CN109131054A - 一种车辆转向灯自动开启系统 - Google Patents

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刘洋洋
许自立
王宁宁
方树平
沈德艳
赵子奇
李炎峰
吕映慧
王志远
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    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/26—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic
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    • B60Q1/346—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic for indicating change of drive direction with automatic actuation

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Abstract

本发明公开了一种车辆转向灯自动开启系统，属于汽车安全驾驶预警领域。一种车辆转向灯自动开启系统，包括信号采集模块、单片机和执行模块；单片机的输入端与信号采集模块连接，单片机的输出端与执行模块连接；所述信号采集模块用于采集车辆的车速信号、方向盘转角信号、方向盘转速信号、转向灯开关信号以及车道线图像信息；单片机用于对信号采集模块获取的信号进行综合处理，并输出控制信号到执行模块；执行模块根据单片机输出的信号控制转向灯是否需要开启。本发明具有操作简单，成本低等特点，本发明利用现有汽车上配备的硬件资源，通过创造性设计判断驾驶员行车意图，如果判定驾驶员将要变换车道而没有开启转向灯，则自动开启相应的转向灯达到提示后方车辆避让的目的。

Description

一种车辆转向灯自动开启系统
技术领域
本发明涉及汽车安全驾驶预警领域，具体地说，涉及一种车辆转向灯自动开启系统。
背景技术
交管部门提出：车辆在行驶中如需变换车道应先观察后方有无来车，在不影响后车正常行驶的情况下，方可变换车道。变换车道需要提前开启转向灯，让后方车辆知道前车的意图，并且让后方车辆有充足的准备时间。然而，现实中驾驶员在变道时常常会忘记开启转向灯。据调查，很多交通事故都是因为驾驶员会忘记开启转向灯造成的。
因此市场上急需一种能够提前预测驾驶员是否变换车道，并能自动开启相应的转向灯的装置，达到提示后方车辆注意避让，减少交通事故的目的。
发明内容
为克服上述技术问题，本发明提供一种车辆转向灯自动开启系统，该系统利用现有汽车上配备的硬件资源，通过创造性设计判断驾驶员行车意图，如果判定驾驶员将要变换车道而没有开启转向灯，则自动开启相应的转向灯达到提示后方车辆避让的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种车辆转向灯自动开启系统，包括信号采集模块、单片机和执行模块；所述的单片机的输入端与信号采集模块连接，所述的单片机的输出端与执行模块连接；
所述信号采集模块用于采集车辆的车速信号、方向盘转角信号、方向盘转速信号、转向灯开关信号以及车道线图像信息；
所述的单片机用于对信号采集模块获取的信号进行综合处理，并输出控制信号到执行模块；
所述的执行模块根据单片机输出的信号控制转向灯是否需要开启。
