CN1095339A - 机动车安全行驶智能保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明属机动车安全行驶智能保护系统。

本发明应用于各种机动车辆，对其安全行驶实行 机械电子一体化智能保护。它以微机及其外围驱动、 显示器件为核心，以探测器、传感器为前导，以先进的 电路组成的伺服、步进系统为执行机构而组成。其功 能是：1.智能制动；2.最高车速限制；3.探测距离与车 速自动跟踪；4.探测器方位与方向盘转动同步跟踪； 5.探测器自动恒温控制。该系统可靠性强、生产成本 低、结构简单、应用价值高。

Description

本发明属机动车安全行驶智能保护系统。

本发明应用于各种机动车辆，诸如汽车、无轨电车、轻便二轮三轮摩托车、方向盘式拖拉机、机动挂车等安全行驶的机械电子一体化智能保护。采用先进的四维探测的方法，模拟驾驶员自如地点刹车效果。根据车行不同的作业条件，在前进方向或倒车时遇到人和障碍物即实现智能刹车。是一不改变原车设计与结构的附加保护系统，本系统动作与驾驶员动作互不影响，在驾驶员应该动作而未采取或未及采取动作时，本系统则自动智能动作，从而保障安全行驶。旨在保护人民生命财产的安全。

中国机动车工业上电子技术在十年前可以说完全是空白。工业发达国家的机动车工业应用电子技术，也主要是近十几年来的事情，多应用于点火、防盗、报警、防废气污染、节油等领域。苏联于60年代曾有过汽车雷达的报导，因当时技术不成熟而未能得到推广应用。迄今为止，尚未见国内外机动车上应用本技术的产品。检索中发现国内有一例“汽车防撞雷达”（公开号CN：1057234A），该专利只有电路上的描述，在实际执行刹车功能上未予涉猎。该专利只应用了“多普勒频移”效应，此效应对任何被测物都有反射波回收的存在。例如，有一突窜的小动物，或瞬间飘过的飘浮物等，都因灵敏的探测而产生频频的刹车误操作。即便该电路采用降低阀值比较电压以减低灵敏度的方法，对此也无可耐何。此仅其一，尚有诸多需要解决的问题，该专利亦未涉及，由此恐难形成生产力。

目前，以计算机、传感器为代表的电子技术，应用于机动车上已经成熟。可以说，电子技术应该是现代机动车的中枢神经，而且机电一体化的应用是一必然的发展趋势。在当今的世界上，道路交通事故与战争、疾病、自然灾害一样，严重危害着人类生命。自机动车问世以来，全世界因此而丧生的已有2200多万人，致残4-5亿人。今日地球上每年因交通事故死亡高达50多万人，其中我国就占1/10。在我们每天的生活中，每一分钟就有一人因此伤残，每三分钟就有一人为此而丧生。道路交通事故的这一严酷现实，这一不宣而战的“交通战争”，迫使人们去沉思、去探索、去研究……

以下结合附图对本发明做一系统说明

图1、电原理图

图2、系统方框图

图3、执行机构示意图

本发明由如下几个部分组成：单片微机及外围驱动显示器件（1）、探测器（2）、探测器恒温设施（3）、（附件）、测速发电机（4）、伺服电机（5）、角度传感器（6）、步进电机（7）、报警设施（8）。其工作原理为：固体微波源V不断地向车行前方（或后方）监测区辐射微波信号f1，若监测区出现人或障碍物时，必有反射波f2被天线接收器X所接收，则有频移△f＝f1-f2的多普勒效应产生△f量可由△f＝2Vd/λ求得（式中Vd是运动物体在辐射波方向的速度分量，λ为辐射电磁波波长）。△f经探测器（2）的T1、T2前置放大，送至由C5、C6、R13、Rf1-Rf3、W1、IC14、IC15所构成的选频、多普勒放大调正电路，D2、D3限幅、滤波以及由IC16、R20、C11构成的积分环节后，最后与IC17施密特触发器的门限值（由W2设定）比较，输出信号并引入单片微机（1）进行时间鉴别处理。该时间鉴别是区别于其他探测器的关键所在，它能有效的分辨所探测的信号是随机干扰信号（如瞬间小动物窜过）还是路障（人、物）信号。即随机干扰信号多是瞬间动作，而路障信号必有一段时间的存在。因此在时间上加以判断和控制，即能辨别信号的真伪，而单片微机（1）有效地解决了这一关键，并可适应于风、雨、雪等天气的需要，从而对监测区实现了四维控制（微波对长、宽、高的探测及微机的时间判断控制）避免了误动作。信号经微机（1）处理后准确地送出刹车控制信号，令电磁阀J1动作，从而使电源（电瓶）驱动伺服电机（5）打开车制动总泵，实现自动刹车，同时给以报警信号。倒车功能亦然。由于单片微机的控制，对较远的路障信号实行点刹车，以减缓车速、等待处理;对车速高又是近路障的信号则实行频频急刹车（给出多个连续脉冲信号）。这正是驾驶员正常自如的刹车效果。

本发明设有最高车速限制和探测距离LED显示功能。测速发电机（4）随时监测着车速，并输入单片微机（1），由单片微机（1）给出“最高车速限制”信号，如车行超过设计车速，由继电器J2将车点火系电路作断路处理，反之，则予接通。不同车型的限速由变动程序实现。在单片微机（1）的控制下，探测的波速有随车速而相应地自动调正的功能，即车速高时，探测距离控制在50米，中速时控制在30米左右（动作车速以上），这可通过J3实现。

