CN108237999B - 一种自动驾驶汽车的安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所公开的一种自动驾驶汽车的安全装置，由于目前道路路面情况复杂，特别是大量的车辆等障碍物会对自动驾驶汽车的安全造成极大的影响，本发明结合光电及智能化手段使用自动驾驶汽车在行驶过程中能够自动检测潜在碰撞危险，及时发出警示，同时进行主动防护，达到保护自动驾驶汽车及车上乘员安全的目的。

Description

一种自动驾驶汽车的安全装置
技术领域
本发明涉及自动驾驶汽车技术领域，尤其涉及一种自动驾驶汽车的安全装置。背景技术
本发明所公开的一种自动驾驶汽车的安全装置，由于目前道路路面情况复杂，特别是大量的车辆等障碍物会对自动驾驶汽车的安全造成极大的影响，本发明结合光电及智能化手段使用自动驾驶汽车在行驶过程中能够自动检测潜在碰撞危险，及时发出警示，同时进行主动防护，达到保护自动驾驶汽车及车上乘员安全的目的。
发明内容
本发明的目的是公开一种自动驾驶汽车的安全装置，以弥补现有技术存在的缺陷，提高自动驾驶汽车的安全性。
本发明采用光学、机电、智能模块化组合结构，其核心在于快速、准确地测量出自动驾驶汽车与障碍物间的距离，并发出警示及进行主动防护。
本发明的一种自动驾驶汽车的安全装置，其特征在于包括主控模块、主动防护模块、显示模块、车速模块、电源模块、检测模块组件；所述检测模块组件由前右检测模块、中右检测模块、后右检测模块、前左检测模块、中左检测模块、后左检测模块组成；所述的主控模块有多路输出端包括输出端1、输出端2、输入端1、输入端2；所述的输出端1与主动防护模块连接，所述的主控模块的输出端2与显示模块连接，所述的主控模块的输入端1与检测模块组件连接，所述的主控模块的输入端2与车速模块连接，所述电源模块提供主控模块、主动防护模块、显示模块、车速模块、检测模块组件的电源供给；所述前右检测模块安装在自动驾驶汽车的车前右转弯灯下方3厘米位置，所述前左检测模块安装在自动驾驶汽车的车前左转弯灯下方3厘米位置，所述中右检测模块安装在自动驾驶汽车的右B柱中间位置，所述中左检测模块安装在自动驾驶汽车的左B柱中间位置，所述后右检测模块安装在自动驾驶汽车的车后右转弯灯下方3厘米位置，所述后左检测模块安装在自动驾驶汽车的车后左转弯灯下方3厘米位置；所述显示模块由电控玻璃和投影仪组成；所述主动防护模块由防护气囊和气体发生模块组成，防护气囊是当自动驾驶汽车与障碍物出现碰撞可能前，使气囊膨胀，利用气囊的阻尼作用和气囊排气节流的阻尼作用来吸收碰撞产生的动能，防护气囊安装在自动驾驶汽车的前护杠和后护杠的中间位置。
本发明所采用的具体原理如下：
所述检测模块组件由前右检测模块、中右检测模块、后右检测模块、前左检测模块、中左检测模块、后左检测模块组成，在以下表述时统称各检测模块，所述主控模块的输入端1与各检测模块连接，各检测模块发射光脉冲得到从发射到遇到障碍物返回的时间间隔，将其送给主控模块的输入端1由主控模块实现光脉冲返回时差转换成距离数值，主控模块将距离数值发送给显示模块，所述显示模块由电控玻璃和投影仪组成，距离数值通过投影仪投射在电控玻璃上；
光脉冲返回时差转换成距离数值其关系为：返回时差为则距离Rt=c/>t/2,其中c为光速；
车速模块将实时车速数值发送给主控模块，当车速数值大于预定值且距离数值小于预定值时主控模块向主动防护模块发出指令信号，所述主动防护模块由防护气囊和气体发生模块组成，防护气囊是当自动驾驶汽车与障碍物出现碰撞可能前，使气囊膨胀，利用气囊的阻尼作用和气囊排气节流的阻尼作用来吸收碰撞产生的动能，防护气囊安装在自动驾驶汽车的前护杠和后护杠的中间位置，主动防护模块接收到指令信号时，由驱动电路向防护模块中的气体发生模块送去启动信号，气体发生模块动作产生大量气体，经过滤并冷却后进入防护气囊使防护气囊膨胀展开进入防护状态，动作时间范围为25－35毫秒。
