CN1078549C - 机动车自动免撞方法以及实现该方法的装置 - Google Patents

Abstract

一种机动车自动免撞方法以及实现该方法的自动免撞安全保险装置，通过红外线检测车前目标的相对距离变化数据，根据行驶路面附着系数、道路坡度、行驶瞬时速度而计算处置距离、制动距离，进而对三组距离数据进行比较，结合车辆转向信号适时作出判断，发出声光警示提醒司机及时减速或避让，在不正确处置时自动使车辆进行减速与刹车制动。尤其能够克服雨、雪、雾对行驶安全的影响。

Description

机动车自动免撞方法以及实现该方法的装置

本发明涉及一种车辆的免撞装置和方法，特别涉及一种利用红外线精确测定车前目标的相对距离及判断目标与车辆距离变化关系的机动车自动免撞装置和方法。

据交通部门统计的数据表明，道路交通事故每年给世界各国造成大量的人员伤亡和重大的经济损失。在中国1991年发生264817起，造成直接经济损失达4.2亿元，美国1972年发生1700万起交通事故造成2056278人伤亡、直接经济损失达194亿美元，1970年日本发生交通事故共计718080起而伤亡91.6756万人、直接经济损失为8000亿日元。近年来，世界各国车辆交通事故随着经济的发展呈现快速增长的趋势，尤其是恶劣天气的千变万化带来的迷雾致使能见度极低、视觉不良的因素造成的交通事故更加触目惊心。1990年2月中国沈大高速公路因大雾致使43辆车追尾相撞，1996年11月24日迷雾天气中国沪宁高速公路发生一起44辆大小车辆相撞20多人伤亡的特大交通事故，1985年2月德国的高速公路因雾致使300辆车相撞一团。为解决车辆行驶的安全难题，世界各国的汽车工程技术人员都竟相研究开发车辆防撞的技术方法和装置设施。

美国专利No.3952303(1976年4月20日)公开一种利用多普勒效应的微波雷达模拟处理系统，美国专利No.4072945(1978年2月7日)公开一种雷达操作防撞系统，美国专利No.4626850(1986年12月2日)公开一种双操作方式雷达测距与防撞系统，美国专利No.5302965(1994年4月12日)公开一种多频率多目标雷达系统，这些系统使用的定位、测距装置都为微波雷达，存在的缺点就是微波雷达的角分辨率较差，而且因束宽度的因素影响，雷达天线难以在一般车辆上安装与应用。

中国专利CN2120724U(1992年11月4日)公开一种使用两组超声波传感器的机动车船安全行驶监控装置，该装置包括超声波测距装置、测速装置、制动装置和报警装置。美国专利No.5314037(1995年5月24日)公开一种使用激光雷达的车辆防撞系统，该系统包括激光雷达、计算机、报警装置和可选择的自动制动装置，利用激光束检测目标位置。中国专利CN1107785A(1995年9月6日)公开一种使用激光的汽车碰撞预防装置及其方法，该装置包括汽车速度检测单元、驾驶盘角度检测单元、斜坡检测单元、控制单元、传感单元、加速单元和制动单元、显示单元，使用激光通过前后传感器所测汽车到目标汽车距离，通过显示单元示意其后的车辆来预防本车与目标车辆相碰撞。中国专利CN1134896A(1996年11月6日)公开了一种借助于红外线检测目标的防撞系统，该系统包括一个红外摄像机、激光雷达、计算机、报警装置和制动装置，红外摄像机接收目标的形状、温度分布信号而识别目标的种类，由激光雷达检测目标的位置。前述的四项防撞系统存在的缺点不仅在于没有解决行驶路面构成状况对行驶车辆制动不同影响的问题，而且设计技术较复杂、造价成本过高。

本发明的第一个目的就在于提供一种机动车自动免撞的方法，即通过红外线精确检测车辆前方目标的相对距离而适时地为驾驶人员提供处置信息，以及非正确处置状况(非安全的紧急状态)下自动地进行减速与刹车处置。

本发明的第二个目的就是提供一种机动车自动免撞的安全保险系统，即通过红外线精确检测车辆前方目标的相对距离而适时地为驾驶人员提供处置信息，以及非正确处置状况(非安全的紧急状态)下自动地进行减速和制动刹车处置。

为实现本发明的第一个目的，提供一种机动车自动免撞的方法，该方法依次包括以下三个步骤：

(1)根据车辆行驶的路面构成状况选定预设的路面附着系数，利用红外线精确检测车辆行驶前方目标的相对距离，测定车辆行驶的瞬时速度，测定车辆行驶路面的纵向坡度，传感车辆转向电路的转向信号，进而转换成数字处理信号；

(2)通过接收行驶速度、路面坡度、路面附着系数的数字信号而计算处置距离、制动距离；通过对目标距离、处置距离、制动距离进行比较，确定是属于目标距离大于处置距离和制动距离、目标距离小于等于处置距离而大于制动距离、目标距离小于处置距离和小于等于制动距离三种情况之一，而根据比较结果输出相应的调控信号；接收调控信号和转向信号而进行比较判断从而输出系统控制信号；控制灯光、音信、管制、刹车的工作电路的开通/关闭；

