CN107380061B - 行人碰撞感知器 - Google Patents

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Abstract

本发明公了一种行人碰撞感知器，包括碰撞监控单元、数据处理单元、告警单元和显示单元；碰撞监控单元的输出端与数据处理单元的输入端连接，数据处理单元的输出端与告警单元连接，数据处理单元的又一输出端与显示单元连接；其中碰撞监控单元包括空心橡皮球和布设在空心像皮球表面的传感器，显示单元安装在驾驶员可视范围；传感器检测空心像皮球的变形并将变形信号发送给数据处理单元，数据处理单元通过对形变量大小的分析得出车体与被碰撞物体间的距离，当距离小于预设值时，则控制告警单元向驾驶员发出告警信号，并在显示单元上显示形变数据波形变化曲线图；数据处理单元将根据实时车速来对的形变数据波形变化缓慢程度来分析所碰撞物体的属性。

Description

行人碰撞感知器
技术领域
本发明涉及汽车设备领域，具体为一种基于新型纳米复合应变式传感器的行人碰撞感知器。
背景技术
目前，市面上的泊车辅助装置，主要有倒车影像和倒车雷达。倒车影像系统能实时反馈车尾画面，从而达到在倒车时辅助倒车、防止擦碰的目的。但是价格较昂贵，且安装和维修均较为繁琐。特别是在一些较狭窄的区域时，上述装置并不是很实用，反而会一直发出急促提示音，从而影响驾驶者的操作。因此，需要研究出一种成本低廉、简易安装的泊车辅助装置。这样，司机在狭窄的区域驾驶汽车，借助倒车障碍报警检测系统，心理压力就会减少，并可以游刃有余地采取必要的动作。
专利碰撞预警保险杠，公开了一种能够通过触发保险杠上开关实现报警功能的碰撞预警保险杠。但是该装置报警时，无法识别是碰撞到行人还是其他障碍物，同时由于该装置不能对行人和其他障碍物起到缓冲保护的作用，使得车主需赔偿额外的费用，因此无法达到行车安全预警的效果。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种行人碰撞感知器。该行人碰撞感知器具有安装简单，使用方便的特点，同时当车辆距离周围行人和其他障碍物较近时，能够发出警报，提醒驾驶员注意行车安全。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种行人碰撞感知器，包括碰撞监控单元、数据处理单元、告警单元和显示单元；碰撞监控单元的输出端与数据处理单元的输入端连接，数据处理单元的输出端与告警单元连接，数据处理单元的又一输出端与显示单元连接；
其中碰撞监控单元包括空心橡皮球和布设在空心像皮球表面的传感器，显示单元安装在驾驶员可视范围；
在驾车行驶中，当发生碰撞时，传感器检测空心像皮球的变形，并将变形信号发送给数据处理单元进行处理，数据处理单元通过对形变量大小的分析得出车体与被碰撞物体间的距离，当距离小于预设值时，则控制告警单元向驾驶员发出告警信号，并在显示单元上显示形变数据波形变化曲线图；在此同时，数据处理单元将根据实时车速来对的形变数据波形变化缓慢程度来分析所碰撞物体的属性，若变化较慢，则判断可能为行人；若变化较快，则判断为其他物障碍。
上述行人碰撞感知器可以通过可拆卸的安装在汽车车体四周，在汽车行进过程中，靠近障碍物并发生接触时，空心橡皮球发生形变，碰撞监控单元将该变化传送给数据处理单元，数据处理单元分析形变数据，当其形变超出预设阈值的范围，则数据处理单元控制告警单元发出告警信号，提醒驾驶者汽车发生了碰撞。同时数据处理单元会根据形变数据进行分析，基于形变量的大小划分不同程度的告警信息，若通过分析判断出可能为行人，则直接显示最高级别的告警信息。上述行人碰撞感知器采用空心橡皮球，在发生碰撞时，能够起到缓冲的作用，给予车主一定的反应和操作时间。