主控模块根据检测模块组件输出的距离数值和车速模块输出的车速数值，判断障碍物的运动状态和与本车碰撞的可能性，以决定本车是否安全，当进入预定范围时主控模块向主动防护模块发出指令信号；安全条件是：
其中R为两车间实际距离；W为临界安全距离，即最短安全距离；T为系统反应时间；最迟动作时间。
W和分别由下式确定：
W=
=/>
其中为本车速度；/>为本车与障碍物的相对速度；/>为障碍物减速度；/>为本车减速度。
各检测模块的测距、测速公式如下：
R=×/>
=/>
其中，c为光速；为最大调制频率；/>为调制波的重复频率；/>为正向调制时发射信号与接收信号的差频；/>为负向调制时发射信号与接收信号的差频；/>为发射波中心频率。
主控模块根据检测模块组件输出的距离数值和车速模块输出的车速数值，完成实时检测、/>、/>，计算/>、R、W，并比较R与W，根据计算与比较的结果进行碰撞危险的判断，即完成安全判断，实现测量出自动驾驶汽车与障碍物间的距离，并发出警示及进行主动防护的目的。
本发明的有益效果如下： 本发明所公开的一种自动驾驶汽车的安全装置，所述检测模块组件由前右检测模块、中右检测模块、后右检测模块、前左检测模块、中左检测模块、后左检测模块组成，在以下表述时统称各检测模块，所述主控模块的输入端1与各检测模块连接，各检测模块发射光脉冲得到从发射到遇到障碍物返回的时间间隔，将其送给主控模块的输入端1由主控模块实现光脉冲返回时差转换成距离数值，主控模块将距离数值发送给显示模块，所述显示模块由电控玻璃和投影仪组成，距离数值通过投影仪投射在电控玻璃上；光脉冲返回时差转换成距离数值其关系为：返回时差为 则距离Rt=c/>t/2,其中c为光速,车速模块将实时车速数值发送给主控模块，当车速数值大于预定值且距离数值小于预定值时主控模块向主动防护模块发出指令信号，所述主动防护模块由防护气囊和气体发生模块组成，防护气囊安装在自动驾驶汽车的前护杠和后护杠的中间位置，主动防护模块接收到指令信号时，由驱动电路向防护模块中的气体发生模块送去启动信号，气体发生模块动作产生大量气体，经过滤并冷却后进入防护气囊使防护气囊膨胀展开进入防护状态，动作时间范围为25－35毫秒。
本发明结合光电及智能化手段解决自动驾驶汽车在行驶过程中能够自动检测潜在碰撞危险，及时发出警示，同时进行主动防护，以保护自动驾驶汽车及车上乘员的安全，并以此实现自动驾驶汽车的安全装置的作用。
附图说明
图1为本发明一种自动驾驶汽车的安全装置的结构示意图。
附图标记说明，图中： 41.电源模块、51.显示模块, 57.车速模块、59.主动防护模块、64.主控模块、71.前右检测模块、72.中右检测模块、73.后右检测模块、74.前左检测模块、75.中左检测模块、76.后左检测模块。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本说明中的实施及实施例中的特征可以互相结合。
本发明提出了一种自动驾驶汽车的安全装置，下面进行说明。
图1为本发明一种自动驾驶汽车的安全装置的结构示意图
