CN105425239A - 电动自行车后向防撞雷达装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动自行车后向防撞雷达装置，包括后向防撞雷达和LED警示器，所述后向防撞雷达安装在自行车车尾，所述LED警示器安装在自行车车头，二者之间通过电源线和串口线连接，LED警示器安装电池后为后向防撞雷达、LED警示器供电。利用多普勒效应原理，通过相对速度、回波幅度对后方车辆碰撞危险进行分级。通过LED亮灯程度对骑行者进行警示，为电动自行车骑行提供了安全保障。相对于现有技术，本发明的后向防撞雷达装置具有硬件系统设计简单、易实现、设计成本低等特点。

Description

电动自行车后向防撞雷达装置
技术领域
本发明涉及自行车领域，尤其涉及一种电动自行车后向防撞雷达装置。
背景技术
近年来，电动自行车由于价格低廉、污染轻、使用便利等优点，深受消费者的青睐。但随着电动自行车的普及使用，相关的交通事故时有发生，其中追尾碰撞占有相当比例，给骑行者造成生命危险。
为了提醒骑行者注意交通安全，规避后向快速靠近的车辆，目前可采用加装预防碰撞系统的方式实现。一种是基于超声波测距的预防碰撞系统，该装置利用超声波测量后方车辆的距离，当本车与后方车辆之间的距离小于安全距离，系统自动报警，提示骑行者引起注意并及时采取规避措施。由于电动自行车安装和成本限制，采用超声波预防碰撞系统存在报警距离小、装备价格昂贵等缺点
另一种是采用毫米波雷达的预防碰撞系统，该系统通过调频连续波雷达原理，能够测量后方车辆的相对距离、速度、方位等多维信息，功能强大，不受天气影响。该系统由收发独立的天线、多通道前端、数字信号处理系统组成，设计较为复杂、成本高，影响了电动自行车在普通消费者中的使用。
因此，解决自行车预防碰撞系统报警距离小且成本高、售价昂贵的问题就显得尤为重要。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种电动自行车后向防撞雷达装置，采用点频连续波雷达体制、收发共用天线，利用多普勒效应原理，测量后方靠近车辆的相对速度，通过相对速度、回波幅度对车辆碰撞危险等级进行分级，并通过LED灯进行危险等级显示，解决了自行车预防碰撞系统报警距离小且成本高、售价昂贵的问题。
本发明提供一种电动自行车后向防撞雷达装置，包括后向防撞雷达和LED警示器，所述后向防撞雷达安装在自行车车尾，所述LED警示器安装在自行车车头，二者之间通过电源线和串口线连接，LED警示器安装电池后为后向防撞雷达、LED警示器供电。
进一步改进在于：所述后向防撞雷达包含天线、前端装置、单片机信号处理器三部分，所述天线、前端、单片机信号处理器、LED警示器依次相连。
进一步改进在于：所述LED警示器包括串并转换器、驱动电路和数码管。
进一步改进在于：所述单片机信号处理器主要包括存储器、通用和复用功能I/O(输入和输出)、DMA（直接存储器存取）控制器、ADC（模拟/数字转换）、SPI(串行外设接口)、通用同步异步收发器(USART)。
进一步改进在于：所述天线由发射接收共用天线、环形器组成，实现微波信号的发射和接收。
进一步改进在于：所述前端装置包括信号调制器、压控振荡器、功放、低噪声放大器、混频器和中频放大器，前端装置将调制好的信号放大后通过天线发射出去，接收时将回波信号混频后放大后送给单片机信号处理器。
进一步改进在于：所述单片机信号处理器设定的调制波形通过前端装置实现，将接收到的回波信号采样后，进行快速傅里叶变换、目标检测、危险等级分级等运算后，通过串口将报警信息输出给LED警示器。
进一步改进在于：所述LED警示器接收单片机信号处理器的串口信息，将信息解析后通过数码管显示。
进一步改进在于：所述天线和前端装置在同一块电路印制板上实现，天线单元位于印制板的正面，前端装置的电路位于印制板的背面；前端装置与单片机信号处理器之间通过信号线、电源线连接；单片机信号处理器与LED警示器通过串口线连接。
进一步改进在于：所述单片机信号处理器负责完成快速傅里叶变换运算；程序存储器、数据存储器、寄存器和输入输出端口被组织在同一个4GB的线性地址空间内；通用和复用功能I/O负责读入、写出、模拟输入、复用功能输入、复用功能输出；直接存储器存取(DMA)用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输；ADC完成模拟信号向数字信号的转换；SPI负责信号调制器的连接控制；通用同步异步收发器负责与LED警示器的连接通信。
本发明的有益效果是：利用多普勒效应原理，通过相对速度、回波幅度对后方车辆碰撞危险进行分级，通过LED亮灯程度对骑行者进行警示；为电动自行车骑行提供了安全保障。相对于现有技术，本发明的后向防撞雷达装置具有硬件系统设计简单、易实现、设计成本低等特点。
附图说明
图1是本发明的LED警示器与雷达连接示意图。
图2是本发明的后向防撞雷达装置组成框图。
图3是本发明的后向防撞雷达天线阵列图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示，本实施例提供了一种电动自行车后向防撞雷达装置，由后向防撞雷达、LED警示器组成，后向防撞雷达安装在车尾，LED警示器安装在车头，二者之间通过电源线和串口线连接，LED警示器安装电池后为后向防撞雷达、LED灯供电。
后向防撞雷达包含天线、前端装置、单片机信号处理器三部分。天线、前端、单片机信号处理器、LED警示器依次相连。如图2所示。
天线由发射接收共用天线、环形器组成，实现微波信号的发射和接收。天线阵列共10列，如图3所示。
前端装置将调制好的信号放大后通过天线发射出去，接收时将回波信号混频后放大后送给单片机信号处理器。前端装置包括信号调制器、压控振荡器、功放、低噪声放大器、混频器和中频放大器。
单片机信号处理器设定的调制波形通过前端装置实现，将接收到的回波信号采样后，进行快速傅里叶变换、目标检测、危险等级分级等运算后，通过串口将报警信息输出给LED警示器。
具体地，危险等级通过相对速度、回波幅度两个参数衡量，相对速度越快、回波幅度越大则危险等级越高，危险等级共分为0~8级，最高为8级，最低为0级。
单片机信号处理器主要包括存储器、通用和复用功能I/O(输入和输出)、DMA（直接存储器存取）控制器、ADC（模拟/数字转换）、SPI(串行外设接口)、通用同步异步收发器(USART)。
单片机信号处理器，其型号为STM32F103RET6，负责完成快速傅里叶变换运算；程序存储器、数据存储器、寄存器和输入输出端口被组织在同一个4GB的线性地址空间内；通用和复用功能I/O负责读入、写出、模拟输入、复用功能输入、复用功能输出；直接存储器存取(DMA)用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输；ADC完成模拟信号向数字信号的转换；SPI负责信号调制器的连接控制；通用同步异步收发器负责与LED警示器的连接通信。
LED警示器接收单片机信号处理器的串口信息，将信息解析后通过数码管显示。如图2所示，LED警示器内加装电池后为后向防撞雷达和LED灯供电。LED警示器包括串并转换器、驱动电路和数码管组成。
天线和前端装置在同一块电路印制板上实现，天线单元位于印制板的正面，前端装置的电路位于印制板的背面；前端装置与单片机信号处理器之间通过信号线、电源线连接；单片机信号处理器与LED警示器通过串口线连接。
该装置安装后，骑行者在车头位置能够较为方便的观察到提示的后方车辆碰撞信息，提前做出判断，保障安全行驶。

