CN105150920B - 一种汽车动态显示方法及基于该方法的高位制动灯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车动态显示方法及基于该方法的高位制动灯系统，该方法具体为：当踏板受到踩踏后，其压力产生一定压力信号发送给信号处理装置，信号处理装置将该压力信号转变为电流信号，并控制汽车的高位制动灯进行相应显示，上述踏板包括刹车踏板和油门踏板；该系统的结构包括：信号产生机构、信号处理机构、高位制动灯、电源模块。该一种汽车动态显示方法及基于该方法的高位制动灯系统与现有技术相比，能够根据制动灯的变化状况，显示出前车驾驶员的操作意图，方便后续交通参与者做出合理判断；状态显示全面，显示出车辆的加速、减速、巡航、刹车、急刹等状态，方便后续交通参与者直观观察；实用性强，设计人性化，易于推广。

Description

一种汽车动态显示方法及基于该方法的高位制动灯系统

技术领域

本发明涉及交通安全技术领域，具体地说是一种实用性强、汽车动态显示方法及基于该方法的高位制动灯系统。

背景技术

高位制动灯，又名高位刹车灯，是制动灯的辅助灯，一般安装在车辆后端的中心线上，也有的安装在车辆后端的上端。目前的高位制动灯基本就是用LED制作的，高位制动灯在行车中的作用一般包括：

（1）对于接近车距后续车辆的驾驶员，即使未看见前方车辆的制动灯，也能看见高位制动灯的信号；

（2）当前方车辆是乘用车时，即使在更前方的行驶车辆制动灯看不见的情况下，由于看见高位制动灯的信号，也可以迅速地获知有关车辆的运行信息；

（3）对于后续车的驾驶员来说，高位制动灯的信号可以给他们以普示，预防超车事故的发生。

因为高位制动灯安装在制动灯的上方，而且高位制动灯在制作时其发光带都做得比较宽，大都占后窗的二分之一左右，易被后续车的驾驶员发现，对后续车的报警效果好，能大大提高后续车驾驶员的反应能力，从而保证后续车的行车安全。

在现有技术中，有关高位刹车灯的技术已经被研究，比如在专利201310276168.0，汽车高位刹车灯的专利中，其将高位灯组设计成两组，一组刹车灯条，一组警示灯条，其仅仅用于提示是否刹车状态，从而完成报警功能，但是这种制动灯只能用于显示车辆是否在刹车，并无法准确的表达出车辆内部人员的意图，即该刹车是否为急刹、刹车是否结束在松刹车踏板的过程中、刹车是否开始在脚踩刹车踏板的过程中等，同时也无法直观展示车辆是否在加速过程中，导致驾驶人的意图和车辆的动态都不能很全面的传递给其它的交通参与者，后续的交通参与者无法提前做出更加合理的判断来减少交通事故；同时笔者对该专利技术进行实际制作发现，其使用时依赖速度传感器，是根据速度变化来进行报警的，也就是说，在高速状态下进行急刹，警示灯条也要在速度降下来后才会点亮，这样就会产生一个时间差，在这个时间差内交通事故仍然会发生，同时现有的可编程控制器制作出来的刹车灯系统存在滤波不完整，信号闪烁不准确，由于结构较大安装不方便的状况；再者汽车的加速状况没有灯组的动态显示，显示不完整，且由于现有的高位制动灯组因汽车制造商自己定义标准生产安装，造成车辆高位制动灯组的不统一性，给交通参与者造成视觉辨别上的困难；随着社会的发展，机动车的增长及新增加的驾驶者，给交通道路行驶造成了极其复杂的道路状况。现有的汽车高位制动灯组功能过于简单单一已经不能够适应现有交通复杂状况。

基于此，现提供一种汽车动态显示方法及基于该方法的高位制动灯系统。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、汽车动态显示方法及基于该方法的高位制动灯系统。

一种汽车动态显示方法，其具体实现过程为：当踏板受到踩踏后，其压力产生一定压力信号发送给信号处理装置，信号处理装置将该压力信号转变为电流信号，并控制汽车的高位制动灯进行相应显示，上述踏板包括刹车踏板和油门踏板。

通过上述技术方案，使得驾驶员脚踩踏板的时候，产生的压力信号就能够通过高位制动灯直观显示出来，从而方便后续驾驶员的驾驶动作判断，从而使得后续驾驶员能够了解前方车辆内部驾驶人的意图，做出更合理有效的判断，有效预防了潜在的交通隐患。

