CN101890947A - 汽车助驾系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车助驾系统，包括主机，执行机构，传感电路，所述主机包括中央处理器，输入接口电路，输出接口电路，传感电路包括方向盘角度传感电路，近程测距仪和远程测距仪，车速传感电路；执行机构包括刹车控制机构和油路控制机构；其中中央处理器通过数据总线与输入和输出接口电路连接；方向盘角度传感电路、纵向/横向加速度传感电路、近程测距仪和远程测距仪、车速传感电路分别与输入接口电路连接。本发明将声、光、电传感技术与计算机技术有机结合，具有智能化程度高、灵敏度高、可靠性高、全天候使用等优点。在不改变原车结构和性能的前提下，安装本系统的汽车即可成为智能汽车，不仅具有主动防撞、自动报警功能，而且还有辅助驾驶的功能。

Description

汽车助驾系统

技术领域

本发明涉及一种汽车驾驶系统，尤其是涉及一种汽车助驾系统。

背景技术

随着广大民众生活质量的不断提高，以及生活节奏频率的加快，各种汽车越来越成为不同阶层人士参与社会活动和物流运载的主流交通工具。因此人们依赖汽车，因为它带来了方便快捷的生活，扩大了人们的活动范围，延伸了人们的视野。然而汽车给人们带来方便快捷生活的同时，还如影随形的伴生着车祸，车祸不仅带来物质损失，还对人们的生命安全带来恶劣影响，严重时还会危及生命。

为了降低车祸的发生率，汽车必须凭借一定的装备测量前方障碍物的距离，并迅速反馈给汽车，以在危急的情况下，通过报警或自动进行某项预设定操作(如紧急制动等)，来避免因驾驶员疲劳、疏忽、误判断所造成的交通事故。据统计，危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30％，路面相关事故的50％，迎面撞车事故的60％。

为此，人们研究了很多技术方案试图解决上述问题，如中国专利(CN90218403.2)公开了一种红外激光全自动汽车防撞装置，按照该方案实施，由于红外激光易受干扰，并且方案中没有强大的计算机技术、传感技术作为保障，其效果必定不会理想。

发明内容

本发明目的是提供一种汽车助驾系统。用以解决因驾驶员疲劳、疏忽、误判断所造成的交通事故的发生。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：汽车助驾系统包括主机，执行机构，传感电路，所述主机包括中央处理器，输入接口电路，输出接口电路，传感电路包括方向盘角度传感电路，近程测距仪和远程测距仪，纵向/横向加速度传感电路，车速传感电路；执行机构包括刹车控制机构和油路控制机构；其中中央处理器通过数据总线与输入和输出接口电路连接；方向盘角度传感电路、纵向/横向加速度传感电路、近程测距仪和远程测距仪、车速传感电路分别与输入接口电路连接；所述刹车控制机构和油路控制机构通过驱动电路与输出接口电路连接。

作为优选，所述近程测距仪包括单片机、超声波换能器、发射驱动电路、多路选择电路，信号调理电路，所述超声波换能器经过发射驱动电路与多路选择电路连接，多路选择电路的一支路与单片机的输出端口连接，另一支路经过信号调理电路与单片机的输入端口连接。

作为优选，所述远程测距仪采用毫米波雷达或激光测距雷达。

作为优选，所述中央处理器还通过输出接口电路与语音提示电路和显示器连接。

本发明工作时，系统根据车速自动探测车前方障碍物的距离，如构成威胁时会自动报警，提示驾驶人员采取相应措施，如驾驶人员未采取相应措施，该系统将控制油路自动减速或自动刹车，避免汽车与障碍物相撞，实现主动防撞，以确保人车的安全，当障碍物不构成威胁时，系统使汽车处于正常状态，并且不影响本车提速和超车。

本发明将声、光、电传感技术与计算机技术有机结合，具有智能化程度高、灵敏度高、可靠性高、全天候使用等优点。在不改变原车结构和性能的前提下，安装本系统的汽车即可成为智能汽车，不仅具有主动防撞、自动报警功能，而且还有辅助驾驶的功能，并且驾驶人员可根据自己的需求，定制系统的报警、刹车功能。因此本发明的推广应用，必将大大减轻驾驶人员的劳动强度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

图1是本发明的电路原理框图；

图2是图1所示近程测距仪的电路原理框图；

图3是本发明的程序框图。

具体实施方式

图1是本发明的电路原理图。该汽车助驾系统包括主机，执行机构，传感电路等。

其中主机包括中央处理器、总线、存储器、输入接口电路，输出接口电路、电源等。传感电路包括方向盘角度传感电路，远程测距仪和近程测距仪，纵向/横向加速度传感电路，车速传感电路、电源等。执行机构包括刹车控制机构和油路控制机构。

