CN103661191A - 汽车的安全控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种汽车的安全控制系统，包括：至少一个距离检测模块，至少一个距离检测模块设置在汽车上用于检测预定方向上汽车与障碍物之间的距离，并记录检测时间；安全控制器，用于根据至少一个距离检测模块至少两次检测的距离和检测时间计算障碍物与汽车的相对速度，并根据相对速度和预定方向判断汽车与障碍物之间的距离是否小于安全距离，如果是则继续判断汽车行驶的目标动作是否正确，且在判断汽车行驶的目标动作错误时生成车辆自动控制信号，其中，整车控制器根据车辆自动控制信号控制汽车转向和/或车速以防止汽车与障碍物发生碰撞。本发明的实施例具有自动预防汽车发生碰撞、提高车辆安全性能的优点。

Description

汽车的安全控制系统

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域。特别涉及一种汽车的安全控制系统。

背景技术

随着科学技术的不断突破，汽车设计越来越智能化，操作简单化，另外，由于汽车已经开始稳步进入老百姓家庭中且汽车数量日益增多，因此，各种安全驾驶隐患也会随着而来。为了保证汽车行驶的安全性，相应的安全装置也会提升。目前汽车上主要的安全防碰撞装置为安全气囊，该装置只能是在发生安全事故后弹出，保护驾驶者不受伤害。可是汽车已经被撞得面目全非，对车主将是很大的一笔损失。更重要的是如过安全气囊由于某种原因未能及时打开的化，后果将不堪设想。目前主要采用的是事故防碰撞。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种可预防事故发生，保证车辆安全的汽车的安全控制系统。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供了一种汽车的安全控制系统，包括：至少一个距离检测模块，所述至少一个距离检测模块设置在汽车上用于检测预定方向上汽车与障碍物之间的距离，并记录检测时间；安全控制器，所述安全控制器根据所述至少一个距离检测模块至少两次检测的距离和检测时间计算所述障碍物与所述汽车的相对速度，并根据所述相对速度和预定方向判断所述汽车与障碍物之间的距离是否小于安全距离，如果是则继续判断汽车行驶的目标动作是否正确，且在判断汽车行驶的目标动作错误时生成车辆自动控制信号，其中，所述安全控制器在生成所述车辆自动控制信号后，将所述车辆自动控制信号发送给所述整车控制器以便所述整车控制器根据所述车辆自动控制信号控制所述汽车转向和/或车速以防止所述汽车与障碍物发生碰撞。

根据本发明实施例的安全控制系统，通过距离检测模块检测汽车与障碍物之间的距离，并计算汽车与障碍物之间的相对速度，通过安全控制器判断是否可能出现汽车与障碍物发生碰撞，并在判断可能发生碰撞时结合汽车的目标动作生成自动控制信号以控制汽车减速、制动或者转向等以避开障碍物。解决了对障碍物的距离计算、安全控制器与整车控制器的实时通信、对油门强制控制、对刹车的强制控制以及对转向的强制控制，从而在紧急情况下可避免汽车与障碍物的碰撞，增加了汽车的安全性能，由此，特别是对初学者或者驾驶经验不足的驾驶者从心理上克服了上道紧张的情绪，对汽车驾驶者的身心安全带来帮助。另外，该安全控制系统成本低廉，性价比高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的汽车的安全控制系统的结构图；以及

图2为本发明一个实施例的汽车的安全控制系统的距离检测模块的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的汽车的安全控制系统。

参考图1，根据本发明实施例的汽车的安全控制系统100，包括至少一个距离检测模块110以及安全控制器120。其中：

至少一个距离检测模块110设置在汽车上用于检测预定方向上汽车与障碍物之间的距离，并记录检测时间。上述预定方向可在设置距离检测模块110时设定，例如，假设距离检测模块110设置在汽车的前侧上，并正对前方，则此时用于检测距离汽车前方的障碍物与该汽车的距离，即此时预定方向为相对于汽车而言的前方。在本发明的一个实施例中，至少一个距离检测模块110为多个且设置在汽车的周围，由此可实现对多个方向的障碍物的检测。例如，多个距离检测模块110为分别设置在汽车的前、后、左、右、左前、右前、左后和右后以便检测前、后、左、右、左前、右前、左后和右后的8个方向的障碍物距离检测模块110。

进一步地，本发明实施例的距离检测是基于超声波进行的距离测量。如图2所示，至少一个距离检测模块110包括超声波产生装置111、超声波传感器112和计算单元113。其中：

