CN113160611A - 一种新能源车的安全*** - Google Patents

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Abstract

本发明实施例中公开了一种新能源车的安全***，该新能源车的安全***包括车载定位模块、电子眼组、无线接收器、归一化信号采集模块、预警器、触发脉冲发生器以及无线发射器等，其中：车载定位模块内含精密时钟单元；当压电传感器接收到的压力大于阈值时，压电传感器将压力转化成电信号发出，经归一化信号采集模块及微处理单元处理后，通过预警器发出第一预警信号，及通过触发脉冲发生器启动无线发射器发出第二预警信号。本发明提供的新能源车的安全***，当电压传感器组受到的压力过大时，会自动触发预警器以及无线发射器发送预警信号，并且本实施例中的车载定位模块内含精密时钟单元，定位更加精确，从而提高车辆安全***的性能。

Description

一种新能源车的安全***
技术领域
本发明涉及新能源车领域，具体涉及一种新能源车的安全***。
背景技术
新能源车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃 料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术， 形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的车。其中，新能源车包括新能源 汽车、电动平板车、踏板车等。
新能源车与交通局域站的交互可以使得新能源车获得车辆的定位信息，但 现有技术中，交通局域站通常只根据本地参考时基来进行车辆的定位导航，定 位精度底，并且当车辆发生碰撞时，只能人为地进行警示，提醒其他车辆注意 以及寻求外援求助，其安全***的性能有待提高。
发明内容
本发明实施例中提供一种新能源车的安全***，能够提高车辆安全***的 性能。
本发明提供一种新能源车的安全***，所述新能源车的安全***包括车载 定位模块、电压传感器组、电子眼组、无线接收器、归一化信号采集模块、车 载广播模块、微处理单元、信息存储及显示装置、预警器、触发脉冲发生器以 及无线发射器，其中：
所述车载定位模块、所述电压传感器组、所述电子眼组、所述无线接收器 分别与所述归一化信号采集模块连通，所述微处理单元分别与所述归一化信号 采集模块、所述车载广播模块、所述信息存储及显示装置、所述预警器及所述 触发脉冲发生器连通，所述无线发射器用于向交通控制中心及其他新能源车的 安全***发射信息；
所述车载定位模块内含精密时钟单元，用于实时追踪定位本车的具体方位 以及同步时钟；
所述压电传感器组中的压电传感器分别安装在新能源车的车头、车门及车 尾，当所述压电传感器接收到的压力大于阈值时，所述压电传感器将所述压力 转化成电信号发出，经所述归一化信号采集模块及微处理单元处理后，通过所 述预警器发出第一预警信号，及通过触发脉冲发生器启动无线发射器发出第二 预警信号。
在一些实施例中，所述电子眼组包括固定支架、前视镜头以及下视镜头， 所述固定支架用于固定所述前视镜头以及所述下视镜头。
在一些实施例中，所述前视镜头，用于实时记录前车的交通违章行为，为 违章处罚取证提供证据，并将记录的信息通过所述无线发射器发送至所述交通 控制中心；
所述下视镜头，用于记录驾驶者的驾车情况。
在一些实施例中，所述交通控制中心包括信息输出模块以及同步定位输出 模块，其中：
所述信息输出模块用于处理接收到的用户信号信息，并将处理后的信息反 馈给新能源车的用户端；
所述同步定位输出模块，用于在卫星信号参考下，对基站信号进行处理， 并将处理后的信号输出到所述用户端。
在一些实施例中，所述同步定位输出模块，包括统一参考源、预处理模块、 接收机、钟差计算模块、模型计算模块以及授时预报输出模块，其中：
所述预处理模块用于接收时钟频率信号，并在所述统一参考源的作用下对 所述时钟频率信号进行处理，得到归一化的时钟频率信号，并将所述归一化的 时钟频率信号输送至所述钟差计算模块；
所述钟差计算模块，用于将所述归一化的时钟频率信号在所述统一参考源 以及所述接收机获得的卫星信号作用下进行钟差比对并获得相应的钟差数据；
所述模型计算模块，用于分析所述钟差数据，对所述钟差数据进行优化选 择后，将优化选择后的钟差数据作为输出数据。
在一些实施例中，所述预处理模块包括隔离放大器、第一DDS处理模块、 第二DDS处理模块、走时计数器、锁存器、单片机以及滤波器，其中：
所述时钟频率信号经过所述隔离放大器后分别送至所述第一DDS处理模块 以及第二DDS处理模块；
所述第一DDS处理模块用于对所述时钟频率信号进行百分之一分频处理；
所述隔离放大器、所述第一DDS处理模块、所述走时计数器、所述锁存器、 所述单片机所述第二DDS处理模块以及所述隔离放大器依次连通，所述单片机 还与所述第一DDS处理模块连通，所述滤波器与所述第二DDS处理模块连通。
在一些实施例中，所述钟差计算模块包括第一计数器、第二计数器以及单 片机，所述单片机分别与所述第一计数器及所述第二计数器连通，其中：
所述第一计数器，用于获取所述归一化的时钟频率信号；
所述第二计数器，用于获取所述统一参考源的信号；
