CN203102612U

CN203102612U - 一种汽车行车安全防撞***

Info

Publication number: CN203102612U
Application number: CN 201320152129
Authority: CN
Inventors: 章逸凡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2023-03-29

Abstract

一种汽车行车安全防撞***，包括微处理器以及安装在固定点或车上的用于向后车发射超声波的超声发射器、向后车发射无线电波的无线发射器，安装在车前的无线接收装置，所述无线接收装置包括由超声接收器组成的声源定位装置和无线接收器，该超声接收器和无线接收器都与所述微处理器连接，该微处理器的报警信号输出端连接有报警装置；后车根据接收到测距无线电波和测距超声波的时间差，计算出距离前车或障碍物的距离，测量距离较长，精度高，后车还要根据多普勒效应分析通过计算测距的超声波的频率获得前车和后车的相对速度，行车安全性大大提高。

Description

一种汽车行车安全防撞***

技术领域

本实用新型涉汽车安全***，尤其是一种用于能见度较低的天气情况下的汽车行车安全防撞***。

背景技术

目前汽车保有量不断增大，道路上的车流量越来越大，交通事故频发，尤其是在晚上照明状况较差或者大雾天气，后车不能判断前方较远地方的交通状况，后车往往由于车速过快来不及刹车等原因，造成追尾等交通安全事故。目前虽然已经有了应用到汽车上的测距雷达，其是根据发射超声波，然后再接受反射回来的超声波，反射回来的超声波损耗较大，测量作用距离有限，而且无法知道相对速度，可靠性低。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种可靠性高的汽车行车安全防撞***。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种汽车行车安全防撞***,其特征在于，包括微处理器以及安装在固定点或车上的用于向后车发射超声波的超声发射器、向后车发射无线电波的无线发射器，安装在车前的无线接收装置，所述无线接收装置包括由超声接收器组成的声源定位装置和无线接收器，该超声接收器和无线接收器都与所述微处理器连接，该微处理器的报警信号输出端连接有报警装置。

还包括用于车辆间无线组网通信的无线通信装置，该无线通信装置与所述微处理器连接。

所述无线通信装置可以为无线路由器等无线通信装置。

所述声源定位装置包括四个超声接收器，该四个超声接收器分布在与地面垂直的同一正方形面上，正方形面的每一个直角处都设置一个所述的超声接收器，在正方形面的中心处安装所述无线接收器，每个超声接收器到无线接收器的距离都相等；

还包括GPS模块和显示器，该GPS模块和显示器分别与所述微处理器连接。

本实用新型的积极效果是：

每辆车上和固定点都安装有同时向后车发射超声波的超声发射器、向后车发射无线电波的无线发射器，该超声发射器和无线发射器分别同时发射测距超声波和测距无线电波，后车根据接收到测距无线电波和测距超声波的时间差，计算出距离前车或障碍物的距离，测量距离较长，精度高。后车还要根据多普勒效应分析通过计算测距的超声波的频率获得前车和后车的相对速度。当后车接收到的超声波频率在减小，说明前车速度比后车速度快，不会出现追尾事故，不提示报警。当后车接收到的超声波频率在增大，说明后车速度比前车速度快，如果根据测量结果如果判断相对靠近速度大或者两车小于安全距离，则提示报警。如果接收到的超声波频率不发生变化，则说明前方和后方保持相同的速度。当靠近速度等于当前车速时，说明前方为为固定的障碍，当距离固定障碍物小于安全距离时，提示报警。

***还安装有用于车辆间无线组网通信的无线通信装置，该无线通信装置能够对一定范围内的车辆相互之间自动组网，发布时间基准和车辆信息，避免不同车辆发射信号的相互干扰，由于每辆车的编码不同，因此能够识别前方多个目标，并且周围车辆可以获得车辆的宽度，车型等信息，方便后方来车的司机作出判断，减小或避免交通事故的发生。