进一步的技术方案，所述信号采集模块包括电磁感应式轮速传感器、光电式转角传感器、转向灯开关传感器、车载摄像头；
所述的电磁感应式轮速传感器设置在车辆的车轮上，用于实时采集车辆的车速信号；
所述的光电式转角传感器设置在车辆的方向盘上，用于实时采集方向盘转角信号和方向盘转速信号；
所述的转向灯开关传感器设置在车辆的转向灯的电路上，用于实时采集转向灯开关信号；
所述的车载摄像头设置在任何可以获取车道线的位置上，用于实时采集车道线图像信息，检测车道线是直线或者曲线。
进一步的技术方案，所述的电磁感应式轮速传感器设置在车轮的轮毂上，所述的光电式转角传感器设置在方向盘的转向轴上，所述的转向灯开关传感器设置在转向灯的电路的任意位置，所述的车载摄像头设置在汽车的前挡风玻璃内侧。。
进一步的技术方案，一种车辆转向灯自动开启系统还包括A/D转换器；所述电磁感应式轮速传感器和光电式转角传感器通过A/D转换器与单片机的输入端连接；所述的A/D转换器用于将电磁感应式轮速传感器和光电式转角传感器的模拟信号转换成数字信号。
进一步的技术方案，所述的转向灯开关传感器和单片机之间还设有限幅电路；当转向灯亮的时候，转向灯开关传感器的电路输出高电平信号，再通过限幅电路把高电平信号进行限幅处理，最终把处理后的信号输送到单片机；当转向灯不亮的时候，转向灯开关传感器的电路输出低电平信号。
进一步的技术方案，所述的限幅电路包括转向灯开关传感器输出端OUT3、电阻R6、电阻R7、二极管D1、输入端IN3；所述的电阻R7的两端分别与转向灯开关传感器输出端OUT3、输入端IN3相连，所述的电阻R6与二极管D1并联后与电阻R7串联；所述的限幅电路将转向灯开关传感器输出端OUT3输出的高电平信号通过电阻R7、电阻R6和二极管D1进行限幅处理，再把处理后的信号经输入端IN3直接送到单片机。
进一步的技术方案，所述的单片机先根据电磁感应式轮速传感器、光电式转角传感器和车载摄像头分别获取的车速信号、方向盘转角信号、方向盘转速信号及车道线图像信息判断车辆是否将要变换车道；如果判断车辆将要变换车道，再通过转向灯开关传感器检测车辆的左边或者右边转向灯是否开启，如果尚未开启，则由单片机输出高电平控制信号通过输出端到执行模块；如果判断车辆不需要变换车道或者转向灯开关传感器检测车辆的左边和右边的转向灯已经开启，则由单片机输出低电平控制信号通过输出端到执行模块。
进一步的技术方案，所述的执行模块包括信号放大电路、闪光器和转向灯；所述的信号放大电路包括NPN型三极管Q2、电阻R5、保险丝FU、继电器RL、电源1、电源2；所述的电源1输出正5伏电压，在电源1的电路中电阻R5依次与NPN型三极管Q2、继电器RL串联，最后接5伏负极，其中NPN型三极管Q2还和单片机输出端VOUT相连；所述的电源2输出正12伏或者24伏或者其他电压，在电源2的电路中保险丝FU依次与继电器RL的开关件、闪光器F和转向灯L串联，最后接12伏或24伏或者其他负极；所述的继电器RL的开关件为转向灯L开关；
所述的信号放大电路用于放大单片机输出端VOUT的控制信号；
所述的闪光器F用于使得转向灯闪烁。
当所述的单片机通过输出端VOUT输出高电平控制信号时，所述的NPN型三极管Q2基极电压为高电平，NPN型三极管Q2导通，所述的继电器RL的开关件闭合；然后电流从电源2依次流过保险丝FU、继电器RL到OUT2端，再到闪光器F、转向灯L，此过程实现自动开启转向灯；当单片机通过输出端VOUT输出低电平控制信号时，所述的NPN型三极管Q2基极电压为低电平，NPN型三极管Q2截止，所述的继电器RL的开关件断开，此时没有电流通过闪光器和转向灯，转向灯不闪烁。
