CN109050459A - 一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该***的汽车 - Google Patents

一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该***的汽车 Download PDF

Info

Publication number
CN109050459A
CN109050459A CN201810830872.9A CN201810830872A CN109050459A CN 109050459 A CN109050459 A CN 109050459A CN 201810830872 A CN201810830872 A CN 201810830872A CN 109050459 A CN109050459 A CN 109050459A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
vehicle
control unit
stepper motor
precision
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810830872.9A
Other languages
English (en)
Inventor
严如强
杨建勇
黄铄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201810830872.9A priority Critical patent/CN109050459A/zh
Publication of CN109050459A publication Critical patent/CN109050459A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0132—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to vehicle motion parameters, e.g. to vehicle longitudinal or transversal deceleration or speed value
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/26—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic
    • B60Q1/50—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic for indicating other intentions or conditions, e.g. request for waiting or overtaking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q9/00—Arrangement or adaptation of signal devices not provided for in one of main groups B60Q1/00 - B60Q7/00, e.g. haptic signalling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B60R19/02—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/18—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact
    • B60R19/20—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact containing mainly gas or liquid, e.g. inflatable
    • B60R19/205—Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects characterised by the cross-section; Means within the bumper to absorb impact containing mainly gas or liquid, e.g. inflatable inflatable in the direction of an obstacle upon impending impact, e.g. using air bags
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q2400/00—Special features or arrangements of exterior signal lamps for vehicles
    • B60Q2400/50—Projected symbol or information, e.g. onto the road or car body

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该***的汽车，***包括全方位激光监测模块、人机交互模块、无线蓝牙模块、语音报警模块以及紧急辅助制动模块，无线蓝牙模块与全方位激光监测模块、紧急辅助制动模块和语音报警模块连接，实现数据信号的远距离无线传输。本发明针对车辆行驶过程中极易忽视的交通突发状况，采用高精度激光测距模块循环监测车辆四周车况的方法，通过与安全参数对比计算当前车况下发生交通事故的可能性大小，并在可能性大于某一特定值时采取语音报警及紧急辅助制动等措施以保护人车安全，降低碰撞安全事故发生几率。

