CN101362454A - 车辆倾覆安全监控方法 - Google Patents

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Abstract

一种车辆倾覆后能对车内人员进行及时保护的车辆倾覆安全监控方法，它是利用设置在所有车轮支撑部位的压力传感器对车轮相对于地面的压力进行实时监控，并将车轮压力值与安全临界点进行比较，从而判断车辆是否处于危险状态，一旦判断结果是车辆处于危险状态就会立即采取安全防护措施。本发明的优点在于：能够在车辆倾覆后遭受撞击前判断出车辆处于危险状态，而提前采取保护措施，有效的保障人员的生命安全，此外本发明所述方法还具有容错度高，可靠性好，适用范围广，操作方便的特点。

Description

车辆倾覆安全监控方法
技术领域
本发明涉及一种车辆监控方法，具体的说是一种车辆倾覆后能对车内人员进行及时保护的车辆倾覆安全监控方法。
背景技术
现有各种车辆的安全装置一般都是采用安全气囊，并且只有在车辆受到猛烈撞击时安全气囊才会打开。但有些时候车辆并未受到撞击而是处于其它危险状态，例如高空坠落，翻车等，这种情况下一般的安全装置就不能及时有效地对车内人员进行保护，导致安全装置的安全系数不高。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，提供一种在车辆并未受到撞击，而处于腾空等危险状态时，发出安全警报信号的车辆倾覆安全监控方法，使其具有能够在撞击前判断车辆处于危险状态，而提前采取保护措施的功能。
为了上述目的，本发明提供两种车辆倾覆安全监控方法，供不同类型的车辆选择。
本发明提供的其中一种车辆倾覆安全监控方法，包括以下步骤：
(1)对车辆所有车轮进行压力监测；
(2)采集车轮上传来的实时压力值；
(3)将从所有车轮上获得的压力实时数据相加，判断相加后的数据是否大于设定的安全临界点，如果大于该安全临界点则车辆处于安全状态；如果小于或等于该安全临界点则车辆处于危险状态；其中安全临界点是根据不同型号的车辆对应设定的固定值，其范围小于该型号车辆空载时以100公里/小时匀速上45°斜坡时所有车轮对地面的总压力即正常行驶时车辆对地面的最小总压力，而大于车辆在静止状态下，被起重机等机械抬离地面时，车辆上的压力传感器测得的所有车轮压力的总和值即车辆静止悬空时所有车轮的总压力；
(4)若判断结果是车辆处于安全状态，则不触发车辆上的安全装置，继续对所有车轮进行压力监测；
(5)若判断结果是车辆处于危险状态，则间隔一段时间再次采集车轮上传来的实时压力值，并使用步骤(3)所述的比较判断法再次将车轮上传来的实时压力值与安全临界点进行同一判断循环内的再次判断比较，判断车辆是否处于安全状态；上述间隔一段时间再次采集数据进行比较的过程在同一判断循环内至少进行2次，若判断结果是车辆处于安全状态，则不触发车辆上的安全装置，重新开始新一轮的判断循环；若最后一次判断结果是车辆处于危险状态，则向车辆的安全装置发送脉冲信号，触发该安全装置。
本发明提供的另一种车辆倾覆安全监控方法，包括以下步骤：
(1)对车辆所有车轮进行压力监测；
(2)采集车轮上传来的实时压力值；
(3)将从车辆一侧车轮上获得的压力实时数据相加，判断相加后的数据是否大于设定的安全临界点的一半，
A.如果小于或等于该安全临界点的一半，则车辆处于危险状态；
B.如果大于该安全临界点的一半，再将从车辆另一侧车轮上获得的压力实时数据相加
a.如果仍大于该安全临界点的一半，则车辆处于安全状态，
b.如果小于或等于该安全临界点的一半，则车辆处于危险状态；
其中安全临界点是根据不同型号的车辆对应设定的固定值，其范围小于该型号车辆空载时以100公里/小时匀速上45°斜坡时所有车轮对地面的总压力即正常行驶时车辆对地面的最小总压力，而大于车辆在静止状态下，被起重机等机械抬离地面时，车辆上的压力传感器测得的所有车轮压力的总和值即车辆静止悬空时所有车轮的总压力；
(4)若判断结果是车辆处于安全状态，则不触发车辆上的安全装置，继续对所有车轮进行压力监测；