所述高电平控制信号是不小于3.3伏，所述的低电平控制信号是小于3伏。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1、本发明利用现有车辆上配备的硬件资源，通过创造性设计能够判断驾驶员行车意图，如果判定驾驶员将要变换车道而没有开启转向灯，则自动开启相应的转向灯达到提示后方车辆避让的目的，可有效避免交通事故。
2.本发明结构简单，信号采集模块中的几个传感器能够有效采集车辆的车速信号、方向盘转角信号、方向盘转速信号、转向灯开关信号以及车道线图像信息，通过这些信号有效判断驾驶员的真实行车意图，避免误判。其中车道线图像信息就是考虑到现实情况中由于道路是曲线会导致误以为变道意图的情况，有效降低客观驾驶过程中带来的误判。
3.本发明传感器的设置位置是经过反复实验后得到的效果最好的范围，比如电磁感应式轮速传感器设置在车辆的车轮上，进一步设置在车轮的轮毂上；光电式转角传感器设置在车辆的方向盘上，进一步设置在方向盘的转向轴上；转向灯开关传感器设置在车辆的转向灯的电路的任意位置上；所述的车载摄像头设置在汽车的前挡风玻璃内侧。这些位置能够更加精确的获得驾驶情况，有利于信号精准的传到单片机中进行综合处理。
4.本发明中的限幅电路中电阻R6与二极管D1并联，可以消除转向灯电压不稳定造成的干扰。电阻R7起到过载保护的作用，防止出现输入的信号过高，损坏电路。
5.本发明中电路设计采用较少的元器件，并且元件的功率较低，整个系统的能耗较低。
附图说明
图1为本发明的原理框架图；
图2为本发明的工作流程图；
图3本发明的执行模块电路图；
图4为本发明的限幅电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种车辆转向灯自动开启系统，包括信号采集模块、单片机和执行模块；单片机的输入端与信号采集模块连接，单片机的输出端与执行模块连接；信号采集模块用于采集车辆的车速信号、方向盘转角信号、方向盘转速信号、转向灯开关信号以及车道线图像信息；单片机用于对信号采集模块获取的信号进行综合处理，并输出控制信号到执行模块；执行模块根据单片机输出的信号控制转向灯是否需要开启。
信号采集模块包括电磁感应式轮速传感器、光电式转角传感器、转向灯开关传感器、车载摄像头；电磁感应式轮速传感器设置在车辆的车轮上，用于实时采集车辆的车速信号；光电式转角传感器设置在车辆的方向盘上，用于实时采集方向盘转角信号和方向盘转速信号；转向灯开关传感器设置在车辆的转向灯的电路上，用于实时采集转向灯开关信号；车载摄像头设置在任何可以获取车道线的位置上，用于实时采集车道线图像信息，检测车道线是直线或者曲线。
一种车辆转向灯自动开启系统还包括A/D转换器；电磁感应式轮速传感器和光电式转角传感器通过A/D转换器与单片机的输入端连接；A/D转换器用于将电磁感应式轮速传感器和光电式转角传感器的模拟信号转换成数字信号。
转向灯开关传感器和单片机之间还设有限幅电路；当转向灯亮的时候，转向灯开关传感器的电路输出高电平信号，再通过限幅电路把高电平信号进行限幅处理，最终把处理后的信号输送到单片机；当转向灯不亮的时候，转向灯开关传感器的电路输出低电平信号。
限幅电路包括转向灯开关传感器输出端OUT3、电阻R6、电阻R7、二极管D1、输入端IN3；电阻R7的两端分别与转向灯开关传感器输出端OUT3、输入端IN3相连，电阻R6与二极管D1并联后与电阻R7串联；限幅电路将转向灯开关传感器输出端OUT3输出的高电平信号通过电阻R7、电阻R6和二极管D1进行限幅处理，再把处理后的信号经输入端IN3直接送到单片机。