所述单片机，用于接收所述接收机获得的卫星信号，并进行钟差数据输出。
在一些实施例中，所述车载定位模块包括接收机、时间修正模块、伺服器、 压控修正模块、VCXO模块、传统电子线路以及量子***，其中；
所述接收机、所述时间修正模块、所述伺服器、所述量子***、所述传统 电子线路、所述VCXO模块及所述时间修正模块依次连通，所述压控修正模块分 别与所述VCXO模块及所述伺服器连通；
所述时间修正模块接收高稳时钟源；
所述接收机接收所述交通控制中心的授时信号。
在一些实施例中，所述时间修正模块包括计数器、DDS分频模块以及延时 阵列，其中：
所述DDS分频模块、所述VCXO模块、所述计数器、所述伺服器、所述延时 阵列连通及所述DDS分频模块依次连通；
所述延时阵列与所述计数器分别输入所述交通控制中心授时信号，所述高 稳时钟源输入所述延时阵列。
在一些实施例中，所述归一化信号采集模块包括AD采用组、缓存器组、数 字信号处理模块、时钟发生器及测量模块，其中：
所述AD采用组、缓存器组、数字信号处理模块及所述测量模块依次连通， 所述时钟发生器分别与所述AD采用组及所述缓存器组连通。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明提供的新能源车的安全系 统，当电压传感器组受到的压力过大时，会自动触发预警器以及无线发射器发 送预警信号，提醒其他车辆，并通知交通台进行自救，并且本实施例中的车载 定位模块内含精密时钟单元，定位更加精确，从而提高车辆安全***的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还 可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的新能源车的安全***一个实施例原理示意图；
图2是本发明实施例提供的电子眼组一个实施例结构示意图；
图3是本发明实施例提供的无线收发装置的安装位置简图；
图4是本发明实施例提供的一种信息交互示意图；
图5是本发明实施例提供的一个信心互动窗口示意图；
图6是本发明实施例提供的交通控制中心的一个实施例原理示意图；
图7是本发明实施例提供的同步定位输出模块一个实施例原理示意图；
图8是本发明实施例提供的预处理模块一个实施例原理示意图；
图9是本发明实施例提供的钟差计算模块一个实施例原理示意图；
图10是本发明实施例提供的新能源车的安全***一个采样方波示意图示 意图；
图11是本发明实施例提供的车载定位模块一个实施例原理示意图；
图12是本发明实施例提供的时间修正模块一个实施例原理示意图；
图13是本发明实施例提供的新能源车的安全***一个方波时序示意图；
图14是本发明实施例提供的延时阵列模块一个实施例原理示意图；
图15是本发明实施例提供的新能源车的安全***一个方波时序示意图；
图16是本发明实施例提供的新能源车的安全***一个方波时序示意图；
图17是本发明实施例提供的新能源车的安全***一个检测原理示意图；
图18是本发明实施例提供的归一化信号采集模块一个实施例原理示意图；
图19是本发明实施例提供的新能源车的安全***一个采样方波示意图；
图20是本发明实施例提供的测量模块一个实施例原理示意图；
图21是本发明实施例提供的单一化电路一个实施例原理示意图；
图22是本发明实施例提供的高精度时间间隔计数器工作时的开门信号、关 门信号的一个示意图；
图23是本发明实施例提供的新能源车的安全***的一个软件实现原理图。
具体实施例
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、 “长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方 位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定 的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明 所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示 或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是 两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本发 明中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或 更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描 述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普 通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。 在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节 使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与 符合本发明所公开的原理和特征的最广范围相一致。
