專利名稱：汽車追尾防撞預(yù)警智能控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)探測、信息集中處理、智能控制等綜合技術(shù)，特指一種汽車追尾防撞預(yù)警智能控制系統(tǒng)及控制方法。該系統(tǒng)及方法應(yīng)用于當(dāng)今各類汽車追尾碰撞預(yù)防報(bào)警、智能控制領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代公路交通領(lǐng)域里各類汽車預(yù)防追尾碰撞事故的發(fā)生。
背景技術(shù)：
汽車在高速公路上追尾碰撞是最常見、也是導(dǎo)致車毀人亡最嚴(yán)重的交通事故，多年來，人們一直在為能徹底解決這一難題而努力著，隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，高速公路增多，特別是家用汽車的急劇增加，人們對(duì)這類產(chǎn)品的需求越來越迫切。目前，國內(nèi)外已研制開發(fā)出許多相應(yīng)的測速產(chǎn)品，世界發(fā)達(dá)國家的測速裝備比較完善，針對(duì)不同的地區(qū)、地勢及環(huán)境，他們都配有相應(yīng)的測速產(chǎn)品，無論固定測量還是移動(dòng)測量、手動(dòng)測量還是自動(dòng)測量，都有一定的普及度。
“測速設(shè)備”的研究開發(fā)與應(yīng)用，過程經(jīng)歷了“固定模式向固定/移動(dòng)雙重模式”、“手動(dòng)模式向自動(dòng)模式”、“單一功能向復(fù)合功能”的逐漸轉(zhuǎn)換，發(fā)達(dá)國家“測速設(shè)備”的發(fā)展較為完善。斯德克(Stalker)是美國ACI公司(Applied Concepts，Inc)的名牌產(chǎn)品，斯德克提供警用、體育和加速度測試全系列測速雷達(dá)，警用雷達(dá)系列從簡單的手持靜態(tài)應(yīng)用到功能強(qiáng)大的車載動(dòng)態(tài)應(yīng)用一應(yīng)俱全。然而，這些產(chǎn)品在汽車上的運(yùn)用目前均為功能單一、價(jià)格昂貴，且無綜合型的智能控制功能部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種汽車追尾防撞預(yù)警智能控制綜合系統(tǒng)及控制方法，實(shí)現(xiàn)體積小、功能全、價(jià)格低、具有智能控制功能且便于在現(xiàn)有各類汽車上加裝的民用產(chǎn)品，解決了現(xiàn)有產(chǎn)品只測距報(bào)警無智能控制產(chǎn)品功能單一的問題。
實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為
該系統(tǒng)采取檢測、分析、處理、控制一體化的結(jié)構(gòu)形式，其包括測距雷達(dá)和車速、制動(dòng)傳感器組成的信號(hào)采樣部分、系統(tǒng)中央處理部分、顯示報(bào)警部分和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)供油及制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置組成的控制執(zhí)行部分。其特征在于所述測距雷達(dá)為安裝在汽車的前端的多譜勒雷達(dá)和安裝在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)的車速、制動(dòng)傳感器；系統(tǒng)中央處理部分為位于車室內(nèi)中控臺(tái)內(nèi)的中央處理單元(單片機(jī))；由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)供油及制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置組成的控制執(zhí)行部分安裝于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)；顯示報(bào)警部分位于車室內(nèi)中控臺(tái)上，由系統(tǒng)中央處理單元裝置的面板上設(shè)有的顯示報(bào)警器的顯示屏和蜂鳴器組成。其液晶顯示器時(shí)時(shí)顯示與前車車距，蜂鳴報(bào)警器在與前車車距≤安全制動(dòng)距離時(shí)，發(fā)出連續(xù)蜂鳴報(bào)警聲。