Description

一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该系 统的汽车
技术领域
本发明涉及汽车碰撞防护***及方法，特别是涉及一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该***的汽车。
背景技术
近年来在机动车数量快速增长的情况下，交通事故及伤亡人数呈不断上升趋势。随着醉驾、疲劳驾驶、新手上路、开车打电话等多种违法违规驾车的现象愈发严重，交通事故发生率也呈逐年上升的趋势。针对由于驾驶员注意力不集中及其他因素影响下无法及时应对危险的情况，产生了一种自动紧急制动***(Automous Emergency Braking，AEB)。
虽然现有的技术也取得了较大进步，然而还存在着一些不足：(1)现有的AEB***只监测所在汽车与前方汽车或障碍物之间的距离及相对速度，但在车辆行驶过程中，如果只监测前方车辆，则会忽视来自车辆两侧以及后方的危险；(2)***的监测精度及速度不高，紧急制动***的功能不完善、执行效果不好；(3)***价格昂贵且功能单一，不适合于实际应用。
发明内容
发明目的：本发明的一个目的在于提供一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该***的汽车，以解决现有技术中存在的上述问题，实现对行驶过程中车辆四周安全情况的全方位、快速、精确循环监测，并在危险情况下采取语音报警及紧急辅助制动等措施，降低汽车碰撞安全事故发生几率。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
一种全方位汽车碰撞防护***，该***包括：全方位激光监测模块、人机交互模块、无线蓝牙模块、语音报警模块以及紧急辅助制动模块，其中，
所述全方位激光监测模块包括控制单元、电源驱动模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块、信号调理放大电路、滤波电路、高精度ADC数据采集器以及与所述步进电机旋转模块连接的监测开关，所述电源驱动模块为人机交互模块、语音报警模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块以及控制单元提供电压；所述步进电机旋转模块输出与高精度激光测距模块输入连接，高精度激光测距模块输出依次经信号调理放大电路、滤波电路和高精度ADC数据采集器后，通过无线蓝牙模块传输给控制单元；所述控制单元与外部RTC模块和EEPROM数据缓存模块电连接；
所述人机交互模块包括与控制单元电连接的TFTLCD触摸屏模块、语音识别模块、EEPROM数据缓存模块、外部RTC模块；EEPROM数据缓存模块与外部RTC模块分别通过控制单元与TFTLCD触摸屏模块连接，采用IIC数据传输方式将从EEPROM数据缓存模块以及外部RTC读取的时间刻度值传输到TFTLCD显示屏显示；
所述无线蓝牙模块分别与步进电机旋转模块、高精度ADC数据采集器、紧急辅助制动模块、语音报警模块以及控制单元连接，实现数据信号的远距离无线传输。
优选的，所述控制单元通过对TFTLCD触摸屏模块及语音识别模块发出控制命令以控制所有模块；所述TFTLCD触摸屏模块还包括自行设计GUI界面，利用stm32编程软件keil开发环境下的GUIBuild软件进行GUI界面设计，利用C语言编写程序代码；所述TFTLCD触摸屏模块根据***监测情况显示监测数据及信息或根据外部RTC模块及EEPROM数据缓存模块初始化并显示当前时间值信息。
优选的，所述无线蓝牙模块由多个BF10-A蓝牙模块组成的无线蓝牙模块组组成，其中包括连接在控制单元的多个主设备和分别连接在全方位激光监测模块、语音报警模块、紧急辅助制动模块的多个从设备，通过蓝牙模块与蓝牙模块之间遵循的BF10-A协议代替原有的串口通信，实现数据信号的远距离无线传输。
优选的，所述语音报警模块包括与控制单元电连接的模块驱动控制电路、SYN6288语音播放模块、芯片内部集成的DAC转换模块以及扬声器输出模块；所述模块驱动控制电路包括复位电路及状态指示电路，当STATUS引脚信号为低电平时说明芯片正在等待数据，当生成一个下降沿中断请求数据时表示可以向SYN6288芯片发送数据；所述SYN6288语音播放模块提供一组全双工的异步串行通讯接口，利用TXD和RXD以及GND引脚与控制单元连接实现串口通信；所述扬声器输出模块可以由SYN6288内置的推挽式DAC直接驱动，进行语音实时播报。
优选的，所述紧急辅助制动模块包括制动舵机，由控制单元输出PWM波控制舵机旋转角度，模拟刹车踏板制动的过程，当***在监测到危险即车辆将要发生碰撞时由控制单元控制舵机转动向刹车踏板施压，从而起到紧急减速的作用，当***完成减速之后，控制单元控制舵机转回起始位置。
优选的，所述电源驱动模块包括直流电压源和电压放大模块，直流电压源由两节1.5v干电池串联提供3v直流电压，分别经过多个PT1301芯片电压放大，为语音识别模块提供3.6v驱动电压，为语音报警模块、步进电机旋转模块和TFTLCD显示屏提供5v电压，同时为控制单元提供3.3v片上供电电压。