超声接收器的数目为四个一组，该四个超声接收器分布在与地面垂直的同一正方形面上，正方形面的每一个直角处都设置一个超声接收器，根据不同超声接收器接收同一个声源信号的时间差计算出计算出前方车辆的方位角，同时配合上GPS模块，确定前方车辆处于的车道，如果与前方车辆不在同一行车道上，不会出现安全事故，因此即使车速超过前车且小于在安全距离范围，也不进行报警提示。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

图2为面四元十字阵定位原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种汽车行车安全防撞***,包括微处理器1以及安装在车上的用于向后车发射超声波的超声发射器2、向后车发射无线电波的无线发射器3，安装在车前的由四个超声接收器组成的声源定位装置4、无线接收器5，微处理器1通过驱动器与超声发射器2连接，微处理器1还与无线发射器3连接，超声接收器通过超声波放大器与微处理器1连接，无线接收器5通过无线放大器与微处理器1连接，该微处理器1的报警信号输出端与报警装置的信号输入端连接。

每辆车上都安装有同时向后车发射超声波的超声发射器2、向后车发射无线电波的无线发射器3，该超声发射器2和无线发射器3分别同时发射测距超声波和测距无线电波，后车超声接收器和无线接收器5分别接收前方发射来的超声波信号和无线电信号，无线电信号在空气中的速度是30万公里/秒，而超声波信号在空气中的传输速率只有340米/秒，因此在该测距应用中，无线电信号的传输时间可以完全忽略不计，微处理器1根据接收到测距无线电波和测距超声波的时间差，即可计算出距离前车或障碍物的距离，超声波能量损失小，测量距离较长，精度高。

在道路的拐弯处和道路上固定的障碍物等容易发生交通事故的地方安装同时向后车发射超声波的超声发射器2和向后车发射无线电波的无线发射器3，这使得后方车辆也能够及时知晓前方障碍物的信息，谨慎通过易发险情路段。

后车还要根据多普勒效应分析和计算测距的超声波的频率。当后车接收到的超声波频率与标准频率相比在减小，说明前车速度比后车速度快，不会出现追尾事故，不提示报警。当后车接收到的超声波频率与标准频率相比在增大，说明后车速度比前车速度快，如果根据测量结果判断两车距离较近，则提示报警。如果接收到的超声波频率与标准频率相比不发生变化，则说明前方和后方保持相同的速度。当后车靠近前车的速度等于当前车速时，则说明前方为固定的障碍，当距离固定障碍物小于安全距离时，提示报警，从而司机减速慢行，注意行车安全。

***还安装有用于车辆间无线组网通信的无线通信装置，该无线通信装置都与微处理器1连接，该无线通信装置能够对车前和车后一定范围内的车辆相互之间自动组网，车辆间都相互发布时间基准和车辆信息或者障碍物信息，每辆车的车辆信息都分别包含有代表该车辆或者障碍物信息的唯一编码，通过该唯一的编码识别不同车辆或者障碍物发送的用于测距的超声波信号和无线电信号，避免了不同车辆和/或障碍物处发射信号的相互干扰，由于每辆车的编码不同，因此能够识别前方多个目标，并且通过编码可以获得车辆的宽度，车型等信息，方便后方来车的司机作出判断，减小或避免交通事故的发生。

无线通信装置为无线路由器，路由器之间构成无线局域网络，通信方式可以为无线WIFI等无线通信技术。

有了与前车的位置和相对速度，还需要确定前车的位置，其是采用设置四个超声接收器，该四个超声接收器分布在与地面垂直的同一正方形面上，正方形面的每一个直角处都设置一个所述的超声接收器，在正方形面的中心处安装所述无线接收器5，每个超声接收器到无线接收器5的距离都相等；还包括GPS模块和显示器，该GPS模块和显示器分别与微处理器1连接。