本发明实施例中，隔离放大器可采用西安同步电子科技有限公司的 SYN5002型号的放大器，DDS分频模块可采用ADI公司的AD9852型号的分频器， 走时计数器可采用西安同步电子科技有限公司的SYN303型号的计数器，锁存器 单元可采用TI公司的74HC573型号的锁存器，处理器可采用TI公司的MSP430型 号的处理器，与运算模块可采用TI公司的CD4081BE型号的模块。
本发明实施例提供一种新能源车的安全***，新能源车的安全***包括车 载定位模块、电压传感器组、电子眼组、无线接收器、归一化信号采集模块、 车载广播模块、微处理单元、信息存储及显示装置、预警器、触发脉冲发生器 以及无线发射器，以下分别进行详细说明。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的新能源车的安全***一个实施例结 构。
车载定位模块、电压传感器组、电子眼组、无线接收器分别与归一化信号 采集模块连通，微处理单元分别与归一化信号采集模块、车载广播模块、信息 存储及显示装置、预警器及触发脉冲发生器连通，无线发射器用于向交通控制 中心及其他新能源车的安全***发射信息；
其中，需要说明的是车载定位模块内含精密时钟单元，用于实时追踪定位 本车的具体方位以及同步时钟；
压电传感器组中的压电传感器分别安装在新能源车的车头、车门及车尾， 当压电传感器接收到的压力大于阈值时，压电传感器将压力转化成电信号发 出，经归一化信号采集模块及微处理单元处理后，通过预警器发出第一预警信 号，及通过触发脉冲发生器启动无线发射器发出第二预警信号。
具体地，车载定位模块、压电传感器组、电子眼组以及无线接收器都作 为外部输入控制端口，将外部信息捕获并送入归一化信号采集模块后送微处理 单元中。其中，车载定位模块内含精密时钟单元，用于实时追踪定位本车的具 体方位以及同步时钟，起到帮助车主导航的作用。压电传感器组用于在本车遭 到重大冲击力或撞击时，提供报警信号。该报警信号经过微处理器处理后，一 方面启动预警器，预警过往的其他车辆该路段可能发生交通事故，注意行车安 全。另一方面启动触发脉冲发生器，启动无线发射器，将本车遭遇到的危急状 况通过无线电波发送出去，以寻求外援救助。电子眼组主要用于实时记录交通违章行为，为违章处罚取证提供证据。微处理单元用于各种信息数据的实时快 速处理，做到及时获取外部信息，同时实时发布本车现况。同时为本车与外部 ***数据交换提供技术支持。无线发射器发出的信号一方面传送给附近交通控 制基站，另一方面发送给其他车辆的车载接收装置。以便附近车辆信息间的互 相流动。
请参阅图2，在一些实施例中，电子眼组包括固定支架、前视镜头以及下 视镜头，固定支架用于固定前视镜头以及下视镜头。
在一些实施例中，前视镜头，用于实时记录前车的交通违章行为，为违章 处罚取证提供证据，并将记录的信息通过无线发射器发送至交通控制中心；
下视镜头，用于记录驾驶者的驾车情况。
具体地，前置视摄像头用于监视本车前面车辆的行驶情况，前面车辆如有 违章，则会被本车摄像头摄像记录车牌号及违章过程。记录下的信息可被内置 于车内的无线发射器发送给交通控制中心，同时送信息存储单元存储。此记录 可作为判罚违规车辆的有效凭证。当每一个车辆都内置有这种监视记录装置， 则可以进一步督促及规范司机师傅安全遵章驾车行为。
下视摄像头一方面可以记录车主的驾车情况；更为重要的是，当车主确定 自己的车辆被盗时，该摄像头可用于记录特定人员的形貌，并通过车内置无线 发射装置，将特定人员的形貌发送给交通控制中心，以便及时破案。
本实施例中，压电传感器组分布在车的车头、车头两侧、前车门两侧、后 车门两侧、后车尾两侧及车尾各处。用于监控本车运行状况是否正常。在本车 运行良好的情况下，压电传感器组处在待命状态，不发出预警信号。一旦本车 出现紧急状况，如遭到外力撞击，侧翻等严重情况时。传感器组的部分组件会 发生严重形变，从而致使压电传感将外冲击压力转换为电信号发出，再经微处 理器处理后，向外界发出预警信号。一方面用于向外界求助，另一方面用于提 醒其他过行车辆注意安全。
本实施例中的无线接收器以及无线发射器可以归为无线收发装置，如图3 所示，图3为本实施了中无线收发装置的安装位置简图，其中，无线收发装置 是基于现在已经很成熟的手机互联网络技术。无线收发装置通过电磁波与交通 控制中心时刻保持动态交互，如图4所示，通过这种实时交互，车主能够即时 了解到自己车子行驶的准确位置。在每辆车上都装上这种装置，在交通控制中 心参与调控的情况下即可以实现各车之间信息的相互流动。
交通控制中心：
本实施例中提供的交通控制中心主要负责实现主站与主站，主站与各基站 及各基站与不同车辆之间的信息流的动态控制，以实现在不同车辆间建立信息 互联。各车辆都有各自独立的编码号，主站与各基站利用车辆对应的独立编号 搜寻车辆位置，保持数据交换等信息联络，并即时发布更新的信息到各车辆接 受终端。而各车辆终端利用主基站提供的信息，便可在信息互动窗口中显示与 主站网络联络情况，信号强度及本车周边车流情况等信息，其中信心互动窗口 如图5所示。
