CN102180122A

CN102180122A - 激光测距带分级预警的汽车智能尾灯

Info

Publication number: CN102180122A
Application number: CN2011100909190A
Authority: CN
Inventors: 高峰; 高巧明
Original assignee: LIUZHOU BOSHIWEI AUTOMOBILE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LIUZHOU BOSHIWEI AUTOMOBILE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2011-09-14

Abstract

一种激光测距带分级预警的汽车智能尾灯。其特点是具有制动识别器和油门识别器，用于识别制动踏板的制动或松开，并将识别信号输出给控制器；油门识别器用于识别油门的加速或减速，并将识别信号输出给控制器；在松开油门时，油门识别器向控制器发送信息（减速），踩下油门时，油门识别器向控制器发送信息（加速）；踩下制动踏板时，制动识别器向控制器发送信息（制动）；踩下松开踏板时，制动识别器向控制器发送信息（加速），控制器的输出接口连接有声音发生器，用于发出警示声。其优点是灯示语言简单易懂、视觉冲击感强，警示效果好；能够根据自车与后车之间的车距变化情况，依据跟驰距离模型计算和预报出不同行驶情况下的最佳安全车距。

Description

激光测距带分级预警的汽车智能尾灯

技术领域

本发明涉及一种适用于汽车尾灯显示的控制装置，更特别地说，是指一种激光测距带分级预警的汽车智能尾灯。

背景技术

中国专利公开了专利号为200801246729.1，名称为“一种具有灯光语言的汽车安全尾灯控制装置”，该装置虽然具有车距和车速的测量功能，但其报警和显示方式简单，不能对汽车的制动或油门的控制状况进行指示，因而，其安全警示的功能简单。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有汽车制动或油门的控制状况进行显示，并提供相关的声音警示的激光测距带分级预警的汽车智能尾灯。

本发明的解决方案是这样的：本发明包括有控制器、车速接收器、红外激光测距仪、灯光驱动电路和灯具，控制器内存储有安全距离计算和警示模块，还具有制动识别器和油门识别器，所述的制动识别器是安装在制动踏板顶端上，用于识别制动踏板的制动或松开，并将识别信号输出给控制器；所述的油门识别器是安装在油门踏板顶端，用于识别油门的加速或减速，并将识别信号输出给控制器；在自车司机松开油门时，油门识别器向控制器发送信息（减速），在自车司机踩下油门时，油门识别器向控制器发送信息（加速）；在自车司机踩下制动踏板时，制动识别器向控制器发送信息（制动）；在自车司机踩下松开踏板时，制动识别器向控制器发送信息（加速）。上述油门状况或制动状况可以通过灯具进行显示。

所述的红外激光测距仪是安装在汽车的尾部，用于采集自车与后车之间的相对距离，并将该相对距离输出给接口电路，同时控制器通过接收两次相对距离的差值以及它们之间的时间差计算出后车速度Vr。