纵向/横向加速度传感电路包括集微机械式纵向加速度传感器、微机械式横向加速度传感器为一体的加速度传感模块、滤波电路，滤波电路使用满摆幅输出的运放集成块MX324。

方向盘角度传感电路包括方向盘角度传感器、参数比较电路、A/D转换电路，方向盘转角传感器采用光码盘式。光码盘是一种非接触的有源角度传感器，其输出的信号一般是经过处理的数字信号。

车速传感电路的传感器信号来自变速箱的转速信号或者从ECU中直接取得并经过处理后的信号。车速信号如果是数字信号，可以直接输入中央处理器，车速信号如果是频率脉冲，需经过经过信号调理、A/D转换电路处理后输入中央处理器。

中央处理器通过数据总线与输入接口电路和输出接口电路连接；方向盘角度传感电路经过参数比较电路、A/D转换电路与输入接口电路连接；远程测距仪和近程测距仪与输入接口电路连接；加速度传感器模块经过滤波电路与央处理器连接，刹车控制机构和油路控制机构通过驱动电路与输出接口电路连接，中央处理器还通过输出接口电路与语音提示电路和显示器连接。

图2是近程测距仪的电路原理框图。该近程测距仪包括单片机，左、右方超声波换能器、后方(也可以设置成后左、后右)超声波换能器，发射驱动电路，多路选择电路，信号调理电路，所述超声波换能器经过发射驱动电路与多路选择电路连接，多路选择电路的一支路与单片机的输出端口连接，另一支路经过信号调理电路与单片机的输入端口连接。

多路选择电路可采用CD4052集成块，单片机可采用PIC16C54芯片，超声波发送脉冲信号由单片机PIC16C54的RA2口送出，其脉冲宽度及发送间隔均由软件控制。近程测距仪采用分时工作，按左、后(或者后左、后右)、右的顺序循环测距。若在有效测距范围内有障碍物的话，则在后一路超声波束发出之前应当接收到前一路发回的反射波，否则认为前一路无障碍物。左、右方超声波换能器测距范围为0.05～10m、后方超声波换能器测距范围为0.5～10m。由于在距离较远的情况下，声的回波很弱，因而转换为电信号的幅值也较小，为此信号调理电路将信号放大十几万倍。信号调理电路可以采用由2块高速精密放大器NE5532构成二级放大电路，放大后的交流信号整形输出一个方波信号，单片机以查询方式检测方波信号，停止时间计数器，读取计数值，并结合气温换算出本车到障碍物的距离。

远程测距仪采用现有毫米波雷达或激光测距雷达，测距范围为0.5～300m。其中毫米波雷达主要由天线、高频电路及信号处理部分组成。信号处理部分得到的目标距离和目标相对运动速度送入中央处理器。雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波，并接收目标的反射信号。反射波与发射波的形状相同，不过时间上有一个延迟，发射信号与反射信号在某一时刻的频率差即为混频输出的中频信号频率，且目标距离与前端输出的中频频率成正比。如果反射信号来自一个相对运动的目标，则反射信号中包括一个由目标的相对运动所引起的多谱勒频移。根据多谱勒原理就可以计算出目标距离和目标相对运动速度。

激光测距雷达包括控制器、激光发射部件、激光接收部件，所述激光发射部件接收控制器发出的指令发射出激光，激光接收部件，同时接收前方目标物的反射光，并将反射光反射到所述激光接收部件，激光接收部件将接收到的光转换为电信号输出到控制器，经过控制器处理得到的目标距离和目标相对运动速度送入中央处理器。

图3是本发明的程序框图。参考图3可知，系统利用车速传感电路获得的车速数据，近、远程测距仪测得纵横不同层次位置的路障与本车间距大小的细微差别数据，以及本车纵向/横向加速度传感电路测得加速度信号(路况颠簸情况)等数据。系统将这些数据输送到中央处理器后，处理器将这些信息与存储的数据进行对比。中央处理器根据预先编入的程序，会判断当前行车状态是集市模式还是公路模式，然后在选定的模式下进入直线行驶状态，即直线行驶模式。在直线行驶模式下，中央处理器将距离本车最近的路障距离数据筛选出来，结合车速传感电路转来的当前速度值比照中央处理器内储存的几组速度下的标准制动距离值，判定应选用多大的跟车速度。如：当前跟车速度过大，这样行驶下去，可能会存在追尾的危险时，中央处理器会发出指令报警并减速，达到安全跟车距离。

