CN105015520A - 一种汽车防碰撞系统 - Google Patents

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冯方敏
廖利春
谢芳华
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    • B60T7/12—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R2021/0002—Type of accident
    • B60R2021/0004—Frontal collision

Abstract

本发明公开了一种汽车防碰撞系统,包含距离采集装置、控制模块、警告模块和刹车模块,其中，控制模块分别和距离采集装置、警告模块、刹车模块电气相连；距离采集装置设置在车辆的正前方，用于根据预先设定的采集周期采集车辆与正前方障碍物之间的距离；刹车模块用于对汽车进行刹车制动；警告模块用于对驾驶员发出警告提示；控制模块用于根据粗粒采集装置的采集信息控制警告模块和刹车模块工作。本发明结构简单，使用方便，在汽车处于危险状况的时候对驾驶员进行提示，并在汽车处于无法反应的状况时主动进行刹车，避免车祸的发生。

Description

一种汽车防碰撞系统
技术领域
本发明涉及汽车电子领域，尤其涉及一种汽车防碰撞系统。
背景技术
汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。车体汽车电子控制装置，包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统（车身电子ECU）。汽车电子最显著特征是向控制系统化推进，用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统，正获得极其广泛的市场。
汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志，是用来开发新车型，改进汽车性能最重要的技术措施。汽车制造商认为增加汽车电子设备的数量、促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。
据统计，从1989年至2000年，平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16％增至23％以上。一些豪华轿车上，使用单片微型计算机的数量已经达到48个，电子产品占到整车成本的50％以上，目前电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统。 
按照对汽车行驶性能作用的影响划分，可以把汽车电子产品归纳为两类：一类是汽车电子控制装置，汽车电子控制装置要和车上机械系统进行配合使用，即所谓“机电结合”的汽车电子装置；它们包括发动机、底盘、车身电子控制。例如电子燃油喷射系统、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制悬架、电子控制自动变速器、电子动力转向等，另一类是车载汽车电子装置，车载汽车电子装置是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。它们包括汽车信息系统（行车电脑）、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。
汽车电子未来的市场更趋向于安全，从市场的需求可以看出人们对于安全的驾驶技术以及产品的关注度很高。已经在被动安全技术取得了重大的进展——即在汽车发生碰撞时为驾驶者和乘客提供保护的技术和产品，如碰撞传感器、气囊、安全带、随动转向结构、以及金属板冲撞区等产品和技术已经在汽车碰撞事故中挽救了许多人的生命，并减少了人员伤害。但是，最新的发展方向是主动安全性，通过采用雷达、光学和超声波传感器等技术，测量汽车与周围物体的距离和接近物体时的速度。该数据可用于提醒驾驶者控制汽车的驾驶速度，避免可能发生的碰撞事件。该信息还可用于控制制动器或转向系统，以自动避免碰撞。该碰撞避免系统可以降低全球事故率以及汽车事故的昂贵成本。
现有的汽车有些配备的防碰撞系统，其防碰撞的原理是基于单方距离的，譬如，车辆与障碍物之间的距离小于一定距离时，开始警告或者刹车，但是，这种防碰撞的考虑存在盲点，因为障碍物不一定是静止的，如果障碍物是车，那么有两种情况：
一种情况是该车辆与本车方向相同，两车如果相对速度非常小，那么，这个时候进行警告或者刹车无疑是不合时宜的；
另外一种情况是该车辆与本车方向相反，那么两车的速度相加是非常大的，基于单方距离来进行警告或者刹车，而不考虑对方车辆的刹车距离和时间，很有可能是没有办法避免碰撞的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种汽车防碰撞系统。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种汽车防碰撞系统，包含距离采集装置、控制模块、警告模块和刹车模块；
所述控制模块分别和距离采集装置、警告模块、刹车模块电气相连；
所述距离采集装置设置在车辆的正前方，用于根据预先设定的采集周期采集车辆与正前方障碍物之间的距离；
所述刹车模块用于对汽车进行刹车制动；
所述警告模块用于对驾驶员发出警告提示；
所述控制模块用于根据距离采集装置采集的信息控制刹车模块和警告模块进行工作。
作为本发明一种汽车防碰撞系统进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用AVR系列单片机。
作为本发明一种汽车防碰撞系统进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用Atmega168PA单片机。
作为本发明一种汽车防碰撞系统进一步的优化方案，所述警告模块采用声光报警装置。