如图所示，本发明的一种自动驾驶汽车的安全装置，其特征在于包括主控模块64、主动防护模块59、显示模块51、车速模块57、电源模块41、检测模块组件；所述检测模块组件由前右检测模块71、中右检测模块72、后右检测模块73、前左检测模块74、中左检测模块75、后左检测模块76组成；所述的主控模块64有多路输出端包括输出端1、输出端2、输入端1、输入端2；所述的输出端1与主动防护模块59连接，所述的主控模块64的输出端2与显示模块51连接，所述的主控模块64的输入端1与检测模块组件连接，所述的主控模块64的输入端2与车速模块57连接，所述电源模块41提供主控模块64、主动防护模块59、显示模块51、车速模块57、检测模块组件的电源供给；所述前右检测模块71安装在自动驾驶汽车的车前右转弯灯下方3厘米位置，所述前左检测模块74安装在自动驾驶汽车的车前左转弯灯下方3厘米位置，所述中右检测模块72安装在自动驾驶汽车的右B柱中间位置，所述中左检测模块75安装在自动驾驶汽车的左B柱中间位置，所述后右检测模块73安装在自动驾驶汽车的车后右转弯灯下方3厘米位置，所述后左检测模块76安装在自动驾驶汽车的车后左转弯灯下方3厘米位置；所述显示模块51由电控玻璃和投影仪组成；所述主动防护模块59由防护气囊和气体发生模块组成，防护气囊是当自动驾驶汽车与障碍物出现碰撞可能前，使气囊膨胀，利用气囊的阻尼作用和气囊排气节流的阻尼作用来吸收碰撞产生的动能，防护气囊安装在自动驾驶汽车的前护杠和后护杠的中间位置，主动防护模块59接收到指令信号时，由驱动电路向防护模块中的气体发生模块送去启动信号，气体发生模块动作产生大量气体，经过滤并冷却后进入防护气囊使防护气囊膨胀展开进入防护状态，动作时间范围为25－35毫秒。
运行时
所述检测模块组件由前右检测模块71、中右检测模块72、后右检测模块73、前左检测模块74、中左检测模块75、后左检测模块76组成，在以下表述时统称各检测模块，所述主控模块64的输入端1与各检测模块连接，各检测模块发射光脉冲得到从发射到遇到障碍物返回的时间间隔，将其送给主控模块64的输入端1由主控模块64实现光脉冲返回时差转换成距离数值，主控模块64将距离数值发送给显示模块51，所述显示模块51由电控玻璃和投影仪组成，距离数值通过投影仪投射在电控玻璃上；光脉冲返回时差转换成距离数值其关系为：返回时差为 则距离Rt=c/>t/2,其中c为光速;车速模块57将实时车速数值发送给主控模块64，当车速数值大于预定值且距离数值小于预定值时主控模块64向主动防护模块59发出指令信号，所述主动防护模块59由防护气囊和气体发生模块组成，防护气囊安装在自动驾驶汽车的前护杠和后护杠的中间位置，主动防护模块59接收到指令信号时，由驱动电路向防护模块中的气体发生模块送去启动信号，气体发生模块动作产生大量气体，经过滤并冷却后进入防护气囊使防护气囊膨胀展开进入防护状态，动作时间范围为25－35毫秒。
主控模块64根据检测模块组件输出的距离数值和车速模块57输出的车速数值，判断障碍物的运动状态和与本车碰撞的可能性，以决定本车是否安全，当进入预定范围时主控模块64向主动防护模块59发出指令信号；安全条件是：
其中R为两车间实际距离；W为临界安全距离，即最短安全距离；T为系统反应时间；最迟动作时间。
W和分别由下式确定：
W=
=/>
其中为本车速度；/>为本车与障碍物的相对速度；/>为障碍物减速度；/>为本车减速度。
各检测模块的测距、测速公式如下：
R=×/>
=/>
其中，c为光速；为最大调制频率；/>为调制波的重复频率；/>为正向调制时发射信号与接收信号的差频；/>为负向调制时发射信号与接收信号的差频；/>为发射波中心频率。
主控模块64根据检测模块组件输出的距离数值和车速模块57输出的车速数值，完成实时检测、/>、/>，计算/>、R、W，并比较R与W，根据计算与比较的结果进行碰撞危险的判断，即完成安全判断，实现测量出自动驾驶汽车与障碍物间的距离，并发出警示及进行主动防护的目的。