工作時(shí)，多譜勒雷達(dá)和車速、制動(dòng)傳感器時(shí)時(shí)探測與前車車距、自車車速和制動(dòng)信息，并將采樣信號(hào)時(shí)時(shí)傳遞給中央處理單元(單片機(jī))，其集信號(hào)調(diào)理、輸入緩沖、采樣保持、數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、CPU處理、D/A轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大、顯示報(bào)警電路和執(zhí)行控制系統(tǒng)電路于一體的中央處理單元(單片機(jī))，將完成信息智能分析處理，并將處理信息時(shí)時(shí)輸出，控制安裝于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)室部位的發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)控制裝置、汽車制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置和位于車室內(nèi)中控臺(tái)上的顯示、報(bào)警器，自動(dòng)完成控制汽車車速、制動(dòng)和顯示報(bào)警任務(wù)。實(shí)現(xiàn)車距時(shí)時(shí)探測、中央處理單元(單片機(jī))智能分析處理、自動(dòng)控制汽車車速、制動(dòng)與顯示報(bào)警的目的。
系統(tǒng)中央處理單元裝置“市區(qū)行駛模式”轉(zhuǎn)換開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)有2檔及“I”和“0”，轉(zhuǎn)至“I”檔則進(jìn)入“市區(qū)行駛模式”，轉(zhuǎn)至“0”檔則解除“市區(qū)行駛模式”。
所述控制方法的特征在于中央處理單元CPU處理器設(shè)置了“智能控制模式”、“超車行駛模式”和“市區(qū)行駛模式”三種控制模式。
當(dāng)信號(hào)采樣部分采集信號(hào)后，中央處理單元CPU處理器選擇進(jìn)入三種不同的控制模式，同時(shí)顯示報(bào)警部分可進(jìn)行工作1、“智能控制模式”當(dāng)與前車車距≥安全制動(dòng)距離時(shí)，系統(tǒng)選擇Y；當(dāng)與前車車距≤安全制動(dòng)距離時(shí)，系統(tǒng)選擇N，蜂鳴報(bào)警器發(fā)出連續(xù)蜂鳴報(bào)警聲，同時(shí)，按減速、制動(dòng)模式程序輸出控制模量信號(hào)；2、“超車行駛模式”當(dāng)汽車需要正常超車時(shí)，通過打開超車指示燈(汽車左方向燈)，人工控制將轉(zhuǎn)換到“超車行駛模式”，當(dāng)完成超車后，只需關(guān)閉超車指示燈，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)回?fù)Q到“智能控制模式”；
3、“市區(qū)行駛模式”當(dāng)進(jìn)入市區(qū)時(shí)，人工控制將換到“市區(qū)行駛模式”，但當(dāng)采集的信號(hào)表明車距≤1～0.5m時(shí)，系統(tǒng)將啟動(dòng)緊急制動(dòng)控制程序，車將被剎住。
該系統(tǒng)各部件的安裝，由于采取了不破壞原車外型、不改動(dòng)電氣線路、只在原車基礎(chǔ)上加裝的原則，為各類汽車安裝系統(tǒng)部件帶來了極大的便利。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于①系統(tǒng)由于采用一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了車距時(shí)時(shí)探測、中央處理單元(單片機(jī))智能分析處理、自動(dòng)控制汽車車速、制動(dòng)與顯示報(bào)警的目的。
②運(yùn)用電子技術(shù)、電路總線技術(shù)與設(shè)計(jì)原理，中央處理單元采用了優(yōu)化集成設(shè)計(jì)，將信號(hào)調(diào)理、輸入緩沖、采樣保持、數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、CPU處理、D/A轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大、顯示報(bào)警電路和執(zhí)行控制系統(tǒng)電路經(jīng)優(yōu)化組合、集成，形成功能于一體的中央處理單元(單片機(jī))，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采樣、轉(zhuǎn)換和智能分析處理及控制的一體化。
③在系統(tǒng)智能控制模式上，考慮了“超車模式”和“市區(qū)行駛模式”，只需通過轉(zhuǎn)換開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)不同模式的轉(zhuǎn)換，各模式間轉(zhuǎn)換關(guān)系值明確，判斷程序簡單無交叉，實(shí)現(xiàn)了智能分析處理，駕駛?cè)藛T操作簡單。
④系統(tǒng)各部件的安裝，由于采取了不破壞原車外型、不改動(dòng)電氣線路、只在原車基礎(chǔ)上加裝的原則，為各類汽車安裝系統(tǒng)部件帶來了極大的便利。


圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案框2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框3.系統(tǒng)控制框4系統(tǒng)中央處理單元(單片機(jī))框5系統(tǒng)中央處理單元裝置外型示結(jié)構(gòu)意6系統(tǒng)中央處理單元(單片機(jī))數(shù)據(jù)控制流程7計(jì)算機(jī)程序流程圖附圖中1.多譜勒測距雷達(dá)單元；2.自車車速傳感器；3.制動(dòng)傳感器；4.系統(tǒng)中央處理單元；5.顯示器和報(bào)警器；6.發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)控制裝置和汽車制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置；7.“市區(qū)行駛模式”轉(zhuǎn)換開關(guān)；8.電源線插座；9.發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)控制裝置輸入/輸出線插座；10.汽車制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置輸入/輸出線插座；11.多譜勒測距雷達(dá)單元輸入/輸出線插座；12.車速傳感器輸入/輸出線插座；13.制動(dòng)傳感器輸入/輸出線插座。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。其通過傳感器時(shí)時(shí)采集行車車況數(shù)據(jù)，并將各種數(shù)據(jù)傳遞給系統(tǒng)中央處理部分，經(jīng)系統(tǒng)中央處理器智能分析，輸出各種控制量，以達(dá)到自動(dòng)控制行車車況的目的。
如圖2所示，本發(fā)明采取檢測、分析、處理、控制一體化的結(jié)構(gòu)形式，將探頭、多譜勒測距雷達(dá)單元(1)、車速傳感器(2)和制動(dòng)傳感器(3)分別安裝在汽車的前端和發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)，時(shí)時(shí)探測與前車車距、自車車速和制動(dòng)信息，并將采樣信號(hào)時(shí)時(shí)傳遞給位于車室內(nèi)的中央處理單元(4)，中央處理單元集信號(hào)調(diào)理、輸入緩沖、采樣保持、數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、CPU處理、D/A轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大、顯示報(bào)警電路和執(zhí)行控制系統(tǒng)電路于一體，完成信息智能分析處理，并將處理信息時(shí)時(shí)輸出，控制安裝于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)室部位的發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)控制裝置、汽車制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置(6)和位于車室內(nèi)的顯示報(bào)警器(5)，自動(dòng)控制完成汽車減速、制動(dòng)和顯示報(bào)警任務(wù)。實(shí)現(xiàn)車距時(shí)時(shí)探測、中央處理單元智能分析處理、自動(dòng)控制汽車減速、制動(dòng)與顯示報(bào)警的目的。
如圖3所示，采樣電路模塊采用目前通用標(biāo)準(zhǔn)接口電路，將雷達(dá)測距、自車車速和制動(dòng)傳感器信號(hào)接收下來，并傳遞給系統(tǒng)中央處理單元(單片機(jī))，系統(tǒng)中央處理單元(單片機(jī))按程序智能分析處理，分別輸送給顯示報(bào)警控制電路、發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)控制電路和制動(dòng)系統(tǒng)控制電路，顯示報(bào)警控制電路將控制液晶顯示器和蜂鳴器報(bào)警器；發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)控制電路和制動(dòng)系統(tǒng)控制電路通過各自的直流繼電器分別控制發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)控制裝置和汽車制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置。整個(gè)系統(tǒng)由汽車蓄電池提供電源，系統(tǒng)中央處理單元由電壓轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓電路提供VDD+5V。
如圖4所示，系統(tǒng)中央處理單元(4)即單片機(jī)，采用了優(yōu)化集成設(shè)計(jì)，將信號(hào)調(diào)理、輸入緩沖、采樣保持、數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、CPU處理、D/A轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大、顯示報(bào)警電路和執(zhí)行控制系統(tǒng)電路經(jīng)優(yōu)化組合、集成，形成功能于一體的中央處理單元(單片機(jī))，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣、轉(zhuǎn)換和智能分析處理及控制的一體化。CPU處理芯片采用目前市場上較為流行的單片機(jī)CPU處理芯片AT89C51。