优选的，所述高精度激光测距模块为置于步进电机上的OV7725单目摄像头，其监测本车与各方位他车之间的相对距离及相对速度参数，采用IIC数据通信方式完成数据传输；然后与安全参数比较确定车辆是否处于危险状况，其中，OV7725单目摄像头采用三角法测距，即已知车辆高度作为一条直角边，摄像头与他车之间的直线距离作为斜边，利用勾股定理计算辆车之间的相对距离；相对速度的计算公式如下：其中，v为两车相对速度，x1为第一个测量周期测得的两车相对距离，x2为第二个测量周期测得的两车相对距离，t为两次测量周期之间的时间间隔。
本发明另一实施例中，一种全方位汽车碰撞监测防护方法，该方法基于一种全方位汽车碰撞防护***，该***包括：全方位激光监测模块、人机交互模块、无线蓝牙模块、语音报警模块以及紧急辅助制动模块，其中，
所述全方位激光监测模块包括控制单元、电源驱动模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块、信号调理放大电路、滤波电路、高精度ADC数据采集器以及与所述步进电机旋转模块连接的监测开关，所述电源驱动模块为人机交互模块、语音报警模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块以及控制单元提供电压；所述步进电机旋转模块输出与高精度激光测距模块输入连接，高精度激光测距模块输出依次经信号调理放大电路、滤波电路和高精度ADC数据采集器后，通过无线蓝牙模块传输给控制单元；所述控制单元与外部RTC模块和EEPROM数据缓存模块电连接；
所述人机交互模块包括与控制单元电连接的TFTLCD触摸屏模块、语音识别模块、EEPROM数据缓存模块、外部RTC模块；EEPROM数据缓存模块与外部RTC模块分别通过控制单元与TFTLCD触摸屏模块连接，采用IIC数据传输方式将从EEPROM数据缓存模块以及外部RTC读取的时间刻度值传输到TFTLCD显示屏显示；
所述无线蓝牙模块分别与步进电机旋转模块、高精度ADC数据采集器、紧急辅助制动模块、语音报警模块以及控制单元连接，实现数据信号的远距离无线传输；
该方法包括以下步骤：
(1)***初始化，若各模块处于正常工作状态，则正常开启监测；否则继续进行***初始化；
(2)人机交互模块自动切换TFTLCD触摸屏输入命令模式或者语音识别输入命令模式，两种模式下***都将输入命令转换为数字信息，通过无线蓝牙模块从控制单元发送到各个不同的模块；
(3)步进电机旋转模块搭配高精度激光测距模块完成全方位、快速、精确测距测速功能；
(4)控制单元通过将测得的相对距离及相对速度与安全参数作对比，得到***是否处于安全状态的结果；
(5)若车辆处于安全状态，则语音报警模块播报当前车况，并将车辆当前安全距离信息实时显示在TFTLCD触摸屏上；
(6)若车辆处于危险状态且车主未主动制动或制动力度不足，则***开启紧急辅助制动功能直到危险解除，***恢复初始状态。
进一步的，所述高精度激光测距模块为置于步进电机上的OV7725单目摄像头，其监测本车与各方位他车之间的相对距离及相对速度参数，采用IIC数据通信方式完成数据传输；然后与安全参数比较确定车辆是否处于危险状况，其中，OV7725单目摄像头采用三角法测距，即已知车辆高度作为一条直角边，摄像头与他车之间的直线距离作为斜边，利用勾股定理计算辆车之间的相对距离；相对速度的计算公式如下：其中，v为两车相对速度，x1为第一个测量周期测得的两车相对距离，x2为第二个测量周期测得的两车相对距离，t为两次测量周期之间的时间间隔。
本发明另一实施例中，一种安装有全方位汽车碰撞防护***的汽车，包括汽车本体和安装在汽车本体上的全方位汽车碰撞防护***，该***包括全方位激光监测模块、人机交互模块、无线蓝牙模块、语音报警模块以及紧急辅助制动模块，其中，
所述全方位激光监测模块包括控制单元、电源驱动模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块、与所述高精度激光测距模块依序连接的信号调理放大电路、滤波电路、高精度ADC数据采集器以及与所述步进电机旋转模块连接的监测开关，所述电源驱动模块为人机交互模块、语音报警模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块以及控制单元提供电压；所述步进电机旋转模块输出与高精度激光测距模块输入连接，高精度激光测距模块输出依次经信号调理放大电路、滤波电路和高精度ADC数据采集器后，通过无线蓝牙模块传输给控制单元；所述控制单元与外部RTC模块和EEPROM数据缓存模块电连接；
所述人机交互模块包括与控制单元电连接的TFTLCD触摸屏模块、语音识别模块、EEPROM数据缓存模块和外部RTC模块；EEPROM数据缓存模块和外部RTC模块分别通过控制单元与TFTLCD触摸屏模块连接，采用IIC数据传输方式将从EEPROM数据缓存模块以及外部RTC读取的时间刻度值传输到TFTLCD触摸屏显示；
