CN104062650A - 一种车辆行驶外部行人提示系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆行驶外部行人提示系统及其方法，包括ECU、测距雷达、蜂鸣器、车速传感器、夜间行车灯开关信号接收器，所述测距雷达的输入输出端、所述车速传感器的输出端、所述夜间行车灯信号接收器的输出端分别与所述ECU的相应输入端连接，所述蜂鸣器的输入端与所述ECU的输出端连接；ECU控制电路收集、评价所需数据，控制系统的运行，短距雷达收集外部人员距离信息，蜂鸣器为行人提供报警。它为车辆行驶提供了一种快速、主动、低噪音的报警方式，保障了行人的安全。

Description

一种车辆行驶外部行人提示系统及其方法
技术领域
本发明涉及车载雷达测距技术与主动报警提示领域，特别是涉及车辆行驶前方测距与对车辆外部行人的基于声学的主动报警技术。
背景技术
在日间行人较多或是道路狭窄造成车辆行驶路径有行人的路况下，车辆驾驶者一般选择较低车速行驶，以防与行人发生碰撞。但是在该工况下车辆尤其是电动车辆行驶声音较小，不利于车辆行驶方向的行人主动察觉后方来车，迫使驾驶者采用鸣笛方式报警。但传统的驾驶者鸣笛报警又存在音量过大，产生噪音污染，并伴有因为驾驶者人为反应时间所造成报警滞后的缺点，从而带来了一系列的交通安全隐患和环境污染。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种简易的车辆行驶外部提示系统及其方法。
本发明的装置的技术方案为：一种车辆行驶外部行人提示系统，包括ECU、测距雷达、蜂鸣器、车速传感器、夜间行车灯开关信号接收器，所述测距雷达的输入输出端、所述车速传感器的输出端、所述夜间行车灯信号接收器的输出端分别与所述ECU的输入端相连接，所述蜂鸣器的输入端与所述ECU的输出端连接；所述ECU用于控制并计算外设单元器件的数据信息；所述测距雷达用于接收行人和车辆之间的距离信息；所述蜂鸣器为可变频率与音量，用于产生提示报警；所述夜间行车灯开关信号接收器与汽车中控台车灯开关电路连接，用于判断夜间行车灯开关状态。
进一步，所述ECU采用K60N512型芯片，所述测距雷达采用电子扫描式毫米波雷达，架设在汽车前部；所述蜂鸣器采用YHE12-12型电磁式蜂鸣器，安装在前轮前侧；所述车速传感器选用XTC110010型磁电式车速传感器，安装在变速器输出轴上；所述夜间行车灯开关信号接收器选用CS1型磁性开关。
本发明的方法的技术方案为：一种车辆行驶外部行人提示方法，包括如下步骤：
步骤1，ECU获取车速传感器和夜间行车灯开关信号接收器输入的车辆行驶状态信号；
步骤2，当车速v满足0＜v＜20km/h，同时夜间行车灯处于关闭状态时，反馈控制提示系统电路通电，测距雷达发出并接收测距信号，然后将信号输入ECU，经与车速v结合分析得出车辆与行人间的瞬时距离；
步骤3，当ECU接收到的测距雷达信号经分析显示前方行人与车辆瞬时距离小于20m，此时ECU开始选取自身内部已设定的蜂鸣器对应于此时距离的报警频率值和音量值，将信号输入蜂鸣器，蜂鸣器即开始工作，并向外持续发出相应频率与音量的报警；
步骤4，当车辆驻车或车速超过20km/h，ECU接收到车速传感器信号，经处理获得车辆静止或以较高速度行驶数据；或是夜间行驶模式，ECU获得夜间行车灯开关信号接收器信号，经处理获得车辆夜间行车灯开启数据，ECU反馈控制该提示系统电路断电，报警器失效，系统暂停工作，直至达到工作条件后重启。
作为本发明的进一步改进，所述步骤2中测距雷达的工作过程为：测距雷达中的压控振荡器VCO在调制信号的作用下产生高频电信号作为发射信号，发射信号在耦合器的作用下一部分进入混频器当中作为本振信号，另一部分则通过天线以电磁波形式进行发射，发射信号在传播的过程中遇到目标时就会有一部分被反射回来，被接收天线接收后的回波信号被送入到混频器中，与本振信号一起进行混频，混频器输出中频信号，对所述中频信号的频率、相位和幅值进行处理后就得到目标与雷达之间的相对距离和相对速度信息。