(3)根据灯光、音信的系统控制信号发出对应“安全状态”/“警觉状态”/“紧急状态”的显示与警告；

根据管制、刹车的系统控制信号而使行驶车辆进行油路关闭/恢复、刹车制动/解除制动。

按本发明的机动车自动免撞方法，将车前目标的目标距离信号数值与一个处置距离信号数值、一个制动距离信号数值进行比较。在目标距离大于处置距离和制动距离情况下，输出与接通第一灯光系统控制信号的相应工作电路；在目标距离小于等于处置距离而大于制动距离情况下，没有转向信号时，输出与接通第二灯光、第一音信系统控制信号的相应工作电路，提醒驾驶员进行减速或避开(超车)处置；在目标距离小于处置距离和小于等于制动距离情况下，没有转向信号时，输出第三灯光、第二音信、管制和刹车的系统控制信号。(处置距离数值大于制动距离数值。)

第一灯光信号，表示车辆按当前速度与方向行驶处于“安全状态”；第二灯光、第一音信的信号，表示车辆按当前速度与方向行驶处于“警觉状态”，提醒司机进行处置，若减速或避开或转向(或超车)则目标距离数值逐渐增大，安全系数趋大，若不减速或避开或转向目标则目标距离数值逐渐减小，安全系数趋小；第三灯光、第二音信、管制和刹车的信号，表示车辆处于“紧急状态”，机动车自动免撞系统正在关闭油路使车辆减速与刹车制动。

车辆处于“紧急状态”下，当目标距离因车辆减速、刹车制动而逐渐增至大于制动距离时，中央处理系统就停止输出管制、刹车信号而切断控制油路、刹车制动的工作电路，停止输出第三灯光、第二音信信号而接通第二灯光、第一音信信号的相应工作电路；当目标距离再增至大于等于处置距离情况时，中央处理系统停止输出音信、第二灯光信号，只接通第一灯光信号的相应工作电路。

按照本发明的机动车自动免撞方法，行驶车辆进行转弯或者超车时，车辆的转向灯电路通过相应的传感装置把转向信号传输入中央处理系统，在车辆处于“警觉状态”(目标距离小于等于处置距离而大于制动距离)和“紧急状态”(目标距离小于处置距离和小于等于制动距离)下，只输出相关的灯光控制信号与接通其工作电路。

按照本发明的机动车自动免撞方法，输出管制的系统控制信号后，控制部分立即接通调控油路的工作电路，其执行装置关闭油路(只维持车辆怠速运行的供油)，车辆自行减速；停止输出管制信号，控制部分立即关闭控制油路的工作电路，调控油路的执行装置重新恢复车辆油路。

输出刹车的系统控制信号后，控制部分立即接通控制刹车制动的工作电路，其执行装置直接作用于车辆的制动系统，车辆进行刹车制动；停止输出刹车信号，控制部分立即切断控制刹车制动的工作电路，车辆制动系统的刹车制动予以解除。

为实现发明的第二个目的，提供一种机动车自动免撞安全保险系统，该系统包括：

一个精确检测目标的相对距离的装置，即测距器，用于测定车辆前方目标的相对距离，从而产生目标距离信号；

一个速度传感装置，用于传感车辆的瞬时速度信号，即车速传感器；

一个角度传感装置，用于传感车辆行驶路面的纵向坡度信号，即坡度传感器；

一个用于传感车辆进行转向的灯光电路电流变化的转向信号的装置，即转向传感器；

一个信号转换与处理装置，用于转换速度信号、目标距离信号、坡度信号、转向信号，使其成为数字信号以及进行处理的装置，即数字信号处理器；

一个中央处理系统装置，包括存贮器、计算器、第一比较器、第二比较器、控制器，用于通过接收速度、坡度、路面附着系数的信号而计算一个处置距离、一个制动距离，用于通过接收目标距离信号与处置距离、制动距离进行数值大小比较而输出相关调控信号，用于接收转向信号、调控信号而输出相关系统控制信号，用于根据系统控制信号而使灯光、音信、管制、刹车的工作电路接通/关闭；

一个灯光显示装置，即灯光显示器，用于执行中央处理系统灯光信号而接通相应的工作电路，发出对应“安全状态”的第一灯光显示/对应“警觉状态”的第二灯光显示/对应“紧急状态”的第三灯光显示；

一个音信警示装置，即音信警示器，用于执行中央处理系统音信信号而接通相应的工作电路，发出对应“警觉状态”的第一音信警告/对应“紧急状态”的第二音信警告；

一个用于执行中央处理系统管制信号而接通相应的工作电路，使油路关闭/恢复的装置，即车速调速器。

一个用于执行中央处理系统刹车信号而接通相应的工作电路，使车辆制动装置进行刹车制动/解除制动的装置，即电力刹车器。

按照本发明的机动车自动免撞系统，其装置组成归纳为四大部分：检测部分、信号转换部分、中央处理系统、执行部分。其中检测部分包括测距器和车速传感器、坡度传感器、转向传感器，信号转换部分为一个数字信号处理器，中央处理系统包括存贮器、计算器、第一比较器、第二比较器和控制器，执行部分由灯光显示器、音信警示器、车速调控器、电力刹车器组成。灯光显示器包括第一、第二、第三指示灯，音信警示器包括扬声器，车速调控器包括控油阀，电力刹车器包括驱动器。