所述无线蓝牙模块分别与步进电机旋转模块、高精度ADC数据采集器、紧急辅助制动模块、语音报警模块以及控制单元连接，实现数据信号的远距离无线传输；
其中，控制单元设置于车辆仪表盘下方，电源驱动模块置于车辆底盘内部，步进电机旋转模块置于车辆顶部中心，高精度激光测距模块置于步进电机旋转模块上；人机交互模块与控制单元直接电连接，置于车辆仪表盘右侧；无线蓝牙模块主机与控制单元直接连接，从机部分跟随各子模块分布式设置于车辆各个部分，并与各子模块直接连接，完成数据接收；语音报警模块设置于车辆顶部内侧；紧急辅助制动模块附在刹车踏板上。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用全方位激光监测模块，通过控制单元控制步进电机，带动置于步进电机上的OV7725单目摄像头旋转，监测前后左右不同方位的车辆行驶状况，并测得本车与他车之间的相对距离及相对速度，通过计算比较判断车辆是否处于危险状态。
(2)本发明选择了stm32f103zet6芯片，该芯片具备大内存、多引脚、高速、低功耗的特点，同时采用OV7725单目摄像头，搭配AD7705高精度模数转换芯片，实现高精度迅速监测。
(3)本发明的电源驱动模块充分利用***整体的低功耗特性，所有模块由同一电压源供电，根据多个PT1301芯片分别设计放大电路，分别为不同模块提供供电电压。
(4)本发明提供了TFTLCD触摸屏及语音识别两种方式的人机交互模块，充分考虑驾驶员驾驶车辆时的具体情况，增强***的实用性及便利性。
(5)本发明利用蓝牙模块代替了所有的串口通信，方便各模块的独立离散分布与数据实时通信。
(6)本发明的紧急辅助制动模块是将制动舵机附在刹车踏板上，通过控制舵机旋转对刹车踏板施压完成减速，***只有在危险情况下且经过语音报警后，驾驶员并未做出任何回复及主动刹车措施或者制动力度不够以至于马上发生碰撞时才会触发紧急辅助制动措施。
附图说明
图1是本发明全方位汽车碰撞防护***结构框图；
图2是安装有图1所示***的汽车整体结构示意图；
图3是本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
本发明实施一种全方位汽车碰撞防护***、防护方法及安装有该***的汽车，能够实现全方位、快速、精确测距测速功能，人机交互功能，无线蓝牙传输功能，语音报警功能，紧急辅助制动功能，其中STM32F103ZET6为主芯片。
如图1所示，本发明的全方位汽车碰撞防护***，包括全方位激光监测模块，人机交互模块，无线蓝牙模块，语音报警模块以及紧急辅助制动模块。
全方位激光监测模块包括控制单元、电源驱动模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块、信号调理放大电路、滤波电路、高精度ADC数据采集器以及与所述步进电机旋转模块连接的监测开关。其中，电源驱动模块由直流电压源、电压放大模块组成，直流电压源由两节1.5v干电池串联提供3v直流电压，分别经过多个PT1301芯片电压放大，为语音识别模块提供3.6v驱动电压，为语音报警模块、步进电旋转模块和TFTLCD显示屏提供5v电压，同时为控制单元提供3.3v片上供电电压；步进电机旋转模块由控制单元控制选择旋转角度，监测不同方位车辆行驶状况；高精度激光测距模块主要由置于步进电机上的OV7725单目摄像头组成，整个模块置于车辆顶部，根据步进电机旋转的不同角度摄像头监测得到不同方位的车辆行驶状况，同时使监测范围可控；信号调理放大电路与滤波电路主要对采集到的模拟信号进行信号调理放大及滤波处理，方便下一步模数转换，提高***的监测精度；高精度ADC数据采集器搭载了AD7705高精度模数转换芯片，采集精度可达16位，采用SPI方式与控制单元通信。控制单元选择了STM32F103ZET6芯片，该芯片具备大内存、多引脚、高速、低功耗的特点。高精度ADC数据采集器搭载了AD7705高精度模数转换芯片，进一步提高监测精度。
所述人机交互模块包括与控制单元电连接的TFTLCD触摸屏模块、语音识别模块、EEPROM数据缓存模块和外部RTC模块；所述TFTLCD触摸屏模块板载的控制芯片为XPT2046，XPT2046是一片4导线制触摸屏控制器，内含12位分辨率125KHZ转换速率逐步逼近型A/D转换器；所述语音识别模块主要基于集成了语音识别、语音合成和语音唤醒功能的SYN7318中文语音交互模块设计，通过UART接口通讯方式接收命令帧，可以支持10000条词条的语音识别及语义理解，便于实现人机交互；所述EEPROM数据缓存模块与外部RTC模块分别通过控制单元与TFTLCD触摸屏模块连接，采用IIC数据传输方式将从EEPROM数据缓存模块以及外部RTC读取的时间刻度值传输到TFTLCD显示屏显示，所述TFTLCD显示屏模块连接电压放大模块的5v电压输出，在测量过程中根据触摸模块监测输入控制显示不同内容。
