CN103085746A

CN103085746A - 一种汽车起步盲点区域红外探测警报装置

Info

Publication number: CN103085746A
Application number: CN2013100432744A
Authority: CN
Inventors: 李世武; 徐欣; 杨志发; 杨一麟; 季冬冬; 高博; 李梦森; 张旺; 姚雪萍; 汪海正
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明公开一种基于热释红外探测技术的汽车起步盲点区域红外探测警报装置。因汽车周围与下方存在视觉盲区，驾驶员在汽车起步过程中往往因无法判定盲区内是否有人或动物存在而导致安全事故发生，本发明致力于解决此类安全问题。该装置由启动关闭系统、探测系统、控制系统、警报系统等四个子系统组成，主要元部件包括：系统电路、热释红外探测元件、无线车载摄像头、STC 89C51单片机、警报器(蜂鸣器)和霍尔元件测速器。本发明具有成本低、体积小、结构简单，实用性强，安装及维修方便以及与汽车原电路连接容易等特点。

Description

一种汽车起步盲点区域红外探测警报装置

技术领域：

本发明涉及一种汽车起步盲点区域红外探测警报装置。该装置由启动关闭系统、探测系统、控制系统、警报系统四个子系统组成，主要元部件包括：装置系统电路、热释红外探测元件、无线车载摄像头、STC 89C51单片机、警报器(蜂鸣器)和霍尔元件测速器。基于此装置，可以有效地在汽车起步时对汽车周围的盲点区域进行探测，当盲区有人或者动物时能及时向驾驶员提供警报信息。该发明属于车辆安全领域。

背景技术：

由于汽车周围存在视觉上的盲点区域，驾驶员在汽车起步过程中无法判定盲区内是否有人或动物存在，因而导致安全事故发生。国内交通事故的统计分析结果显示：由车辆盲区而引发的事故比例较高且造成了大量的人身伤亡和财产损失，社会危害极大。因此，汽车起步过程进行盲区探测并发出警报是非常有必要性的。

目前，国内外对于汽车盲区探测的技术并不完善，对汽车起步时盲点区域问题的解决技术主要是依靠倒车雷达(或倒车影像)与车前前置摄像头。然而，这些技术存在一定的缺陷。倒车雷达在利用超声波测距时，会对一切障碍物进行报警，非生命体对探测的准确性和灵敏性影响较大；而对于车辆底部，在不影响汽车通过性的条件下是允许一些物体存在的，如纸盒纸袋等低于车底高度的物体，故本发明运用热释红外探测技术代替超声波测距技术成为核心探测技术；此外，倒车雷达和车前摄像头的探测区域有限，无法探测到车底盲区是否存在人或动物；本发明所能探测的区域同时覆盖了汽车前端、汽车底部、汽车后端的全部盲点区域。另一方面，车底盲区位置低，光线暗，单纯利用摄像头探测十分不便，故本发明利用红外探测技术，能合理的解决车底盲区的安全隐患。

发明内容：

本发明的主要目的是：

在车辆上安装一种基于热释红外探测技术的汽车起步盲点区域红外探测警报装置，在汽车起步时探测汽车前端、汽车底部、汽车后端盲点区域是否存在安全隐患。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：

一种汽车起步盲点区域红外探测警报装置，该装置由启动关闭系统、探测系统、控制系统和警报系统四个子系统组成，所述启动关闭系统由控制系统自动启动和关闭的车钥匙和霍尔元件测速器组成；所述探测系统由安装在车身前端、底部和后端并覆盖车底盲点区域的多个热释红外探测元件和对应探测范围的无线车载摄像头组成，每个热释红外探测元件对可覆盖的盲点区域进行红外信息探测，每个无线车载摄像头录制相应热释红外探测元件所覆盖的盲点区域内的影像信息；所述控制系统由STC 89C51单片机和相关系统电路组成，STC89C51单片机将处理系统启动关闭信息、热释红外探测信息、警报器开关信息、盲区影像信息、实时车速信息经各个组成元件正确配合，协调工作；所述警报系统由安装在驾驶室内的警报器和显示器组成。