作为本发明的进一步改进，所述步骤3中，随着车辆与行人间的距离变化，所述蜂鸣器会根据ECU中设定的数值发出不同的报警频率和音量。
作为本发明的进一步改进，所述步骤4中，所述夜间行车灯开关信号接收器由磁性开关和电磁线圈组成，当车灯开启，电磁线圈通电，产生磁场，使磁性开关通电，从而产生电信号，将电信号输入给ECU。
本发明的有益效果为：本发明着重解决车辆日间低速工况下，对于车辆前方行人的被动报警所存在的噪音与滞后以及缺乏主动性报警手段的技术问题。它主要由ECU控制电路、测量范围不超过20米短距雷达和可变频率、音量蜂鸣器报警装置组成，ECU控制电路收集、评价所需数据，控制系统的运行，短距雷达收集外部人员距离信息，蜂鸣器为行人提供报警。它为车辆行驶提供了一种快速、主动、低噪音的报警方式，保障了行人的安全。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明前部测距雷达扫描示意图。
图3为本发明工作流程图。
图4为测距雷达结构图。
图中：1-ECU；2-测距雷达；3-蜂鸣器；4-车速传感器；5-夜间行车灯开关信号接收器。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案进一步详细说明本发明具体的实施方式。
本发明的具体思路为：根据车速、夜间行车灯情况，主动开启、关闭系统；在开启情况下，根据测距雷达，主动监测车辆运行前方行人与车辆间距；在监测到危险距离的情况下，通过报警装置主动提示前方行人。
在日间行人较多，拥挤路况下，车辆时速不会超过20km/h，而车辆两侧的行人没有占据车辆行驶路径，对车辆行驶不造成影响。当车辆超过20km/h，可以代表车辆已经正常行驶在道路上，不存在与行人发生碰撞的危险，车辆行驶声响也足以提醒可能的过路行人。夜间路况下，因为夜间车灯作用，行人可以察觉到后方来车，故也不存在以上所述碰撞危险。
ECU作为车辆行车电脑，可以很方便的获得并快速处理所需信号。车载雷达，特别是前部车载雷达，应用已经非常广泛，已逐渐成为现代车辆的标准配置，测距和定位能力可靠。可变频率和音量蜂鸣器，实现形式行驶简单，工作可靠、廉价。ECU接受车辆行驶速度和夜间行车灯信号，当车辆处于低速状态下，并且夜间行车灯关闭时，启动报警系统。通过安装在车辆前端的短距雷达，发射和接受雷达信号，通过处理得到数字信号，经与车速信号处理获得前部距离车辆最近处行人距离，由安装在左右前轮前部的蜂鸣器发出报警声，并根据障碍物距离远近控制蜂鸣器发声频率与蜂鸣器音量。作为优选，所述的雷达为毫米波雷达。毫米波雷达探测距离远、运行可靠、测量性能受天气等外界因素的影响较小，可以获得主车与目标间距离、相对速度，能很好的达到所需效果。
本发明的系统中，ECU1主控芯片选择飞思卡尔公司的K60N512芯片，测距雷达2选用日本丰田公司与Denso公司、三菱公司合作开发电子扫描式毫米波(electronically scanningMMW)雷达，蜂鸣器3采用YHE12-12型电磁式蜂鸣器，车速传感器4选用XTC110010型磁电式车速传感器，夜间行车灯开关信号接收器选用CS1型磁性开关。
如图1-2所示，一种车辆行驶外部行人提示系统，包括ECU1、测距雷达2、蜂鸣器3、车速传感器4和夜间行车灯开关信号接收器5，所述测距雷达2的输入输出端、所述车速传感器4的输出端、所述夜间行车灯信号接收器5的输出端分别与所述ECU1的相应输入端连接，所述蜂鸣器3的输入端与所述ECU1的输出端连接。