实施例1
本发明一种自动驾驶汽车的安全装置的结构示意图
如图所示，本发明的一种自动驾驶汽车的安全装置，其特征在于包括主控模块64、主动防护模块59、显示模块51、车速模块57、电源模块41、检测模块组件；所述检测模块组件由前右检测模块71、中右检测模块72、后右检测模块73、前左检测模块74、中左检测模块75、后左检测模块76组成；所述的主控模块64有多路输出端包括输出端1、输出端2、输入端1、输入端2；所述的输出端1与主动防护模块59连接，所述的主控模块64的输出端2与显示模块51连接，所述的主控模块64的输入端1与检测模块组件连接，所述的主控模块64的输入端2与车速模块57连接，所述电源模块41提供主控模块64、主动防护模块59、显示模块51、车速模块57、检测模块组件的电源供给；所述前右检测模块71安装在自动驾驶汽车的车前右转弯灯下方3厘米位置，所述前左检测模块74安装在自动驾驶汽车的车前左转弯灯下方3厘米位置，所述中右检测模块72安装在自动驾驶汽车的右B柱中间位置，所述中左检测模块75安装在自动驾驶汽车的左B柱中间位置，所述后右检测模块73安装在自动驾驶汽车的车后右转弯灯下方3厘米位置，所述后左检测模块76安装在自动驾驶汽车的车后左转弯灯下方3厘米位置；所述显示模块51由电控玻璃和投影仪组成；所述主动防护模块59由防护气囊和气体发生模块组成，防护气囊是当自动驾驶汽车与障碍物出现碰撞可能前，使气囊膨胀，利用气囊的阻尼作用和气囊排气节流的阻尼作用来吸收碰撞产生的动能，防护气囊安装在自动驾驶汽车的前护杠和后护杠的中间位置，主动防护模块59接收到指令信号时，由驱动电路向防护模块中的气体发生模块送去启动信号，气体发生模块动作产生大量气体，经过滤并冷却后进入防护气囊使防护气囊膨胀展开进入防护状态，动作时间范围为25－35毫秒。
运行时
所述检测模块组件由前右检测模块71、中右检测模块72、后右检测模块73、前左检测模块74、中左检测模块75、后左检测模块76组成，在以下表述时统称各检测模块，所述主控模块64的输入端1与各检测模块连接，各检测模块发射光脉冲得到从发射到遇到障碍物返回的时间间隔，将其送给主控模块64的输入端1由主控模块64实现光脉冲返回时差转换成距离数值，主控模块64将距离数值发送给显示模块51，所述显示模块51由电控玻璃和投影仪组成，距离数值通过投影仪投射在电控玻璃上；光脉冲返回时差转换成距离数值其关系为：返回时差为 则距离Rt=c/>t/2,其中c为光速;车速模块57将实时车速数值发送给主控模块64，当车速数值大于40公里且距离数值小于2米时主控模块64向主动防护模块59发出指令信号，所述主动防护模块59由防护气囊和气体发生模块组成，防护气囊安装在自动驾驶汽车的前护杠和后护杠的中间位置，主动防护模块59接收到指令信号时，由驱动电路向防护模块中的气体发生模块送去启动信号，气体发生模块动作产生大量气体，经过滤并冷却后进入防护气囊使防护气囊膨胀展开进入防护状态，动作时间范围为25－35毫秒。
主控模块64根据检测模块组件输出的距离数值和车速模块57输出的车速数值，判断障碍物的运动状态和与本车碰撞的可能性，以决定本车是否安全，当进入预定范围时主控模块64向主动防护模块59发出指令信号；安全条件是：
其中R为两车间实际距离；W为临界安全距离，即最短安全距离；T为系统反应时间；最迟动作时间。
W和分别由下式确定：
W=
=/>
其中为本车速度；/>为本车与障碍物的相对速度；/>为障碍物减速度；/>为本车减速度。
各检测模块的测距、测速公式如下：
R=×/>
=/>
