CN103921889A - 一种电动自行车辅助驾行系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动自行车辅助驾行系统及控制方法，为了克服电动自行车行进过程中对前方障碍物的危险感知。该系统包括：长距离微波探测雷达、控制器、以及继电器换向电路；长距离微波探测雷达与控制器相连，用于探测电动自行车行驶方向上的障碍物的数据，将探测得到的数据发送至控制器；控制器用于当电动自行车需要减速时，控制继电器换向电路接通电池充电电路，当电动自行车处于制动状态时，控制继电器换向电路接通电动自行车的供电电路；继电器换向电路与电动自行车的电动机及电池充电电路相连，用于根据接收到的控制指令，接通电动自行车的电池充电电路，或电动自行车的供电电路。该方案实现了对电动自行车的自动化监控。

Description

一种电动自行车辅助驾行系统及控制方法

技术领域

本发明涉及车辆驾行控制领域，具体而言，涉及一种电动自行车辅助驾行系统及控制方法。 

背景技术

随着电动自行车的普及应用以及道路愈渐拥堵，一些由电动自行车带来的问题也显现了：电动自行车不能和机动车共用机动车道，电动自行车和人行道混行，行人和普通自行车的出行者冒着被电动自行车碰撞的危险；电动自行车速度较高，经常造成撞伤行人及与机动车相撞的交通事故；电动自行车行驶过程几乎没有声音，行人很难发现临近的电动自行车；电动自行车用的是充电电池，而在刹车过程产生的能量损失没有利用；鉴于以上问题，该电动自行车智能辅助驾行系统应运而生以解决上述电动自行车在使用中的问题。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种智能节能避障电动自行车辅助系统。该系统主要的难题是针对前方障碍物的探测与对电动自行车的节能系统设计。本发明所采用的技术方案如下： 

根据本发明的一个方面，提供了一种电动自行车辅助驾行系统，包括：长距离微波探测雷达、控制器、以及继电器换向电路；所述长距离微波探测雷达与所述控制器相连，安装在电动自行车的前部，用于探测所述电动自行车行驶方向上的障碍物的数据，并将探测得到的数据发送至所述控制器；所述控制器用于当所述电动自行车需要减速时，控制所述继电器换向电路接通所述电池充电电路，当所述电动自行车处于制动状态时，控制所述继电器换向电路接通电动自行车的供电电路；所述继电器换向电路与所述电动自行车的电动机及电池充电电路相连，用于根据接收到的所述控制器的控制指令，接通所述电动自行车的电池充电电路，或所述电动自行车的供电电路。 

进一步地，所述系统还包括：人机交互装置，嵌入在所述电动自行车的显示面板内，用于显示所述微波探测雷达探测得到的障碍物数据。 

其中，上述所述长距离微波探测雷达为微波混频传感器。 

进一步地，上述所述系统还包括：滤波装置，与所述微波探测雷达的输出端相连，用于滤除所述微波探测雷达探测得到的信号中的杂波与噪音分量。 

进一步地，上述所述系统还包括：辅助驾行主控装置，与所述微波探测雷达以及所述继电器换向电路相连，用于根据所述微波探测雷达探测得到的信号与驾驶员的指令信号，判断所述障碍物的危险度，根据所述危险度确定是否控制所述电动自行车的继电器换向电路系统，以使所述电动自行车减速。 

其中，上述所述辅助驾行主控系统与所述电动自行车的主控系统相连。 

根据本发明的另一个方面，提供了一种电动自行车辅助驾行控制方法，用于控制上述电动自行车辅助驾行控制系统，包括：接收所述长距离微波探测雷达探测得到的所述电动自行车行驶方向上的障碍物的数据；根据所述障碍物的数据以及驾驶员的指令判断所述障碍物的危险度；根据所述危险度判断是否需要控制所述电动自行车减速；如果所述电动自行车需要减速，则控制所述继电器换向电路与所述电动自行车的充电电路相连。 

其中，上述所述障碍物的数据包括：所述障碍物与所述自行车的距离、所述障碍物与所述电动自行车的相对速度。 

进一步地，上述所述方法还包括：显示所述自行车的距离、所述障碍物与所述电动自行车的相对速值。 

本发明的技术方案，由于采用了雷达对电动自行车行驶方向上的障碍物的数据，根据该数据可以判断出是否需要对电动自行车的行驶进行主动控制，实现了电动自行车的自动化控制，此外，系统可以综合雷达采集到的数据与驾驶员的指令对电动自行车进行控制，提高了该系统的实用性。 