按照本发明的机动车自动免撞系统，检测部分、信号转换部分、中央处理系统之间通过信号传输通道而联通，中央处理系统与执行部分通过中央处理系统控制执行部分的工作电路的接通/关闭相联通。

信号传输通道是在检测部分的测距器、车速传感器、坡度传感器和信号转换部分的数字信号处理器、中央处理系统的存贮器、计算器、第一比较器、第二比较器、控制器之间构成以下信号通道：测距器、数字信号处理器、计算器、第一比较器相构成目标距离的检测、信号转换、计算与比较的信号通道；车速传感器、坡度传感器分别与数字信号处理器、存贮器、计算器构成速度、坡度的信号转换与计算制动距离、处置距离的信号通道；转向传感器与第二比较器构成转向信号比较处理的信号通道；存贮器、计算器、第一比较器、第二比较器、控制器构成中央处理系统内部的信号传输通道。

按照本发明的机动车自动免撞系统，测距器通过向车辆行驶前方的目标发射与接收红外激光束而精确测定目标相对距离信号，车速传感器测得车辆行驶的瞬时速度信号，坡度传感器测得路面纵坡的坡度信号，转向传感器根据车辆转向灯电路的电流变化传感相应的转向信号，这四个信号经过数字信号处理器转换成数字信号后，传输入中央处理系统。

按照本发明的机动车自动免撞系统，其中央处理系统的存贮器预设了各种不同路面的附着系数，通过司机手动选定而传输入计算器内。

计算器根据瞬时速度、路面附着系数、坡度的信号计算一个行驶车辆以此时速度进行刹车制动的制动距离和一个驾驶员进行减速、避让、超车或转向处置的处置距离。

中央处理系统的第一比较器接收目标距离、处置距离、制动距离信号后，对三组数据进行比较，当目标距离数值大于处置距离数值时，输出第一灯光信号；当目标距离数值小于等于处置距离数值而大于制动距离数值时，输出第二灯光信号、第一音信信号；而当目标距离数值小于等于制动距离数值时，输出第三灯光、第二音信、管制、刹车的信号。

第二比较器接收第一比较器传输的灯光、音信、管制、刹车的调控信号和接收转向传感器传输的转向信号，并对调控信号、转向信号进行比较处理。无转向信号时，第二比较器直接传输第一比较器的调控信号作为系统控制信号输给控制器；当转向信号与调控信号同步出现时，第二比较器把调控信号有关的灯光信号作为系统控制信号输送到控制器，而去除其它的调控信号。

中央处理系统的控制器根据第二比较器传送的灯光/音信/管制、刹车的系统控制信号，接通相应的灯光显示器/音信警示器/车速调速器、电力刹车器的工作电路。

按照本发明的机动车自动免撞系统，其执行部分的灯光显示器、音信警示器、车速调控器、电力刹车器为并联电路，分别与中央处理系统的控制器经不同的电路开闭而相联接。

本发明的技术方案与现有技术相比较，其优点在于不仅能为机动车碰撞预防提供更为精确完善的控制方案，而且使得系统的技术结构更加简单可行、较大地降低了系统的造价成本。

图1为按本发明的一个实施例的机动车自动免撞系统的方块示意；

图2为图1所示的中央处理系统的方块示意；

图3～图4为按本发明的一个实施例的机动车自动免撞方法的信号传输与工作流程示意。

以下结合附图(一个优选实施例)对本发明的方法和系统作详尽的描述：

图1和图2表示按本发明的一个优选实施例的机动车自动免撞系统的方块示意。参照图示，按本发明的一个优选实施例的自动免撞系统包括一个检测目标距离、测定车辆速度、测定路面坡度的检测部分，还包括一个通过接收来自信号转换部分的数字信号和存贮的信号而进行计算与接收转向信号而进行比较、控制的中央处理系统，此外还包括一个由中央处理系统控制而进行声、光警示与调控油路、刹车制动的执行部分。

检测部分包括：一个测距器1，用于精确检测目标的相对距离；一个车速传感器2，用于检测车辆的瞬时速度；一个坡度传感器3，用于检测行驶路面的纵向坡度；一个转向传感器4，用于传感行驶车辆的转向灯电路的转向信号。

信号转换部分包括：一个数字信号处理器5，用于接收来自检测部分的目标距离、瞬时速度、坡度、转向的信号，进而转换成数字信号D、V、I、R。

中央处理系统包括：一个存贮器6，用于存贮传输行驶路面的附着系数g数值；一个计算器7，用于接收来自存贮器6的路面附着系数g数值和来自信号转换部分的目标距离D、瞬时速度V、坡度I计算出制动距离D1、处置距离D2；一个第一比较器8，用于对目标距离D、制动距离D1、处置距离D2的大小进行比较，进而输出相应的调控信号；一个第二比较器9，用于接收第一比较器8传输的调控信号、接收数字信号处理器5传送的转向信号R，进而比较处理输出相关的系统控制信号；一个控制器10，用于接收来自第二比较器9输出的系统控制信号而接通/关闭信号执行的相应工作电路。