所述的控制器的输出接口连接有声音发生器，用于发出警示声。

本发明的优点是：

1、灯示语言简单易懂、视觉冲击感强，警示效果好；

2、能够根据自车与后车之间的车距变化情况，依据跟驰距离模型计算和预报出不同行驶工况下的最佳安全车距；

3、在自车司机松开油门时，油门识别器向控制器发送信息（减速），在自车司机踩下油门时，油门识别器向控制器发送信息（加速）；

4、在自车司机踩下制动踏板时，制动识别器向控制器发送信息（制动）；在自车司机踩下松开踏板时，制动识别器向控制器发送信息（加速）。

附图说明

附图是本发明的实施例。

图1是本发明控制器在车辆上的布局示图。

附图1A是制动踏板控制结构示意图。

附图1B是制动踏板和油门踏板的结构立体示意图。

图2是本发明控制器的结构框图。

图2A是两车之间相对距离的简示图。

图3是本发明控制器中的微处理器的电路原理图。

图3A是本发明控制器中的接口电路原理图。

图4 是本发明中的高位刹车灯驱动电路原理图。

图4A 是本发明中的高位刹车灯灯具电路原理图。

图5 是本发明控制器中的车速接收器电路图。

图6 是本发明控制器中的制动和油门识别器的电路图。

具体实施方式

本发明包括有控制器、车速接收器3、红外激光测距仪8、灯光驱动电路5和灯具6，控制器内存储有安全距离计算和警示模块，还具有制动识别器1和油门识别器2，所述的制动识别器1是安装在制动踏板顶端上，用于识别制动踏板的制动或松开，并将识别信号输出给控制器；所述的油门识别器2是安装在制动踏板顶端上，用于识别油门的加速或减速，并将识别信号输出给控制器；所述的红外激光测距仪8是安装在汽车的尾部，用于采集自车与后车之间的相对距离，并将该相对距离输出给接口电路，同时控制器通过接收两次相对距离的差值以及它们之间的时间差计算出后车速度Vr。

所述的控制器的输出接口连接有声音发生器7，用于发出警示声。

所述的控制器依据自车和后车的相对车速，按跟驰模型判断出安全的距离，并与红外激光测距仪传输回的后车距离进行比对，进而判断出危险等级，并分为三个危险程度向灯光驱动电路和声音发生器发出指令，使灯具发出警示灯饰语言警告后车、喇叭发出警示声提醒自车司机；跟驰距离计算和提示模块采用C51语言编写。

跟驰距离计算和提示模块对在运动状态下安全车距为Dm，运动的情况下的解析为Dm=C*（Vr-Vf）+（（Vr-Vf）*（Vr-Vf）²/（Ar*K））；静止状态下安全车距为Ds，静止的情况下解析为Ds=C*Vr+（Vr*Vr）/（Ar*K），式中：C为分级系数、Ar为预警系数、K为安全系数Vr为后车速度、Vf为自车速度。

控制器中的单片机选取AT89C56芯片，接口电路选取MAX232芯片。

本实施例的具体结构为：

参见图1，在现有汽车的任意一个车轮的车轮驱动轴上安装车速接收器3。将红外激光测距仪8安装在10或11的位置处（参见图1），本发明设计的控制器（用一个盒子装好）放置在现有汽车的后备箱中或集成在高位刹车灯中，在本发明中车速接收器3是接收来自车辆原有的霍尔传感器传递的脉冲信号，并将其转换为数字信号传输给单片机进行计算获得自车速度。

在本发明中，红外激光测距仪8发射出的激光经后车车体的反射后又被红外激光测距仪8接收，红外激光测距仪8同时记录激光往返的时间。光速和往返时间的乘积的一半，就是自车和后车之间的相对距离，并将该相对距离经接口电路输出给单片机，参见图2A所示，本发明的控制器包括有车速接收器3、单片机、附属电路，单片机内存储有跟驰距离计算和提示模块组成；在本发明中车速接收器3是接收来自车辆原有的霍尔传感器传递的脉冲信号，并将其转换为数字信号传输给单片机进行计算获得自车速度。

单片机对两个时间点接收的辆车相对距离计算出后车速度Vr，并按跟驰距离模型进行安全距离计算和提示模块处理后，得到高位刹车尾灯灯示语言的启动指令输出给灯光驱动电路，灯光驱动电路根据继电器开启/关闭来控制高位刹车灯的不同状态。

在本发明中，高位刹车灯显示颜色为红色，共有16个LED灯单元组成（如图4A所示），高位刹车灯的灯示语言有提醒、警告、危险三种模式；“提醒”模式时，高位刹车灯以2HZ-4HZ的频率闪烁，自车车内的声音发生器以20HZ-30HZ的频率鸣响；“警告”模式时，高位刹车灯以10HZ-12HZ的频率闪烁，自车车内的声音发生器以10HZ-12HZ的频率鸣响；“危险”模式时，高位刹车灯以20HZ-22HZ的频率闪烁，自车车内的声音发生器以3HZ-5HZ的频率鸣响。三种模式的灯示语言给予后车驾驶员一个动态的、从弱到强过渡变化的视觉冲击效果，刺激处于疲劳工作状态的驾驶员迅速清醒，以恢复正常工作状态；同时三种模式下的声音语言给自车驾驶员充足的提醒时间，告知其后车发生追尾的危险程度。

当自车司机踩下制动踏板时，制动识别器向控制器发送信息（制动），控制器在收到制动信息后，向灯光驱动电路发出指令，灯光驱动电路驱动高位刹车灯以3HZ-5HZ的频率闪烁两次。