车辆安装使用行人碰撞感知器，在人员较密集区域启动离开时，该装置能安装在驾驶者视线死角部位，当碰撞发生时，通过分析碰撞监控单元传输的波形不同，提醒驾驶者可能碰撞到的是障碍物还是行人。
优选的，所述传感器为新型纳米复合应变式传感器，包括串联连接的新型纳米复合电阻应变片和分压电阻；且分压电阻的阻值和新型纳米复合电阻应变片在自由状态下的阻值相等。
优选的，所述新型纳米复合电阻应变片的材料为硅酮-镍纳米复合材料。该新型纳米复合应变式传感器表现出反向压阻效应，使得它们的电阻随变形变大而变小。这种现象是非常有利的，因为高电阻传感器(例如当传感器上没有变形时)，吸收很少的电流，因此具有非常低的功率需求(例如，保持电池寿命)。当应变仪变形时，电阻减小，电流消耗增加。因此，对于空心橡皮球体不会发生形变的情况，这种类型的反压阻效应可以最大限度地降低功率需求。
优选的，所述碰撞监控单元、数据处理单元和告警单元为一体化装置。
优选的，所述碰撞监控单元还包括吸盘和连接底座，其中空心像皮球安装在连接底座上，连接底座与吸盘连接，且数据处理单元和告警单元安放在连接底座上。
优选的，所述数据处理单元包括MCU模块、存储模块、蓝牙模块和供电模块，MCU模块与存储模块和蓝牙模块连接，其中供电模块向碰撞监控单元供电，MCU模块对碰撞监控单元输出的信号进行处理。
本发明的有益效果是：
1.本发明公开的行人碰撞感知器，安装在汽车车体四周，当汽车倒车，靠近障碍物时，空心皮球受到挤压，导致传感器阻值发生变化，从而触发报警机制，提醒驾驶员注意安全，调整角度，减少车体的撞击和损坏。
2.本发明公开的行人碰撞感知器能安装在汽车上驾驶者视线死角部位，当汽车在类似商场等人员较密集区域准备启动离开时，由于儿童身高的原因，很难被驾驶者观察到，而当碰撞发生时，通过分析传感器传输的波形不同，提醒驾驶者可能碰撞到儿童。
3.本发明公开的行人碰撞感知器，由于有空心橡皮球的作为缓冲区，在碰撞发生时仍然能保证车辆表面不发生剐蹭，并给驾驶者留出一定的反应时间来调整车辆位置。
4.本发明公开的行人碰撞感知器，成本较低，安装简单。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的电路结构图。
图3是本发明实施例中工作模型示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
请参阅图1，本发明实施例包括：
如图1-3所示，本发明实施例提供一种行人碰撞感知器，包括碰撞监控单元1、数据处理单元2、告警单元3和智能终端4，智能终端4为显示单元。其中，碰撞监控单元1为可拆卸装置，包括吸盘8、连接底座9、空心橡皮球10 和布设在球表的传感器7，连接底座9连接吸盘8和空心橡皮球10，其中传感器7为新型纳米复合应变式传感器，包括串联连接的新型纳米复合电阻应变片 5和分压电阻6；且分压电阻6的阻值和新型纳米复合电阻应变片5在自由状态下的阻值相等；数据处理单元2包括MCU模块、以及与MCU模块连接的存储模块、蓝牙模块和供电模块，此单元内嵌在碰撞监控单元1中部的连接底座中，并与碰撞检测单元电连接；智能终端4放置在驾驶证可见范围，可以显示每个碰撞监控单元1的碰撞信息；在本实施例中，告警单元4是小型警报器，由数据处理单元2控制，该单元内置在在碰撞监控单元1中部的连接底座中。
新型纳米复合电阻应变片5主要是由硅酮-镍纳米复合材料构成。该新型纳米复合应变式传感器表现出反向压阻效应，使得它们的电阻随变形变大而变小。这种现象是非常有利的，因为高电阻传感器(例如当传感器上没有变形时)，吸收很少的电流，因此具有非常低的功率需求(例如，保持电池寿命)。当应变仪变形时，电阻减小，电流消耗增加。因此，对于空心橡皮球体不会发生形变的情况，这种类型的反压阻效应可以最大限度地降低功率需求。