所述系统电路连接在汽车系统电路中，系统电路由热释电检测电路1、无线车载摄像头控制电路3、车速霍尔元件检测电路4、ULN2003驱动电路5、STC 89C51单片机电路6和蜂鸣器电路7组成，电路以STC 89C51单片机为核心，P1.0—P1.6引脚所接的A-G为7个热释电传感器的信号线，P3.3、P3.4、P3.5、P3.6引脚通过ULN2003电流放大作用分别接蜂鸣器、继电器1、继电器2、继电器3，P3.7引脚接霍尔元件，无线车载摄像头一端接地，一端接继电器常开端，继电器常闭端5V电源，ULN2003内含有达林顿管，8、9引脚分别接地与5V电源，其它引脚左右对应输入输出。

所述热释红外探测元件采用红外热释电D203S，并通过防护罩限制其探测距离和探测角度，在系统开启后，通过探测红外线的变化来确定汽车盲点区域是否存在安全隐患，并将探测信息反馈至STC 89C51单片机。

当热释红外探测元件探测到汽车盲点区域存在安全隐患信息，则由STC 89C51单片机控制蜂鸣器发出警报声，并开启汽车上探测相应盲点区域的无线车载摄像头，将影像传输给驾驶室。

所述组成系统电路的各个电路由热释红外探测元件、无线车载摄像头、STC 89C51单片机、警报器即蜂鸣器和霍尔元件测速器组成，将装置的系统电路接入汽车启动电路接于汽车辅助电气接线柱上，并由汽车本身的蓄电池供电，实现系统装置与汽车同步启动，所述热释红外探测原件及无线车载摄像头安装在车底盘的前后端和底部。

所述红外探测警报装置由单片机控制关闭，其控制信息为车速信息，当霍尔元件测速器探测车速到达一定值时，系统自动关闭。

本发明的技术效果是：

本系统工作过程分为如下三个阶段

(1)系统启动

汽车驾驶员进入车辆驾驶室内，转动车钥匙将车辆启动，本发明装置作为汽车的辅助电气设备随之自动启动，并由蓄电池供电。系统启动后，安装在汽车前端、汽车底部、汽车后端的热释红外探测元件首先开始工作，全方位探测汽车底部盲点区域是否存在隐患。

(2)信息反馈与处理

红外探测器将探测的信息反馈给单片机进行处理，此时分为两种情况。

情况一：热释红外探测器探测到车底盲区内人或者小动物发出的红外线，将信号反馈给单片机，单片机经过信号处理后控制电机与摄像头的开启与关闭。每个摄像头对应相应的热释红外探测器，将有安全隐患信号的热释红外探测器探测范围内的盲点区域影像摄录后传输并显示在车辆驾驶室内的显示屏上。同时，单片机控制驾驶室内的警报器(蜂鸣器)发出警报，提醒驾驶员盲区内存在安全隐患，可以通过显示屏影像进一步判别或下车检查并排除安全隐患。

情况二：热释红外探测器未探测到车底盲区内存在人或者小动物，将信号反馈给单片机，单片机经过信号处理后仅保持热释红外探测器处于探测状态。

(3)系统关闭

情况一发生后，系统等待驾驶员对盲区内存在的安全隐患进行处理，在盲区内安全隐患被排除后，安全警报解除，系统进入情况二所示状态。汽车安全起步后，汽车车速由霍尔元件测速器反馈给单片机，当车速达到单片机设定的阀值时，单片机控制系统自动关闭。

附图说明：

图1是系统结构示意图。

图2是系统硬件电路图。

图3是软件程序流程图。

图4是红外热释原件及无线车载摄像头安装位置图。

图5是热释红外探测元件探测范围示意图。

图6、7是热释红外探测元件防护罩示意图。

图中：1，2，4，5，6，8，10为热释红外探测元件安装位置，3，7，9为无线车载摄像头安装位置，A.热释红外探测元件，B.防护罩。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明的具体内容和实施方式作进一步详细描述：

本发明涉及一种汽车起步时盲点区域安全状态综合监控探测警报装置，该装置由启动关闭系统、探测系统、控制系统、警报系统四个子系统组成，主要元部件包括：装置系统电路、热释红外探测元件(A)、无线车载摄像头、STC 89C51单片机、警报器(蜂鸣器)和霍尔元件测速器。本发明具有成本低、体积小、结构简单，实用性强，安装及维修方便以及与电路连接容易等特点。针对解决方案的研究中，研究者从盲点区域探测的准确性、灵敏性、快速性、兼容性等方面出发，综合考虑汽车起步时的各种实际因素，在比较了一些探测技术后，研究者选择了热释红外探测技术和无线车载摄像头影像技术作为盲区探测技术，并基于单片机技术及其应用，设计出一种装置系统，在汽车起步时对盲区自动进行探测，当存在热释红外隐患信息时对隐患区域定位并对驾驶员进行警报，同时将隐患区域的影像传输至驾驶室，目的是及时、快速、准确地排除汽车起步时盲点区域的安全隐患。