如圖5所示，系統(tǒng)中央處理單元裝置安裝于車內(nèi)駕駛中控臺(tái)上，其面板上設(shè)有顯示報(bào)警器(5)的顯示屏和蜂鳴器以及“市區(qū)行駛模式”轉(zhuǎn)換開關(guān)(7)，轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)有2檔及“I”和“0”，轉(zhuǎn)至“I”檔則進(jìn)入“市區(qū)行駛模式”，轉(zhuǎn)至“0”檔則解除“市區(qū)行駛模式”；其裝置內(nèi)部安放系統(tǒng)中央處理單元(4)的電路板；其后部板上設(shè)有電源線插座(8)、發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)控制裝置輸入/輸出線插座(9)、汽車制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置輸入/輸出線插座(10)、多譜勒測距雷達(dá)單元輸入/輸出線插座(11)、車速傳感器輸入/輸出線插座(12)和制動(dòng)傳感器輸入/輸出線插座(13)。
如圖6所示，系統(tǒng)中央處理單元(單片機(jī))數(shù)據(jù)控制流程。
如圖7所示，計(jì)算機(jī)程序流程圖。
1.“智能控制模式”為汽車正常行駛、系統(tǒng)工作模式。當(dāng)與前車車距≥安全制動(dòng)距離時(shí)，系統(tǒng)正常工作，時(shí)時(shí)顯示與前車車距，蜂鳴報(bào)警器不響，當(dāng)與前車車距≤安全制動(dòng)距離時(shí)，液晶顯示器顯示與前車車距，蜂鳴報(bào)警器發(fā)出連續(xù)蜂鳴報(bào)警聲，同時(shí)，中央處理單元CPU處理器將按減速、制動(dòng)模式程序輸出控制模量信號(hào)，執(zhí)行控制系統(tǒng)電路中繼電器接通，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)供油及制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置開始工作，汽車開始減速、制動(dòng)，當(dāng)與前車車距≥安全制動(dòng)距離時(shí)，中央處理單元CPU處理器又將恢復(fù)智能控制模式，停止減速、制動(dòng)模式程序控制模量信號(hào)的輸出，執(zhí)行控制系統(tǒng)電路中繼電器斷開，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)供油及制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置停止工作，汽車恢復(fù)正常行駛。
2.“超車模式”為汽車超車、系統(tǒng)超車工作模式。當(dāng)汽車需要正常超車時(shí)，通過打開超車指示燈(汽車左方向燈)，系統(tǒng)智能控制模式將轉(zhuǎn)換到“超車模式”，此時(shí)，CPU處理器按超車模式程序輸出控制模量信號(hào)，執(zhí)行控制系統(tǒng)電路中繼電器斷開，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)供油及制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置停止工作，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入超車模式；當(dāng)完成超車后，只需關(guān)閉超車指示燈，系統(tǒng)智能控制模式將轉(zhuǎn)回?fù)Q到“智能控制模式”，此時(shí)，CPU處理器又按“智能控制模式”程序輸出控制模量信號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)測距智能控制模式。
3.“市區(qū)行駛模式”為汽車市區(qū)行駛、系統(tǒng)市區(qū)工作模式。當(dāng)進(jìn)入市區(qū)時(shí)，只需將系統(tǒng)智能控制模式轉(zhuǎn)換到“市區(qū)行駛模式”，此時(shí)，CPU處理器按市區(qū)行駛模式程序輸出控制模量信號(hào)，執(zhí)行控制系統(tǒng)電路中繼電器斷開，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)供油及制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置停止工作，系統(tǒng)將自動(dòng)切斷車速智能控制部分，僅保留測距顯示報(bào)警部分，但當(dāng)采集的信號(hào)表明車距≤1～0.5m時(shí)，系統(tǒng)將啟動(dòng)緊急制動(dòng)控制程序，CPU處理器輸出緊急制動(dòng)控制模量信號(hào)，執(zhí)行控制系統(tǒng)電路中繼電器接通，汽車制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置工作，車將被剎住。