所述ECU1采用K60N512型芯片，用于控制并计算外设单元器件的数据信息。ECU1事先输入系统工作所需数据包括：系统启动数据(车速0＜v＜20km/h，夜间行车灯处于关闭状态)、系统报警距离数据(相对距离s≤20m)、蜂鸣器音频数据(音量∶相对距离＝dB∶s＞1；频率∶相对距离＝0＜f∶s＜1)。
所述测距雷达2采用电子扫描式毫米波雷达，所述测距雷达2架设在汽车前部，用于接收行人和车辆之间的距离信息。测距雷达2采用调频连续波形式，雷达发射微波，并接收回波，同时记录下发射信号的起始时刻，将接收到的回波与本振信号混频并滤波从而得到两路差拍信号，两路差拍信号通过A/D采样得到数字信号，离散化的差拍信号通过谱分析得到距离谱，对多周期差拍信号的距离谱做MTD(动目标检测)得到目标的距离-速度谱，并在距离-速度谱上进行目标检测，在检测后的目标环境中，通过交叉定位原理实现目标定位。
所述蜂鸣器3采用YHE12-12型电磁式蜂鸣器，所述蜂鸣器3安装在前轮前侧，为可变频率与音量，用于产生提示报警。ECU1内部储存的蜂鸣器3报警频率值，根据车辆与障碍物的距离缩小逐渐增高；音量值随距离的缩小逐渐减小。
所述车速传感器4选用XTC110010型磁电式车速传感器，所述车速传感器4安装在变速器输出轴上。
所述夜间行车灯开关信号接收器5选用CS1型磁性开关，由磁性开关和电磁线圈组成，所述夜间行车灯开关信号接收器5与汽车中控台车灯开关电路连接。用于判断夜间行车灯开关状态。
如图3所示，车辆行驶外部行人提示系统的具体工作步骤如下：
步骤1，ECU1获取车速传感器4和夜间行车灯开关信号接收器5输入的车辆行驶状态信号；
步骤2，当车速v满足0＜v＜20km/h，同时夜间行车灯处于关闭状态时，反馈控制提示系统电路通电，测距雷达2发出并接收测距信号，然后将信号输入ECU1，经与车速v结合分析得出车辆与行人间的瞬时距离；
步骤3，当ECU1接收到的测距雷达2信号经分析显示前方行人与车辆瞬时距离小于20m，此时ECU1开始选取自身内部已设定的蜂鸣器3对应于此时距离的报警频率值和音量值，将信号输入蜂鸣器3，蜂鸣器3即开始工作，并向外持续发出相应频率与音量的报警；
步骤4，当车辆驻车或车速超过20km/h，ECU1接收到车速传感器4信号，经处理获得车辆静止或以较高速度行驶数据；或是夜间行驶模式，ECU1获得夜间行车灯开关信号接收器5信号，经处理获得车辆夜间行车灯开启数据，ECU1反馈控制该提示系统电路断电，报警器失效，系统暂停工作，直至达到工作条件后重启。
上述步骤2中，所述测距雷达2的工作的过程为：测距雷达2采用调频连续波形式，由压控振荡器VCO在调制信号的作用下产生高频电信号(频率一般为GHz级)，此信号作为发射信号，发射信号在耦合器作用下一部分进入混频器当中，作为本振信号，另一部分则通过天线以电磁波形式进行发射；发射信号在传播的过程中遇到目标(障碍物)时，就会有一部分被反射回来，这一部分反射回来的信号就被接收天线接收，称为回波信号，所述回波信号被送入到混频器中，与本振信号一起进行混频，混频器输出信号被称为中频信号，中频信号的频率、相位和幅值都是目标信息的反应，对其进行一定的处理就可以得到目标与雷达之间的相对距离和相对速度信息。
上述步骤3中，随着车辆与行人间的距离变化，所述蜂鸣器3会根据ECU1中设定的数值发出不同的报警频率和音量，使系统在做到有效提醒车辆前方行人、避免撞击的同时，减少一定量不必要的外部噪音。
上步骤4中，所述夜间行车灯开关信号接收器5由磁性开关和电磁线圈组成，当车灯开启，电磁线圈通电，产生磁场，使磁性开关通电，从而产生电信号，将电信号输入给ECU1。
