CN100382991C - 一只传感器实现车辆加速或减速/刹车分级显示方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用一只加速度传感器实现车辆加速或减速/刹车方法及装置。特征在于在车辆上只放置一只加速度传感器，利用传感器对车辆行驶中速度改变的敏感特性，将车辆向前的加速度或刹车/减速信号经简便电路处理后，分别对车辆向前加速度显示及对刹车/减速时产生向后加速度的程度产生分级显示，与车辆原刹车信号间形成逻辑“或”的关系。装置中包括安装一只2g量程加速度传感器及信号处理电路，分别驱动放在车内前部的向前加速度显示器和方在车后部的分级刹车/减速显示器。可就本车减速程度对后面车辆进行分级警示，提醒后车驾驶员根据前车告示的减速程度对己车采取合适程度的刹车，避免追尾等事故发生。

Description

一只传感器实现车辆加速或减速/刹车分级显示方法及装置

技术领域

本发明涉及一种只用一只加速度传感器实现车辆加速或减速/刹车分级显示方法及装置，属于传感器技术及应用领域。

背景技术

传感技术、信息处理和信息传输称为信息三大基础技术。传感技术是当今世界迅速发展的高新技术，涉及的学科面宽，应用面广。传感技术主要研究信息获取、转换和执行相关的传感器(包括敏感器和执行器)和系统，传感器由于其对外界情况的敏感特性而有着及其广泛的应用背景。惯性传感器是传感器中的一个重要类别，是感知运动状态的敏感元件，作为惯性器件的加速度传感器在对物体运动状态的表征中有着极其重要的用途。

汽车作为一种行进物体对加速度传感器的需求正逐渐为人们所认识。目前，我国汽车工业发展势头迅猛，已成为许多城市的支柱产业之一，同时，汽车也作为一种高档耐用消费品逐步走进家庭，驾驶爱好者也日渐增多。众所周知，所有汽车均有车速表，使驾驶者能时刻了解自己的车速，车速表是汽车仪表中不可缺少的部分。但车辆的加速度表并没有成为汽车仪表的一部分，因为加速度并非开车时必须知晓的参数，但许多追逐时尚的人们在开车时却非常关心自己车辆的加速性能，如果能在加速的同时通过相应的仪表盘或其它显示装置直观地感受到车辆的加速情况，对于爱车一族而言，将会获得一种快感。如采用加速度传感器对加速度的感知性能制成相应的加速度指示系统，可以满足爱车族在驾车时从中获得快感的需求。另一方面，驾车者也可通过随时了解车辆加速度情况而主动限制自己的过分提速(如象在速度表上采用过高速度红线标注，对过大的加速度范围在显示上用红线警示)，对谨慎驾驶和安全行车方面起到积极的作用。

目前，汽车刹车灯系统是与刹车动作系统相连。驾驶员一踩刹车，汽车尾部的刹车灯开关即被打开，刹车灯就立刻点亮，提示后面的车辆，前车已经刹车减速。但事实上，在车辆行驶当中，在某种情况下，驾驶员并未踩刹车，而是由于道路及车辆本身的缘故甚至是发生事故导致车速瞬时降低，此时，传统的刹车灯系统不会做出任何反应。这样后面的车辆不会得到很好的信息，致使出现连续追尾等恶性交通事故。如果能将刹车灯再与加速度传感器信号系统相连时，由于该传感器对运动物体速度变化的感知，它可以根据车辆减速状况输出信号，并在达到一定的预设开关点时，驱动刹车灯点亮，从而使刹车灯系统成为不只依赖驾驶员操作，同时还根据车辆减速情况自动判别是否点亮的智能刹车灯系统。将加速度信号与刹车动作信号是逻辑“或”的关系，这样不会影响到原有刹车系统的正常工作，即刹车动作时灯还会亮。但增加的减速自动显示功能将在原有刹车灯的基础上大大提高了向后面车辆提供的安全信息。总之，加装此种智能减速警示系统将为安全行车提供更多的保障。