本实施例中的新型纳米复合电阻应变片5和分压电阻6之间，MCU模块和数据采集单元之间，均采用直径为0.56毫米的OK线进行连接。
本实施例中的MCU模块通过Arduino Uno实现，由9V电池供电，为碰撞监控单元提供5V的输入电压。Arduino Uno的每个A/D转换器(即 A0～A5六个模拟输入端口)的分辨率为10位(即读取的模拟值介于0～ 1023之间)，所以能够将传感器7采集到的形变数据转换成电压分配值。具体地，球体与障碍物发生接触使得本实例中的新型纳米复合电阻应变片5发生形变，所以新型纳米复合电阻应变片5分配的电压就会改变，因此 Arduino Uno的A0端口能够获得介于0～1023之间的模拟值，用其代表传感器电阻的检测值，从而得出球体的形变量。
本实施例中的蓝牙模块是HC-06蓝牙模块，该蓝牙模块具有体积小巧的特点。本实施例中的MCU模块为蓝牙模块提供3.3V的工作电压，可以将球面变化的数据通过蓝牙模块发送给智能终端，同时，还可以将数据存储在SD卡中，用于日后分析。特别地，MCU模块可以选择RFduino,此款微控制器更加小巧，并且自带蓝牙模块。
如图3所示，本发明所述的行人碰撞感知器，通过吸盘8安装在汽车车体四周，在汽车行进过程中，靠近障碍物并发生接触时，空心橡皮球10发生形变，由传感器7将该变化传送给数据处理单元2中的MCU模块，MCU模块控制告警单元发出警报信息，提醒驾驶员注意安全。警报信息根据形变量的大小划分不同程度的提示信息。同时，MCU模块可通过蓝牙技术将形变信息显示在智能终端上。智能终端对数据进一步处理，若分析出碰撞产生的波形为行人时，直接显示最高级别的告警。
以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种行人碰撞感知器，其特征在于，包括碰撞监控单元、数据处理单元、告警单元和显示单元；碰撞监控单元的输出端与数据处理单元的输入端连接，数据处理单元的输出端与告警单元连接，数据处理单元的又一输出端与显示单元连接；其中碰撞监控单元包括空心橡皮球和布设在空心像皮球表面的传感器，显示单元安装在驾驶员可视范围；在驾车行驶中，当发生碰撞时，传感器检测空心像皮球的变形，并将变形信号发送给数据处理单元进行处理，数据处理单元通过对形变量大小的分析得出车体与被碰撞物体间的距离，当距离小于预设值时，则控制告警单元向驾驶员发出告警信号，并在显示单元上显示形变数据波形变化曲线图；在此同时，数据处理单元将根据实时车速来对形变数据波形变化缓慢程度来分析所碰撞物体的属性，若变化较慢，则判断可能为行人；若变化较快，则判断为其他物障碍；
所述碰撞监控单元还包括吸盘和连接底座，其中空心像皮球安装在连接底座上，连接底座与吸盘连接，且数据处理单元和告警单元安放在连接底座上；通过吸盘安装在汽车车体四周，在汽 车行进过程中，靠近障碍物并发生接触时，空心橡皮球发生形变，由传感器将该变化传送给数据处理单元控制告警单元发出警报信息，提醒驾驶员注意安全。
2.根据权利要求1所述的一种行人碰撞感知器，其特征在于，所述传感器为纳米复合应变式传感器，包括串联连接的纳米复合电阻应变片和分压电阻；且分压电阻的阻值和纳米复合电阻应变片在自由状态下的阻值相等。
3.根据权利要求2所述的一种行人碰撞感知器，其特征在于，所述纳米复合电阻应变片的材料为硅酮-镍纳米复合材料。
4.根据权利要求1所述的一种行人碰撞感知器，其特征在于，所述碰撞监控单元、数据处理单元和告警单元为一体化装置。
5.根据权利要求1所述的一种行人碰撞感知器，其特征在于，所述数据处理单元包括MCU模块、存储模块、蓝牙模块和供电模块，MCU模块与存储模块和蓝牙模块连接，其中供电模块向碰撞监控单元供电，MCU模块对碰撞监控单元输出的信号进行处理。
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