图5为车况及路况动态显示仪。在基于不同车辆间建立了实时动态交互的 情况下，由无线接收模块接收到的控制站信号便可经由处理器处理得到如图5 所示路况车况动态显示窗口。窗图中粗黑点即为本车所在位置，小黑点表示本 车周围的其他车辆。左上角的小方框为显示本车周围的路况和车况的概貌图。 主网显示窗口，显示当前网络供应商名称。显示仪右上角的信号强度显示窗口 显示本车对主网信号搜索获取情况。左下角有上下左右按键，方便车主通过该 组按键获取更大范围类的车况路况信息。车主通过车况路况动态显示仪窗图即 可对自己周边驾驶情况一目了然。方便车主避开交通拥塞路段，选择易于行驶 的道路驱车前行。各车主通过该动态显示表即可临时调整驾车路线，避免向交 通拥塞路段行驶。可实现缓解交通堵塞状况，有效提高道路通行效率与质量。
整个交通控制中心实现的方案图6所示：
交通控制中心包括信息输出模块以及同步定位输出模块，其中：
信息输出模块用于处理接收到的用户信号信息，并将处理后的信息反馈给 新能源车的用户端；
同步定位输出模块，用于在卫星信号参考下，对基站信号进行处理，并将 处理后的信号输出到用户端。
具体地，用户信号信息发送到交通控制中心，经信息输出模块处理后直接 反馈给用户端；交通控制中心在卫星信号参考下，对基站信号进行处理，经同 步定位输出模块后输出至各用户端。
请参阅图7，图7为本实施例提供的同步定位输出模块的一个原理图：
其中，同步定位输出模块，包括统一参考源、预处理模块、接收机、钟差 计算模块、模型计算模块以及授时预报输出模块，其中：
预处理模块用于接收时钟频率信号，并在统一参考源的作用下对时钟频率 信号进行处理，得到归一化的时钟频率信号，并将归一化的时钟频率信号输送 至钟差计算模块；
钟差计算模块，用于将归一化的时钟频率信号在统一参考源以及接收机获 得的卫星信号作用下进行钟差比对并获得相应的钟差数据；
模型计算模块，用于分析钟差数据，对钟差数据进行优化选择后，将优化 选择后的钟差数据作为输出数据。
具体地，如图7所示，地面基站的N台时钟源(图1中的基站时钟1、基站时 钟2……基站时钟N)输出的时钟频率信号分别送至预处理模块，在统一参考源 的参考作用下变为归一化的1MHz时钟频率信号输送至钟差计算模块。归一化的 各路基站时钟信号在统一参考源及接收机获得的卫星信号作用下进行钟差比 对并获得相应的钟差数据(即钟差1、钟差2、钟差3)，然后送至模型计算模 块中对这些数据进行进一步分析获得对应的计算数据，经优化选择后，将数据 送至授时预报输出模块作为输出用。
预处理模块，其功能是实现将各路基站时钟频率信号归一化为统一的1MHz 时钟频率信号出，请参阅图8，图8为本实施例中同步定位输出模块中预处理模 块的一个原理图，其余各路(如基站时钟2……基站时钟N)的处理方法与图8 原理一致。
如图8所示，一个预处理模块包括隔离放大器、第一DDS处理模块(DDS1)、 第二DDS处理模块(DDS2)、走时计数器、锁存器、单片机以及滤波器，其中：
时钟频率信号经过隔离放大器后分别送至第一DDS处理模块以及第二DDS 处理模块；
第一DDS处理模块用于对时钟频率信号进行百分之一分频处理；
隔离放大器、第一DDS处理模块、走时计数器、锁存器、单片机第二DDS 处理模块以及隔离放大器依次连通，单片机还与第一DDS处理模块连通，滤波 器与第二DDS处理模块连通。
具体地，在处理某一路信号是，基站时钟信号fx经过隔离放大器后分别送 至两路DDS处理模块。当基站时钟信号频率为上十兆甚至上百兆赫兹时，考虑 到走时计数器对被测频率范围的限制，在本发明中设计其中一路DDS1模块对基 站时钟信号进行1/100分频处理。基站时钟信号经隔离放大器后直接送入DDS1 的外部时钟输入端，作为DDS1工作时的参考时钟。DDS1的外部通讯端口连接至 单片机，实际选用的DDS1芯片内部有2个48位频率控制寄存器(F0、F1)，对 于本装置参考频率信号fx(由现有技术可知，fx信号的频率通常会大于1MHz)， 48位的频率控制寄存器F0全填充1时，DDS1会有fx频率信号输出，因此为得到 1/100分频时钟频率信号，需要对DDS1中频率控制寄存器F0设置相应的分频数 值，具体计算的方法是：
Figure BDA0002861936420000101
其中，D为所需要计算的具体分频数值，fx为参考信号频率(即图2中的基 站时钟信号)，f为所需要1/100分频频率，对于f/fx＝1/100的情况，分频数值 D应为248×10-2。单片机根据式(1)得到的分频数值D通过串行通讯时序写入 DDS1缓存区，经DDS1得到的1/100分频率信号后，送至走时计数器进行粗频率 测量，单片机读取锁存器对走时计数器取样的数值后，记录下此时的频率数值， 乘以100后便可得到基站时钟信号的粗频率值F。
图8中基站时钟信号另一路经过隔离放大器被送至DDS2的外部时钟输入 端，作为DDS2工作时的参考时钟。同时DDS2的外部通讯端口连接至单片机，单 片机根据式(1)计算得到与DDS2通讯用的分频数值：
Figure BDA0002861936420000111
其中F为通过走 时计数器计数、单片机运算得到的基站时钟信号的粗频率值，f取1MHz，并通 过串行通讯时序将所得的具体分频数值写入DDS2缓存区，经DDS2后得到1MHz 的频率信号，将所得的频率信号再送至低通滤波模块后得到最终的1MHz频率信 号输出至图7中的钟差计算模块。