驾驶员在根据前面车辆刹车灯亮之后，最希望能够指导前车刹车程度和前车实际减速的程度以采取恰当程度的相应刹车措施。这样既可以与减速的前车保持足够的距离保证不发生追尾，有可以避免刹车动作过激而再影响到其后面的车辆。仅看到前面刹车灯亮，有时不能得到前面车辆减速的实际程度。往往驾驶员是根据两车距离的瞬时变化来感知这些进一步信息的。但在夜间或驾驶员经验不十分丰富时有时很难较准确判断。能否使用同一只加速度传感器，既能在车辆加速行驶时显示加速度，而又可以自动对减速程度进行测量，并通过与预先设置的减速分级阈值比较来驱动可以分级显示的高位刹车/减速灯，使后面的驾驶员得到前车刹车/减速的实际程度而采取合适的相应刹车动作。这样的显示可以用对高位刹车灯分段显示来实现，也可以分级显示亮度或分级闪烁等方法实现，当然也可以改变灯的显示阵列形状来实现。并且还保留了正常的低位刹车尾灯的原有功能。以上就构成本发明的主要构思。

发明内容

本发明的目的在于通过只用一只加速度传感器实现车辆加速或减速/刹车分级警示显示的方法。提供的一种车辆加速度和减速度的传感器自动检测及显示系统的实施，对现有车辆的仪表指示系统起到了一定的补充和提高作用。对向前加速度的显示可以为驾驶员提供安全行车依据并增加驾车乐趣。更重要的是该发明能使用同一只传感器对车辆减速(无论有没有主动刹车)的自动检测对后面车辆提供根据减速程度分级的警示显示，对避免追尾事故的发生起到很大的作用。本发明突破了传统刹车灯系统必须由驾驶员操纵的局限，给行车安全提供了更大的帮助。

为了达到以上目的，本发明的技术解决方案是：

1.本发明首先提供了一种车辆加速度测试装置，它包括一个可感知正负加速度的传感器及加速度信号处理电路和显示驱动电路，一个加速指示器和一个减速自动分级显示器。其中加速度传感器是其核心部件。该传感器可对车辆的加速度状况做出反应，并根据车辆加速度的不同，输出相应的信号，该传感器通过接口驱动电路的处理与显示部件构成一个车辆加(减)速度测试系统，可直观地、确切地反映出车辆当前的加(减)速度。适用于本发明的加速度传感器根据车辆正负加速度的范围是2g左右，传感器本身已是成熟技术，主要有电容加速度传感器和压阻加速度传感器。如美国ADI公司生产的ADXL系列传感器。传感器中有采用硅微机械技术形成的加速度敏感电容，在加速度作用下，电容极板间距变化引起电容值变化，经接口电路转换后形成输出电压随加速度变化的信号。也可以采用如美国ENDEVCO公司生产的压阻加速度传感器。传感器质量块在加速度作用下产生惯性力，导致与质量块相连的力学梁上产生应力，由硅的压阻效应，各应变电阻发生变化，通过电桥差分输出产生电信号。

2.本发明的一个特点是采用一个加速度传感器的信号达到两种显示效果。其一为车辆向前加速度的实时显示，选用适当的显示部件大致(如采用柱状液晶显示屏或发光二极管电平指示模拟显示器等)或精确(如采用指针式或数字式表头等)地显示当前车辆的加速度值。传感器信号放大使用的是美国BB公司生产的INA125仪表放大器，它自带精密电压输出。其二为车辆的减速分级提示装置，可在车辆后方安装指示灯或其它醒目的显示部件并受控于加速度传感器。当车辆减速时，可通过信号输出控制减速指示灯发光，从而达到警示后面车辆的作用，这与驾驶员踩刹车点亮刹车灯有本质区别，此时的减速指示灯完全由加速度传感器感知减速程度而控制，与驾驶员行为无关，是智能减速警示灯。该自动减速测量信号可与原车上的刹车信号间形成“或”的逻辑关系，所以是在不干扰原刹车信号前提下的一种非刹车动作下测量减速亮等警示功能增强。该减速信号经与预置减速度阈值的比较自动识别测量刹车/减速的程度，显示减速的级别。通过实验，可以确定在不同减速级别下传感器的输出电压值，在电路中用预置这样的减速级别电压，与传感器输出电压通过比较器进行比较，产生相应减速级别的驱动信号。可以制作一个专门的高位后灯来显示这样的减速级别(可以是量级或多级)。级别的显示可以采用多种形式，如利用横条形高位后灯分段显示级别，或通过灯的常亮或闪烁来区分级别，或采用各种形状后灯阵列分布的不同显示级别等等。