作为优选，所述踏板受到的压力通过压力传感器感应并发送给信号处理装置，该压力传感器为压阻式压力传感器。通过压力传感器的方式，能够更加准确的判断出踏板承受的压力值，且该种压力传感器的技术较为成熟，整体成本较为低廉。

作为优选，所述高位制动灯包括基础灯组和渐变灯组两部分，且该基础灯组由油门基础灯组和刹车基础灯组组成，该油门基础灯组和刹车基础灯组为相互独立的两组灯组或同一灯组；

当油门基础灯组和刹车基础灯组为相互独立的两组灯组时，其具体点亮过程为：

当使用者开始踩踏刹车踏板时，刹车基础灯组点亮，且渐变灯组跟随刹车踏板受到的压力变化逐渐变亮，当刹车踏板受到最大踩踏压力时，基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者开始踩踏油门时，油门基础灯组点亮，且渐变灯组跟随油门踏板受到的压力变化逐渐变亮，当油门踏板受到最大踩踏压力时，油门基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者急刹车时，即刹车踏板在短时间内受到最大压力，且短时间为≤1.5秒，此时刹车基础灯组点亮且该刹车基础灯组与渐变灯组开始周期闪烁；

当油门基础灯组和刹车基础灯组采用同一灯组时，其具体点亮过程为：

当使用者开始踩踏刹车踏板时，刹车基础灯组对应颜色点亮，且渐变灯组跟随刹车踏板受到的压力变化逐渐变亮，当刹车踏板受到最大踩踏压力时，基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者开始踩踏油门时，油门基础灯组对应颜色点亮，且渐变灯组跟随油门踏板受到的压力变化逐渐变亮，当油门踏板受到最大踩踏压力时，油门基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者急刹车时，即刹车踏板在短时间内受到最大压力，且短时间为≤1.5秒，此时刹车基础灯组对应颜色点亮且该刹车基础灯组与渐变灯组开始周期闪烁。

在实际使用时，油门基础灯组和刹车基础灯组采用不同颜色的LED指示灯，通过上述方案，能够使得后续的交通参与者清楚了解前车的所有动作：加速中、刹车中、急刹车、巡航等，从而有效规避潜在的交通事故威胁。

进一步的，所述渐变灯组包括N组，且每组渐变灯组均包括两个LED灯，这里的N为≥2的偶数，相对应的，高位制动灯的点亮过程为：

首先对踏板承受的压力进行检测，确定其最高电压和最低电压对应的压力值；

设定好基础灯组的压力阈值，当压力达到该阈值时基础灯组亮，否则基础灯组灭；或基础灯组亮后，当压力低于该阈值时，基础灯组延时一定的时间后再熄灭；

根据最高压力和最低压力值之差均分成N份，每份对应一组渐变灯组，并根据压力值的大小点亮对应的LED灯。

通过该技术方案，使得高位制动灯的渐变灯组实现量化，从而有效的实现启闭，使得车辆变化观察更加明晰，实用性强，设计也更加人性化。

一种汽车动态显示的高位制动灯系统，包括：

信号产生机构，连接踏板并检测踏板产生的压力，这里的踏板包括刹车踏板和油门踏板；

信号处理机构，连接信号产生机构并接收该信号产生机构产生的压力信号，最后将压力信号转化为电流信号并发送给下述高位制动灯；

高位制动灯，包括基础灯组和渐变灯组，该基础灯组包括刹车基础灯组和油门基础灯组；

电源模块，为上述信号产生机构、信号处理机构、高位制动灯供电。

该技术方案中的信号产生机构根据驾驶员脚踩踏板的情况，检测其产生的压力值，然后发送给信号处理机构，该信号处理机构将压力值转化成电流信号，并根据压力值的不同驱动不同高位制动灯的启闭，从而将车辆内部的驾驶状况直观显示给车辆后侧的交通参与者，方便该交通参与者的动作判断，有效规避潜在的交通隐患。

作为优选，所述信号产生机构为与踏板连接的压力传感器，且该压力传感器为压阻式压力传感器。通过压力传感器的方式，能够更加准确的判断出踏板承受的压力值，且该种压力传感器的技术较为成熟，整体成本较为低廉。

作为优选，所述信号处理机构包括模拟信号处理模块和控制模块，其中模拟信号处理模块接收压力信号并将其转化为电流信号，控制模块接收到电流信号后将其发送给高位制动灯。

进一步的，所述模拟信号处理模块包括：

第一保护电路，包括可恢复保险F1、两个瞬态抑制二极管D1、D2，其中F1连接供电电源且其输出端接信号产生机构的输入端，供电电源还连接D2的负极，D2的正极连接信号产生机构的输出端，信号产生机构的接地端连接D1的正极，该D1的负极连接信号产生机构的输出端；