(5)若判断结果是车辆处于危险状态，则间隔一段时间再次采集车轮上传来的实时压力值，并使用步骤(3)所述的比较判断法再次将车轮上传来的实时压力值与安全临界点的一半进行同一判断循环内的再次判断比较，判断车辆是否处于安全状态；上述间隔一段时间再次采集数据进行比较的过程在同一判断循环内至少进行2次，若判断结果是车辆处于安全状态，则不触发车辆上的安全装置，重新开始新一轮的判断循环；若最后一次判断结果是车辆处于危险状态，则向车辆的安全装置发送脉冲信号，触发该安全装置。
在上述两种方案中，所述间隔时间优选为190ms至300ms之间。
在上述两种方案中，其步骤(1)中是采用设置在车辆所有车轮支撑部的压力传感器对车轮进行压力监测，所述所有压力传感器分别与压力监控器的A/D输入端相连，压力监控器的输出端经过电阻与三极管基极相连，三级管发射极与安全装置的触发点连接，三极管的集电极经稳压电路与电源相连。
在上述两种方案中，所述车辆的安全装置为安全气囊。
本发明所述的车辆倾覆安全监控方法适用于各种类型的车辆，具有适用范围广，操作方便、灵敏度和可靠性高等优点，尤其是对车辆所有车轮或一侧车轮上的压力进行实时监控，能够随时检测出车辆处于腾空或倾覆等危险状态，故而能够在车辆遭受撞击前，即车辆处于倾覆或坠落的危险情况下，及时判断车辆是否处于危险状态，从而提前采取保护措施，有效的保障人员的生命安全。另外由于本发明对车辆是否处于危险状态采用多次判断的方法，可以有效避免当车辆为正常腾空时造成误判的情况，具有较高的容错度和可靠性。多次判断采用延时还能够便于调节灵敏度。
附图说明
图1为本发明车辆倾覆安全监控方法小型车辆监控方法程序流程图。
图2为本发明车辆倾覆安全监控方法小型车辆监控方法流程图内中断服务流程图。
图3为本发明车辆倾覆安全监控方法大型车辆监控方法程序流程图。
图4为本发明车辆倾覆安全监控方法大型车辆监控方法流程图内中断服务流程图。
图5为本发明车辆倾覆安全监控方法具体实施方式的安全系统连接示意图。
图6为本发明车辆倾覆安全监控方法具体实施方式的压力监控器部分的电路原理图。
具体实施方式
车辆在实际行驶过程中发生危险状态时小型车辆所有车轮离地的可能性大于一侧车轮离地的可能性，即小型车辆所有车轮离地，发生坠落的可能性较大。大型车辆则刚好相反，发生危险时大型车辆一侧车轮离地的可能性大于车辆所有车轮离地的可能性，即大型车辆一侧车轮离地，发生倾覆的可能性较大。所以本发明针对上述两种不同类型的车辆分别采用两种安全监控方法。
第一种，针对小型车辆的车辆倾覆安全监控方法如下：
如图5、6所示，分别在车辆的左前、左后、右前、右后车轮的支撑部位设置第一压力传感器D1、第二压力传感器D2、第三压力传感器D3和第四压力传感器D4对车轮进行压力监测，四个压力传感器分别与压力监控器M的四个A/D输入端E-H相连，压力监控器M的输出端经过电阻R1与三极管Q1基极相连，三级管Q1发射极与安全装置S的触发点连接，三极管Q1的集电极经由电阻R2和二极管T1组成的稳压电路与电源相连。压力监控器M还连接有时钟电路和复位电路两个外围电路，时钟电路由一个晶振F和两个小电容C1、C2组成，用来产生时钟频率，复位电路由一个电阻R3和电容C4、C3以及开关SW2组成，用来产生复位信号。如图6所示，还可以在三极管Q1的发射集与安全装置S的触发点之间设置一个手动开关K。因为某些特殊情况下车辆倾覆安全感应系统需要关闭或检测，例如，车辆检修，所以在每套系统内加上一个手动开关，以便在特殊情况下可以手动的关掉监控系统，但需注意手动开关不宜安装在过于暴露和方便的位置，否则事故发生时可能因为人员慌乱或其他原因而造成安全系统意外关闭。
上述的压力监控器M是至少有四个A/D输入通道的微控芯片，微控芯片中含有具体的安全监控程序，如图1所示，小型车辆坠落式车辆倾覆安全监控方法的软件设计程序流程为：
第一步压力监控器开启后首先复位；
第二步采集所有压力传感器上的实时数据；
第三步将从四个压力传感器上获得的实时数据相加；
第四步判断相加后的数据是否大于设定的安全临界点，如果大于该安全临界点返回到第一步，如果小于或等于该安全临界点则继续下一步；
第五步进行延时，即间隔一段时间；
第六步中断服务，其程序流程如图2所示：
(1)微控芯片中的CPU开放中断，
(2)采集所有压力传感器上的实时数据，
(3)将从四个压力传感器上获得的实时数据相加，
(4)判断相加后的数据是否大于设定的安全临界点，如果大于该安全临界点进行复位操作，如果小于或等于该安全临界点则中断返回，继续下一步；