其中，c为光速；为最大调制频率；/>为调制波的重复频率；/>为正向调制时发射信号与接收信号的差频；/>为负向调制时发射信号与接收信号的差频；/>为发射波中心频率。
主控模块64根据检测模块组件输出的距离数值和车速模块57输出的车速数值，完成实时检测、/>、/>，计算/>、R、W，并比较R与W，根据计算与比较的结果进行碰撞危险的判断，即完成安全判断，实现测量出自动驾驶汽车与障碍物间的距离，并发出警示及进行主动防护的目的。
实施例2
本发明一种自动驾驶汽车的安全装置的结构示意图
如图所示，本发明的一种自动驾驶汽车的安全装置，其特征在于包括主控模块64、主动防护模块59、显示模块51、车速模块57、电源模块41、检测模块组件；所述检测模块组件由前右检测模块71、中右检测模块72、后右检测模块73、前左检测模块74、中左检测模块75、后左检测模块76组成；所述的主控模块64有多路输出端包括输出端1、输出端2、输入端1、输入端2；所述的输出端1与主动防护模块59连接，所述的主控模块64的输出端2与显示模块51连接，所述的主控模块64的输入端1与检测模块组件连接，所述的主控模块64的输入端2与车速模块57连接，所述电源模块41提供主控模块64、主动防护模块59、显示模块51、车速模块57、检测模块组件的电源供给；所述前右检测模块71安装在自动驾驶汽车的车前右转弯灯下方3厘米位置，所述前左检测模块74安装在自动驾驶汽车的车前左转弯灯下方3厘米位置，所述中右检测模块72安装在自动驾驶汽车的右B柱中间位置，所述中左检测模块75安装在自动驾驶汽车的左B柱中间位置，所述后右检测模块73安装在自动驾驶汽车的车后右转弯灯下方3厘米位置，所述后左检测模块76安装在自动驾驶汽车的车后左转弯灯下方3厘米位置；所述显示模块51由电控玻璃和投影仪组成；所述主动防护模块59由防护气囊和气体发生模块组成，防护气囊是当自动驾驶汽车与障碍物出现碰撞可能前，使气囊膨胀，利用气囊的阻尼作用和气囊排气节流的阻尼作用来吸收碰撞产生的动能，防护气囊安装在自动驾驶汽车的前护杠和后护杠的中间位置，主动防护模块59接收到指令信号时，由驱动电路向防护模块中的气体发生模块送去启动信号，气体发生模块动作产生大量气体，经过滤并冷却后进入防护气囊使防护气囊膨胀展开进入防护状态，动作时间范围为25－35毫秒。
运行时
所述检测模块组件由前右检测模块71、中右检测模块72、后右检测模块73、前左检测模块74、中左检测模块75、后左检测模块76组成，在以下表述时统称各检测模块，所述主控模块64的输入端1与各检测模块连接，各检测模块发射光脉冲得到从发射到遇到障碍物返回的时间间隔，将其送给主控模块64的输入端1由主控模块64实现光脉冲返回时差转换成距离数值，主控模块64将距离数值发送给显示模块51，所述显示模块51由电控玻璃和投影仪组成，距离数值通过投影仪投射在电控玻璃上；光脉冲返回时差转换成距离数值其关系为：返回时差为 则距离Rt=c/>t/2,其中c为光速;车速模块57将实时车速数值发送给主控模块64，当车速数值大于30公里且距离数值小于1米时主控模块64向主动防护模块59发出指令信号，所述主动防护模块59由防护气囊和气体发生模块组成，防护气囊安装在自动驾驶汽车的前护杠和后护杠的中间位置，主动防护模块59接收到指令信号时，由驱动电路向防护模块中的气体发生模块送去启动信号，气体发生模块动作产生大量气体，经过滤并冷却后进入防护气囊使防护气囊膨胀展开进入防护状态，动作时间范围为25－35毫秒。
主控模块64根据检测模块组件输出的距离数值和车速模块57输出的车速数值，判断障碍物的运动状态和与本车碰撞的可能性，以决定本车是否安全，当进入预定范围时主控模块64向主动防护模块59发出指令信号；安全条件是：