单片机先根据电磁感应式轮速传感器、光电式转角传感器和车载摄像头分别获取的车速信号、方向盘转角信号、方向盘转速信号及车道线图像信息判断车辆是否将要变换车道；如果判断车辆将要变换车道，再通过转向灯开关传感器检测车辆的左边或者右边转向灯是否开启，如果尚未开启，则由单片机输出高电平控制信号通过输出端到执行模块；如果判断车辆不需要变换车道或者转向灯开关传感器检测车辆的左边和右边的转向灯已经开启，则由单片机输出低电平控制信号通过输出端到执行模块。
执行模块包括信号放大电路、闪光器和转向灯；信号放大电路包括NPN型三极管Q2、电阻R5、保险丝FU、继电器RL、电源1、电源2；电源1输出正5伏电压，在电源1的电路中电阻R5依次与NPN型三极管Q2、继电器RL串联，最后接5伏负极，其中NPN型三极管Q2还和单片机输出端VOUT相连；电源2输出正12伏电压，在电源2的电路中保险丝FU依次与继电器RL的开关件、闪光器F和转向灯L串联，最后接12伏负极；继电器RL的开关件为转向灯L开关；
信号放大电路用于放大单片机输出端VOUT的控制信号；
闪光器F用于使得转向灯闪烁。
当单片机通过输出端VOUT输出高电平控制信号时，NPN型三极管Q2基极电压为高电平，NPN型三极管Q2导通，继电器RL的开关件闭合；然后电流从电源2依次流过保险丝FU、继电器RL到OUT2端，再到闪光器F、转向灯L，此过程实现自动开启转向灯；当单片机通过输出端VOUT输出低电平控制信号时，所述的NPN型三极管Q2基极电压为低电平，NPN型三极管Q2截止，继电器RL的开关件断开，此时没有电流通过闪光器和转向灯，转向灯不闪烁。
实施例2
一种车辆转向灯自动开启系统，包括信号采集模块、单片机和执行模块；单片机的输入端与信号采集模块连接，单片机的输出端与执行模块连接；信号采集模块用于采集车辆的车速信号、方向盘转角信号、方向盘转速信号、转向灯开关信号以及车道线图像信息；单片机用于对信号采集模块获取的信号进行综合处理，并输出控制信号到执行模块；执行模块根据单片机输出的信号控制转向灯是否需要开启。
信号采集模块包括电磁感应式轮速传感器、光电式转角传感器、转向灯开关传感器、车载摄像头；电磁感应式轮速传感器设置在车轮的轮毂上，用于实时采集车辆的车速信号；光电式转角传感器设置在方向盘的转向轴上，用于实时采集方向盘转角信号和方向盘转速信号；转向灯开关传感器设置在车辆的转向灯的电路上，用于实时采集转向灯开关信号；车载摄像头设置在汽车的前挡风玻璃内侧，用于实时采集车道线图像信息，检测车道线是直线或者曲线。
一种车辆转向灯自动开启系统还包括A/D转换器；电磁感应式轮速传感器和光电式转角传感器通过A/D转换器与单片机的输入端连接；A/D转换器用于将电磁感应式轮速传感器和光电式转角传感器的模拟信号转换成数字信号。
转向灯开关传感器和单片机之间还设有限幅电路；当转向灯亮的时候，转向灯开关传感器的电路输出高电平信号，再通过限幅电路把高电平信号进行限幅处理，最终把处理后的信号输送到单片机；当转向灯不亮的时候，转向灯开关传感器的电路输出低电平信号。
限幅电路包括转向灯开关传感器输出端OUT3、电阻R6、电阻R7、二极管D1、输入端IN3；电阻R7的两端分别与转向灯开关传感器输出端OUT3、输入端IN3相连，电阻R6与二极管D1并联后与电阻R7串联；限幅电路将转向灯开关传感器输出端OUT3输出的高电平信号通过电阻R7、电阻R6和二极管D1进行限幅处理，再把处理后的信号经输入端IN3直接送到单片机。