其它和路基站时钟信号2......基站时钟信号N，均通过上述方法获得归 一化为统一的1MHz时钟频率信号输出至图2中的钟差计算模块。
如图9所示，图9为钟差计算模块的一个原理示意图，钟差计算模块包括第 一计数器、第二计数器以及单片机，单片机分别与第一计数器及第二计数器连 通，其中：
第一计数器，用于获取归一化的时钟频率信号(即归一化基站时钟信号)；
第二计数器，用于获取统一参考源信号；
单片机，用于接收接收机获得的卫星信号，并进行钟差数据输出。
如图10所示，图10为本实施例中卫星信号、归一化基站时钟信号及统一参 考源信号的采样方波示意图。
如图10所示，预置的卫星秒脉冲闸门信号(宽度为T＝1秒)在高电平到来 时，归一化基站时钟信号第一个脉冲的上升沿(A点)，使计数器1、计数器2 使能端有效，并分别对归一化基站时钟信号和统一参考源信号计数，当T秒后， 预置的卫星秒脉冲闸门信号高电平再次到来时(B点)，此时两计数器并没有 停止计数，一直等到随后而至的归一化基站时钟信号的上升沿到来时两计数器 同时关闭。这里使能信号(实际闸门信号)的时间宽度，恰好等于归一化基站 时钟信号的完整周期数，。
设归一化基站时钟信号的频率为X，统一参考源信号的频率为fo，在闸门 时间T内，计数器对归一化基站时钟信号及高稳时钟源信号的计数分别为N1， N2，则有：
Figure BDA0002861936420000112
由式(2)可知，归一化基站时钟信号的频率X与高稳时钟源频率fo及两计 数器的计数值N1，N2有关，结合图9理解：由于整个测量的闸门是由卫星秒脉 冲信号控制的，再由式(2)获得的归一化基站时钟信号的频率X与fo、N1，N2 有关，所以X的数值有高稳时钟源信号与卫星信号的贡献，在这里X就是我们要 求的钟差数据。结合图7，基站时钟信号i(i＝1，2，......，N)经预处理模块后 获得对应的归一化信号Xi(i＝1，2，......，N)，通过图10的测量方法可以获得 我们想要的钟差数据Xi(i＝1，2，......，N)。按照图10的连续采样，我们将获 得一系列钟差数据组Xij，其中i＝1，2，......，N表示第几组钟差(即图1中的钟 差1、钟差2、......钟差N)，j＝1，2，......，N表示第i组钟差的第几个数据。
本实施例中，模型计算模块的实现原理如下：
以基站时钟2经预处理后获得归一化的信号，再经钟差计算模块后获得的 钟差2数据组X2j为例(其它各路处理方法一致)：按照图4的原理进行连续采样 可以获得钟差数据X21、X22、......X2N，在本模块中，首先对上述数据进行相 邻两项相减获得钟差差频数据Y2K(K＝1，2，......N)
在实际应用中，通过最小二乘法，对上述钟差差频数据Y2K进行一次曲线 拟合来得到具体的漂移量。最小二乘法中因变量Y与自变量X之间的关系可以用 如下的数学模型表示：
Y＝a+bX+ε (3)
其中a，b是未知常数，ε是随机误差。X表征测量数据的个数(j)，Y表征 测试的差频数据，而b就是我们所需要的漂移，具体计算公式如下：
Figure BDA0002861936420000121
式中，xi表征具体的第j个数据点，
Figure BDA0002861936420000122
为所有数据点累加后的平均值，yi为 第j个点差频测试值，
Figure BDA0002861936420000123
表征所有差频测试值累加后的平均值。
得到漂移值b后，再用钟差差频数据Y2K分别减去漂移值获得扣除漂移后 的钟差差频率修正数据Z2K。然后再用公式(5)求得在图4采样时间T＝1秒 的频率稳定度数据：
Figure BDA0002861936420000131
根据实际授时的需要，我们有时会用到T＝10秒、T＝1小时等的结果，处理方 法是：因为Z2K表征T＝1秒的数据，我们将每10个Z2K数据(即10秒)或每 3600个Z2K数据(即1小时)进行累加平均后，再依照式(5)求得频率稳定 度数据
Figure BDA0002861936420000132
或
Figure BDA0002861936420000133
本实施中授时预报输出模块的实现原理如下：
以某一特地环境实际授时要求(T＝1小时)为例(即每1小时要求地面基 站输出准确的授时信号)：按照上述方法我们可以获得N组频率稳定度数据
Figure BDA0002861936420000134
它表征了图1中地面基站时钟1、地面基站时钟2、......地 面基站时钟N的在以T＝1小时为间隔的频率特性，我们选择其中最小的频率稳定 度数据(如：
Figure BDA0002861936420000135
)，即对应的地面基站时钟2作为授时预报时钟输 出。
车载定位模块：
请参阅图11，车载定位模块包括接收机、时间修正模块、伺服器、压控修 正模块、VCXO模块、传统电子线路以及量子***，其中；
接收机、时间修正模块、伺服器、量子***、传统电子线路、VCXO模块及 时间修正模块依次连通，压控修正模块分别与VCXO模块及伺服器连通；
时间修正模块接收高稳时钟源；
接收机接收交通控制中心的授时信号。
请参阅图12，本实施例中的时间修正模块包括计数器、DDS分频模块以及 延时阵列，其中：
DDS分频模块、VCXO模块、计数器、伺服器、延时阵列连通及DDS分频模块 依次连通；