第一滤波器，包括相互串联的电感L2和电阻R18、接地的电容C7，其中L2的输入端连接信号产生机构的输出端，R18的输出端分成两条支路，一条经C7后接地，另一条连接模拟输入模块；

模拟输入模块，包括运算放大器U2A、U2B、分压电阻R19、R20，其中U2A的同相输入端连接R18的输出端，反向输入端、输出端均连接到R19的输入端；R19的输出端分成两条支路，一条经R20后接地，另一条连接U2B的同相输入端，该U2B的反相输入端、输出端均连接到第二滤波器；

第二滤波器，包括电阻R21、电容C8，其中R21的输入端连接上述U2B、输出端则分成两条支路，一条经C8后接地，另一条连接到控制模块；

第二保护电路，包括二极管D4，该二极管D4的负极连接电源、正极连接控制模块的输入端。

在该模拟信号处理模块种，第一保护电路作为保护，防止雷击和碰到市电；第一滤波器可以抑制衰减高频噪声；模拟输入模块中的运算放大器起到电压跟随作用，提高输入阻抗，最大程度的复现输入的模拟量信号，R19，R20两个10K电阻起到分压的作用，这样输入0~10V信号可以转换成0~5V信号输入给控制模块来处理；第二滤波器则用来进一步滤除高频噪声；第二保护电路起到输入限幅的作用，防止高于5V的电压输入到CPU，从而烧毁控制模块的模拟量端口。

进一步的，所述控制模块为单片机模块，其结构包括ADC转换芯片，该ADC转换芯片电压输入引脚VCC与基准电压输入引脚AREF之间连接有电容C6和电感L1组成的LC滤波器。

作为优选，所述高位制动灯包括至少一组基础灯组、N组渐变灯组，且每组基础灯组均包括2M个LED灯、每组渐变灯组均包括两个LED灯，这里的M为≥1的自然数、N为≥2的偶数；

所述基础灯组包括刹车基础灯组、油门基础灯组，该刹车基础灯组、油门基础灯组为颜色差异的同一灯组或两组相互独立的灯组；

基础灯组、渐变灯组对称安装在汽车后端。

本发明的一种汽车动态显示方法及基于该方法的高位制动灯系统，具有以下优点：

本发明提出的一种汽车动态显示方法及基于该方法的高位制动灯系统，能够根据制动灯的变化状况，显示出前车驾驶员的操作意图，方便后续交通参与者做出合理判断；状态显示全面，显示出车辆的加速、减速、刹车、巡航等状态，统一了灯组的标准，有利于所有交通参与者及时准确的辨认灯组信息，方便后续交通参与者直观观察；实用性强，设计人性化，易于推广。

附图说明

附图1为本发明的整体示意图。

附图2为本发明的模拟信号处理模块电路示意图。

附图3为本发明的控制模块电路示意图。

附图4为本发明的电源模块电路示意图。

附图5为本发明的高位指示灯电路示意图。

附图6为本发明的驱动模块电路示意图。

附图中的标记分别表示：

1、信号产生机构，2、信号处理机构，2.1、模拟信号处理模块，2.2、控制模块，3、驱动模块，4、高位制动灯，5、电源模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

一种汽车动态显示方法，其具体实现过程为：当踏板受到踩踏后，其压力产生一定压力信号发送给信号处理装置，信号处理装置将该压力信号转变为电流信号，并控制汽车的高位制动灯进行相应显示，上述踏板包括刹车踏板和油门踏板。

所述踏板受到的压力通过压力传感器感应并发送给信号处理装置，该压力传感器为压阻式压力传感器。

所述高位制动灯包括基础灯组和渐变灯组两部分，且该基础灯组由油门基础灯组和刹车基础灯组组成，该油门基础灯组和刹车基础灯组为相互独立的两组灯组或同一灯组；

当油门基础灯组和刹车基础灯组为相互独立的两组灯组时，其具体点亮过程为：

当使用者开始踩踏刹车踏板时，刹车基础灯组点亮，且渐变灯组跟随刹车踏板受到的压力变化逐渐变亮，当刹车踏板受到最大踩踏压力时，基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者开始踩踏油门时，油门基础灯组点亮，且渐变灯组跟随油门踏板受到的压力变化逐渐变亮，当油门踏板受到最大踩踏压力时，油门基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者急刹车时，即刹车踏板在短时间内受到最大压力，且短时间为≤1.5秒，此时刹车基础灯组点亮且该刹车基础灯组与渐变灯组开始周期闪烁；