单片机先根据电磁感应式轮速传感器、光电式转角传感器和车载摄像头分别获取的车速信号、方向盘转角信号、方向盘转速信号及车道线图像信息判断车辆是否将要变换车道；如果判断车辆将要变换车道，再通过转向灯开关传感器检测车辆的左边或者右边转向灯是否开启，如果尚未开启，则由单片机输出高电平控制信号通过输出端到执行模块；如果判断车辆不需要变换车道或者转向灯开关传感器检测车辆的左边和右边的转向灯已经开启，则由单片机输出低电平控制信号通过输出端到执行模块。
执行模块包括信号放大电路、闪光器和转向灯；信号放大电路包括NPN型三极管Q2、电阻R5、保险丝FU、继电器RL、电源1、电源2；电源1输出正5伏电压，在电源1的电路中电阻R5依次与NPN型三极管Q2、继电器RL串联，最后接5伏负极，其中NPN型三极管Q2还和单片机输出端VOUT相连；电源2输出正24伏电压，在电源2的电路中保险丝FU依次与继电器RL的开关件、闪光器F和转向灯L串联，最后接24伏负极；继电器RL的开关件为转向灯L开关；
信号放大电路用于放大单片机输出端VOUT的控制信号；
闪光器F用于使得转向灯闪烁。
当单片机通过输出端VOUT输出高电平控制信号时，NPN型三极管Q2基极电压为高电平，NPN型三极管Q2导通，继电器RL的开关件闭合；然后电流从电源2依次流过保险丝FU、继电器RL到OUT2端，再到闪光器F、转向灯L，此过程实现自动开启转向灯；当单片机通过输出端VOUT输出低电平控制信号时，所述的NPN型三极管Q2基极电压为低电平，NPN型三极管Q2截止，继电器RL的开关件断开，此时没有电流通过闪光器和转向灯，转向灯不闪烁。
工作流程：
系统初始状态：单片机输出低电平控制信号，NPN型三极管Q2基极电压为低电平，NPN型三极管Q2截止，继电器RL的开关件断开，转向灯不开启。
驾驶员变道中转向灯自动开启流程：车辆行驶时，信号采集模块利用车身自带的车速传感器实时采集车速信号，利用光电式转角传感器实时采集方向盘转角以及转速信号，利用转向灯开关传感器实时采集转向灯信号，利用车载摄像头实时采集车道线图像信息。由A/D转换器是把车速信号、方向盘转角及转速信号从模拟信号转换成数字信号，传到单片机中。再通过单片机综合处理判断，如果判断车辆将要变换车道，再检测转向灯是否开启。如果未开启，单片机则输出高电平控制信号通过输出端VOUT到NPN型三极管Q2；如果判断车辆不需要变换车道或者转向灯开关传感器检测车辆的左边和右边的转向灯已经开启，单片机输出低电平控制信号。当单片机输出高电平信号时，NPN型三极管Q2基极电压为高电平，NPN型三极管Q2导通，继电器RL的开关件闭合，此时电流从电源2正极+12V或者+24V或者其他电压数依次流过保险丝FU、继电器RL，再通过OUT2端到闪光器F、转向灯L，此过程实现自动开启转向灯。

Claims (9)

1.一种车辆转向灯自动开启系统，其特征在于，包括信号采集模块、单片机和执行模块；所述的单片机的输入端与信号采集模块连接，所述的单片机的输出端与执行模块连接；
所述信号采集模块用于采集车辆的车速信号、方向盘转角信号、方向盘转速信号、转向灯开关信号以及车道线图像信息；
所述的单片机用于对信号采集模块获取的信号进行综合处理，并输出控制信号到执行模块；
所述的执行模块根据单片机输出的信号控制转向灯是否需要开启。
2.根据权利要求1所述的一种车辆转向灯自动开启系统,其特征在于,所述信号采集模块包括电磁感应式轮速传感器、光电式转角传感器、转向灯开关传感器、车载摄像头；
所述的电磁感应式轮速传感器设置在车辆的车轮上，用于实时采集车辆的车速信号；
所述的光电式转角传感器设置在车辆的方向盘上，用于实时采集方向盘转角信号和方向盘转速信号；
所述的转向灯开关传感器设置在车辆的转向灯的电路上，用于实时采集转向灯开关信号；
所述的车载摄像头设置在任何可以获取车道线的位置上，用于实时采集车道线图像信息，检测车道线是直线或者曲线。