所述人机交互模块可通过对TFTLCD触摸屏模块及语音识别模块发出控制命令以控制所有模块；所述TFTLCD触摸屏模块还包括自行设计GUI界面，可以利用stm32编程软件keil开发环境下的GUIBuild软件进行GUI界面设计，利用C语言编写程序代码；所述TFTLCD触摸屏模块除了可以根据***监测情况显示监测数据及信息以外，还可以根据外部RTC模块及EEPROM数据缓存模块初始化并显示当前时间值等信息。
所述无线蓝牙模块由多个BF10-A蓝牙模块组成的无线蓝牙模块组组成，其中包括连接在控制单元的多个主设备和分别连接在全方位激光监测模块、语音报警模块、紧急辅助制动模块的多个从设备，通过蓝牙模块与蓝牙模块之间遵循的BF10-A协议代替原有的串口通信，实现数据信号的远距离无线传输。
所述语音报警模块包括与控制单元电连接的模块驱动控制电路、SYN6288语音播放模块、芯片内部集成的DAC转换模块以及扬声器输出模块；所述模块驱动控制电路主要由复位电路及状态指示电路组成，当STATUS引脚信号为低电平时说明芯片正在等待数据，当生成一个下降沿中断请求数据时表示可以向SYN6288芯片发送数据；所述SYN6288语音播放模块提供一组全双工的异步串行通讯(UART)接口，利用TXD和RXD以及GND引脚与控制单元连接实现串口通信；所述扬声器输出模块可以由SYN6288内置的推挽式DAC直接驱动，进行语音实时播报。
所述紧急辅助制动模块主要由制动舵机组成，由控制单元输出PWM波控制舵机旋转角度，模拟刹车踏板制动的过程，当***在监测到危险时，即***经过计算本车与当前方位他车之间的相对距离及速度，与安全参数对比是否处于危险状况，当本车处于危险状况下且经过***语音报警后，驾驶员并未做出任何回复及主动刹车措施或者制动力度不够以至于马上发生碰撞时***才会触发紧急辅助制动措施，由控制单元控制舵机转动向刹车踏板施压，施压力度由本车当前危险程度及制动力度共同决定，从而起到紧急辅助制动的作用，当***完成制动过程或者脱离危险状况之后，控制单元控制舵机转回起始位置。
所述步进电机旋转模块可由监测开关选择开闭状态，进而控制整个***的工作状态，且步进电机的旋转角度及频率可通过人机交互模块在线选择。
如图2所示，安装有全方位汽车碰撞防护***的汽车，其整体结构由车辆本体和离散分布于车辆本体不同部分的各模块共同构成，各模块由与控制单元直接相连的电源驱动模块统一供电。其中，由置于步进电机上的OV7725单目摄像头组成的高精度激光测距模块置于车顶中心位置，负责监测本车与各方位他车之间的相对距离及相对速度等参数，以便于下一步与安全参数比较确定车辆是否处于危险状况，其中，OV7725单目摄像头采用三角法测距，即已知车辆高度作为一条直角边，摄像头与他车之间的直线距离作为斜边，利用勾股定理计算辆车之间的相对距离；相对速度的计算公式如下：其中，V为两车相对速度，x1为第一个测量周期测得的两车相对距离，x2为第二个测量周期测得的两车相对距离，t为两次测量周期之间的时间间隔；由TFTLCD触摸屏模块及语音识别模块组成的人机交互模块与控制单元直接电连接，置于车辆仪表盘右侧，方便驾驶员实际操作控制***，实现人机交互；语音报警模块置于车顶内侧，实时向车主播报车辆四周的车辆行驶状况；电源驱动模块置于车辆底盘内部，电源驱动模块通过导线连接***其余部分；紧急辅助制动模块主要由制动舵机组成，附在刹车踏板上，通过控制舵机旋转对刹车踏板施压，向刹车总泵中的刹车油施加压力，液体将压力通过管路传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上，活塞驱动刹车卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力令车辆减速；控制单元集成于一张置于车辆仪表盘内部的控制单片机上，其控制命令、全方位激光监测模块的监测信息都通过安装在各模块上的蓝牙模块完成数据传输，无线蓝牙模块主机同样置于车辆仪表盘内部的控制单片机上，直接与控制单元电连接，负责发送数据；无线蓝牙模块从机部分跟随各子模块分布式设置于车辆各个部分，并与各子模块直接连接，负责帮助子模块接收数据。
如图3所示，一种基于全方位汽车碰撞防护***的监测防护方法，该方法包括以下步骤：
(1)***初始化，若各模块处于正常工作状态，则正常开启监测；否则继续进行***初始化；
(2)人机交互模块自动切换TFT触屏输入命令模式或者语音识别输入命令模式，两种模式下***都将输入命令转换为数字信息，通过蓝牙模块从控制单元发送到各个不同的模块；
(3)步进电机旋转模块搭配高精度激光测距模块完成全方位、快速、精确测距测速功能；
(4)控制单元通过将测得的相对距离及相对速度与安全参数作对比，得到***是否处于安全状态的结果；
(5)若车辆处于安全状态，则语音警报模块播报当前车况，并将车辆当前安全距离信息实时显示在TFTLCD屏上；
(6)若车辆处于危险状态且车主未主动制动或制动力度不足，则***开启紧急辅助制动功能直到危险解除，***恢复初始状态。
本发明针对驾驶员在行驶过程中极易忽视的交通突发状况，采用高精度激光测距模块循环监测车辆四周车况的方法，通过与安全参数对比计算当前车况下发生交通事故的可能性大小并在可能性大于某一特定值时采取相应应急保护措施以保护人车安全。