每个超声接收器到无线接收器5的距离都相等，采用平面四元阵算法，其原理是基于时延的几何定位方法，是利用超声接收器阵列各个阵元上接收同一个声源信号的时间差（时延），以及几何关系来求出声源的方位信息。为了测出三维空间目标的俯仰角、方位角和距离，需要有三个独立的时延量，所以至少需要四个超声接收器，如图2所示，图中给出了一种平面四元十字阵的几何模型：四个麦克风阵元的坐标分别为M1(d/2,0,0),M2(0,d/2,0),M3(-d /2,0,0),M4(0,-d/2,0)，声源S的坐标为(x ,y, z)，声源到坐标原点的距离为r，俯仰角为θ，方位角为，d为阵元间距。假设r>>d，则可假设基阵接收的信号为平面波。设相对于M1，声源到达阵元M2,M3,M4的时延分别为τ21、τ31、τ41，声源到M2，M3，M4与到M1的声程差分别为d21，d31，d41。

通过推到可得到声源S关于(x，y，r₁)的空间坐标：

设c为声速，声程差表示为：

根据该平面四元阵算法，通过解方程组实现对空间声源的定位，而在数据处理时，只需要利用微处理器1解方程就能够快速得出S的正确位置坐标。之后配合GPS模块，GPS模块则可以判断出前车是在什么道路上，参考汽车制动的国家标准，根据相对速度，距离，位置设定报警的范围。

根据不同超声接收器接收同一个声源信号的时间差计算出计算出前方车辆的方位，同时配合上GPS模块，确定前方车辆处于的车道，如果与前方车辆不在同一行车道上，不会出现安全事故，因此即使车速超过前车且不在安全距离范围内，也不进行报警提示。

显示器作为人机交互界面，用于道路信息状况显示。

实施例2：

实施例2与实施例1基本相同，不同点在于对信号相互干扰的问题处理方法不同。其实现如下：当行驶在前方道路上的车辆超过两辆时，就可能会出现信号相互干扰的问题，因此发射的测距超声波信号和测距无线电波信号都包含有代表不同车辆的唯一编码，同一辆车发射的测距超声波信号和测距无线电波信号里面表征车辆的编码相同。后车的微处理器1根据接收到的测距超声波信号和测距无线电波信号，在计时的同时对信号解码以判断出代表的车辆，这样就避免了不同车辆发出的信号相互干扰的问题。

实施例1和实施例2中的超声接收器和超声发射器都可以采用相同的多组。采用多组相同的超声接收器，它们平面之间呈一定的角度，接收来前方来自不同方向的超声波以进行定位。向后发射超声波的超声发射器也可以设置朝向不同方向的多个，该多个超声发射器同时向不同方向发射相同的超声波，以解决覆盖角度问题。

本实用新型的上述实施例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动，在此没有对所有的实施方式予以穷举，但是凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims

1.一种汽车行车安全防撞***,其特征在于，包括微处理器（1）以及安装在固定点或车上的用于向后车发射超声波的超声发射器（2）、向后车发射无线电波的无线发射器（3），安装在车前的无线接收装置，所述无线接收装置包括由超声接收器组成的声源定位装置（4）和无线接收器（5），该超声接收器和无线接收器（5）都与所述微处理器（1）连接，该微处理器（1）的报警信号输出端连接有报警装置。

2.根据权利要求1所述的汽车行车安全防撞***，其特征在于，还包括用于车辆间自动无线组网通信的无线通信装置，该无线通信装置与所述微处理器（1）连接。

3.根据权利要求2所述的汽车行车安全防撞***，其特征在于，所述无线通信装置为无线路由器。

4.根据权利要求1所述的汽车行车安全防撞***，其特征在于，所述声源定位装置（4）包括四个超声接收器，该四个超声接收器分布在与地面垂直的同一正方形面上，正方形面的每一个直角处都设置一个所述的超声接收器，在正方形面的中心处安装所述无线接收器（5），每个超声接收器到无线接收器（5）的距离都相等；

还包括GPS模块和显示器，该GPS模块和显示器分别与所述微处理器（1）连接。