3.根据权利要求2所述的一种车辆转向灯自动开启系统,其特征在于,所述的电磁感应式轮速传感器设置在车轮的轮毂上，所述的光电式转角传感器设置在方向盘的转向轴上，所述的转向灯开关传感器设置在转向灯的电路的任意位置，所述的车载摄像头设置在汽车的前挡风玻璃内侧。
4.根据权利要求2或3所述的一种车辆转向灯自动开启系统,其特征在于，一种车辆转向灯自动开启系统还包括A/D转换器；所述电磁感应式轮速传感器和光电式转角传感器通过A/D转换器与单片机的输入端连接；所述的A/D转换器用于将电磁感应式轮速传感器和光电式转角传感器的模拟信号转换成数字信号。
5.根据权利要求2所述的一种车辆转向灯自动开启系统,其特征在于,所述的转向灯开关传感器和单片机之间还设有限幅电路；当转向灯亮的时候，转向灯开关传感器的电路输出高电平信号，再通过限幅电路把高电平信号进行限幅处理，最终把处理后的信号输送到单片机；当转向灯不亮的时候，转向灯开关传感器的电路输出低电平信号。
6.根据权利要求5所述的一种车辆转向灯自动开启系统,其特征在于,所述的限幅电路包括转向灯开关传感器输出端OUT3、电阻R6、电阻R7、二极管D1、输入端IN3；所述的电阻R7的两端分别与转向灯开关传感器输出端OUT3、输入端IN3相连，所述的电阻R6与二极管D1并联后与电阻R7串联；所述的限幅电路将转向灯开关传感器输出端OUT3输出的高电平信号通过电阻R7、电阻R6和二极管D1进行限幅处理，再把处理后的信号经输入端IN3直接送到单片机。
7.根据权利要求2所述的一种车辆转向灯自动开启系统,其特征在于，所述的单片机先根据电磁感应式轮速传感器、光电式转角传感器和车载摄像头分别获取的车速信号、方向盘转角信号、方向盘转速信号及车道线图像信息判断车辆是否将要变换车道；如果判断车辆将要变换车道，再通过转向灯开关传感器检测车辆的左边或者右边转向灯是否开启，如果尚未开启，则由单片机输出高电平控制信号通过输出端到执行模块；如果判断车辆不需要变换车道或者转向灯开关传感器检测车辆的左边和右边的转向灯已经开启，则由单片机输出低电平控制信号通过输出端到执行模块。
8.根据权利要求1或7所述的一种车辆转向灯自动开启系统,其特征在于，所述的执行模块包括信号放大电路、闪光器和转向灯；所述的信号放大电路包括NPN型三极管Q2、电阻R5、保险丝FU、继电器RL、电源1、电源2；所述的电源1输出正5伏电压，在电源1的电路中电阻R5依次与NPN型三极管Q2、继电器RL串联，最后接5伏负极，其中NPN型三极管Q2还和单片机输出端VOUT相连；所述的电源2输出正12伏或者24伏或者其他电压，在电源2的电路中保险丝FU依次与继电器RL的开关件、闪光器F和转向灯L串联，最后接12伏或24伏或者其他负极；所述的继电器RL的开关件为转向灯L开关；
所述的信号放大电路用于放大单片机输出端VOUT的控制信号；
所述的闪光器F用于使得转向灯闪烁。
9.根据权利要求8所述的一种车辆转向灯自动开启系统,其特征在于，当所述的单片机通过输出端VOUT输出高电平控制信号时，所述的NPN型三极管Q2基极电压为高电平，NPN型三极管Q2导通，所述的继电器RL的开关件闭合；然后电流从电源2依次流过保险丝FU、继电器RL到OUT2端，再到闪光器F、转向灯L，此过程实现自动开启转向灯；当单片机通过输出端VOUT输出低电平控制信号时，所述的NPN型三极管Q2基极电压为低电平，NPN型三极管Q2截止，所述的继电器RL的开关件断开，此时没有电流通过闪光器和转向灯，转向灯不闪烁。
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