Claims (10)

1.一种全方位汽车碰撞防护***，其特征在于，该***包括：全方位激光监测模块、人机交互模块、无线蓝牙模块、语音报警模块以及紧急辅助制动模块，其中，
所述全方位激光监测模块包括控制单元、电源驱动模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块、信号调理放大电路、滤波电路、高精度ADC数据采集器以及与所述步进电机旋转模块连接的监测开关，所述电源驱动模块为人机交互模块、语音报警模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块以及控制单元提供电压；所述步进电机旋转模块输出与高精度激光测距模块输入连接，高精度激光测距模块输出依次经信号调理放大电路、滤波电路和高精度ADC数据采集器后，通过无线蓝牙模块传输给控制单元；所述控制单元与外部RTC模块和EEPROM数据缓存模块电连接；
所述人机交互模块包括与控制单元电连接的TFTLCD触摸屏模块、语音识别模块、EEPROM数据缓存模块、外部RTC模块；EEPROM数据缓存模块与外部RTC模块分别通过控制单元与TFTLCD触摸屏模块连接，采用IIC数据传输方式将从EEPROM数据缓存模块以及外部RTC读取的时间刻度值传输到TFTLCD显示屏显示；
所述无线蓝牙模块分别与步进电机旋转模块、高精度ADC数据采集器、紧急辅助制动模块、语音报警模块以及控制单元连接，实现数据信号的远距离无线传输。
2.根据权利要求1所述的一种全方位汽车碰撞防护***，其特征在于：所述控制单元通过对TFTLCD触摸屏模块及语音识别模块发出控制命令以控制所有模块；所述TFTLCD触摸屏模块还包括自行设计GUI界面，利用stm32编程软件keil开发环境下的GUIBuild软件进行GUI界面设计，利用C语言编写程序代码；所述TFTLCD触摸屏模块根据***监测情况显示监测数据及信息或根据外部RTC模块及EEPROM数据缓存模块初始化并显示当前时间值信息。
3.根据权利要求1所述的一种全方位汽车碰撞防护***，其特征在于：所述无线蓝牙模块由多个BF10-A蓝牙模块组成的无线蓝牙模块组组成，其中包括连接在控制单元的多个主设备和分别连接在全方位激光监测模块、语音报警模块、紧急辅助制动模块的多个从设备，通过蓝牙模块与蓝牙模块之间遵循的BF10-A协议代替原有的串口通信，实现数据信号的远距离无线传输。
4.根据权利要求1所述的一种全方位汽车碰撞防护***，其特征在于：所述语音报警模块包括与控制单元电连接的模块驱动控制电路、SYN6288语音播放模块、芯片内部集成的DAC转换模块以及扬声器输出模块；所述模块驱动控制电路包括复位电路及状态指示电路，当STATUS引脚信号为低电平时说明芯片正在等待数据，当生成一个下降沿中断请求数据时表示可以向SYN6288芯片发送数据；所述SYN6288语音播放模块提供一组全双工的异步串行通讯接口，利用TXD和RXD以及GND引脚与控制单元连接实现串口通信；所述扬声器输出模块可以由SYN6288内置的推挽式DAC直接驱动，进行语音实时播报。
5.根据权利要求1所述的一种全方位汽车碰撞防护***，其特征在于：所述紧急辅助制动模块包括制动舵机，由控制单元输出PWM波控制舵机旋转角度，模拟刹车踏板制动的过程，当***在监测到危险即车辆将要发生碰撞时由控制单元控制舵机转动向刹车踏板施压，从而起到紧急减速的作用，当***完成减速之后，控制单元控制舵机转回起始位置。
6.根据权利要求1所述的一种全方位汽车碰撞防护***，其特征在于：所述电源驱动模块包括直流电压源和电压放大模块，直流电压源由两节1.5v干电池串联提供3v直流电压，分别经过多个PT1301芯片电压放大，为语音识别模块提供3.6v驱动电压，为语音报警模块、步进电机旋转模块和TFTLCD显示屏提供5v电压，同时为控制单元提供3.3v片上供电电压。
7.根据权利要求1所述的一种全方位汽车碰撞防护***，其特征在于：所述高精度激光测距模块为置于步进电机上的OV7725单目摄像头，其监测本车与各方位他车之间的相对距离及相对速度参数，采用IIC数据通信方式完成数据传输；然后与安全参数比较确定车辆是否处于危险状况，其中，OV7725单目摄像头采用三角法测距，即已知车辆高度作为一条直角边，摄像头与他车之间的直线距离作为斜边，利用勾股定理计算辆车之间的相对距离；相对速度的计算公式如下：其中，v为两车相对速度，x1为第一个测量周期测得的两车相对距离，x2为第二个测量周期测得的两车相对距离，t为两次测量周期之间的时间间隔。
8.一种全方位汽车碰撞监测防护方法，其特征在于，该方法基于一种全方位汽车碰撞防护***，该***包括：全方位激光监测模块、人机交互模块、无线蓝牙模块、语音报警模块以及紧急辅助制动模块，其中，