作为本发明一种汽车防碰撞系统进一步的优化方案，所述距离采集装置采用红外激光测距装置。
作为本发明一种汽车防碰撞系统进一步的优化方案，所述距离采集装置采用超声波测距装置。
所述控制模块包含相对速度计算单元、碰撞时间计算单元、最短制动时间计算单元、速度比较单元、时间比较单元、警告控制单元和制动控制单元；
所述相对速度计算单元用于根据当前采集周期中车辆与障碍物之间的距离、上一采集周期中车辆的与障碍物之间的距离以及预先设定的采集周期计算出车辆与障碍物之间的相对速度；
所述碰撞时间计算单元用于根据当前采集周期中车辆与障碍物之间的距离以及车辆与障碍物之间的相对速度计算出发生碰撞所需要的时间；
所述最短制动时间计算单元用于根据车辆与障碍物之间的相对速度和预先设定的制动系数计算出最短制动时间；
所述速度比较单元用于将车辆与障碍物之间的相对速度与预设的速度阈值进行比较，如果车辆与障碍物之间的相对速度大于等于预设的速度阈值，分别发送启动指令给所述制动控制单元和警告控制单元；
所述时间比较单元用于将发生碰撞所需要的时间和最短制动时间之间的差值分别与预设的第一时间阈值、第二时间阈值进行比较，所述第二时间阈值大于第一时间距离阈值，如果两者之间的差值大于第一时间阈值小于等于第二时间阈值，发送警告指令给所述警告控制单元；如果两者之间的差值小于等于第一时间阈值，发送制动指令给所述制动控制单元；
所述警告控制单元用于在同时接受到启动指令和警告指令时，控制警告模块对驾驶员发出警告提示；
所述制动控制单元用于在同时接受到启动指令和制动指令时，控制刹车模块对汽车进行刹车制动。
所述预设的速度阈值的范围为1km/h到20km/h，优先为10km/h。
所述预设的第一时间阈值的范围为1s到4s，优先为3s，这个时间为驾驶员能够进行主动刹车的反应时间。
所述预设的第二时间阈值的范围为4s到20s，优先为10s。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 结构简单，使用方便；
2. 在汽车处于危险状况的时候对驾驶员进行提示，提高驾驶员的警惕，避免车祸的发生；
3. 在汽车处于无法反应的状况时主动进行刹车，避免车祸的发生。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明公开了一种汽车防碰撞系统，包含距离采集装置、控制模块、警告模块和刹车模块；
所述控制模块分别和距离采集装置、警告模块、刹车模块电气相连；
所述距离采集装置设置在车辆的正前方，用于根据预先设定的采集周期采集车辆与正前方障碍物之间的距离；
所述刹车模块用于对汽车进行刹车制动；
所述警告模块用于对驾驶员发出警告提示；
所述控制模块包含相对速度计算单元、碰撞时间计算单元、最短制动时间计算单元、速度比较单元、时间比较单元、警告控制单元和制动控制单元；
所述相对速度计算单元用于根据当前采集周期中车辆与障碍物之间的距离、上一采集周期中车辆的与障碍物之间的距离以及预先设定的采集周期计算出车辆与障碍物之间的相对速度；
所述碰撞时间计算单元用于根据当前采集周期中车辆与障碍物之间的距离以及车辆与障碍物之间的相对速度计算出发生碰撞所需要的时间；
所述最短制动时间计算单元用于根据车辆与障碍物之间的相对速度和预先设定的制动系数计算出最短制动时间；
所述速度比较单元用于将车辆与障碍物之间的相对速度与预设的速度阈值进行比较，如果车辆与障碍物之间的相对速度大于等于预设的速度阈值，分别发送启动指令给所述制动控制单元和警告控制单元；
所述时间比较单元用于将发生碰撞所需要的时间和最短制动时间之间的差值分别与预设的第一时间阈值、第二时间阈值进行比较，所述第二时间阈值大于第一时间距离阈值，如果两者之间的差值大于第一时间阈值小于等于第二时间阈值，发送警告指令给所述警告控制单元；如果两者之间的差值小于等于第一时间阈值，发送制动指令给所述制动控制单元；
所述警告控制单元用于在同时接受到启动指令和警告指令时，控制警告模块对驾驶员发出警告提示；
所述制动控制单元用于在同时接受到启动指令和制动指令时，控制刹车模块对汽车进行刹车制动。
所述控制模块的处理器采用AVR系列单片机，优先采用Atmega168PA单片机。
所述预设的速度阈值的范围为1km/h到20km/h，优先为10km/h。
所述预设的第一时间阈值的范围为1s到4s，优先为3s，这个时间为驾驶员能够进行主动刹车的反应时间。
所述预设的第二时间阈值的范围为4s到20s，优先为10s。
本发明中，将障碍物的制动系数视作与本车辆的制动系数一样， 原因如下：
公路上的障碍物除了车辆之外，其余障碍物的速度一般都很小。如果障碍物是车辆，考虑到对方车辆也进行制动，且不同车辆之间的制动系数相差不大，完全可以视作相同；而如果是其他障碍物，由于其速度很小，基本可以忽略障碍物制动的因素。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种汽车防碰撞系统，其特征在于，包含距离采集装置、控制模块、警告模块和刹车模块；
所述控制模块分别和距离采集装置、警告模块、刹车模块电气相连；
所述距离采集装置设置在车辆的正前方，用于根据预先设定的采集周期采集车辆与正前方障碍物之间的距离；
所述刹车模块用于对汽车进行刹车制动；
所述警告模块用于对驾驶员发出警告提示；
所述控制模块用于根据距离采集装置采集的信息控制刹车模块和警告模块进行工作。
2. 根据权利要求1所述的汽车防碰撞系统，其特征在于，所述控制模块的处理器采用AVR系列单片机。
3. 根据权利要求2所述的汽车防碰撞系统，其特征在于，所述控制模块的处理器采用Atmega168PA单片机。
4. 根据权利要求1所述的汽车防碰撞系统，其特征在于，所述警告模块采用声光报警装置。
5. 根据权利要求1所述的汽车防碰撞系统，其特征在于，所述距离采集装置采用红外激光测距装置。
6. 根据权利要求1所述的汽车防碰撞系统，其特征在于，所述距离采集装置采用超声波测距装置。
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