执行部分包括：一个灯光显示器11，用于执行中央处理系统灯光信号(Lamplighe)而接通灯光显示电路，发出相应的灯光显示；一个音信警示器12，用于执行中央处理系统音信信号(Mail)而接通音信警示电路，发出相应的警告；一个车速调控器13，用于执行中央处理系统管制信号(Control)而接通调控油路的工作电路，在电机的作用下关闭车辆的供油通路(只保留维持车辆怠速运转的供油)使车辆自行减速；一个电力刹车器14，用于执行中央处理系统刹车信号(Brake)而接通刹车制动的工作电路时，在电机的驱动下作用于车辆的制动系统，使其发生刹车制动。

测距器1利用的是一个红外线的激光束，通过向车前目标发射与接收红外线测定目标的相对距离，产生一个目标距离信号D。车速传感器2安装在车辆上，通过传感电路而测定车辆行驶的瞬时速度，产生一个速度信号V。坡度传感器3通过对车辆行驶路面的检测，产生一个坡度信号I。

测距器1还可利用超声波或其他激光束检测目标距离。

灯光显示器11包括：第一指示灯15、第二指示灯16、第三指示灯17，用于在中央处理系统的控制器10接通某一灯光显示电路时，相应的指示灯闪亮。第一指示灯15闪亮表示车辆行驶处于“安全状态”下，第二指示灯16闪亮表示车辆进入“警觉状态”，提醒司机进行减速或避开或转向处置，第三指示灯17闪光时表示车辆进入“紧急状态”。第一指示灯15、第二指示灯16、第三指示灯17为并联电路，不同时接通。

音信警示器12包括：一个扬声器18，用于在中央处理系统的控制器10接通某一音信电路时，发出相应的音信警告。扬声器18具有两个音信电路输入接口：第一音信接口和第二音信接口。当扬声器18的第一音信电路工作时，发出减速或避开的音信警告，表示车辆进入“警觉状态”，提醒司机尽快做出减速或避开或转向(超车)的处置；当扬声器18的第二音信电路工作时，发出减速、刹车的音信警告，表示车辆进入“紧急状态”，车辆的油路强行关闭、制动系统开始刹车制动。

车速调控器13包括：一个由直流电机驱动的控油阀19，用于车辆进入“紧急状态”时，在中央处理系统的控制器10接通/关闭调控油路的工作电路，关闭油路/恢复油路。

电力刹力器11包括：一个由直流电机作用的驱动器20，用于车辆进入“紧急状态”时，控制器10接通/关闭刹车制动工作电路，进行刹车制动/解除制动。

控油阀19在控制器10接通车速调控器13工作电路时，在电机的作用下强制性地关闭油路；控油阀19在控制器10关闭车速调控器13的工作电路时，回复原来的供油通路。

驱动器20在控制器10接通电力刹车器14的工作电路时，电机使驱动器20推动车辆制动系统的助力器推杆(或气压阀门)而进行车辆刹车制动；在控制器10关闭电力刹车器14的电路时，驱动器20复位到原来的非制动位置，车辆的制动系统的助力器推杆(或气压阀门)也随之回复到原来的位置。

测距器1、车速传感器2、坡度传感器3分别与数字信号处理器5、计算器7、第一比较器8之间构成目标距离D、车辆速度V、路面坡度I的检测、转换与计算比较的信号通道；存贮器6、计算器7之间构成路面系数g的传输通道；存贮器6、计算器7、第一比较器8构成计算与比较制动距离D1、处置距离D2的信号通道；转向传感器4、数字信号处理器5、第二比较器9构成转向信号I的检测、转换与处理的信号通道；第一比较器8、第二比较器9、控制器10构成中央处理系统的信号输出与执行的通道；控制器10分别与灯光显示器11、音信警示器12、车速调控器13、电力刹车器14之间因电路开关的接通成并联电路而相构通；第一指示灯15、第二指示灯16、第三指示灯17成三条并联电路与控制器相联，扬声器18的第一音信、第二音信成二条并联电路与控制器10相联。

存贮器6存贮的预设路面附着系数由行驶的路面构成状况而决定。通过司乘人员的观察确定车辆行驶属于某一类路面，经中央处理系统选择特定的按键而确定相应的路面附着系数g(参照下列所列数据)

路面状况    路面附着系数g

冰路            0.1

雪路            0.2

湿混凝土路      0.3

湿沥青路        0.4

碎石路          0.5

干沥青路        0.6

干混凝土路      0.7

计算器7接收存贮器6传输的路面附着系数g的信号，同时接收数字信号处理器5传输的速度信号V、坡度信号I，根据设定的计算公式程序而计算出车辆以此时速度V行驶而进行制动的制动距离D1、驾驶员此时进行减速、避开、转向处置的处置距离D2。其计算公式如下所示：

