CN104627061B - 一种汽车换道转向灯智能开启系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车换道转向灯智能开启系统，包括控制单元，控制单元输入端接入有方向盘转角检测器、速度传感器、计时器，控制单元输出端与转向灯控制开关输入端连接，转向灯控制开关输出端接入有左、右转向灯；本发明在考虑方向盘转角大小对换道行为影响的基础上，较为细致地考虑了车速和方向盘转角维持时间对实际换道行为的影响，提出了车速、方向盘转角和换道时间三参数之间的具体函数关系式，并针对正常换道和小角度换道行为分别给出了两种不同的判断条件，实现对换道行为精准判断。

Description

一种汽车换道转向灯智能开启系统

技术领域

本发明涉及汽车辅助安全电子装置领域，具体是一种汽车换道转向灯智能开启系统。

背景技术

汽车转向灯是汽车安全设施的一个重要组成部分，对其正确使用能够有效提醒其他车辆、减少交通事故隐患、降低交通事故发生概率，特别是在高速公路和快速路上进行换道时，及时开启转向灯对于避免恶性碰撞事故尤为重要，但是实际中转向灯的控制都是靠手动操作来完成的，而且由于各种原因，驾驶员在换道时经常不能按照要求正常开启转向灯，这往往会让后车驾驶员躲闪不及而引发重大交通事故。对此，曾有人做了一些相关的探讨并提出了一些转向灯自动控制方案，均从方向盘转角的变化、车速等因素考虑。

之前的转向灯自动控制方案多数只考虑了方向盘转角大小和车速因素，而对方向盘转角的维持时间缺乏考虑，对车速和方向盘转角之间关系的考虑不够细化和具体，没有描述出车速的变化是如何影响车辆换道行为的，如车速较高时，方向盘的转角往往较小，这是因为车速较高时，若使用大角度换道，车辆将有侧翻的可能。

可见，上述相关控制方案的不足之处主要在于：没有提出车速和方向盘转角之间的具体关系式，使得控制系统对车速的敏感性较低，不能很好的根据车速的变化来灵活地控制转向灯的开启和关闭，且单纯的根据车速和方向盘转角大小来控制转向灯的开启关闭，而不考虑方向盘转角超过某一角度的累计时间值，将会出现转向灯误开启现象，导致转向灯的开启较为频繁，此外，车辆高速行驶时，往往只需要一个很小的方向盘转角就能完成换道过程，而这个转角通常会小于给定的阈值，这将会出现这样一种情况：车辆实际上是在换道，而转向灯却没有开启，即转向灯自动开启装置不能完全识别实际的换道行为，特别是小角度换道行为。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车换道转向灯智能开启系统，以实现避免因驾驶员未开启转向灯而带来的交通隐患和交通事故的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种汽车换道转向灯智能开启系统，其特征在于：包括控制单元，控制单元输入端接入有方向盘转角检测器、速度传感器、计时器，控制单元输出端与转向灯控制开关输入端连接，转向灯控制开关输出端接入有左、右转向灯；

速度传感器和方向盘转角检测器分别获取实时的车速大小和方向盘实际转角值并将其传输给控制单元，计时器记录方向盘的转角值达到预先设定方向盘间隙值后的连续时间并将其传输给控制单元，每次方向盘转角值小于此间隙值时，计时器将自动清零，当再次达到间隙值时将重新计时；

控制单元输入端分别与速度传感器和方向盘转角检测器相连接，用于接收实时的车速和方向盘转角信息，在方向盘转角达到方向盘间隙值后触发计时器开始计时，并根据当前的车速和存储于控制单元中的计算公式实时计算出相应的换道时间阈值和方向盘转角阈值，然后将计时器的连续计时时间和采集到的方向盘转角值与计算出的两种阈值分别进行对比并进行判断，若二者同时达到各自的阈值，则触发连接在其输出端的转向灯开关开始工作，从而开启方向盘转动方向一侧的转向灯；或者在方向盘转角没有达到相应的阈值而计时器的时间达到预先设定的上限值时，同样触发转向灯开关开始工作，进而开启转向灯；如果控制单元检测到方向盘的转角值小于方向盘间隙值后，则将计时器的时间清零并向转向灯控制开关输出一个关闭转向灯的控制信号，及时关闭转向灯。

所述的一种汽车换道转向灯智能开启系统，其特征在于：所述车辆换道时间阈值为车辆从车道中央行驶到目标车道相邻车道边缘线的时间，随着车速的变化而动态更新，具体是根据存储于控制单元中的计算公式和当前的车速实时计算出来的。