其中R为两车间实际距离；W为临界安全距离，即最短安全距离；T为系统反应时间；最迟动作时间。
W和分别由下式确定：
W=
=/>
其中为本车速度；/>为本车与障碍物的相对速度；/>为障碍物减速度；/>为本车减速度。
各检测模块的测距、测速公式如下：
R=×/>
=/>
其中，c为光速；为最大调制频率；/>为调制波的重复频率；/>为正向调制时发射信号与接收信号的差频；/>为负向调制时发射信号与接收信号的差频；/>为发射波中心频率。
主控模块64根据检测模块组件输出的距离数值和车速模块57输出的车速数值，完成实时检测、/>、/>，计算/>、R、W，并比较R与W，根据计算与比较的结果进行碰撞危险的判断，即完成安全判断，实现测量出自动驾驶汽车与障碍物间的距离，并发出警示及进行主动防护的目的。
本发明结合光电及智能化手段解决自动驾驶汽车在行驶过程中能够自动检测潜在碰撞危险，及时发出警示，同时进行主动防护，以保护自动驾驶汽车及车上乘员的安全，并以此实现自动驾驶汽车的安全装置的作用，使自动驾驶汽车的使用体验和可用性大大提高。

Claims (1)

1.一种自动驾驶汽车的安全装置，其特征在于包括主控模块、主动防护模块、显示模块、车速模块、电源模块、检测模块组件；所述检测模块组件由前右检测模块、中右检测模块、后右检测模块、前左检测模块、中左检测模块、后左检测模块组成；所述的主控模块有多路输出端包括输出端1、输出端2、输入端1、输入端2；所述的输出端1与主动防护模块连接，所述的主控模块的输出端2与显示模块连接，所述的主控模块的输入端1与检测模块组件连接，所述的主控模块的输入端2与车速模块连接，所述电源模块提供主控模块、主动防护模块、显示模块、车速模块、检测模块组件的电源供给；所述前右检测模块安装在自动驾驶汽车的车前右转弯灯下方3厘米位置，所述前左检测模块安装在自动驾驶汽车的车前左转弯灯下方3厘米位置，所述中右检测模块安装在自动驾驶汽车的右B柱中间位置，所述中左检测模块安装在自动驾驶汽车的左B柱中间位置，所述后右检测模块安装在自动驾驶汽车的车后右转弯灯下方3厘米位置，所述后左检测模块安装在自动驾驶汽车的车后左转弯灯下方3厘米位置；所述显示模块由电控玻璃和投影仪组成；所述主动防护模块由防护气囊和气体发生模块组成，防护气囊是当自动驾驶汽车与障碍物出现碰撞可能前，使气囊膨胀，利用气囊的阻尼作用和气囊排气节流的阻尼作用来吸收碰撞产生的动能，防护气囊安装在自动驾驶汽车的前护杠和后护杠的中间位置；
所述的一种自动驾驶汽车的安全装置，其特征在于主控模块根据检测模块组件输出的距离数值和车速模块输出的车速数值，进入预定范围时主控模块向主动防护模块发出指令信号，条件是：
其中R为两车间实际距离；W为临界安全距离，即最短安全距离；T为系统反应时间；TLim最迟动作时间；
W和TLim分别由下式确定：
其中Us为本车速度；UR为本车与障碍物的相对速度；Gp为障碍物减速度；Gs为本车减速度；
各检测模块的测距、测速公式如下：
其中，c为光速；Vωm为最大调制频率；ω为调制波的重复频率；为正向调制时发射信号与接收信号的差频；/>为负向调制时发射信号与接收信号的差频；fo为发射波中心频率；
主控模块根据检测模块组件输出的距离数值和车速模块输出的车速数值，完成实时检测Us，计算UR、R、W，并比较R与W，根据计算与比较的结果进行碰撞危险的判断，即完成安全判断，实现测量出自动驾驶汽车与障碍物间的距离。
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