所述全方位激光监测模块包括控制单元、电源驱动模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块、信号调理放大电路、滤波电路、高精度ADC数据采集器以及与所述步进电机旋转模块连接的监测开关，所述电源驱动模块为人机交互模块、语音报警模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块以及控制单元提供电压；所述步进电机旋转模块输出与高精度激光测距模块输入连接，高精度激光测距模块输出依次经信号调理放大电路、滤波电路和高精度ADC数据采集器后，通过无线蓝牙模块传输给控制单元；所述控制单元与外部RTC模块和EEPROM数据缓存模块电连接；
所述人机交互模块包括与控制单元电连接的TFTLCD触摸屏模块、语音识别模块、EEPROM数据缓存模块、外部RTC模块；EEPROM数据缓存模块与外部RTC模块分别通过控制单元与TFTLCD触摸屏模块连接，采用IIC数据传输方式将从EEPROM数据缓存模块以及外部RTC读取的时间刻度值传输到TFTLCD显示屏显示；
所述无线蓝牙模块分别与步进电机旋转模块、高精度ADC数据采集器、紧急辅助制动模块、语音报警模块以及控制单元连接，实现数据信号的远距离无线传输；
该方法包括以下步骤：
(1)***初始化，若各模块处于正常工作状态，则正常开启监测；否则继续进行***初始化；
(2)人机交互模块自动切换TFTLCD触摸屏输入命令模式或者语音识别输入命令模式，两种模式下***都将输入命令转换为数字信息，通过无线蓝牙模块从控制单元发送到各个不同的模块；
(3)步进电机旋转模块搭配高精度激光测距模块完成全方位、快速、精确测距测速功能；
(4)控制单元通过将测得的相对距离及相对速度与安全参数作对比，得到***是否处于安全状态的结果；
(5)若车辆处于安全状态，则语音报警模块播报当前车况，并将车辆当前安全距离信息实时显示在TFTLCD触摸屏上；
(6)若车辆处于危险状态且车主未主动制动或制动力度不足，则***开启紧急辅助制动功能直到危险解除，***恢复初始状态。
9.根据权利要求8所述的一种全方位汽车碰撞监测防护方法，其特征在于，所述高精度激光测距模块为置于步进电机上的OV7725单目摄像头，其监测本车与各方位他车之间的相对距离及相对速度参数，采用IIC数据通信方式完成数据传输；然后与安全参数比较确定车辆是否处于危险状况，其中，OV7725单目摄像头采用三角法测距，即已知车辆高度作为一条直角边，摄像头与他车之间的直线距离作为斜边，利用勾股定理计算辆车之间的相对距离；相对速度的计算公式如下：其中，v为两车相对速度，x1为第一个测量周期测得的两车相对距离，x2为第二个测量周期测得的两车相对距离，t为两次测量周期之间的时间间隔。
10.一种安装有全方位汽车碰撞防护***的汽车，其特征在于：包括汽车本体和安装在汽车本体上的全方位汽车碰撞防护***，该***包括全方位激光监测模块、人机交互模块、无线蓝牙模块、语音报警模块以及紧急辅助制动模块，其中，
所述全方位激光监测模块包括控制单元、电源驱动模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块、与所述高精度激光测距模块依序连接的信号调理放大电路、滤波电路、高精度ADC数据采集器以及与所述步进电机旋转模块连接的监测开关，所述电源驱动模块为人机交互模块、语音报警模块、步进电机旋转模块、高精度激光测距模块以及控制单元提供电压；所述步进电机旋转模块输出与高精度激光测距模块输入连接，高精度激光测距模块输出依次经信号调理放大电路、滤波电路和高精度ADC数据采集器后，通过无线蓝牙模块传输给控制单元；所述控制单元与外部RTC模块和EEPROM数据缓存模块电连接；
所述人机交互模块包括与控制单元电连接的TFTLCD触摸屏模块、语音识别模块、EEPROM数据缓存模块和外部RTC模块；EEPROM数据缓存模块和外部RTC模块分别通过控制单元与TFTLCD触摸屏模块连接，采用IIC数据传输方式将从EEPROM数据缓存模块以及外部RTC读取的时间刻度值传输到TFTLCD触摸屏显示；
所述无线蓝牙模块分别与步进电机旋转模块、高精度ADC数据采集器、紧急辅助制动模块、语音报警模块以及控制单元连接，实现数据信号的远距离无线传输；
其中，控制单元设置于车辆仪表盘下方，电源驱动模块置于车辆底盘内部，步进电机旋转模块置于车辆顶部中心，高精度激光测距模块置于步进电机旋转模块上；人机交互模块与控制单元直接电连接，置于车辆仪表盘右侧；无线蓝牙模块主机与控制单元直接连接，从机部分跟随各子模块分布式设置于车辆各个部分，并与各子模块直接连接，完成数据接收；语音报警模块设置于车辆顶部内侧；紧急辅助制动模块附在刹车踏板上。
CN201810830872.9A 2018-07-26 2018-07-26 一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该***的汽车 Pending CN109050459A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810830872.9A CN109050459A (zh) 2018-07-26 2018-07-26 一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该***的汽车