延时阵列与计数器分别输入交通控制中心授时信号，高稳时钟源输入延时 阵列。
(1)、交通控制中心信号修正
按照图11，接收机获得交通控制中心授时发送的信号，经转换处理后获得 秒脉冲信号送至时间修正模块中，在秒脉冲的一个周期范围内对VCXO输出的频 率信号进行计数并获得相应的修正值送至图11中的伺服(如图12所示)，并通 过压控修正模块输出相应的直流纠集电压作用于VCXO(如图11所示)，相应的 时序如图13所示。
交通控制中心授时秒脉冲闸门信号(宽度为T)在高电平时，经t1时间后， VCXO频率信号第一个脉冲的上升沿，使计数器使能端有效，开始VCXO频率信号 计数，当T秒后，交通控制中心授时秒脉冲闸门低电平到来时，没有停止计数， 经过t2时间后，等到随后而至的VCXO频率信号的上升沿到来时计数器关闭。这 里使能信号(实际闸门信号)的时间宽度，恰好等于VCXO频率信号的完整周期 数(N)。根据上述相关参数：T、t1、t2、N，按照传统交通控制中心授时时 差比对技术图2中的伺服可以获得对应的VCXO频率信号的修正值，并通过图11 中的压控修正模块输出相应的直流纠集电压作用于VCXO
(2)、本地高稳时钟源同步
上述方案可以将高稳时钟源同步到交通控制中心授时信号上，但这并不是 完整的，因为我们还需要对高稳时钟源的短期频率稳定度做改进：按照图12， 我们将VCXO经DDS分频后获得的信号、高稳时钟源、交通控制中心授时秒脉冲 均送至延时阵列模块中。在这里高稳时钟源通常选择高稳H钟源，它的输出信 号频率通常为10MHz，而我们选择用的VCXO的频率也是10MHz，经DDS分频后获 得1MHz的频率信号。其中延时阵列模块的原理图如图14所示，对应的时序如图 15所示：
预置的交通控制中心授时秒脉冲闸门信号(宽度为T＝1秒)在高电平到来 时，VCXO分频信号第一个脉冲的上升沿，使计数器1、计数器2使能端有效，并 分别对VCXO分频信号和本地参考信号计数，当T秒后，预置的交通控制中心授 时秒脉冲闸门信号高电平再次到来时，此时两计数器并没有停止计数，一直等 到随后而至的VCXO分频信号的上升沿到来时两计数器同时关闭。这里使能信号 (实际闸门信号)的时间宽度，恰好等于VCXO分频信号的完整周期数，。
设VCXO分频信号的频率为Fx，高稳时钟源信号的频率为fo，在闸门时间T 内，计数器对VCXO分频信号及高稳时钟源信号的计数分别为N1，N2，则有：
Figure BDA0002861936420000151
由式(1)可知，VCXO分频信号的频率fx与高稳时钟源频率fo及两计数器 的计数值N1，N2有关。要注意到的是图15中VCXO分频信号和本地参考信号由于 频率不相同，所以在A、B点处它们的相位不可能重叠相等，对图15中的A、B 处进行放大，我们可以获得图16的“存在相位差的测量图”：
当交通控制中心授时秒脉冲的闸门信号触发沿脉冲到来时，等待下一个 本地参考信号的上升沿，此时刻使能相应计数器在A点和B点进行“开始计数” 与“结束计数”操作。由图15可知，使能计数器时刻点A和B与本地参考信 号信号的下一个沿脉冲到来存在着时间差△t1，△t2，其具体差值的大小取决 于本地参考信号与本地参考信号在A时刻或B时刻的相位差值，并且其大小也 不是一个恒定的固定相位差关系，这就会导致在每次采样时存在着不同的误 差，对于那些高稳定度、高频率的时钟频率源来说，需要更进一步的改进测量 的方法来确定△t1，△t2值，以提高其测量精度。此时我们采用了如下的解决 方法：按照图14，VCXO分频信号和本地参考信号还分别送至非门阵列，非门 阵列中设置了N级(N为偶数)非门和一个与门，要注意的是这些非门及与门 是由内部的FPGA芯片模拟产生的，当图16中的A时刻到来时VCXO分频信号 将分别经过非门阵列的2个非门、4个非门、6个非门......N个非门，然后 再分别与高稳时钟源信号经过一个与门，如图17所示：
参考图16和图17可以获知：当图16中的A时刻或B时刻到来时，图17 中的与门只有等到本地参考信号的高电平到来才会被“与”运算后被状态1 检测模块识别为“1”：例如图16中的A时刻到来时，由于VCXO分频信号为 高电平(即“1”状态)，当经过N＝6个图17中的逻辑“非”门延时后，高稳 时钟源信号的高电平来临，使相应的“与”门运算为“1”，而之前的N＝2、 N＝4中的“与”门运算均为“0”。这样，只要通过图7中的状态“1”检测模 块检测相应的“与”门运算为1的N值即可求得图16中的△t的大小。同理 亦可求得△t2的大小。
有了上述求得的△t1，△t2，再结合式(1)，按照现有技术，我们可以 精确测量获得VCXO分频信号的频率修正值，并通过图1中的压控修正模块输出 相应的直流纠集电压作用于VCXO。
归一化信号采集模块；
上述所有模块产生的待采集模拟信号送至本专利的归一化信号采集模块 中，如图18所示，归一化信号采集模块包括AD采用组、缓存器组、数字信号处 理模块、时钟发生器及测量模块，其中：
AD采用组、缓存器组、数字信号处理模块及测量模块依次连通，时钟发生 器分别与AD采用组及缓存器组连通。
本实施例中，AD采样组包含N个ADC采样芯片，用于对待采集信号进行采样， 其中N为大于1的整数；
缓存器组包含N个存存储器，用于存储ADC采样数据；