式中：V为车辆的瞬时速度，g为路面附着系数，I为路面纵向坡度；液压式制动车辆系数K为1，气压式制动车辆系数K为1.4。

第一比较器8接收计算器7输送的D、D1、D2的数据信号，在其内对D、D1、D2进行大小比较。当D＞D2＞D1即车辆处于“安全状态”时，第一比较器8传输第一灯光的调控信号给第二比较器9；当D2≥D＞D1即车辆处于“警觉状态”，第一比较器8传输第二灯光、第一音信的调控信号给第二比较器9；当D≤D1＜D2即车辆处于“紧急状态”时，第一比较器8传输第三灯光、第二音信、管制和刹车的调控信号给第二比较器9。

第二比较器9接收第一比较器8传输的调控信号，同时也接收数字信号处理器5传输的转向信号R，并在其内进行比较处理，进而向控制器10输出系统控制信号。第一比较器8的调控信号和转向信号同步出现时，第二比较器9就只输出对应第一比较器8的灯光信号作为系统控制信号；在无转向信号的情况下，第二比较器9以第一比较器8的调控信号作为系统控制信号而传送给控制器10。控制器10根据第二比较器9传输的系统控制信号而接通/关闭相应执行部分的灯光、音信警示和调控油路、刹车制动的工作电路开关。当系统控制信号为第一灯光信号时，控制器10与第一指示灯15构通；当系统控制信号为第二灯光第一音信时，控制器10与第二指示灯16、扬声器18的第一音信接口构通；当系统控制信号为第三灯光、第二音信、管制、刹车信号时，控制器10与第三指示灯17、扬声器18的第二音信接口、车速调控器13、电力刹车器14构通。

下面给出按本发明优选实施例的机动车自动免撞系统的信号传输与工作操作进程的详细描述。

图3～图4表示按本发明的优选实施例的机动车自动免撞系统对目标检测和自动避免相撞的工作流程示意。

参照图3～图4，车辆在某一道路上行驶的自动免撞的实施过程，可分为三个阶段：

第一阶段：检测与传感车前目标距离和行驶路面状况的有关信号，并转换成数字处理信号。

首先，司机通过装配在车上的中央处理系统的存贮器6，选定路面状况相对应的路面附着系数g，存贮器6通过中央处理系统的内部信号传输通道将路面附着系数g的数值传入计算器4内。

同时，安装在车前端的测距器1通过向车辆前方的目标发射与接收红外线获得目标的相对距离，装在车上的车速传感器2测定车辆行驶的瞬时速度信号，坡度传感器3检测与传感行驶路面的纵向坡度信号，转向传感器4传感车辆转向灯电路的电流变化的转向信号，分别根据不同的信号传输通道输送到数字信号处理器5，经数字信号处理器5转换成数字信号D、V、I、R。

第二阶段：中央处理系统对车、目标之间的距离关系进行计算、比较与处理。

计算器7接收数字信号处理器5输送的数字信号D(目标距离信号)和V(瞬时速度信号)、I(路面坡度信号)以及存贮器6输送的g(路面附着系数信号)，根据内设运算公式程序而计算出制动距离D1、处置距离D2。计算器7再通过中央处理系统内部的信号传输通道而将D、D1、D2输送到第一比较器8内，由第一比较器8对D、D1、D2这三组信号数据大小进行比较，对其中D＞D2＞D1或D2≥D＞D1再或D≤D1＜D2之一作出结果判断与输出相应的调控信号。

D＞D2＞D1，表明车辆处于“安全状态”，第一比较器8输出对应“安全状态”的第一灯光调控信号；D2≥D＞D1表明车辆处于“警觉状态”，第一比较器8输出对应“警觉状态”的第二灯光、第一音信调控信号；D≤D1＜D2表明车辆处于“紧急状态”，第一比较器8输出对应“紧急状态”的第三灯光、第二音信、管制和刹车的调控信号。

第二比较器9对第一比较器8输送的调控信号，首先将调控信号与数字信号处理器5传输的转向信号进行比较处理，而后向控制器10输出系统控制信号。

当调控信号和转向信号同步传送入第二比较器9时，第二比较器9去除调控信号之中无关灯光信号的信号部分，将有关的灯光调控信号作为系统控制信号输出到控制器10。例如车辆处于“安全状态”下出现转向信号时，第二比较器9输出的系统控制信号为第一灯光信号；而车辆处于“警觉状态”或“紧急状态”下出现转向信号时，第二比较器9输出的系统控制信号则只为第二灯光信号或第三灯光信号，其它有关第一音信或第二音信、管制、刹车的调控信号被去掉而不予向控制器10传送。