在自车司机松开制动踏板时，制动识别器向控制器发送信息（加速），控制器在收到加速信息后，向灯光驱动电路发出指令，灯光驱动电路驱动高位刹车灯以60毫秒的速度自中间向两边依次点亮灯具，并重复两次。

在自车司机踩下油门踏板时，油门识别器向控制器发送信息（加速），控制器在收到加速信息后，向灯光驱动电路发出指令，灯光驱动电路驱动高位刹车灯以60毫秒的速度自中间向两边依次点亮灯具，并重复两次。

在自车司机踩下油门踏板时，油门识别器向控制器发送信息（加速），控制器在收到加速信息后，向灯光驱动电路发出指令，灯光驱动电路驱动高位刹车灯以60毫秒的速度自两边向中间依次点亮灯具，并重复两次。

参见图2A所示：

提醒车距的定义是，自车以自车速度Vf保持匀速行驶时，后车以1.5m/s²－2 m/s²减速度制动至自车速度Vf的情况下，保证不发生追尾的距离，即提醒车距。

警告车距的定义是，自车以自车速度Vf保持匀速行驶时，后车以2.9m/s²－3.5 m/s²减速度紧急制动至自车速度Vf的情况下，保证不发生追尾的距离，即警告车距。因为警告车距，是从提醒车距到危险车距的中间过渡阶段，所以称为警告车距。

危险车距的定义是，自车以自车速度Vf保持匀速行驶时，后车以6.2m/s²－7 m/s²减速度紧急制动至自车速度Vf的情祝下，保证不发生追尾的距离，即危险车距。

在自车静止的情况下，Vf=0。

单片机内的跟驰距离提示模块通过系数的选择考虑了后车驾驶员的反应时间，和踩制动踏板延迟时间带来的附加距离，一般取C取1、1.1、1.2。

在本发明中，控制器2的电路联接为：

单片机选取AT89C56芯片，接口电路选取MAX232芯片，光驱动电路有三极管9012、继电器。

灯示状态控制电路采用STC公司生产的STC89C56芯片（U1芯片）作为主控芯片。

芯片上各管脚端子的连接为：

1端、2端、5端、6端、7端、8端、2端、3端、9端、12端、13端、24端、25端、27端分别与U5芯片上的23端、24端、25端、26端、27端、28端、1端、2端、16端、6端、5端、17端、4端、3端连接；

1端、2端分别与制动识别器和油门识别器端连接。

5端、6端、7端、8端分别与U2、U3芯片11、12、14、10端连接。

10端、11端分别与U4芯片11端、12端连接。

3端与车速接收器连接。

18端与19端连接晶振电路，该晶振电路由晶振Y1、电容C2和电容C3组成，晶振Y1的一端经电容C2后接地，晶振Y1的另一端经电容C3后接地；

灯光驱动电路

灯光状态驱动电路采用PHILIPS公司的74HC595芯片。该芯片具有8位串行输入和输出或者并行输出移位寄存器，且移位频率为100MHz。该电路选取了2个74HC595芯片串联控制。

参见图4、图4A所示，芯片上的各管脚与汽车上的高位刹车灯的连接为：

U2芯片和U3芯片上的13端接地、16端接电源、8端接地；

U2芯片的9端与U3芯片上的14端串联；

U2芯片上的15端、1端～7端和U3芯片上的15端、1端～7端分别与高位刹车灯的三极管开关电路连接；

汽车上的高位刹车灯是采用LED灯进行阵列排列构成，故每一个LED灯将连接一三极管开关电路；该三极管开关电路由两个电阻与一个三极管组成，三极管的基极与其中一个电阻连接，该电阻的另一端与移位寄存器连接，三极管的集电极与另一个电阻的一端连接，该电阻的另一端与LED灯连接，三极管的发射极接电源。