Claims (10)

1.一种电动自行车后向防撞雷达装置，其特征在于：包括后向防撞雷达和LED警示器，所述后向防撞雷达安装在自行车车尾，所述LED警示器安装在自行车车头，二者之间通过电源线和串口线连接，LED警示器安装电池后为后向防撞雷达、LED警示器供电。
2.如权利要求1所述的电动自行车后向防撞雷达装置，其特征在于：所述后向防撞雷达包含天线、前端装置、单片机信号处理器三部分，所述天线、前端、单片机信号处理器、LED警示器依次相连。
3.如权利要求1所述的电动自行车后向防撞雷达装置，其特征在于：所述LED警示器包括串并转换器、驱动电路和数码管。
4.如权利要求1所述的电动自行车后向防撞雷达装置，其特征在于：所述单片机信号处理器主要包括存储器、通用和复用功能I/O(输入和输出)、DMA（直接存储器存取）控制器、ADC（模拟/数字转换）、SPI(串行外设接口)、通用同步异步收发器(USART)。
5.如权利要求2所述的电动自行车后向防撞雷达装置，其特征在于：所述天线由发射接收共用天线、环形器组成，实现微波信号的发射和接收。
6.如权利要求2所述的电动自行车后向防撞雷达装置，其特征在于：所述前端装置包括信号调制器、压控振荡器、功放、低噪声放大器、混频器和中频放大器，前端装置将调制好的信号放大后通过天线发射出去，接收时将回波信号混频后放大后送给单片机信号处理器。
7.如权利要求6所述的电动自行车后向防撞雷达装置，其特征在于：所述单片机信号处理器设定的调制波形通过前端装置实现，将接收到的回波信号采样后，进行快速傅里叶变换、目标检测、危险等级分级等运算后，通过串口将报警信息输出给LED警示器。
8.如权利要求7所述的电动自行车后向防撞雷达装置，其特征在于：所述LED警示器接收单片机信号处理器的串口信息，将信息解析后通过数码管显示。
9.如权利要求2所述的电动自行车后向防撞雷达装置，其特征在于：所述天线和前端装置在同一块电路印制板上实现，天线单元位于印制板的正面，前端装置的电路位于印制板的背面；前端装置与单片机信号处理器之间通过信号线、电源线连接；单片机信号处理器与LED警示器通过串口线连接。
10.如权利要求7所述的电动自行车后向防撞雷达装置，其特征在于：所述单片机信号处理器负责完成快速傅里叶变换运算；程序存储器、数据存储器、寄存器和输入输出端口被组织在同一个4GB的线性地址空间内；通用和复用功能I/O负责读入、写出、模拟输入、复用功能输入、复用功能输出；直接存储器存取(DMA)用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传输；ADC完成模拟信号向数字信号的转换；SPI负责信号调制器的连接控制；通用同步异步收发器负责与LED警示器的连接通信。
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