时钟发生器：产生有固定相位关系的2N组方波时钟信号。一方面用于AD 采样组中的ADC芯片使能；另一方面使能缓存器组进行数据存储操作。
数字信号处理模块：访问缓存器组的采样数据，处理后输出。在这里将一 些诸如定位时序、监测时序等明显的周期频率信号作为归一化数字信号输出至 测量模块中，而其它采集的传感器信号通过微处理的处理后用作存储和显示 用。
如图19所示，待采集信号同时送入AD采样组中5路ADC采样芯片中进行采 样，ADC在时钟信号发生器送出的5路相邻相位差为36度(0度、36度、72度、 108度、144度)的采样时钟使能下，产生5路数据流，并送至缓存器组。缓存 器组由5路先进先出存储器(FIFO)构成，在时钟发生器送出的5路相邻相位差 为36度(180度、216度、252度、288度、324度)的存储时钟触发下，对ADC 采样数据流进行缓存处理。同时数据信号处理单元访问FIFO写满中断后，使能 FIFO中的缓存数据读出，并按照采样时间的先后关系，拼合成一个完整的采样 过程。
请参阅图20，图20为本实施例提供的测量模块的一个原理图：
归一化数字信号及高稳归时钟源信号输入多路分频模块，经处理后，分别 得到1pps的开门秒信号、1pps的关门秒信号，均送至高精度时间间隔计数器进 行计数，并将计数结果送至锁存器保存。中央处理器通过访问锁存器中的数据 得到相应的计数值，按照传统电动车传感器相关参数检定标准显示在LCD屏上。
其中多路分频模块由N个单一化电路组成，图21为单一化电路：
以归一化数字信号1单一化电路为例：归一化数字信号1加载到图21中的频 率源信号端，经过隔离放大器后，一路信号进入走时计数中，走时计数对归一 化数字信号1进行处理，得到相应的频率值并送至锁存器1。中央处理器通过对 锁存器1的访问得到转化后的归一化数字信号1的频率值，并通过命令字改写 DDS中另一路自隔离放大器送入的归一化数字信号1频率信号的分频值，使DDS 输出信号为1Hz，经滤波整形与中央处理器控制的一路‘0’或‘1’信号送至， 经‘与’运算得到受中央处理器‘0’、‘1’控制的检定用1pps的信号输出。
其余的高稳归一化数字信号、归一化数字信号2…归一化数字信号N信号的 处理均同上。
其中高精度时间间隔计数器工作时的开门信号、关门信号如图22所示，假 定A为高稳归一化数字信号，B为归一化数字信号，而同时被检定的归一化数字 信号N＝10，采样的时间T为“5分钟(即300秒)”，则有下列一种方案：对N＝1 的归一化数字信号1，在某一开始时刻01秒的位置，中央处理器根据图2原理给 图3中高稳时钟源信号‘与’门‘1’信号，当图22中A高稳时钟源信号上升沿 到来时，图21中与门运算得到‘1’启动高精度时间间隔计数器开门信号，计 数器开始计数；同时中央处理器根据图2原理给图3中归一化数字信号1‘与’ 门‘1’信号，当图22中B归一化数字信号(即归一化数字信号)上升沿到来 时，图21中与门运算得到‘1’关闭高精度时间间隔计数器计数操作，计数器 停止计数。从而得到一个归一化数字信号1与高稳时钟源信号时差数据t1。下 一个采样时间T开始时刻即301秒，重复上面过程，从而得到一个归一化数字信 号1与高稳时钟源信号时差数据t2，我们有，Δt1＝t2-t1，再重复上面Δt1的过程， 有公式：
Δti＝ti+1-ti (1)
其它的N＝2、3、…10对应的归一化数字信号2、归一化数字信号3、…归一化数 字信号10的测量方法和归一化数字信号1一样，只是测量时间选择在采样时间 周期T的02秒、03秒、…10秒即可。这种方法还有一个好处：在短时间内完成 多台N＝10台归一化数字信号的检定，其它时间可以让图21中的器件“睡觉”。 采样的时间T为“300秒”，计算归一化数字信号稳定度，根据式(1)有：
(Δf/f)i＝(Δti+1-Δti)/(t) (2)
在式(2)中，因为采样的时间T为“300秒”，故t＝300。将式(2)得到的(Δ f/f)i数据代入阿仑方差计算式(3)中得出最后的归一化数字信号稳定度指标。
Figure BDA0002861936420000181
其中，本实施中的软件实现原理图如图23所示，软件流程图原理如下：
***启动并进入初始化状态，启动微处理器并相应***接收模块，对*** 信息进行搜索。在微处理器的控制作用下即可对路况车况信息进行实时监控， 并记录重要信息。传感器组在正常情况下，处于待命状态，一旦有紧急情况发 生，即刻启动预警机制。触发脉冲发生器在紧急情况下，启动无线发射器，控 制发射器动作，使其向交通控制中心和附近其他过往车辆发出预警信号。在发 送完毕后，即结束单次发送。否则，继续发送直到成功。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明提供的新能源车的安全系 统，当电压传感器组受到的压力过大时，会自动触发预警器以及无线发射器发 送预警信号，提醒其他车辆，并通知交通台进行自救，并且本实施例中的车载 定位模块内含精密时钟单元，定位更加精确，从而提高车辆安全***的性能。
以上对本发明实施例所提供的一种新能源车的安全***进行了详细介绍， 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施例进行了阐述，以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人 员，依据本发明的思想，在具体实施例及应用范围上均会有改变之处，综上， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种新能源车的安全***，其特征在于，所述新能源车的安全***包括车载定位模块、电压传感器组、电子眼组、无线接收器、归一化信号采集模块、车载广播模块、微处理单元、信息存储及显示装置、预警器、触发脉冲发生器以及无线发射器，其中：