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810830872.9A CN109050459A (zh) 2018-07-26 2018-07-26 一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该***的汽车

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109050459A true CN109050459A (zh) 2018-12-21

Family

ID=64835547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810830872.9A Pending CN109050459A (zh) 2018-07-26 2018-07-26 一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该***的汽车

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109050459A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110470268A (zh) * 2019-08-05 2019-11-19 广东领盛装配式建筑科技有限公司 一种应用于建筑实测实量的工作站及通信***
CN111959392A (zh) * 2019-05-03 2020-11-20 大众汽车有限公司 车辆与人之间的相互作用的方法、接触探测装置和车辆
CN112509314A (zh) * 2020-10-23 2021-03-16 东风汽车集团有限公司 交叉路口车速引导方法及装置
CN114194305A (zh) * 2019-03-28 2022-03-18 杭州锣福网络科技有限公司 一种具有轨迹监控功能的语音控制型无人观光车

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104581058A (zh) * 2014-12-25 2015-04-29 齐咏生 一种风机信号采集器
CN104995575A (zh) * 2014-07-21 2015-10-21 深圳市大疆创新科技有限公司 一种数据处理方法、装置及飞行器
CN105984541A (zh) * 2015-01-06 2016-10-05 刘岗 机车及控制***
CN106143487A (zh) * 2016-07-22 2016-11-23 安徽省索福特汽车智能科技有限公司 汽车全方位防碰撞控制***
CN106864436A (zh) * 2017-03-14 2017-06-20 长安大学 一种无人驾驶车辆制动***及制动方法
CN107130875A (zh) * 2016-02-29 2017-09-05 福特全球技术公司 用于电动车辆车门的温度控制
CN107315178A (zh) * 2017-06-23 2017-11-03 丹阳市瑞华光学元件有限公司 一种无人驾驶汽车的激光测距仪
CN206620072U (zh) * 2017-04-24 2017-11-07 南京师范大学 一种播种控制***
CN107399306A (zh) * 2017-08-02 2017-11-28 张天欣 一种汽车紧急制动***、方法、装置及微型电子设备
CN107444256A (zh) * 2017-07-31 2017-12-08 合肥光照信息科技有限公司 一种汽车全方位防碰撞***及其方法
CN107487257A (zh) * 2017-07-31 2017-12-19 合肥光照信息科技有限公司 一种全方位汽车防碰撞预警***及其方法
CN108189823A (zh) * 2018-01-18 2018-06-22 东南大学 一种无人驾驶汽车通用制动装置及操作方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104995575A (zh) * 2014-07-21 2015-10-21 深圳市大疆创新科技有限公司 一种数据处理方法、装置及飞行器
CN104581058A (zh) * 2014-12-25 2015-04-29 齐咏生 一种风机信号采集器
CN105984541A (zh) * 2015-01-06 2016-10-05 刘岗 机车及控制***
CN107130875A (zh) * 2016-02-29 2017-09-05 福特全球技术公司 用于电动车辆车门的温度控制
CN106143487A (zh) * 2016-07-22 2016-11-23 安徽省索福特汽车智能科技有限公司 汽车全方位防碰撞控制***
CN106864436A (zh) * 2017-03-14 2017-06-20 长安大学 一种无人驾驶车辆制动***及制动方法
CN206620072U (zh) * 2017-04-24 2017-11-07 南京师范大学 一种播种控制***
CN107315178A (zh) * 2017-06-23 2017-11-03 丹阳市瑞华光学元件有限公司 一种无人驾驶汽车的激光测距仪
CN107444256A (zh) * 2017-07-31 2017-12-08 合肥光照信息科技有限公司 一种汽车全方位防碰撞***及其方法
CN107487257A (zh) * 2017-07-31 2017-12-19 合肥光照信息科技有限公司 一种全方位汽车防碰撞预警***及其方法
CN107399306A (zh) * 2017-08-02 2017-11-28 张天欣 一种汽车紧急制动***、方法、装置及微型电子设备
CN108189823A (zh) * 2018-01-18 2018-06-22 东南大学 一种无人驾驶汽车通用制动装置及操作方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
田景熙: "《物联网概论 第2版》", 31 July 2017, 东南大学出版社 *
贾杰: "《轻型无人直升机控制***设计与实践 （上）》", 30 September 2016, 国防工业出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114194305A (zh) * 2019-03-28 2022-03-18 杭州锣福网络科技有限公司 一种具有轨迹监控功能的语音控制型无人观光车
CN111959392A (zh) * 2019-05-03 2020-11-20 大众汽车有限公司 车辆与人之间的相互作用的方法、接触探测装置和车辆
CN111959392B (zh) * 2019-05-03 2023-11-14 大众汽车有限公司 车辆与人之间的相互作用的方法、接触探测装置和车辆
CN110470268A (zh) * 2019-08-05 2019-11-19 广东领盛装配式建筑科技有限公司 一种应用于建筑实测实量的工作站及通信***
CN112509314A (zh) * 2020-10-23 2021-03-16 东风汽车集团有限公司 交叉路口车速引导方法及装置
CN112509314B (zh) * 2020-10-23 2022-04-01 东风汽车集团有限公司 交叉路口车速引导方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109050459A (zh) 一种全方位汽车碰撞防护***、监测防护方法及安装有该***的汽车
CN109050458A (zh) 一种汽车碰撞防护装置、监测防护方法及安装有碰撞防护装置的汽车
WO2010139259A1 (zh) 基于can总线通讯技术的汽车线控制动方法及装置
CN105799683B (zh) 一种用于车辆的机械电子液压制动***
CN104417555B (zh) 自动转向控制装置及其方法
CN206287957U (zh) 一种车载监控***
CN206171302U (zh) 汽车车舱结构
CN202106957U (zh) 具有自动防撞***的客车
CN202271981U (zh) 一种带自动刹车功能的倒车雷达***
CN207374358U (zh) 一种带刹车功能的泊车传感器***
CN103552517A (zh) 一种驾驶员控制手势语言
CN203996230U (zh) 一种自适应巡航***
CN105667395B (zh) 一种汽车主动防撞车载装置
CN203148444U (zh) 一种基于can总线的行车导航仪检测***
CN205239306U (zh) 一种车辆的安全驾驶辅助装置
CN109835249A (zh) 一种基于超声波雷达的车辆开门辅助监控***及方法
CN207634187U (zh) 一种电子安全油门装置
CN202557531U (zh) 定速巡航控制器
CN201527713U (zh) 一种车用数据采集***
CN107380061A (zh) 行人碰撞感知器
CN107878451A (zh) 一种汽车智能互联驾驶辅助预警***
CN207565239U (zh) 一种车辆物联网监控***
CN209553168U (zh) 一种安全型汽车主动防撞***
CN202770638U (zh) 汽车主动防侧翻控制实车试验***
CN202147651U (zh) 一种预防机动车爆胎翻车的保护装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181221

RJ01 Rejection of invention patent application after publication