H1端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与第L1个LED灯连接。H2端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R16的一端连接，电阻R16的另一端与第L2个LED灯连接。H3端与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与三极管Q3的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端与第L3个LED灯连接。H4端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与三极管Q4的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端与第L4个LED灯连接。H5端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与三极管Q5的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R22的一端连接，电阻R22的另一端与第L5个LED灯连接。H6端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与三极管Q6的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R24的一端连接，电阻R24的另一端与第L6个LED灯连接。H7端与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端与三极管Q7的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R26的一端连接，电阻R26的另一端与第L7个LED灯连接。H8端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与三极管Q8的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R28的一端连接，电阻R28的另一端与第L8个LED灯连接。H9端与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与三极管Q9的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R30的一端连接，电阻R30的另一端与第L9个LED灯连接。H10端与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端与三极管Q10的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R32的一端连接，电阻R32的另一端与第L10个LED灯连接。H11端与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端与三极管Q11的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R34的一端连接，电阻R34的另一端与第L11个LED灯连接。H12端与电阻R23的一端连接，电阻R23的另一端与三极管Q12的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R36的一端连接，电阻R36的另一端与第L12个LED灯连接。H13端与电阻R25的一端连接，电阻R25的另一端与三极管Q13的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R40的一端连接，电阻R40的另一端与第L13个LED灯连接。H14端与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与三极管Q14的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R42的一端连接，电阻R42的另一端与第L14个LED灯连接。H15端与电阻R29的一端连接，电阻R29的另一端与三极管Q15的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R44的一端连接，电阻R44的另一端与第L15个LED灯连接。H16端与电阻R31的一端连接，电阻R31的另一端与三极管Q16的基极连接，三极管的发射极接电源，三极管的集电极与电阻R46的一端连接，电阻R46的另一端与第L16个LED灯连接。

在本发明中，考虑到车辆有可能同时进入两个或更多状态，会在高位刹车灯上发生冲突，故本灯光控制模块通过逻辑判断制定了状态优先级。状态优先级由高到低依次是危险模式、警告模式、提醒模式、制动状态、加速状态、减速状态。

附图1A是制动踏板控制结构，油门踏板控制结构与之相同，如附图1B所示，所用的控制开关为KW－OZ－D微动开关。

附图中，4是车速接收器， 12是后车窗，13是车体，14是制动踏板，15是车身地板，16是油门踏板。

Claims

1.一种激光测距带分级预警的汽车智能尾灯，包括有控制器、车速接收器（3）、红外激光测距仪（8）、灯光驱动电路（5）和灯具（6），控制器内存储有安全距离计算和警示模块，其特征在于具有制动识别器（1）和油门识别器（2），所述的制动识别器（1）是安装在制动踏板顶端上，用于识别制动踏板的制动或松开，并将识别信号输出给控制器；所述的油门识别器（2）是安装在油门踏板，用于识别油门的加速或减速，并将识别信号输出给控制器；所述的红外激光测距仪（8）是安装在汽车的尾部，用于采集自车与后车之间的相对距离，并将该相对距离输出给接口电路，同时控制器通过接收两次相对距离的差值以及它们之间的时间差计算出后车速度Vr。

2.根据权利要求1所述的激光测距带分级预警的汽车智能尾灯，其特征在于所述的控制器的输出接口连接有声音发生器（7），用于发出警示声。

3.根据权利要求2所述的激光测距带分级预警的汽车智能尾灯，其特征在于所述的控制器依据自车和后车的相对车速，按跟驰模型判断出安全的距离，并与红外激光测距仪传输回的后车距离进行比对，进而判断出危险等级，并分为三个危险程度向灯光驱动电路和声音发生器发出指令，使灯具发出警示灯饰语言警告后车、喇叭发出警示声提醒自车司机。

4.根据权利要求3所述的激光测距带分级预警的汽车智能尾灯，其特征在于跟驰距离计算和提示模块采用C51语言编写。

5.根据权利要求4所述的激光测距带分级预警的汽车智能尾灯，其特征在于跟驰距离计算和提示模块对在运动状态下安全车距为Dm，运动的情况下的解析为Dm=C*（Vr-Vf）+（（Vr-Vf）*（Vr-Vf）²/（Ar*K））；静止状态下安全车距为Ds，静止的情况下解析为Ds=C*Vr+（Vr*Vr）/（Ar*K），式中：C为分级系数、Ar为预警系数、K为安全系数、Vr为后车速度、Vf为自车速度。

6.根据权利要求3所述的激光测距带分级预警的汽车智能尾灯，其特征在于控制器中的单片机选取AT89C56芯片，接口电路选取MAX232芯片。