单片微机（1）还存有“动作车速”选择程序，即司机可根据自己的操作水平通过选择开关令探测器在多少km/h时（设有20、30km/h两个选择）工作（J4触点吸合），否则低于这个“动作车速”，J4触点断开，探测器停止探测。安全的低速下由司机自行操作，以适应如尾随跟进、通过交叉路口等作业环境的需要。开关的选择由单片微机P2.1接地或接+5v电源实现。

车行转弯时，固定的探测器必然仍指向车行切线方向，若此方向有障碍物亦必然有误动作的随机信号干扰。本发明设有随方向盘转角同步的步进机构，使探测器可与方向盘同向转动。和方向盘相连的角度传感器（6）随方向盘转角会有一个相应的电压信号经A/D转换输入单片微机（1），单片微机（1）送出步进脉冲信号和节拍信号，经放大，驱动步进电机（7）做相应步进，因而探测方向永指车行前方。

为保障在严寒冬季探测器亦能正常工作，探测器配置有CJ-A型恒温控制设施（3），工作温度恒于20±0.5℃

本发明的技术特征在于以单片机为核心，实现了四维探测方法，有效地解决了探测准确性问题，是一高新技术的综合应用。

其优点是该防护系统采用的器件与技术成熟，实现了科学技术的现代化，使事故防患于未然，给驾驶员带来了福音。又由于全方位的成熟的技术保护措施，所以该系统可靠性强，结构简单，执行准确，普通的技术人员通过指导很容易掌握，对推动高新技术产业在交通运输领域的应用具有深远的意义。

主要器件：

单片微机8031及外围器件EPROM2732、ADC0809、74LS373

测速发电机    自制

角度传感器    JC-5

伺服电机    DC12V    800W

步进电机    DC12V    共磁路反应式SM55

V    EK-2

X    2DW4

IC14、IC15:FSC

IC16、IC17:F052

T1、T2:3DG4

J1、J2、J3、JRC

R1    27KΩ    C1    47μF/50V

R2    120KΩ    C2    100μF/50V

R3    20KΩ    C3    47μF/50V

R4    47KΩ    C4    100μF/50V

R5    51KΩ    C5    47μF/50V

R6    300Ω    C6    330FF

R11    10KΩ

R12    100KΩ

Rf1    240KΩ

Rf3    0.5MΩ

Claims (6)

1、一种机动车安全行驶智能保护系统，其特征在于：本系统包括单片微机及其外围驱动显示器件(1)、探测器(2)、探测器恒温控制设施(3)、(附件)、测速发电机(4)、伺服直流电机(5)、角度传感器(6)、步进电机(7)等七部分。固体微波源V向被监测区不断的辐射微波信号，遇有人或障碍物时，必有反射微波被接收器所接收。该信号经探测器(2)的T1、T2前置放大，C5、C6、R13、R11-R13、JC14、JC15所构成的选频、多普勒放大、灵敏度调正电路，再经D2、D3限幅、检波后，输送到由IC16、R20、C11构成的积分环节，再到IC17与门限设定值比较后输出信号送单片微机(1)进行“时间监别”，从而对被监测区实行了四维控制(长、宽、高、时间)。四维控制有效地判别出所探测信号是随机干扰信号，还是路障信号。只有路障信号才能被单片微机送出，并令电磁阀J1动作而接通电源，驱使伺服电机(5)打开车制动总泵，实现了可靠的智能刹车。此刹车对于较远的路障信号实施点刹车(单片微机给出、一个脉冲控制信号)以减缓车速；对于车速较高而路障又较近的信号，则实施频频的急刹车(单片机给出多个脉冲控制)。

2、按权利要求1所述的机动车安全行驶智能保护系统，其特征在于本发明有“最高车速限制”功能和探测距离LED显示系统。

3、按权利要求1和2所述的机动车安全行驶智能保护系统，其特征在于：本发明有“动作车速”选择功能。司机可根据自己的操作水平，选择探测器在多少Km/h时工作（设有20、30Km/h两种选择开关），否则低于这个选择，探测器自动停止探测，没有刹车功能，安全的低速下由司机自行操作，以适应如尾随跟进、通行交叉路口等低速环境的需要。该功能由单片微机P2.1接地或接+5V电源控制J4实现。

4、按权利要求1、2、3所述的机动车安全行驶智能保护系统，其特征在于：探测器的探测方向始终与方向盘转动方向同步，即探测方向永远指向车行正前方。安装于方向盘操纵系统的角度传感器（6）根据方向转角输出一个电压信号，经A/D转换输入单片微机（1），由单片微机P1口送出步进脉冲信号和节拍信号，将该信号放大后驱动步进电机（7），步进电机（7）则带动探测器（2）相应转动，以适应车辆转弯的需要。

5、根据权利要求1、2、3、4所述的机动车安全行驶智能保护系统，其特征在于：探测器的探测波束有随车速自动调正探测距离的功能。这可由测速发电机控制J3实现。高速时探测距离控制在50米左右，中速时控制在30米左右（探测距离用LED显示，动作车速以上）

6、根据权利要求1、2、3、4、5所述的机动车安全行驶智能保护系统，其特征在于：为保障探测器在严冬季节亦能正常工作，配有CJ-A型恒温设施（3），温度控制在20±0.5℃。

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