超声波产生装置111用于产生超声波信号。在本发明的一个实施例中，超声波产生装置111可由单片机实现，并产生40K的方波（超声波），将该40K的方波放大后发送给超声波传感器112。超声波传感器用于发射超声波信号以及接受超声波信号的反射信号，即单片机对40K的方波放大后驱动超声波传感器112的发射头发射超声波信号，发射的超声波信号遇到预定方向上的障碍物后反射并由超声波传感器112的接收头进行捕捉反射信号。计算单元113用于获取超声波传感器112对超声波信号的发射时间和反射信号接收时间，并根据发射时间、反射时间和超声波的传播速度计算汽车与障碍物之间的距离，具体而言，当超声波传感器112的发射头发射超声波信号时，计算单元113记录该发射时间，在超声波传感器112的接收头接收到反射信号时，计算单元113再次记录该接收时间，并根据超声波在空气中的传播速度以及接收时间和发射时间之间的差值时间计算得到在预定方向上汽车距障碍物的距离。需要说明的是，假设接收时间和发射时间之间的差值时间为t1，传播速度为v，则汽车与障碍物之间的距离d=(t1*v)/2。

由于超声波在空气中的传播速度与空气温度有关，为了更加精确地得知超声波当前的传播速度，本发明的实施例包括温度传感器（图中未示出），温度传感器用于检测汽车的行驶环境的温度以便计算单元113根据行驶环境的温度计算超声波的传播速度。在该实例中，超声波在空气中的传播速度与空气温度之间的关系为现有技术，此处不做赘述。

安全控制器120根据至少一个距离检测模块110至少两次检测的距离和检测时间计算障碍物与汽车的相对速度，并根据相对速度和预定方向判断汽车与障碍物之间的距离是否小于安全距离，如果是则继续判断汽车行驶的目标动作是否正确，且在判断汽车行驶的目标动作错误时生成车辆自动控制信号。其中，安全控制器120在生成车辆自动控制信号后，将车辆自动控制信号发送给整车控制器130以便整车控制器130根据车辆自动控制信号控制汽车转向和/或车速以防止汽车与障碍物发生碰撞。

具体而言，距离检测模块110以图2所示的距离检测模块110为例，则该检测时间可以为先后两次超声波传感器112检测到的反射信号的时间。即为T1和T2，设先后两次超声波传感器112检测到的汽车距障碍物之间的距离分别为D1和D2，则根据D1、D2、T1和T2可计算得到汽车与障碍物之间的相对速度，由相对速度可以判断出在该预定方向上汽车与障碍物之间的距离是否在缩短或者增加，如果判断为缩短，则在障碍物和汽车的状态不变时，汽车和障碍物可能发生碰撞，因此，判断汽车与障碍物之间的距离是否小于安全距离，并在判断小于该安全距离的情况下，继续判断汽车行驶的目标动作是否正确，即由预定方向上的相对速度和当前距离，可知判断汽车的目标动作是否正确，并在判断汽车行驶的目标动作错误时生成车辆自动控制信号。在该实例中，目标动作包括制动、加速和转向，车辆自动控制信号包括自动转向信号、自动制动信号。例如，假设汽车和障碍物（其它汽车）的行驶方向相同且其它汽车处于该汽车的前方，此时，安全控制器120判断在汽车行驶方向上障碍物（汽车）与该汽车之间的距离小于安全距离时，判断汽车行驶的目标动作是否为制动，如果不是则生成自动制动信号。也就是说，如果根据上述计算得到的相对速度可知该汽车的速度大于前方行驶车辆的速度，则在两车行驶状态不变时，距离越来越近，当小于安全距离后，安全控制器120判断汽车的目标动作是否为制动，由于驾驶员可能误操作，即踩踏到加速踏板等，因此，如果不是制动，则安全控制器120产生自动制动信号，以强制汽车制动或者减速。也就是说，当车速较高且驾驶者出现误操作，例如应为制动时踩踏到油门时，安全控制器强制将刹车信号（自动制动信号）置于最大值，同时强制将油门信号置于最小值，即深度刹车模式，并将该自动制动信号发送给整车控制器130做出相应。