本发明旨在做到车辆的主动报警，提示行驶方向行人，克服人为因素作用，并相应减少高音喇叭和系统夜间工作所造成的噪声污染。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆行驶外部行人提示系统，其特征在于，包括ECU(1)、测距雷达(2)、蜂鸣器(3)、车速传感器(4)、夜间行车灯开关信号接收器(5)，所述测距雷达(2)的输入输出端、所述车速传感器(4)的输出端、所述夜间行车灯信号接收器(5)的输出端分别与所述ECU(1)的输入端相连接，所述蜂鸣器(3)的输入端与所述ECU(1)的输出端连接；所述ECU(1)用于控制并计算外设单元器件的数据信息；所述测距雷达(2)用于接收行人和车辆之间的距离信息；所述蜂鸣器(3)为可变频率与音量，用于产生提示报警；所述夜间行车灯开关信号接收器(5)与汽车中控台车灯开关电路连接，用于判断夜间行车灯开关状态。
2.根据权利要求1所述的车辆行驶外部行人提示系统，其特征在于，所述ECU(1)采用K60N512型芯片。
3.根据权利要求1所述的车辆行驶外部行人提示系统，其特征在于，所述测距雷达(2)采用电子扫描式毫米波雷达，架设在汽车前部。
4.根据权利要求1所述的车辆行驶外部行人提示系统，其特征在于，所述蜂鸣器(3)采用YHE12-12型电磁式蜂鸣器，安装在前轮前侧。
5.根据权利要求1所述的车辆行驶外部行人提示系统，其特征在于，所述车速传感器(4)选用XTC110010型磁电式车速传感器，安装在变速器输出轴上。
6.根据权利要求1所述的车辆行驶外部行人提示系统，其特征在于，所述夜间行车灯开关信号接收器(5)选用CS1型磁性开关。
7.一种车辆行驶外部行人提示方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，ECU(1)获取车速传感器(4)和夜间行车灯开关信号接收器(5)输入的车辆行驶状态信号；
步骤2，当车速v满足0＜v＜20km/h，同时夜间行车灯处于关闭状态时，反馈控制提示系统电路通电，测距雷达(2)发出并接收测距信号，然后将信号输入ECU(1)，经与车速v结合分析得出车辆与行人间的瞬时距离；
步骤3，当ECU(1)接收到的测距雷达(2)信号经分析显示前方行人与车辆瞬时距离小于20m，此时ECU(1)开始选取自身内部已设定的蜂鸣器(3)对应于此时距离的报警频率值和音量值，将信号输入蜂鸣器(3)，蜂鸣器(3)即开始工作，并向外持续发出相应频率与音量的报警；
步骤4，当车辆驻车或车速超过20km/h，ECU(1)接收到车速传感器(4)信号，经处理获得车辆静止或以较高速度行驶数据；或是夜间行驶模式，ECU(1)获得夜间行车灯开关信号接收器(5)信号，经处理获得车辆夜间行车灯开启数据，ECU(1)反馈控制该提示系统电路断电，报警器失效，系统暂停工作，直至达到工作条件后重启。
8.根据权利要求7所述的车辆行驶外部行人提示方法，其特征在于，所述步骤2中测距雷达(2)的工作过程为：测距雷达(2)中的压控振荡器VCO在调制信号的作用下产生高频电信号作为发射信号，发射信号在耦合器的作用下一部分进入混频器当中作为本振信号，另一部分则通过天线以电磁波形式进行发射，发射信号在传播的过程中遇到目标时就会有一部分被反射回来，被接收天线接收后的回波信号被送入到混频器中，与本振信号一起进行混频，混频器输出中频信号，对所述中频信号的频率、相位和幅值进行处理后就得到目标与雷达之间的相对距离和相对速度信息。
9.根据权利要求7所述的车辆行驶外部行人提示方法，其特征在于，所述步骤3中，随着车辆与行人间的距离变化，所述蜂鸣器(3)会根据ECU(1)中设定的数值发出不同的报警频率和音量。
10.根据权利要求7所述的车辆行驶外部行人提示方法，其特征在于，所述步骤4中，所述夜间行车灯开关信号接收器(5)由磁性开关和电磁线圈组成，当车灯开启，电磁线圈通电，产生磁场，使磁性开关通电，从而产生电信号，将电信号输入给ECU(1)。
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