3.由于实时加速度和减速度的变化速度可能超过人眼的识别速度，所以在加速度传感器输出信号处理时要采用一定的滤波和延长显示时间来便于阅读和目光辨认。这种滤波和延长显示均为本领域中普通的电路。系统可以采用车辆本身提供的电源，也可以在低功耗的局部采用自带的电池供电。

4.所述的减速分级显示系统在传感器对减速程度进行检测后，自动与预先设置的减速等级阈值进行比较后产生减速程度分级信号，驱动相应减速程度的后灯显示器，使显示带有减速程度信息。

所述的减速显示分为高程度减速显示灯驱动电路、最低减速信号程度显示灯驱动电路和原刹车灯及驱动电路；其中最低减速信号与主动刹车电信号之间形成逻辑“或”电路。(详见图3、图4)

附图说明

图1为本发明用一只加速度传感器的车辆加速度显示计及减速分级警示显示系统的原理图。

图2为图1所示原理图相对应的系统在车辆上安装的模拟图。

图3为图2所示的系统的较详细信号处理结构框图。

图4为减速显示时自动与预置的减速等级阈值进行比较产生减速程度分级信号原理图。

具体实施方式

首先，请参阅附图1和2。本系统包括一个加速度传感器，固定安装在车上任何与车辆经受同样加减速运动过程的位置，如前仪表台或后台内置高位刹车灯附近。传感器信号处理接口和灯驱动电路等部分可以与加速度在一起。向前加速度显示驱动信号可以联接到安装在前仪表台驾驶员易看到的地方的显示器上。如显示器是一个指针模拟表头。另一路信号经与预置的减速程度分级信号比较后产生相应的分级显示信号，经驱动电路处理后联接到车后部三维减速警示灯阵列上形成智能减速分级警示显示。只要检测减速度达到最低的刹车效果时，该最低减速级别检测信号还经驱动电路与原车刹车等信号间联接成逻辑“或”的关系，可以帮助原车刹车灯在没踩刹车但有足够减速时也亮。

以下参照图3介绍系统的实施细节和过程。根据车辆加/减速度的实际范围，应选择2g左右量程的加速度传感器。在对车辆电源稳压和滤波后为传感器提供工作电源。为了降低加速度传感器零点漂移对车辆加速度测试数值准确度的影响，可通过电路设置使车辆在每次点火发动时对加速度传感器进行归零处理。传感器为直流电压输出，经信号放大调整后分成两路。一路经驱动级电路后驱动模拟电平柱状显示器显示车辆的加速度程度。为提醒驾驶员不要猛加速，可以使0.3g以上的输出显示为红色，以下为绿色。另一路信号为减速显示提供信号。信号先与预先设置的多个减速分级阈值电压做比较，比较器输出结果为减速级别信号。该信号经驱动级电路去点亮相应减速程度级别显示灯线阵列的相应部分。如设两级比较，阈值分别为-0.3g和-0.6g。如减速程度没有超过最低阈值，则不点亮减速灯，刹车等只会在有刹车动作时点亮。这样使车辆在有一定负加速度值时才开启智能减速警示灯，而不会在车辆速度微降时就频频点亮制动灯，给后车造成带来不必要的干扰。如减速程度在两级阈值之间，则只点亮较低减速显示部分，这部分输出是与刹车信号按照逻辑“或”的关系连接起来，都对一般刹车灯起作用的。如果比较后产生超出高级阈值的信号，则在正常减速灯部分亮之外，显示猛烈减速/刹车的信号灯部分也亮起来。对于减速分多级显示的情况可以类推。图4给出了刹车信号分两级比较识别的电路原理图。加速度传感器输出信号经放大后与预先设置的分级电压经比较器比较，如信号超过相应阈值则输出高电平，经驱动放大器去驱动相应段的显示灯。相反，信号达不到阈值的比较器输出低电平，相应段显示等不被驱动。