当第二比较器9只接收到第一比较器8传送的调控信号而无转向信号的情况下，调控信号就作为第二比较器9向控制器10传送的系统控信号。

控制器10根据第二比较器9输送的系统控制信号而接通/关闭相应的执行部分有关装置的工作电路。

第三阶段：执行部分自动进行声、光警示或减速、刹车制动处置。

执行部分的灯光显示器11、音信警示器12、车速调控器13、电力刹车器14在控制器10接通相关的工作电路情况下，进入相应的工作状态。

控制器10接受第二比较器9输出第一灯光的系统控制信号指令，则接通第一指示灯15电路，第一指示灯15闪亮，表示车辆处于“安全状态”下，而其它执行装置的电路关闭；控制器10接受第二灯光、第一音信的系统控制信号指令，则接通第二指示灯16、扬声器18的第一音信接口的电路，第二指示灯16闪亮、扬声器18发出减速或避开的音信警告，表示车辆处于“警觉状态”下，其它执行装置的电路予以关闭；控制器10接受第三灯光、第二音信、管制、刹车的系统控制信号指令，则接通第三指示灯17、扬声器18的第二音信接口、车速调控器13、电力刹车器14的电路，第三指示灯17闪亮、扬声器18发出减速刹车的音信警告，表示车辆已处于“紧急状态”下，车速调控器13的直流电机驱动控油阀19强行关闭机动车的供油通路(仅留维持怠速运转的供油)使车辆进行减速，电力刹车器14的电机作用于驱动器20强行使车辆制动系统进行制动，而其它无关装置的电路关闭；控制器10接受第二灯光或第三灯光的系统控制信号指令，则只接通第二指示灯16或第三指示灯17的电路，第二指示灯16或第三指示灯17闪亮，而其它执行装置的电路关闭，表明车辆处于“警觉状态”或“紧急状态”下而进行转弯或超车。

机动车在行驶中，因机动车自动免撞系统的作用而使机动车辆与车前目标的关系位置与安全状况不断发生变化，机动车自动免撞系统也适时地进行处置变化。车辆处于“紧急状态”下，免撞系统使车辆减速与刹车，目标距离D、制动距离D1、处置距离D2发生数值的大小变化，出现D2≥D＞D1时，车辆就从“紧急状态”进入“警觉状态”，免撞系统的中央处理系统也就改变原来的第三灯光、第二音信、管制和刹车的信号为第二灯光、第一音信的系统控制信号，控制器10则关闭车速调控器13、电力刹车器14、第三指示灯17、扬声器18的第二音信接口的电路，而接通第二指示灯16、扬声器18的第一音信接口的电路，车辆的供油道路恢复通路、制动系统的制动工作予以解除；而当目标距离D与制动距离D1、处置距离D2的数值大小再出现变化：D＞D2＞D1时，表明车辆从“警觉状态”进入“安全状态”，则中央处理系统改变第二灯光、第一音信的信号为第一灯光的系统控制信号，控制器10则关闭第二指示灯16、扬声器18的第一音信接口的电路，而接通第一指示灯15电路。

行驶车辆在“安全状态”/“警觉状态”/“紧急状态”下，准备转弯或超车时，驾驶员打开转向灯电路开关，中央处理系统接收到转向信号(R)后，立即关闭除相关灯光信号外的其它的系统控制信号输出，控制器10只接通相关灯光信号的工作电路，而关闭其它原来的执行装置的工作电路。例如在“警觉状态”下，转向灯电路接通，则中央处理系统的第二比较器9改变原来的第二灯光、第一音信的信号为第二灯光的系统控制信号输出，第二指示灯16继续闪亮，而扬声器18的音信警告停止；若车辆继续进入“紧急状态”，第二灯光信号输出改变为第三灯光信号输出，第二指示灯16熄灭而第三指示灯17闪亮，扬声器18、车速调控器13、电力刹车器14的电路仍处于关闭状态，除〖KMB〗非转向信号停止传输。

综上所述，本发明的机动车自动免撞方法就在于根据车辆行驶的不同路面构成状况选定相应的路面附着系数和测定路面纵向坡度、测定车辆行驶的瞬时速度与精确检测车前目标的相对距离、计算有关处置距离、制动距离而进行比较，以及根据车辆行驶的转向情况而自动地作出准确的处理判断和采取正确的处置措施，从而避行驶车辆撞击前方的目标。

进而，按照本发明的机动车自动免撞安全保险系统在驾驶人员根据行驶的道路路况选定相应的路面附着系数的情况下，利用能够在适当距离内受雨、雪、雾影响不大的红外线精确地检测车前目标的相对位置的距离变化，结合行驶车辆的行驶状况自动地做出正确的处置。

按照本发明的机动车自动免撞方法和系统，本领域中的技术人员根据以上所述的方法与系统装置就可编定存贮、计算、比较与控制的运行程序而进行实施，还可以在形式和细节上做出各种不同的变化。

Claims (9)

1.一种机动车自动免撞的方法，该方法依次包括以下三个步骤：

(1)根据车辆行驶的路面构成状况选定预设的路面附着系数，利用红外线精确检测车辆行驶前方目标的相对距离，测定车辆行驶的瞬时速度，测定车辆行驶路面的纵向坡度，传感车辆转向电路的转向信号，进而转换成数字处理信号；

(2)通过接收行驶速度、路面坡度、路面附着系数的数字信号而计算处置距离、制动距离；通过对目标距离、处置距离、制动距离进行比较，确定是属于目标距离大于处置距离和制动距离、目标距离小于等于处置距离而大于制动距离、目标距离小于处置距离和小于等于制动距离三种情况之一，而根据比较结果输出相应的调控信号；接收调控信号和转向信号而进行比较判断从而输出系统控制信号；控制灯光、音信、管制、刹车的工作电路的开通/关闭；