系统工作过程分为以下三个阶段

(1)系统启动

汽车驾驶员进入车辆驾驶室内，转动车钥匙将车辆启动，本发明装置作为汽车的辅助电气设备随之自动启动，并由蓄电池供电。系统启动后，安装在汽车前端、汽车底部、汽车后端的热释红外探测元件(A)首先开始工作，全方位探测汽车底部盲点区域是否存在隐患。

(2)信息反馈与处理

热释红外探测元件将探测的信息反馈给单片机进行处理，此时分为两种情况。

情况一：热释红外探测元件探测到车底盲区内人或者小动物发出的红外线，将信号反馈给单片机，单片机经过信号处理后控制电机与无线车载摄像头的开启与关闭。每个无线车载摄像头对应相应的热释红外探测元件，将有安全隐患信号的热释红外探测元件探测范围内的盲点区域影像摄录后传输并显示在车辆驾驶室内的显示屏上。同时，单片机控制驾驶室内的警报器(蜂鸣器)发出警报，提醒驾驶员盲区内存在安全隐患，可以通过显示屏影像进一步判别或下车检查并排除安全隐患。

情况二：热释红外探测元件未探测到车底盲区内存在人或者小动物，将信号反馈给单片机，单片机经过信号处理后仅保持热释红外探测元件处于探测状态。

(3)系统关闭

参阅图1

本发明装置主要包括以下四个子系统及组成元件，功用及特点如下：

(1)启动关闭系统：由汽车的车钥匙，霍尔元件测速器组成。汽车的车钥匙启动汽车的同时，系统自动启动，当系统探测到安全隐患信息后，启动警报装置。在安全隐患排除后，汽车正常起步，霍尔元件测速器将车速信息反馈给单片机，控制系统自动关闭。

(2)探测系统：由覆盖车底盲点区域的多个热释红外探测元件和对应探测范围的无线车载摄像头组成(均安装在车身前端、底部、后端)。每个热释红外探测元件对可覆盖的盲点区域进行红外信息探测，每个无线车载摄像头录制相应热释红外探测元件(A)所覆盖的盲点区域内的影像信息。

(3)控制系统：由STC 89C51单片机和相关系统电路组成。STC 89C51单片机将处理系统启动关闭信息、热释红外探测信息、警报器开关信息、盲区影像信息、实时车速信息等，使本发明装置中各个组成元件正确配合，协调工作。

(4)警报系统：由警报器(蜂鸣器)、显示器(安装在驾驶室内)组成。在热释红外探测元件探测到盲点区域内存在红外隐患信息后，警报器(蜂鸣器)在STC 89C51单片机的控制下发出蜂鸣声警报驾驶员，显示器屏幕上显示相应盲点区域内的影像，直到安全隐患排除。

参阅图2

硬件电路包括6个部分，如图中虚线框所示，虚线框1为热释电检测电路、虚线框3为无线车载摄像头控制电路、虚线框4为车速霍尔元件检测电路、虚线框5为ULN2003驱动电路、虚线框6为51单片机电路、虚线框7为蜂鸣器电路。

电路以89c51为核心，P1.0—P1.6引脚所接的A-G为7个热释电传感器(图2虚线框1)的信号线，P3.3、P3.4、P3.5、P3.6引脚通过ULN2003(图2虚线框5)电流放大作用分别接蜂鸣器、继电器1、继电器2、继电器3，P3.7引脚接霍尔元件。无线车载摄像头(图2虚线框3)一端接地，一端接继电器常开端，继电器常闭端5V电源。ULN2003内含有达林顿管，8、9引脚分别接地与5V电源，其它引脚左右对应输入输出。

参阅图2，图3

软件程序流程图如图所示，霍尔检测电路将检测到的信息实时传送给单片机，当汽车停止时，单片机接受热释电检测模块检测信号，当检测到有红外隐患信号时，单片机控制蜂鸣器报警并根据检测到红外隐患信号的具体位置驱动相应部位的无线车载摄像头；当排除隐患后，霍尔检测电路检测到汽车行驶时，无线车载摄像头关闭并关闭整个系统。当汽车停止并未检测到红外隐患信号时，程序会不断循环执行。