第七步向车辆的安全装置发送数字脉冲信号，连通安全装置的控制电路，触发该安全装置。
上述程序流程中所述的安全临界点是根据不同型号的车辆对应设定的固定值，其范围小于该型号车辆空载时以100公里/小时匀速上45°斜坡时所有车轮对地面的总压力即正常行驶时车辆对地面的最小总压力，而大于车辆在静止状态下，被起重机等机械抬离地面时，车辆上的压力传感器测得的所有车轮压力的总和值即车辆静止悬空时所有车轮的总压力。
第二种，针对大型车辆的车辆倾覆安全监控方法如下：
如图5、6所示，分别在车辆的左前、左后、右前、右后车轮的支撑部位设置第一压力传感器D1、第二压力传感器D2、第三压力传感器D3和第四压力传感器D4对车轮进行压力监测，四个压力传感器分别与压力监控器M的四个A/D输入端E-H相连，压力监控器M的输出端经过电阻R1与三极管Q1基极相连，三级管Q1发射极与安全装置S的触发点连接，三极管Q1的集电极经由电阻R2和二极管T1组成的稳压电路与电源相连。压力监控器M还连接有时钟电路和复位电路两个外围电路，时钟电路由一个晶振F和两个小电容C1、C2组成，用来产生时钟频率，复位电路由一个电阻R3和电容C4、C3以及开关SW2组成，用来产生复位信号。如图6所示，还可以在三极管Q1的发射集与安全装置S的触发点之间设置一个手动开关K。
上述的压力监控器M是至少有四个A/D输入通道的微控芯片，微控芯片中含有具体的安全监控程序，如图3所示，大型车辆倾覆式车辆倾覆安全监控方法的软件设计程序流程为：
第一步压力监控器开启后首先复位；
第二步采集所有压力传感器上的实时数据；
第三步将从两个左侧压力传感器上获得的实时数据相加；
第四步判断相加后的数据是否大于设定的安全临界点的一半，如果大于该安全临界点的一半继续下一步，如果小于或等于该安全临界点的一半则前进到第七步；
第五步将从两个右侧压力传感器上获得的实时数据相加；
第六步判断相加后的数据是否大于设定的安全临界点的一半，如果大于该安全临界点的一半返回到第一步，如果小于或等于该安全临界点的一半则继续下一步；
第七步进行延时，即间隔一段时间；
第八步中断服务，其程序流程如图4所示：
(1)微控芯片中的CPU开放中断，
(2)采集所有压力传感器上的实时数据，
(3)将从两个左侧压力传感器上获得的实时数据相加，
(4)判断相加后的数据是否大于设定的安全临界点的一半，如果大于该安全临界点的一半继续中断流程，如果小于或等于该安全临界点的一半则中断返回，
(5)将从两个右侧压力传感器上获得的实时数据相加，
(6)判断相加后的数据是否大于设定的安全临界点的一半，如果大于该安全临界点的一半进行复位操作，如果小于或等于该安全临界点的一半则中断返回，继续下一步，
第九步向车辆的安全装置发送数字脉冲信号，连通安全装置的控制电路，触发该安全装置。
在上述大型车辆倾覆安全监控方法的程序流程中第三步与第五步流程可以互换，如果两者顺序进行了更换，则中断服务的程序流程中相应的步骤(3)与(5)也要更换顺序。
上述程序流程中所述的安全临界点是根据不同型号的车辆对应设定的固定值，其范围小于该型号车辆空载时以100公里/小时匀速上45°斜坡时所有车轮对地面的总压力即正常行驶时车辆对地面的最小总压力，而大于车辆在静止状态下，被起重机等机械抬离地面时，车辆上的压力传感器测得的所有车轮压力的总和值即车辆静止悬空时所有车轮的总压力。
在以上两种车辆倾覆安全监控方法中，设计中断服务即间隔一段时间后再次采集数据进行判断，在一全套判断程序内对车轮上的实时压力进行两次或是多次采样，从而与安全临界点进行多次比较判断的目的，一方面是考虑到车辆正常行驶过程中可能有非常短暂的腾空时间，因此可以通过两次或多次取值计算很大程度避免出现错误判断，增强压力监控器的容错度。另一方面设计中断服务控制间隔时间的大小还可以用来调节整个监控程序灵敏度的具体时间。通常情况下车辆的正常腾空高度为20cm—50cm，根据自由落体定律H＝gt*t/2，可估算出车辆正常的腾空时间为202ms-319ms之间，而一般压力传感器的灵敏度为20ms，为了达到监控的准确性，应该让监控器的灵敏度＝车辆腾空时间+压力传感器的灵敏度。因此监控器的灵敏度控制在230ms-340ms为佳，误差为1ms左右。而监控器的具体灵敏度的运算公式为，监控器灵敏度＝2×传感器灵敏度+运算时间+延时，由于传感器灵敏度和运算时间相对固定，因此控制延时的大小就可以通过软件来调节整个监控程序灵敏度的具体时间，这样既提高了调节效率也降低了调节难度。例如假设传感器本身的灵敏度为20ms，主程序和中断服务两次取值应消耗40ms，而程序本身运算量并不大，所以正常状态下运算时间应远远小于1ms可忽略不计，如果想设定监控器的灵敏度为230ms则将延时设定为190ms即可，误差在1ms之内。本具体实施方式中，监控器的灵敏度控制在230ms-340ms，根据监控器的灵敏度运算公式计算延时时间为190ms至300ms之间。