附图说明

图1是本发明的电动自行车辅助驾行系统的结构框图。 

图2是一种电动自行车辅助驾行控制方法示意图。 

图3是本发明中继电器换向电路示意图。 

图4是基于本发明最终产品示意图。 

图5是基于本发明辅助系统的软件控制流程。 

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。 

本发明实例中将嵌入式单片机核心与长距离微波雷达结合相关的外围电路用以实现该电动自行车辅助系统功能实现。主控单元以lpc2138芯片为核心，能够读取微波测速测距传感器的测量值，并同时控制继电器，蜂鸣器，led灯，输入按钮等外围设备，并将该装置嵌入到电动自行车中。 

图1是本发明的电动自行车辅助驾行系统的结构框图。 

如图1所示，该系统10包括以下组成部分： 

长距离微波探测雷达11、控制器12、以及继电器换向电路13；其中，长距离微波探测雷达为微波混频传感器，该探测雷达11与控制器12相连，安装在电动自行车的前部，用于探测电动自行车行驶方向上的障碍物的数据，并将探测得到的数据发送至控制器；障碍物数据具体为障碍物与自行车的距离、障碍物与电动自行车的相对速度； 

控制器12用于当电动自行车需要减速时，控制继电器换向电路13接通电池充电电路14，当电动自行车处于制动状态时，控制继电器换向电路接通电动自行车的供电电路15； 

继电器换向电路与电动自行车的电动机16及电池充电电路14相连，用于根据接收到的控制器的控制指令，接通电动自行车的电池充电电路14，或电动自行车的供电电路15。 

为了根据上述长距离微波探测雷达11探测得到的数据对电动自行车进行控制，以使其安全行驶，上述系统还包括： 

辅助驾行主控装置，与微波探测雷达11以及继电器换向电路13相连，用于根据微波探测雷达11探测得到的信号与驾驶员的指令信号，判断障碍物的危险度，根据危险度确定是否控制电动自行车的继电器换向电路系统，以使电动自行车减速。 

为了便于驾驶员获取障碍物数据，以便其能够做出判断，及时主动控制电动自行车，上述系统还包括： 

人机交互装置，嵌入在电动自行车的显示面板内，用于显示微波探测雷达探测得到的障碍物数据。 

为了提高微波探测雷达测得数据的精确性，上述系统还可以包括滤波装置，与微波探测雷达11的输出端相连，用于滤除微波探测雷达探测得到的信号中的杂波与噪音分量。 

为了根据用户输入指令以及系统监控到的障碍数据，对行驶中的电动自行车进行自动控制，上述系统还可以包括：辅助驾行主控装置，与微波探测雷达以及继电器换向电路相连，用于根据微波探测雷达探测得到的信号与驾驶员的指令信号，判断障碍物的危险度，根据危险度确定是否控制电动自行车的继电器换向电路系统，以使电动自行车减速。 

特别的，上述辅助驾行主控系统与电动自行车的主控系统相连。 

本发明的上述系统综合运用主动微波雷达对电动自行车在骑行过程中前方出现的障碍物，探测信号经过信号处理电路输入单片机后，对障碍物的距离与相对车速做出判断，综合运用LED指示灯和蜂鸣器等提醒行人与车主，必要时，系统会切断电机电源并反向对电动车电源进行充电以节能。 

一种电动自行车辅助驾行控制方法，用于控制上述系统10，该方法包括以下步骤： 

步骤201：接收长距离微波探测雷达探测得到的电动自行车行驶方向上的障碍物的数据； 

步骤202：根据障碍物的数据以及驾驶员的指令判断障碍物的危险度； 

步骤203：根据危险度判断是否需要控制电动自行车减速； 

步骤204：如果电动自行车需要减速，则控制继电器换向电路与电动自行车的充电电路相连。 

图3是本发明中继电器换向电路示意图。 

如图3所示继电器活动端1与电机4一端相连，继电器固定端中常闭端2与电池放电电路5相连，常开端3与电池充电电路6相连。在没有危险预警下，继电器处于常闭状态，电机受本身控制电路驱动，正常行进。在探测到障碍之后系统判定为间，辅助系统改变继电器换向，电机4与充电电路6形成闭合回路，自行车在前进过程中由于电机4转动，形成充电电流并注入到电池中存储。 