(3)根据灯光、音信的系统控制信号发出对应“安全状态”/“警觉状态”/“紧急状态”的显示与警告；

根据管制、刹车的系统控制信号而使行驶车辆进行油路关闭/恢复、刹车制动/解除制动。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2)进一步包括以下步骤：

(1)将车前目标的目标距离信号数值与一个处置距离信号数值、一个制动距离信号数值进行比较，目标距离大于处置距离和制动距离时传输第一灯光的调控信号，目标距离小于等于处置距离而大于制动距离时传输第二灯光、第一音信的调控信号，目标距离小于处置距离和小于等于制动距离时传输第三灯光、第二音信、管制、刹车的调控信号；

(2)对调控信号与转向信号进行比较处理，两种信号同步出现时将调控信号其中有关灯光信号部分作为系统控制信号最终输出，而其他的音信、管制、刹车的调控信号被去掉；无转向信号时，将调控信号作为系统控制信号进行输出；

(3)灯光、音信、管制、刹车的工作电路开关的开通/关闭，由最终输出的系统控制信号进行控制调节。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(3)进一步包括：

第一灯光的信号显示表明车辆处于“安全状态”；

第二灯光、第一音信的信号显示与警告表明车辆处于“警觉状态”，提醒司机进行预先处置；

第三灯光、第二音信的信号显示与警告表明车辆处于“紧急状态”，车辆开始自动减速与刹车制动的处置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(3)进一步包括：

输出管制的系统控制信号后，控制部分立即接通调控油路的工作电路，其执行装置关闭油路，车辆自行减速；停止输出管制信号，控制部分立即关闭控制油路的工作电路，调控油路的执行装置重新恢复车辆油路；

输出刹车的系统控制信号后，控制部分立即接通控制刹车制动的工作电路，其执行装置作用于车辆的制动系统，车辆进行刹车制动；停止输出刹车信号，控制部分立即切断控制刹车制动的工作电路，刹车制动予以解除。

5.一种机动车自动免撞安全保险装置系统，该装置系统包括：

一个检测部分，包括：一个用于精确检测目标的相对距离的测距器(1)，一个用于检测车辆的瞬时速度的车速传感器(2)，一个用于检测行驶路面的纵向坡度的坡度传感器(3)，一个用于传感行驶车辆的转向灯电路转向信号的转向传感器(4)；

一个信号转换部分，包括：一个用于接收来自检测部分的目标距离、瞬时速度、坡度、转向的信号并使之转换成数字信号D、V、I、R的数字信号处理器(5)；

一个中央处理系统，包括：一个用于存贮传输行驶路面的附着系数g数值的存贮器(6)，一个用于接收来自存贮器(6)的路面附着系数g数值和来自信号转换部分的目标距离D、瞬时速度V、坡度I计算出制动距离D1、处置距离D2的计算器(7)，一个用于对目标距离D、制动距离D1、处置距离D2的大小进行比较而输出相应的调控信号的第一比较器(8)，一个用于接收第一比较器(8)传输的调控信号、接收数字信号处理器(5)传送的转向信号R进行比较处理而最终输出相关的系统控制信号的第二比较器(9)，一个用于接收来自第二比较器(9)输出的系统控制信号而接通/关闭信号执行的相应工作电路的控制器(10)；

一个执行部分，包括：一个用于执行中央处理系统灯光信号而接通灯光显示电路时发出相应的灯光显示的灯光显示器(11)，用于执行中央处理系统音信信号而接通音信警示电路时发出相应的警告的音信警示器(12)，一个用于执行中央处理系统管制信号而接通调控油路的工作电路时关闭油路使车辆自行减速的车速调控器(13)，一个用于执行中央处理系统刹车信号而接通刹车制动的工作电路时使车辆刹车制动的电力刹车器(14)。

6.根据权利要求5所述的装置系统，该装置系统的执行部分进一步包括：

灯光显示器(11)包括：第一指示灯(15)、第二指示灯(16)、第三指示灯(17)，用于中央处理系统的控制器(10)接通某一灯光显示电路时相应的指示灯闪亮，车辆处于“安全状态”时第一指示灯(15)闪亮，车辆进入“警觉状态”时第二指示灯(16)闪亮，车辆进入“紧急状态”时第三指示灯(17)闪光；

音信警示器(12)包括：一个具有第一音信接口和第二音信接口的、用于在中央处理系统的控制器(10)接通某一音信电路时发出相应音信警告的扬声器(18)，车辆进入“警觉状态”时第一音信电路工作，车辆进入“紧急状态”时第二音信电路工作；