所述车载定位模块、所述电压传感器组、所述电子眼组、所述无线接收器分别与所述归一化信号采集模块连通，所述微处理单元分别与所述归一化信号采集模块、所述车载广播模块、所述信息存储及显示装置、所述预警器及所述触发脉冲发生器连通，所述无线发射器用于向交通控制中心及其他新能源车的安全***发射信息；
所述车载定位模块内含精密时钟单元，用于实时追踪定位本车的具体方位以及同步时钟；
所述压电传感器组中的压电传感器分别安装在新能源车的车头、车门及车尾，当所述压电传感器接收到的压力大于阈值时，所述压电传感器将所述压力转化成电信号发出，经所述归一化信号采集模块及微处理单元处理后，通过所述预警器发出第一预警信号，及通过触发脉冲发生器启动无线发射器发出第二预警信号。
2.根据权利要求1所述的新能源车的安全***，其特征在于，所述电子眼组包括固定支架、前视镜头以及下视镜头，所述固定支架用于固定所述前视镜头以及所述下视镜头。
3.根据权利要求2所述的新能源车的安全***，其特征在于，所述前视镜头，用于实时记录前车的交通违章行为，为违章处罚取证提供证据，并将记录的信息通过所述无线发射器发送至所述交通控制中心；
所述下视镜头，用于记录驾驶者的驾车情况。
4.根据权利要求1所述的新能源车的安全***，其特征在于，所述交通控制中心包括信息输出模块以及同步定位输出模块，其中：
所述信息输出模块用于处理接收到的用户信号信息，并将处理后的信息反馈给新能源车的用户端；
所述同步定位输出模块，用于在卫星信号参考下，对基站信号进行处理，并将处理后的信号输出到所述用户端。
5.根据权利要求4所述的新能源车的安全***，其特征在于，所述同步定位输出模块，包括统一参考源、预处理模块、接收机、钟差计算模块、模型计算模块以及授时预报输出模块，其中：
所述预处理模块用于接收时钟频率信号，并在所述统一参考源的作用下对所述时钟频率信号进行处理，得到归一化的时钟频率信号，并将所述归一化的时钟频率信号输送至所述钟差计算模块；
所述钟差计算模块，用于将所述归一化的时钟频率信号在所述统一参考源以及所述接收机获得的卫星信号作用下进行钟差比对并获得相应的钟差数据；
所述模型计算模块，用于分析所述钟差数据，对所述钟差数据进行优化选择后，将优化选择后的钟差数据作为输出数据。
6.根据权利要求5所述的新能源车的安全***，其特征在于，所述预处理模块包括隔离放大器、第一DDS处理模块、第二DDS处理模块、走时计数器、锁存器、单片机以及滤波器，其中：
所述时钟频率信号经过所述隔离放大器后分别送至所述第一DDS处理模块以及第二DDS处理模块；
所述第一DDS处理模块用于对所述时钟频率信号进行百分之一分频处理；
所述隔离放大器、所述第一DDS处理模块、所述走时计数器、所述锁存器、所述单片机所述第二DDS处理模块以及所述隔离放大器依次连通，所述单片机还与所述第一DDS处理模块连通，所述滤波器与所述第二DDS处理模块连通。
7.根据权利要求5所述的新能源车的安全***，其特征在于，所述钟差计算模块包括第一计数器、第二计数器以及单片机，所述单片机分别与所述第一计数器及所述第二计数器连通，其中：
所述第一计数器，用于获取所述归一化的时钟频率信号；
所述第二计数器，用于获取所述统一参考源的信号；
所述单片机，用于接收所述接收机获得的卫星信号，并进行钟差数据输出。
8.根据权利要求1所述的新能源车的安全***，其特征在于，所述车载定位模块包括接收机、时间修正模块、伺服器、压控修正模块、VCXO模块、传统电子线路以及量子***，其中；
所述接收机、所述时间修正模块、所述伺服器、所述量子***、所述传统电子线路、所述VCXO模块及所述时间修正模块依次连通，所述压控修正模块分别与所述VCXO模块及所述伺服器连通；
所述时间修正模块接收高稳时钟源；
所述接收机接收所述交通控制中心的授时信号。
9.根据权利要求8所述的新能源车的安全***，其特征在于，所述时间修正模块包括计数器、DDS分频模块以及延时阵列，其中：
所述DDS分频模块、所述VCXO模块、所述计数器、所述伺服器、所述延时阵列连通及所述DDS分频模块依次连通；
所述延时阵列与所述计数器分别输入所述交通控制中心授时信号，所述高稳时钟源输入所述延时阵列。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的新能源车的安全***，其特征在于，所述归一化信号采集模块包括AD采用组、缓存器组、数字信号处理模块、时钟发生器及测量模块，其中：
所述AD采用组、缓存器组、数字信号处理模块及所述测量模块依次连通，所述时钟发生器分别与所述AD采用组及所述缓存器组连通。
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