Claims (5)

1、一种车辆倾覆安全监控方法，该方法包括以下步骤：
(1)对车辆所有车轮进行压力监测；
(2)采集车轮上传来的实时压力值；
(3)将从所有车轮上获得的压力实时数据相加，判断相加后的数据是否大于设定的安全临界点，如果大于该安全临界点则车辆处于安全状态；如果小于或等于该安全临界点则车辆处于危险状态；其中安全临界点是根据不同型号的车辆对应设定的固定值，其范围小于该型号车辆空载时以100公里/小时匀速上45°斜坡时所有车轮对地面的总压力即正常行驶时车辆对地面的最小总压力，而大于车辆在静止状态下，被起重机等机械抬离地面时，车辆上的压力传感器测得的所有车轮压力的总和值即车辆静止悬空时所有车轮的总压力；
(4)若判断结果是车辆处于安全状态，则不触发车辆上的安全装置，继续对所有车轮进行压力监测；
(5)若判断结果是车辆处于危险状态，则间隔一段时间再次采集车轮上传来的实时压力值，并使用步骤(3)所述的比较判断法再次将车轮上传来的实时压力值与安全临界点进行同一判断循环内的再次判断比较，判断车辆是否处于安全状态；上述间隔一段时间再次采集数据进行比较的过程在同一判断循环内至少进行2次，若判断结果是车辆处于安全状态，则不触发车辆上的安全装置，重新开始新一轮的判断循环；若最后一次判断结果是车辆处于危险状态，则向车辆的安全装置发送脉冲信号，触发该安全装置。
2.一种车辆倾覆安全监控方法，该方法包括以下步骤：
(1)对车辆所有车轮进行压力监测；
(2)采集车轮上传来的实时压力值；
(3)将从车辆一侧车轮上获得的压力实时数据相加，判断相加后的数据是否大于设定的安全临界点的一半，
A.如果小于或等于该安全临界点的一半，则车辆处于危险状态；
B.如果大于该安全临界点的一半，再将从车辆另一侧车轮上获得的压力实时数据相加
a.如果仍大于该安全临界点的一半，则车辆处于安全状态，
b.如果小于或等于该安全临界点的一半，则车辆处于危险状态；
其中安全临界点是根据不同型号的车辆对应设定的固定值，其范围小于该型号车辆空载时以100公里/小时匀速上45°斜坡时所有车轮对地面的总压力即正常行驶时车辆对地面的最小总压力，而大于车辆在静止状态下，被起重机等机械抬离地面时，车辆上的压力传感器测得的所有车轮压力的总和值即车辆静止悬空时所有车轮的总压力；
(4)若判断结果是车辆处于安全状态，则不触发车辆上的安全装置，继续对所有车轮进行压力监测；
(5)若判断结果是车辆处于危险状态，则间隔一段时间再次采集车轮上传来的实时压力值，并使用步骤(3)所述的比较判断法再次将车轮上传来的实时压力值与安全临界点的一半进行同一判断循环内的再次判断比较，判断车辆是否处于安全状态；上述间隔一段时间再次采集数据进行比较的过程在同一判断循环内至少进行2次，若判断结果是车辆处于安全状态，则不触发车辆上的安全装置，重新开始新一轮的判断循环；若最后一次判断结果是车辆处于危险状态，则向车辆的安全装置发送脉冲信号，触发该安全装置。
3.根据权利要求1或2所述的车辆倾覆安全监控方法，其特征是所述间隔时间为190ms至300ms之间。
4.根据权利要求1或2所述的车辆倾覆安全监控方法，其特征是在步骤(1)中是采用设置在车辆所有车轮支撑部位的压力传感器对车轮进行压力监测，所述所有压力传感器分别与压力监控器的A/D输入端相连，压力监控器的输出端经过电阻与三极管基极相连，三级管发射极与安全装置的触发点连接，三极管的集电极经稳压电路与电源相连。
5.根据权利要求4所述的车辆倾覆安全监控方法，其特征是所述车辆的安全装置为安全气囊。
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