權(quán)利要求
1.汽車追尾防撞預(yù)警智能控制系統(tǒng)，其包括測距雷達(dá)和車速、制動(dòng)傳感器組成的信號(hào)采樣部分、系統(tǒng)中央處理部分、顯示報(bào)警部分，其特征在于所述測距雷達(dá)為安裝在汽車的前端的多譜勒測距雷達(dá)(1)；系統(tǒng)中央處理部分為位于車室內(nèi)中控臺(tái)內(nèi)的中央處理單元(4)，中央處理單元由采樣電路模塊、緩沖、放大電路及A/D轉(zhuǎn)換電路模塊、帶人工干預(yù)控制單元的CPU處理器、模量輸出電路和控制電路模塊組成；并設(shè)有安裝于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)供油及汽車制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置(6)組成的控制執(zhí)行部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車追尾防撞預(yù)警智能控制系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)中央處理單元裝置“市區(qū)行駛模式”轉(zhuǎn)換開關(guān)(7)，轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)有2檔即“I”和“O”。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車追尾防撞預(yù)警智能控制系統(tǒng)，其特征在于顯示報(bào)警部分為位于車室內(nèi)中控臺(tái)上，在系統(tǒng)中央處理單元裝置的面板上設(shè)有顯示報(bào)警器(5)的顯示屏和蜂鳴器。
4.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求2所述的汽車追尾防撞預(yù)警智能控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于中央處理單元CPU處理器設(shè)置了“智能控制模式”、“超車行駛模式”和“市區(qū)行駛模式”三種控制模式；當(dāng)信號(hào)采樣部分采集信號(hào)后，中央處理單元CPU處理器選擇進(jìn)入三種不同的控制模式，同時(shí)顯示報(bào)警部分可進(jìn)行工作1)、“智能控制模式”當(dāng)與前車車距≥安全制動(dòng)距離時(shí)，系統(tǒng)選擇Y；當(dāng)與前車車距≤安全制動(dòng)距離時(shí)，系統(tǒng)選擇N，蜂鳴報(bào)警器發(fā)出連續(xù)蜂鳴報(bào)警聲，同時(shí)，按減速、制動(dòng)模式程序輸出控制模量信號(hào)；2)、“超車行駛模式”當(dāng)汽車需要正常超車時(shí)，通過打開超車指示燈，人工控制將轉(zhuǎn)換到“超車行駛模式”，當(dāng)完成超車后，只需關(guān)閉超車指示燈，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)回?fù)Q到“智能控制模式”；3)、“市區(qū)行駛模式”當(dāng)進(jìn)入市區(qū)時(shí)，人工控制將換到“市區(qū)行駛模式”，但當(dāng)采集的信號(hào)表明車距≤1～0.5m時(shí)，系統(tǒng)將啟動(dòng)緊急制動(dòng)控制程序，車將被剎住。
全文摘要
本發(fā)明涉及各類汽車追尾碰撞預(yù)防報(bào)警、智能控制領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代公路交通領(lǐng)域里各類汽車預(yù)防追尾碰撞事故的發(fā)生。該系統(tǒng)采取檢測、分析、處理、控制一體化的結(jié)構(gòu)形式，其包括多譜勒雷達(dá)測距雷達(dá)和車速、制動(dòng)傳感器組成的信號(hào)采樣部分、系統(tǒng)中央處理部分、顯示報(bào)警部分和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)供油及制動(dòng)系統(tǒng)控制裝置組成的控制執(zhí)行部分。中央處理單元集信號(hào)調(diào)理、輸入緩沖、采樣保持、數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、CPU處理、D/A轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大、顯示報(bào)警電路和執(zhí)行控制系統(tǒng)電路于一體，系統(tǒng)中央處理單元裝置“超車模式”和“市區(qū)行駛模式”轉(zhuǎn)換開關(guān)，由于采取了不破壞原車外型、不改動(dòng)電氣線路、只在原車基礎(chǔ)上加裝的原則，為各類汽車安裝系統(tǒng)部件帶來了極大的便利。
文檔編號(hào)B60K28/14GK1586945SQ20041006507
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者臧曙 申請(qǐng)人:中國人民解放軍鎮(zhèn)江船艇學(xué)院