在本发明的其它示例中，安全控制器120判断在汽车周围的障碍物与汽车之间的距离小于安全距离时，判断汽车转向的方向是否正确，如果不是则生成自动转向信号。具体而言，在驾驶员误操作时，例如驾驶员转向方向或者角度不足时，此时，安全控制器120产生强制纠正转向角度或者方向的自动转向信号。即当车身偏转角不够大时，将自动转向信号发送给整车控制器130做出响应以避免事故发生。

在本发明的一个实施例中，安全距离与汽车的制动性能和障碍物与汽车的相对速度相关。

如图1所示，本发明的实施例包括通信系统140。通信系统140用于为安全控制器120和整车控制器130提供通信，进一步地，通信系统140为采用CAN总线进行通信的系统。由此，安全控制器120和整车控制器130可进行CAN通讯，方便两者之间的通信。

根据本发明实施例的安全控制系统，通过距离检测模块检测汽车与障碍物之间的距离，并计算汽车与障碍物之间的相对速度，通过安全控制器判断是否可能出现汽车与障碍物发生碰撞，并在判断可能发生碰撞时结合汽车的目标动作生成自动控制信号以控制汽车减速、制动或者转向等以避开障碍物。解决了对障碍物的距离计算、安全控制器与整车控制器的实时通信、对油门强制控制、对刹车的强制控制以及对转向的强制控制，从而在紧急情况下可避免汽车与障碍物的碰撞，增加了汽车的安全性能，由此，特别是对初学者或者驾驶经验不足的驾驶者从心理上克服了上道紧张的情绪，对汽车驾驶者的身心安全带来帮助。另外，该安全控制系统成本低廉，性价比高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种汽车的安全控制系统，其特征在于，包括：

至少一个距离检测模块，所述至少一个距离检测模块设置在汽车上用于检测预定方向上汽车与障碍物之间的距离，并记录检测时间；

安全控制器，所述安全控制器根据所述至少一个距离检测模块至少两次检测的距离和检测时间计算所述障碍物与所述汽车的相对速度，并根据所述相对速度和预定方向判断所述汽车与障碍物之间的距离是否小于安全距离，如果是则继续判断汽车行驶的目标动作是否正确，且在判断汽车行驶的目标动作错误时生成车辆自动控制信号，

其中，所述安全控制器在生成所述车辆自动控制信号后，将所述车辆自动控制信号发送给所述整车控制器以便所述整车控制器根据所述车辆自动控制信号控制所述汽车转向和/或车速以防止所述汽车与障碍物发生碰撞。

2.根据权利要求1所述的汽车的安全控制系统，其特征在于，所述至少一个距离检测模块为多个且设置在所述汽车的周围。

3.根据权利要求1所述的汽车的安全控制系统，其特征在于，所述至少一个距离检测模块包括：

超声波产生装置，用于产生超声波信号；

超声波传感器，用于发射所述超声波信号以及接受所述超声波信号的反射信号；

计算单元，所述计算单元用于获取所述超声波传感器对所述超声波信号的发射时间和反射信号接收时间，并根据所述发射时间、反射时间和超声波的传播速度计算所述汽车与障碍物之间的距离。

4.根据权利要求3所述的汽车的安全控制系统，其特征在于，还包括：

温度传感器，所述温度传感器用于检测所述汽车的行驶环境的温度以便所述计算单元根据所述行驶环境的温度计算超声波的传播速度。

5.根据权利要求1所述的汽车的安全控制系统，其特征在于，

所述汽车行驶的目标动作包括制动、加速和转向，

所述车辆自动控制信号包括自动转向信号、自动制动信号。

6.根据权利要求5所述的汽车的安全控制系统，其特征在于，所述安全控制器用于判断在汽车行驶方向上障碍物与所述汽车之间的距离小于安全距离时，判断汽车行驶的目标动作是否为制动，如果不是则生成自动制动信号。

7.根据权利要求5所述的汽车的安全控制系统，其特征在于，所述安全控制器还用于判断在汽车周围的障碍物与所述汽车之间的距离小于安全距离时，判断汽车转向的方向是否正确，如果不是则生成自动转向信号。

8.根据权利要求1所述的汽车的安全控制系统，其特征在于，所述安全距离与所述汽车的制动性能和所述障碍物与所述汽车的相对速度相关。

9.根据权利要求1所述的汽车的安全控制系统，其特征在于，还包括：

通信系统，所述通信系统用于为所述安全控制器和所述整车控制器提供通信。

10.根据权利要求9所述的汽车的安全控制系统，其特征在于，所述通信系统为采用CAN总线进行通信的系统。

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