在公路模式中：当本车已进入可能发生危险的距离内，前方车辆和其他路障已达到该车当前速度的核定安全制动距离时，但驾驶者还没做出及时处理情况下，系统会立即报警或作出制动减速甚至紧急刹车处理，以避免撞车或连环撞车的事故发生。尤其在高速公路上，驾驶者因大雾弥漫、烟雾路障等原因看不到前方道路上的车辆或施工标志等其他路障时，前方测距仪会随时测出前方是否有车辆行驶或者其他路障挡住现行道路，并将各路障或车辆的距离信息及时传到中央处理器，中央处理器根据当前本车值核定制动距离。

在集市模式中：车辆在集市马路行驶或等红绿灯时，中央处理器将距离本车最近的路障距离数据筛选出来，结合车速传感电路转来的当前速度值比照中央处理器内储存的几组速度下的标准制动距离值，保持该车与前车或人员或路障间的最小停车距离。

转向时，左或右转向灯亮灯及方向盘转角传感器传来的方向盘偏转角度的信息会输到中央处理器，中央处理器依据当前车速(公路模式或集市模式)，对前方出现的路障，采取不同于直线模式状态下的路障制动距离。

在进入转向模式时，如仅仅转向灯亮，而车辆不行驶，系统会作等待行车处理；如转向灯亮，车辆直线行驶，则系统会做等待转向处理；

当转向灯亮的同时，且方向盘角度转动到一定角度，系统就进入转向模式：在此模式中，系统会提示驾驶人员注意，并根据当时的车速，适当进行减速转弯。如在转弯过程中，如果车头距离转向一侧的物体较近，只有0.4m时，系统会作自动刹车处理。

如果转向灯亮，车辆直线行驶，但与前车错位达到一定程度时，系统会自动进入超车模式，做超车处理。在超车模式中，中央处理器会解除当前速度制动距离的限制，也就是可以加大速度偏于前车左边(或右边)超车，如果在规定的时间内(如7分钟内)还没有超车成功，转向灯仍亮着，那么当前速度制动距离限制恢复，只能等待下次超车。这样做是防止司机打了转向灯后在与前车同车道的情况下无限加速。当然，即使规定的时间内，系统允许超车，但两车某一点距离超近，有可能发生刮擦或追尾时，系统会选择点刹或急刹来避险。当超车道前方安全距离内内没有行人和车辆或其他障碍物时(根据所超车车辆的相对距离，系统会判断本车能超越所超车车辆的合适车速，同时利用与前车错位形成的前方测距通道，检测前方是否有来车或障碍，如果有，就计算相对速度，并根据相对速度，来确定安全距离)，系统会提示驾驶人员加速或直接控制本车以合适的速度加速，当本车加速行驶到所超车车辆的前面安全距离后，系统通过语音协助驾驶人员返回原车道并控制车辆以安全车距规定速度行驶。若超车过程中，一旦测距仪检测到超车道前方安全距离内出现任何路障或来车，系统会语音提示驾驶人员注意，并让本车减速到所超车车辆的后面，并提示本车后面来车是否在安全距离内，通过语音协助驾驶人员返回原车道并控制车辆以安全车距规定速度行驶。在超车过程中，如果有任何始料不及的状况，系统会报警并自主刹车。

Claims (4)

1.一种汽车助驾系统，包括主机，执行机构，传感电路，其特征是所述主机包括中央处理器，输入接口电路，输出接口电路，传感电路包括方向盘角度传感电路，近程测距仪和远程测距仪，车速传感电路，纵向/横向加速度传感电路；执行机构包括刹车控制机构和油路控制机构；其中中央处理器通过数据总线与输入和输出接口电路连接；方向盘角度传感电路、纵向/横向加速度传感电路、近程测距仪和远程测距仪、车速传感电路分别与输入接口电路连接；所述刹车控制机构和油路控制机构通过驱动电路与输出接口电路连接。

2.根据权利要求1所述的汽车助驾系统，其特征是所述近程测距仪包括单片机、超声波换能器、发射驱动电路、多路选择电路，信号调理电路，所述超声波换能器经过发射驱动电路与多路选择电路连接，多路选择电路的一支路与单片机的输出端口连接，另一支路经过信号调理电路与单片机的输入端口连接。

3.根据权利要求1所述的汽车助驾系统，其特征是所述远程测距仪采用毫米波雷达或激光测距雷达。

4.根据权利要求1或2或3所述的汽车助驾系统，其特征是所述中央处理器还通过输出接口电路与语音提示电路和显示器连接。

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