当油门基础灯组和刹车基础灯组采用同一灯组时，其具体点亮过程为：

当使用者开始踩踏刹车踏板时，刹车基础灯组对应颜色点亮，且渐变灯组跟随刹车踏板受到的压力变化逐渐变亮，当刹车踏板受到最大踩踏压力时，基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者开始踩踏油门时，油门基础灯组对应颜色点亮，且渐变灯组跟随油门踏板受到的压力变化逐渐变亮，当油门踏板受到最大踩踏压力时，油门基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者急刹车时，即刹车踏板在短时间内受到最大压力，且短时间为≤1.5秒，此时刹车基础灯组对应颜色点亮且该刹车基础灯组与渐变灯组开始周期闪烁。

所述渐变灯组包括N组，且每组渐变灯组均包括两个LED灯，这里的N为≥2的偶数，相对应的，高位制动灯的点亮过程为：

首先对踏板承受的压力进行检测，确定其最高电压和最低电压对应的压力值；

设定好基础灯组的压力阈值，当压力达到该阈值时基础灯组亮，否则基础灯组灭；或基础灯组亮后，当压力低于该阈值时，基础灯组延时一定的时间后再熄灭；

根据最高压力和最低压力值之差均分成N份，每份对应一组渐变灯组，并根据压力值的大小点亮对应的LED灯。

一种汽车动态显示的高位制动灯系统，如附图1所示，其结构包括：

信号产生机构1，连接踏板并检测踏板产生的压力，这里的踏板包括刹车踏板和油门踏板；

信号处理机构2，连接信号产生机构1并接收该信号产生机构1产生的压力信号，最后将压力信号转化为电流信号并发送给下述高位制动灯4；

高位制动灯4，包括基础灯组和渐变灯组，该基础灯组包括刹车基础灯组和油门基础灯组；

电源模块5，为上述信号产生机构1、信号处理机构2、高位制动灯4供电。

所述信号产生机构1为与踏板连接的压力传感器，且该压力传感器为压阻式压力传感器。

所述信号处理机构2包括模拟信号处理模块2.1和控制模块2.2，其中模拟信号处理模块2.1接收压力信号并将其转化为电流信号，控制模块2.2接收到电流信号后将其发送给高位制动灯4。

如附图2所示，所述模拟信号处理模块2.1包括：

第一保护电路，包括可恢复保险F1、两个瞬态抑制二极管D1、D2，其中F1连接供电电源且其输出端接信号产生机构1的输入端，供电电源还连接D2的负极，D2的正极连接信号产生机构1的输出端，信号产生机构1的接地端连接D1的正极，该D1的负极连接信号产生机构1的输出端；

第一滤波器，包括相互串联的电感L2和电阻R18、接地的电容C7，其中L2的输入端连接信号产生机构1的输出端，R18的输出端分成两条支路，一条经C7后接地，另一条连接模拟输入模块；

模拟输入模块，包括运算放大器U2A、U2B、分压电阻R19、R20，其中U2A的同相输入端连接R18的输出端，反向输入端、输出端均连接到R19的输入端；R19的输出端分成两条支路，一条经R20后接地，另一条连接U2B的同相输入端，该U2B的反相输入端、输出端均连接到第二滤波器；

第二滤波器，包括电阻R21、电容C8，其中R21的输入端连接上述U2B、输出端则分成两条支路，一条经C8后接地，另一条连接到控制模块2.2；

第二保护电路，包括二极管D4，该二极管D4的负极连接电源、正极连接控制模块2.2的输入端。

如附图3所示，所述控制模块2.2为单片机模块，其结构包括ADC转换芯片，该ADC转换芯片电压输入引脚VCC与基准电压输入引脚AREF之间连接有电容C6和电感L1组成的LC滤波器。

在上述系统中，使用的电源一般为外部直流12V供电，且该电源模块5结构如附图4所示，12V电源经过二极管D1后经电容滤波，之后经稳压芯片稳压到5V再经过电容滤波后为系统提供稳定的5V电源。

这里面的二极管D1可以防止电源插反后烧芯片，二极管的容量根据总的电流来选择。

如附图5所示，所述高位制动灯4包括一组刹车基础灯组、一组油门基础灯组、N组渐变灯组，且每组基础灯组均包括2M个LED灯、每组渐变灯组均包括两个LED灯，刹车基础灯组、油门基础灯组、渐变灯组对称安装在汽车后端，刹车基础灯组分别设置在整个灯组的最外侧，油门基础灯组设置在刹车基础灯组的内侧，一般的，刹车基础灯组为红色灯，油门基础灯组为橘黄色灯，渐变灯组则对称安装在油门基础灯组之间，这里的M为≥1的自然数、N为≥2的偶数。