以下对本发明技术方案的一个实际场景，此处以举例说明的方式进行简要阐述： 

按方案示意图和控制原理图，要改制的是一款青岛澳柯玛2008年生产的电动自行车，主要的操作步骤为： 

在电动自行车的转向车头上固定雷达传感器，雷达朝向自行车前进方向，优选地，雷达的辐射角度可以设置为12.5； 

在电机控制电路中接入上述继电器换向系统。 

图4是基于本发明最终产品示意图。 

如图4所示电动自行车驾驶员9位于电动自行车的驾驶位置，该电动自行车装有发明所需带充电电路的电源2以及相应动力电机1，系统所需雷达传感器3，提醒喇叭6与系统主控模块7位于车头。用于驾驶员警报解除与干预释放的按钮8位于车把手处，当该电动自行车位于马路4上行进时，系统工作，对前 方30m的目标进行探测。在探测到前方行人或障碍物5时，智能系统会执行相应的辅助驾驶动作。 

图5是基于本发明辅助系统的软件控制流程。 

如图5所示，电动自行车在行进中与障碍物距离相距10-30m，速度高于30km/h时，系统亮灯提醒。 

电动自行车在行进中与障碍物距离相距5-20m，速度高于30km/h时，系统蜂鸣提醒。 

电动自行车在行进中与障碍物距离相距5-15m，速度高于20km/h时，系统切断电机电源并实行换向。 

在驾驶员解除警报，或者自行车与障碍物之间的相对速度降低到5km/h时，系统解除警报，恢复电机供电，接受驾驶员控制。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

本发明开创性的利用主动探测雷达对电动自行车的行车安全进行预警，实现了对电动自行车的自动化监控，并在制动状态下改变电机电路，反向对电池进行充电收集电能，提高了能源的利用率。 

Claims (9)

1.一种电动自行车辅助驾行系统，其特征在于，包括：

长距离微波探测雷达、控制器、以及继电器换向电路；所述长距离微波探测雷达与所述控制器相连，安装在电动自行车的前部，用于探测所述电动自行车行驶方向上的障碍物的数据，并将探测得到的数据发送至所述控制器；

所述控制器用于当所述电动自行车需要减速时，控制所述继电器换向电路接通所述电池充电电路，当所述电动自行车处于制动状态时，控制所述继电器换向电路接通电动自行车的供电电路；

所述继电器换向电路与所述电动自行车的电动机及电池充电电路相连，用于根据接收到的所述控制器的控制指令，接通所述电动自行车的电池充电电路，或所述电动自行车的供电电路。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

人机交互装置，嵌入在所述电动自行车的显示面板内，用于显示所述微波探测雷达探测得到的障碍物数据。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述长距离微波探测雷达为微波混频传感器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

滤波装置，与所述微波探测雷达的输出端相连，用于滤除所述微波探测雷达探测得到的信号中的杂波与噪音分量。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

辅助驾行主控装置，与所述微波探测雷达以及所述继电器换向电路相连，用于根据所述微波探测雷达探测得到的信号与驾驶员的指令信号，判断所述障碍物的危险度，根据所述危险度确定是否控制所述电动自行车的继电器换向电路系统，以使所述电动自行车减速。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，

所述辅助驾行主控系统与所述电动自行车的主控系统相连。

7.一种电动自行车辅助驾行控制方法，用于控制如权利要求1所述的系统，其特征在于，包括：

接收所述长距离微波探测雷达探测得到的所述电动自行车行驶方向上的障碍物的数据；

根据所述障碍物的数据以及驾驶员的指令判断所述障碍物的危险度；

根据所述危险度判断是否需要控制所述电动自行车减速；

如果所述电动自行车需要减速，则控制所述继电器换向电路与所述电动自行车的充电电路相连。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述障碍物的数据包括：

所述障碍物与所述自行车的距离、所述障碍物与所述电动自行车的相对速度。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

显示所述自行车的距离、所述障碍物与所述电动自行车的相对速值。