车速调控器(13)包括：一个用于车辆进入“紧急状态”控制器(10)接通/关闭调控油路的工作电路时关闭油路/恢复油路的直流电机驱动的控油阀(19)；

电力刹力器(11)包括：一个用于车辆进入“紧急状态”控制器(10)接通/关闭刹车制动工作电路时进行刹车制动/解除制动的直流电机作用的驱动器(20)。

7.根据权利要求5所述的装置系统，该装置系统各组成部分之间的相互关系进一步包括：

测距器(1)、车速传感器(2)、坡度传感器(3)分别与数字信号处理器(5)、计算器(7)、第一比较器(8)之间构成目标距离D、车辆速度V、路面坡度I的检测、转换与计算比较的信号通道；

存贮器(6)、计算器(7)之间构成路面系数g的传输通道；

存贮器(6)、计算器(7)、第一比较器(8)构成计算与比较制动距离D1、处置距离D2的信号通道；

转向传感器(4)、数字信号处理器(5)、第二比较器(9)构成转向信号I的检测、转换与处理的信号通道；

第一比较器(8)、第二比较器(9)、控制器(10)构成中央处理系统的信号输出与执行的通道；

控制器(10)分别与灯光显示器(11)、音信警示器(12)、车速调控器(13)、电力刹车器(14)之间因电路开关的接通成并联电路而相构通；

第一指示灯(15)、第二指示灯(16)、第三指示灯(17)成三条并联电路与控制器相联，扬声器(18)的第一音信、第二音信成二条并联电路与控制器(10)相联。

8.根据权利要求5所述的装置系统，该装置系统的中央处理系统组成部分的关系进一步包括：

存贮器(6)存贮的预设路面附着系数由行驶的路面构成状况而决定，通过司乘人员的观察确定车辆行驶属于某一类路面，经中央处理系统选择特定的按键而确定相应的路面附着系数g；

计算器(7)接收存贮器(6)传输的路面附着系数g的信号，同时接收数字信号处理器(5)传输的速度信号V、坡度信号I根据设定的计算公式程序而计算出车辆以此时速度V行驶而进行制动的制动距离D1、驾驶员此时进行减速/避开/转向处置的处置距离D2：

第一比较器(8)接收计算器(7)输送的D、D1、D2的数据信号并在其内对D、D1、D2进行大小比较，当D＞D2＞D1即车辆处于“安全状态”时，第一比较器(8)传输第一灯光的调控信号给第二比较器(9)；当D2≥D＞D1即车辆处于“警觉状态”，第一比较器(8)传输第二灯光、第一音信的调控信号给第二比较器(9)；当D≤D1＜D2即车辆处于“紧急状态”时，第一比较器(8)传输第三灯光、第二音信、管制和刹车的调控信号给第二比较器(9)；

第二比较器(9)接收第一比较器(8)传输的调控信号和数字信号处理器(5)传输的转向信号R并在其内进行比较处理，而向控制器(10)输出系统控制信号，第一比较器(8)的调控信号和转向信号同步出现时第二比较器(9)就只输出对应第一比较器(8)的灯光信号作为系统控制信号；在无转向信号的情况下，第二比较器(9)以第一比较器(8)的调控信号作为系统控制信号而传送给控制器(10)：

控制器(10)根据第二比较器(9)传输的系统控制信号而接通/关闭相应执行部分的灯光、音信警示和调控油路、刹车制动的工作电路开关，当系统控制信号为第一灯光信号时，控制器(10)与第一指示灯(15)构通；当系统控制信号为第二灯光、第一音信时控制器(10)与第二指示灯(16)、扬声器(18)的第一音信接口构通；当系统控制信号为第三灯光、第二音信、管制、刹车信号时，控制器(10)与第三指示灯(17)、扬声器(18)的第二音信接口、车速调控器(13)、电力刹车器(14)构通。

9.根据权利要求6所述装置系统，该装置系统的执行部分进行工作处置的步骤进一步包括：

中央处理系统输出第一灯光的系统控制信号，控制器(10)接通第一指示灯(15)的电路，第一指示灯(15)闪亮，车辆处于“安全状态”，而其它执行装置的电路关闭；

中央处理系统输出第二灯光、第一音信的系统控制信号，控制器(10)接通第二指示灯(16)、扬声器(18)的第一音信接口的电路，第二指示灯(16)闪亮、扬声器(18)发出减速或避开的音信警告，车辆处于“警觉状态”，其它执行装置的电路予以关闭；

中央处理系统输出第三灯光、第二音信、管制、刹车的系统控制信号，控制器(10)接通第三指示灯(17)、扬声器(18)的第二音信接口、车速调控器(13)、电力刹车器(14)的电路，第三指示灯(17)闪亮、扬声器(18)发出减速刹车的音信警告，车辆处于“紧急状态”，车速调控器(13)的直流电机驱动控油阀(19)强行关闭机动车的供油通路(仅留维＋持怠速运转的供油)使车辆进行减速，刹力刹车器(14)的电机作用于驱动器(20)强行使车辆制动系统进行制动，而其它无关装置的电路关闭；

中央处理系统输出第二灯光或第三灯光的系统控制信号，控制器(10)只接通第二指示灯(16)或第三指示灯(17)的电路，第二指示灯(16)或第三指示灯(17)闪亮，而其它执行装置的电路关闭，车辆处于“警觉状态”或“紧急状态”下而进行转弯或超车。

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