如附图6所示，当LED无法自动驱动时，还需要在控制模块2.2与高位制动灯4之间设置驱动模块3，该驱动模块3采用大功率达林顿管驱动。

具体实例：

电源模块5中，稳压芯片采用的型号为78L05；ADC芯片则采用型号为ATmega8L-8AI，该ADC芯片为8路10位ADC输入，内部包含2KB的EEPROM用来保存参数，其最高执行频率达16MHz,单周期指令执行，性价比比较高。采用外部晶振，L1,C6组成的LC滤波器为ADC转换芯片提供稳定的电源参考，支持在线ISP编程。

驱动模块3采用型号为ULN2003的大功率达林顿管驱动，每一路最大可以提供500mA的电流，保证LED的正常可靠的运行。

高位制动灯4采用四个基础灯组BASELED，六组渐变灯组CHANGELED，每个LED的电流支持<=120mA。

然后根据压力传感器信号整定好其最高电压和最低电压对应的压力值；

设定好基础灯组亮的压力阈值，当压力到达改值后基础灯组亮，否则基础灯组灭。

压力传感器测量压力后输出4-20ma电流或者0-10V电压，输入到模拟输入模块，转换成数字量0-27648或者0-32000；根据最高压力和最低压力值之差均分成六份，根据使用者脚踩踏板产生的压力值来亮对应的LED，这样后续的驾驶员就能够根据LED灯的变化来判断前车驾驶员的操作状况。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的一种汽车动态显示方法及基于该方法的高位制动灯系统的权利要求书的且任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (2)

1.一种汽车动态显示方法，其特征在于，其具体实现过程为：当踏板受到踩踏后，其压力产生一定压力信号发送给信号处理装置，信号处理装置将该压力信号转变为电流信号，并控制汽车的高位制动灯进行相应显示，上述踏板包括刹车踏板和油门踏板；

所述高位制动灯包括基础灯组和渐变灯组两部分，且该基础灯组由油门基础灯组和刹车基础灯组组成，该油门基础灯组和刹车基础灯组为相互独立的两组灯组或同一灯组；

当油门基础灯组和刹车基础灯组为相互独立的两组灯组时，其具体点亮过程为：

当使用者开始踩踏刹车踏板时，刹车基础灯组点亮，且渐变灯组跟随刹车踏板受到的压力变化逐渐变亮，当刹车踏板受到最大踩踏压力时，基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者开始踩踏油门时，油门基础灯组点亮，且渐变灯组跟随油门踏板受到的压力变化逐渐变亮，当油门踏板受到最大踩踏压力时，油门基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者急刹车时，即刹车踏板在短时间内受到最大压力，且短时间为≤1.5秒，此时刹车基础灯组点亮且该刹车基础灯组与渐变灯组开始周期闪烁；

当油门基础灯组和刹车基础灯组采用同一灯组时，其具体点亮过程为：

当使用者开始踩踏刹车踏板时，刹车基础灯组对应颜色点亮，且渐变灯组跟随刹车踏板受到的压力变化逐渐变亮，当刹车踏板受到最大踩踏压力时，基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者开始踩踏油门时，油门基础灯组对应颜色点亮，且渐变灯组跟随油门踏板受到的压力变化逐渐变亮，当油门踏板受到最大踩踏压力时，油门基础灯组与渐变灯组保持全亮；

当使用者急刹车时，即刹车踏板在短时间内受到最大压力，且短时间为≤1.5秒，此时刹车基础灯组对应颜色点亮且该刹车基础灯组与渐变灯组开始周期闪烁；

所述渐变灯组包括N组，且每组渐变灯组均包括两个LED灯，这里的N为≥2的偶数，相对应的，高位制动灯的点亮过程为：

首先对踏板承受的压力进行检测，确定其最高电压和最低电压对应的压力值；

设定好基础灯组的压力阈值，当压力达到该阈值时基础灯组亮，否则基础灯组灭；或基础灯组亮后，当压力低于该阈值时，基础灯组延时一定的时间后再熄灭；

根据最高压力和最低压力值之差均分成N份，每份对应一组渐变灯组，并根据压力值的大小点亮对应的LED灯。

2.根据权利要求1所述的一种汽车动态显示方法，其特征在于，所述踏板受到的压力通过压力传感器感应并发送给信号处理装置，该压力传感器为压阻式压力传感器。