用于显示车辆加速度值的加速度显示装置一般置于车辆的前部，与驾驶室中所有仪器表头位置相近，便于驾驶员感知或读数。显示的方法有多种，可采用指针式表头、数字式液晶显示屏等读数型指示器，使驾驶员可方便地知晓目前具体的加速度值；也可采用发光二极管电平指示器、彩色液柱等直观的加速度显示器，驾驶员无需知道具体的加速度值，而是从闪烁的二极管指示器或起伏的彩色液柱上感受到车辆加速的情况。

用于提示车辆减速状态的警示灯一般放置在车辆尾部醒目处，使后车驾驶员可方便地注意到前车的减速状态，发光部件可选用白炽灯或发光二极管。

Claims (7)

1.一种只用一只加速度传感器实现车辆加速或减速/刹车分级显示的方法，在车辆上放置一只感知加速或减速的传感器，利用传感器对车辆行驶中速度改变的敏感特性，其特征在于将车辆向前的加速度或减速/刹车信号经电路处理后，分别对车辆向前加速度显示及对刹车/减速时产生向后加速度的程度产生分级处理，与原刹车信号间形成“或”的逻辑关系；所述的“或”逻辑关系是在不干扰原刹车信号前提下的一种非刹车动作下，减速信号经与预置减速度阈值比较自动识别测量刹车/减速的程度。

2.按权利要求1所述的只用一只加速度传感器实现车辆加速或减速/刹车分级显示的方法所使用的装置，其特征在于它由一只固定在车身上的感知正负加速度传感器，与之相连的加速度信号处理电路和显示驱动电路、以及与驱动电路相连的一个车内向前加速度程度显示器和一个减速分级显示系统组成的；所述的感知正负加速度传感器量程为2g。

3.按权利要求2所述的只用一只加速度传感器实现车辆加速或减速/刹车分级显示的方法所使用的装置，其特征在于所述的加速度传感器是电容加速度传感器或压阻加速度传感器。

4.按权利要求2所述的只用一只加速度传感器实现车辆加速或减速/刹车分级显示的方法所使用的装置，其特征在于所述的减速分级显示系统在传感器对减速程度进行检测后，自动与预先设置的减速等级阐值进行比较后产生减速程度分级信号，驱动相应减速程度的后灯显示器，使显示带有减速程度信息。

5.按权利要求2所述的只用一只加速度传感器实现车辆加速或减速/刹车分级显示的方法所使用的装置，其特征在于所述的减速显示分为高程度减速显示灯驱动电路、最低减速信号程度显示灯驱动电路和原刹车灯及驱动电路；其中最低减速信号与主动刹车电信号之间形成逻辑“或”电路。

6.按权利要求2、4或5所述的只用一只加速度传感器实现车辆加速或减速/刹车分级显示的方法所使用的装置，其特征在于减速程度的级别显示或利用横条形高位原灯分级显示，或通过灯的常亮或闪烁区分，或采用各种后灯陈列分布的不同显示级别。

7.按权利要求2所述的只用一只加速度传感器实现车辆加速或减速/刹车分级显示的方法所使用的装置，其特征在于所述的加速度显示或采用柱状液晶显示屏、或发光二极管电平指示模拟显示，或采用指针式或数字式显示。

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