所述的一种汽车换道转向灯智能开启系统，其特征在于：所述方向盘转角阈值是随着车速的变化而动态更新的，具体是根据当前的车速和存储于控制单元中的计算公式实时计算出来的。

本发明较为具体地考虑了车速和方向盘转角之间的关系，提出了车速、方向盘转角和换道时间三参数之间的具体函数关系式。利用该关系式以及采集到的实时车速可以计算出对应的实时换道时间阈值和方向盘转角阈值，这使得系统对车速的变化非常敏感，能够根据实时的车速计算出实时的阈值，使得判断更为精准和智能。

此外，本发明还考虑了方向盘转角值超过方向盘间隙值后的时间，该时间由计时器提供，被用于两种判断条件中，一种是正常换道行为，方向盘转角值达到计算出的方向盘转角阈值，此时，若计时器的时间同时达到了计算出的时间阈值，则开启相应的转向灯。该情况下的条件判断是基于实际值与计算出的阈值之间的大小关系；另一种是小角度换道行为，方向盘转角值未达到计算出的方向盘转角阈值，该情况考虑的不是实际值与阈值之间的关系，而是计时器时间的长短，若计时器的时间超过了预先设定的上限值，则开启相应的转向灯。

可以看出，本发明不仅考虑了车辆换道过程中的时间因素，而且还具体考虑了两种换道行为下换道时间的不同，从而针对两种换道行为分别给出不同的判断方式，使得系统能够根据驾驶员的操作行为准确无误地识别出实际的换道行为，避免了转向灯的频繁开启和关闭以及小角度换道行为不能被识别的情况。本发明实例结构简单、控制准确、对车速变化的适应性较强、能够准确识别小角度换道行为，具备智能判断的特点。

本发明提供了一种汽车换道转向灯智能开启系统，能够根据实时车速计算出实时的换道时间阈值和方向盘转角阈值，通过比对计时器的连续计时时间及方向盘转角值与各自阈值的大小关系，并考虑方向盘转角值很小但方向盘的维持时间较长的特殊情况，来智能地控制车辆换道时转向灯的开启和关闭，有效避免因驾驶员未开启转向灯而带来的交通隐患和交通事故。

附图说明

图1是本发明系统原理示意图。

图2是车辆从开始换道至到达车道边缘线的换道示意图。

图3是系统内的条件判断流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种汽车换道转向灯智能开启系统，包括控制单元1、换道时间阈值2、方向盘转角阈值3、用于获取实时车速的速度传感器4、用于获取实时方向盘转角大小的方向盘转角检测器5、计时器6、用于控制转向灯开启和关闭的转向灯控制开关7、左转向灯8和右转向灯9。其中，换道时间阈值2和方向盘转角阈值3是根据车速实时计算出的；速度传感器4和方向盘转角检测器5均作为输入设备与控制单元1相连接；计时器6受控制单元1的控制并将连续计时时间反馈回去；转向灯控制开关7作为输出设备与控制单元1连接；左转向灯8和右转向灯9与转向灯控制开关7相连接并受其控制。

换道时间阈值2和方向盘转角阈值3的计算公式及原理：首先，假设车辆在换道前均处于车道中线，参照图2，车辆由O点驶往B点所用时间为t，车速为v，行驶方向与车道的夹角为θ。设方向盘转角α与θ的关系为：θ＝g(α)。则由图中的三角函数关系，可以得出如下公式：

$\left.\begin{array}{c}\sin \mathrm{\θ}=\frac{L-\frac{B}{2}}{\mathrm{vt}}\\ \mathrm{\θ}=g\left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right\}\⇒\sin \left[g\left(\mathrm{\α}\right)\right]=\frac{L-\frac{B}{2}}{\mathrm{vt}}---\left(1\right)$

其次，通过大量的实车换道实验获取车辆换道的相关数据，包括车速v、方向盘转角α和换道时间t，然后利用回归分析的方法确定车速v、方向盘转角α和换道时间t三参数之间的关系，得到如下公式：

α＝f(v,t) (2)

将上述的公式(1)和(2)联立起来形成一个方程组，最后得到：

$\left\{\begin{array}{c}\sin \left[g\left(\mathrm{\α}\right)\right]=\frac{L-\frac{B}{2}}{\mathrm{vt}}\\ \mathrm{\α}=f(v,t)\end{array}\right.---\left(3\right)$