具体工作流程是：当汽车停止，P3.7恒为高电平或恒为低电平，热释电检测有效，当热释电检测到有红外信息，P1.0—P1.6引脚有的变为高电平，此时P3.3为高电平触发蜂鸣器鸣叫，P3.5和P3.6(为高电平)给继电器通电使触点接到常闭端从而使无线车载摄像头开启。但汽车运动时，霍尔电平变换，此时热释电检测信号无效，P3.3、P3.5、P3.6均变为低电平，蜂鸣器断电，继电器触点到常闭端使无线车载摄像头关闭，系统关闭。

参阅图4，图5，图6，图7

参阅图4，是热释红外探测元件及无线车载摄像头安装位置。其中：1，2，4，5，6，8，10为热释红外探测元件(A)不同的安装位置，3，7，9为无线车载摄像头不同的安装位置，安装在车底盘的前后端和底部。

热释红外探测元件D203S，其探测范围为一个圆锥体，锥角α为110度，最大有效锥高H为8-12m，D为圆锥体底圆直径(参阅图5)。本发明利用一个半圆筒形的防护罩(B)(参阅图6、图7)，使红外探测范围无法穿过黑色部分，以达到可以根据实际盲区探测范围对热释红外探测元件探测范围进行约束及调整的要求，确保最终红外探测范围与汽车盲区范围吻合。

Claims

1.一种汽车起步盲点区域红外探测警报装置，该装置由启动关闭系统、探测系统、控制系统和警报系统四个子系统组成，其特征在于：所述启动关闭系统由控制系统自动启动和关闭的车钥匙和霍尔元件测速器组成；所述探测系统由安装在车身前端、底部和后端并覆盖车底盲点区域的多个热释红外探测元件和对应探测范围的无线车载摄像头组成，每个热释红外探测元件对可覆盖的盲点区域进行红外信息探测，每个无线车载摄像头录制相应热释红外探测元件所覆盖的盲点区域内的影像信息；所述控制系统由STC 89C51单片机和相关系统电路组成，STC 89C51单片机将处理系统启动关闭信息、热释红外探测信息、警报器开关信息、盲区影像信息、实时车速信息经各个组成元件正确配合，协调工作；所述警报系统由安装在驾驶室内的警报器和显示器组成。

2.根据权利要求1所述的一种汽车起步盲点区域红外探测警报装置，其特征在于：所述系统电路连接在汽车系统电路中，系统电路由热释电检测电路1、无线车载摄像头控制电路3、车速霍尔元件检测电路4、ULN2003驱动电路5、STC 89C51单片机电路6和蜂鸣器电路7组成，电路以STC 89C51单片机为核心，P1.0—P1.6脚所接的A-G为7个热释电传感器的信号线，P3.3、P3.4、P3.5、P3.6引脚通过ULN2003电流放大作用分别接蜂鸣器、继电器1、继电器2、继电器3，P3.7引脚接霍尔元件，无线车载摄像头一端接地，一端接继电器常开端，继电器常闭端5V电源，ULN2003内含有达林顿管，8、9引脚分别接地与5V电源，其它引脚左右对应输入输出。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽车起步盲点区域红外探测警报装置，其特征在于：所述热释红外探测元件采用红外热释电D203S，并通过防护罩限制其探测距离和探测角度，在系统开启后，通过探测红外线的变化来确定汽车盲点区域是否存在安全隐患，并将探测信息反馈至STC 89C51单片机。

4.根据权利要求3所述的一种汽车起步盲点区域红外探测警报装置，其特征在于：当热释红外探测元件探测到汽车盲点区域存在安全隐患信息，则由STC 89C51单片机控制蜂鸣器发出警报声，并开启汽车上探测相应盲点区域的无线车载摄像头，将影像传输给驾驶室。

5.根据权利要求1或2所述的一种汽车起步盲点区域红外探测警报装置，其特征在于：所述组成系统电路的各个电路由热释红外探测元件、无线车载摄像头、STC 89C51单片机、警报器即蜂鸣器和霍尔元件测速器组成，将装置的系统电路接入汽车启动电路接于汽车辅助电气接线柱上，并由汽车本身的蓄电池供电，实现系统装置与汽车同步启动，所述热释红外探测原件及无线车载摄像头安装在车底盘的前后端和底部。

6.根据权利要求1所述的一种汽车起步盲点区域红外探测警报装置，其特征在于：所述红外探测警报装置由单片机控制关闭，其控制信息为车速信息，当霍尔元件测速器探测车速到达一定值时，系统自动关闭。