全＝f(ui相對)相比較，依據程序設定的邏輯，單片機89C51推斷行車的安全情況，單片機89C51的輸出一路信號與光電報警電路IC10連接，驅動光報警器F、聲報警器G報警；單片機89C51輸出另一路信號與剎車電路IC11連接，控制剎車裝置D剎車。


下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1為本發明汽車行駛測距示意圖；圖2為本發明電路輸出控制圖；圖3為本發明電路原理圖。
圖中1、測距裝置，2、4紅外雷射發射器，3、紅外雷射接收器，5、單片機，6、自動剎車裝置，7、報警器，8、10燈光閃動，9、報警音。
具體實施例方式
汽車在任一速度u(u為汽車相對於地面的速度)下行駛時都有一對應的安全剎車距離s，即有s＝f(u)。這一數據關係由汽車生產企業提供。假設汽車與前方機車或障礙物的距離為s相對，相對速度為u相對。如圖一所示。若兩車同向行駛，一般有u相對≤u，則f(u相對)≤f(u)；若兩車相向行駛，有u相對≥u，則有f(u相對)≥f(u)，因此選用相對速度u相對來確定安全剎車距離比選用汽車本身的車速u來確定安全剎車距離要合理、也保險得多。若汽車以u相對行駛時的安全剎車距離為s安全，即s安全＝f(u相對)(此時相當於假定前言機車或障礙物靜止)，為保證汽車的安全，應滿足如果1s相對≥s安全正常行駛；如果2s相對≤s安全緊急剎車否則危險。
但為了降低緊急剎車給車內人員帶來的不適，建議在剎車階段提供兩種選擇人工制動和自動制動。
當s安全＜s相對≤λ·s安全，λ＞1，報警提示司機進行人工剎車；當s相對≤s安全，人工剎車已來不及，此時由自動制動裝置實行緊急剎車。
因此本汽車智能防撞系統處理以下三種情況對於u相對、s相對，如果1s相對≥λ·s安全正常行駛；如果2s安全＜s相對≤λ·s安全，λ＞1報警、人工制動；如果3s相對≤s安全自動制動裝置緊急剎車。
下面結合附圖對本發明的實施作詳細描述。
圖1為行車遇到的三種情況兩車相向行駛、兩車同向行駛、行車前方有障礙物。如圖2所示，測距裝置1由紅外雷射發射器2、4，紅外雷射接收器3等組成。紅外雷射發射器2、4周期性地向汽車前方發射脈衝信號，該信號遇到障礙立即反射回來，由紅外雷射接收器3接收。假設紅外雷射信號的發射周期為T，傳播速度為u信。單片機5依據第i個周期信號從發射到回收所經歷的時間為tis算得本車與前方機車或障礙物的相對距離si相對＝u信·tis/2，再依據測得的相鄰兩次距離si-1相對、si相對算得本車與前方機車或障礙物的相對速度為ui相對＝(si-1相對-si相對)/T，其中i為自然數。將實時測得的si相對與事先內置於單片機5的安全行車函數s＝f(u)算出的s安全＝f(ui相對)相比較，依據程序設定的邏輯，單片機5自行推斷行車的安全情況。若s相對≥λ·s安全，說明汽車處於安全行駛狀態；若s安全＜s相對≤λ·s安全，λ＞1，說明汽車處於危險行駛狀態，此時單片機5發出報警指令，報警器7便發出報警信號燈光閃動8、10和報警音9，提示司機避免安全事故；若s相對≤s安全，此時提示司機進行人為剎車已來不及，單片機5會立即將指令傳到自動剎車裝置6，進行自動剎車，避免發生撞車事故。其中自動剎車裝置6是通過添加誘發性的自動制動裝置共用本車原有的制動系統。
圖3是本發明的電路實施例圖。如圖3所示，由信號發生器IC1門生的信號，經編碼器IC2，功率放大器IC3，紅外發射二極體D1發射探測信號。由紅外接收二極體D2、IC4、電阻、電容組成的信號接收放大器M接收反射回的探測信號，經解碼器IC5解碼，由檢測器IC6檢測，並將實時檢測到的信號傳輸到單片機89C51中，單片機89C51按設定好的程序推算出本車與前方機車或障礙物的相對距離si相對和相對速度ui相對，將si相對與事先內置於單片機89C51的安全行車函數s＝f(u)算出的s安全＝f(ui相對)相比較，依據程序設定的邏輯，單片機89C51推斷行車的安全情況。若推斷出汽車處於危險行駛狀態，則單片機89C51將報警信號發給光電報警電路IC10，光報警器F、聲報警器G報警；若推斷出汽車處於極其危險的行駛狀態，則單片機89C51將緊急剎車信號傳給剎車電路IC11，控制剎車裝置D剎車。穩壓電源IC7、復位電路IC8、時鐘電路IC9與單片機89C51相接。
本發明可依據實時測得的距離和相對速度自行推斷行車是否安全，並在危險突發情況下需急速剎車以保安全時可自動進行剎車，是一種全天候、適用於普遍路況的交通智能防撞系統，所用到的技術設施簡單，可靠性高，且造價低，易推廣。
權利要求
1.一種汽車智能防撞系統，由測距裝置、單片機、報警子系統、自動剎車裝置組成，其特徵在於測距裝置發射雷射脈衝信號，單片機根據雷射脈衝信號的發射與接收時間順序實時地測出行車與前方機車或障礙物的相對距離和相對速度，並將所得的相對距離與安全行車所要求的安全距離相比較來判斷行車是否處於安全行駛狀態，當安全距離小於安全行車距離時，單片機發出指令給報警子系統提示司機，處於極度危險狀態時，單片機直接將指令傳給自動剎車裝置，由自動剎車裝置進行自動剎車。
2.根據權利要求1所述的汽車智能防撞系統，其特徵在於該系統由信號發生器IC1產生的信號，經編碼器IC2，功率放大器IC3，紅外發射二極體D1發射探測信號，由紅外接收二極體D2、IC4、電阻、電容組成的信號接收放大器M接收反射回的探測信號，經解碼器IC5解碼，由檢測器IC6檢測，並將實時檢測到的信號傳輸到單片機89C51中，單片機89C51按設定好的程序推算出本車與前方機車或障礙物的相對距離si相對和相對速度ui相對，將si相對與事先內置於單片機89C51的安全行車函數s＝f(u)算出的s安全＝f(ui相對)相比較，依據程序設定的邏輯，單片機89C51推斷行車的安全情況，單片機89C51的輸出一路信號與光電報警電路IC10連接，驅動光報警器F、聲報警器G報警；單片機89C51輸出另一路信號與剎車電路IC11連接，控制剎車裝置D剎車。
全文摘要
本發明公開的一種汽車智能防撞系統，由測距裝置、單片機、報警子系統、自動剎車裝置組成。該系統可依據實時測得的距離和相對速度自行推斷行車是否安全，並在危險突發的情況下需急速剎車以保安全時可自動進行剎車，是一種全天候、適用於普遍路況的交通智能防撞系統，所用到的技術設施簡單，可靠性高，且造價低，易推廣。
文檔編號B60T7/12GK1676375SQ20041002796
公開日2005年10月5日 申請日期2004年7月8日 優先權日2004年7月8日
發明者吳福培, 李昇平 申請人:汕頭大學