α—方向盘转角；

v—车速(为已知量，通过速度传感器4获得)；

t—换道时间；

2L—车道宽度；

B—车辆宽度。

本发明实例的具体实施过程如下：参照图1和图3，车辆正常行驶时，速度传感器4和方向盘转角检测器5分别采集当前的车速信息和方向盘转角信息并将其传给控制单元1。控制单元1一方面检测到方向盘转角α大于方向盘间隙值α_min后，触发计时器6开始计时并将连续计时时间实时反馈回去，另一方面根据采集到的车速v和上述方程组(3)计算出相应的换道时间阈值2和方向盘转角阈值3并根据“判断条件1”判断当前的车速和方向盘转角值是否都达到了计算出的换道时间阈值2和方向盘转角阈值3，若二者都达到了各自的阈值，则触发转向灯控制开关7开始工作，进而根据方向盘的转动方向开启左转向灯8或右转向灯9；此外，控制单元1还具备另外一个与“判断条件1”并列的并且同时进行的“判断条件2”，该条件是用来判断计时器6的连续计时时间t是否达到了预先设定的上限值t_max，若t达到t_max，同样触发转向灯控制开关7开始工作并开启相应一侧的转向灯。这两个同时进行的判断条件中，只要有一个判断条件满足了要求，即可以按照实际的换道行为开启相应的转向灯。当换道结束后，控制单元1检测到方向盘的转角值α小于方向盘间隙值α_min，则将计时器6的时间清零并向转向灯控制开关7输出一个关闭转向灯的控制信号，及时关闭转向灯。再次换道时，重复上述过程。

可以看出，本发明实例的核心在于：第一，计时器的使用。利用计时器可以获得方向盘转角达到方向盘间隙值的连续时间，即考虑了车辆换道过程中的时间因素。第二，换道时间阈值和方向盘转角阈值的确定方法。利用速度传感器获得的实时车速和上述方程组(3)计算出实时的阈值，使得系统对车速的变化有着较强的适应能力，精确度较高。第三，控制单元内部判断条件的确定。两种判断条件同时进行，两种条件分别为：条件1：当前的车速和方向盘转角值是否都达到了计算出的换道时间阈值和方向盘转角阈值；条件2：连续计时时间t是否达到预先设定的上限值t_max。两种判断条件只要有一种条件满足要求，即触发转向灯控制开关开始工作，并开启相应一侧的转向灯，判断方式非常灵活，具备智能判断的特点。

Claims (3)

1.一种汽车换道转向灯智能开启系统，其特征在于：包括控制单元，控制单元输入端接入有方向盘转角检测器、速度传感器、计时器，控制单元输出端与转向灯控制开关输入端连接，转向灯控制开关输出端接入有左、右转向灯； 速度传感器和方向盘转角检测器分别获取实时的车速大小和方向盘实际转角值并将其传输给控制单元，计时器记录方向盘的转角值达到预先设定方向盘间隙值后的连续时间并将其传输给控制单元，每次方向盘转角值小于此间隙值时，计时器将自动清零，当再次达到间隙值时将重新计时； 控制单元输入端分别与速度传感器和方向盘转角检测器相连接，用于接收实时的车速和方向盘转角信息，在方向盘转角达到方向盘间隙值后触发计时器开始计时，并根据当前的车速和存储于控制单元中的计算公式实时计算出相应的换道时间阈值和方向盘转角阈值，然后将计时器的连续计时时间和采集到的方向盘转角值与计算出的两种阈值分别进行对比并进行判断，若二者同时达到各自的阈值，则触发连接在其输出端的转向灯开关开始工作，从而开启方向盘转动方向一侧的转向灯；或者在方向盘转角没有达到相应的阈值而计时器的时间达到预先设定的上限值时，同样触发转向灯开关开始工作，进而开启转向灯；如果控制单元检测到方向盘的转角值小于方向盘间隙值后，则将计时器的时间清零并向转向灯控制开关输出一个关闭转向灯的控制信号，及时关闭转向灯。

2.根据权利要求1所述的一种汽车换道转向灯智能开启系统，其特征在于：所述车辆换道时间阈值为车辆从车道中央行驶到目标车道相邻车道边缘线的时间，随着车速的变化而动态更新，是根据存储于控制单元中的计算公式和当前的车速实时计算出来的。

3.根据权利要求1所述的一种汽车换道转向灯智能开启系统，其特征在于：所述方向盘转角阈值是随着车速的变化而动态更新的，是根据当前的车速和存储于控制单元中的计算公式实时计算出来的。