CN113415222B - 一种头枕防碰撞预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种头枕防碰撞预警系统，包括四向电动头枕机构及设置在所述四向电动头枕机构上的音响机构，还包括设置在车身上的用于测量本车与前车或/和后车距离的车身距离传感器；车身距离传感器的距离数据输出端与智能驾驶控制器的距离数据输入端相连；智能驾驶控制器根据车身距离传感器采集的距离数据，控制器四向电动头枕机构运动，或/和音响机构发出提示。本发明能够自动调节头枕位置，提升乘坐者的舒适感。

Description

一种头枕防碰撞预警系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种头枕防碰撞预警系统。
背景技术
刹车，顾名思义，就是可以减慢车速的机械制动装置，又名减速器。简单来说：汽车刹车踏板在方向盘下面，踩住刹车踏板，则使刹车杠杆联动受压并传至到刹车鼓上的刹车片卡住刹车轮盘，使汽车减速或停止运行。然而急刹车则会由于惯性导致乘坐着向前倾，这个过程可能会造成乘坐者颈部受到损伤，降低乘坐者的舒适感。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种头枕防碰撞预警系统。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种头枕防碰撞预警系统，包括四向电动头枕机构及设置在所述四向电动头枕机构上的音响机构，还包括设置在车身上的用于测量本车与前车或/和后车距离的车身距离传感器；
车身距离传感器的距离数据输出端与智能驾驶控制器的距离数据输入端相连；
智能驾驶控制器根据车身距离传感器采集的距离数据，控制器四向电动头枕机构运动，或/和音响机构发出提示。
在本发明的一种优选实施方式中，所述四向电动头枕机构包括头枕套和头枕主体，所述头枕套套装在头枕主体外，头枕主体包括包括头枕外壳、头枕内壳和位于壳体内的头枕内支架，所述头枕外壳罩在头枕内壳的前端形成中空的壳体，所述壳体内设置有用于头枕安装的头枕杆，所述头枕杆向下伸到壳体外，所述头枕杆的上端设置有竖直段，所述头枕内支架的后侧设置有头枕槽，所述竖直段设置在头枕槽内上，所述头枕杆上设置有上下移动机构，所述上下移动机构带动头枕内支架在竖直段上上下移动，所述头枕内支架的中部设置有滑块，所述头枕内支架上设置有前后移动机构，所述前后移动机构带动滑块在头枕内支架上前后滑动。
在本发明的一种优选实施方式中，所述上下移动机构包括固定设置在两个竖直段之间的固定支架，所述固定支架上设置有上下螺纹座，所述头枕内支架左上方固定设置有上下移动电机，所述上下移动电机的输出端竖直向下设置有上下移动丝杆，所述上下移动丝杆与上下螺纹座之间采用螺纹连接；上下移动电机的正反转控制端与座椅控制器的第一正反转控制端相连，当座椅控制器向其上下移动电机发送控制信号，控制上下移动电机工作，通过上下移动丝杆与上下螺纹座带动头枕内支架沿着竖直段上下移动；
或/和所述前后移动机构包括固定设置在头枕内支架右下方的前后移动电机，所述前后移动电机的输出端竖直设置有前后移动丝杆，所述前后移动丝杆上通过螺纹连接设置有前后移动螺纹座，所述前后移动螺纹座上水平设置有推杆，所述滑块上斜向设置有推动槽，所述推杆的另一端穿过推动槽；前后移动丝杆的正反转控制端与座椅控制器的第二正反转控制端相连，座椅控制器向其前后移动电机发送控制信号，控制前后移动电机工作，通过前后移动丝杆和前后移动螺纹座带动推杆上下移动，从而使推杆推动滑块在头枕内支架上前后滑动；在推动槽的上端设置有用于检测推杆是否抵达推动槽上端的第一接近传感器，第一接近传感器的接近信号输出端与座椅控制器的第一接近信号输入端相连，在推动槽的下端设置有用于检测推杆是否抵达推动槽下端的第二接近传感器，第二接近传感器的接近信号输出端与座椅控制器的第二接近信号输入端相连。
本发明通过上下移动机构带动头枕内支架在头枕杆上上下移动，通过前后移动机构带动滑块前后移动，同时上下移动机构和前后移动机构均是通过丝杆螺栓实现，其零部件数量少，结构简单，便于将滑块和头枕内支架实现模块化，从而降低整个四向头枕的成本；另外，上下移动机构的电机设置在头枕内支架左上方，前后移动机构的电机设置在头枕内支架右下方，一左一右，一上一下刚好实现头枕的平衡，并且也方便两个电机的线束从不同的头枕杆穿出，使其互不干扰。
在本发明的一种优选实施方式中，所述头枕槽的上段为圆槽，中下段为半圆槽，在所述头枕内支架后侧面的下端设置有能将竖直段的下端压在头枕槽内的头枕杆压板，所述上下移动丝杆上端设置有固定在头枕内支架上的丝杆压板。
或/和所述头枕内支架的后侧面上呈矩形布置有至少四个连接卡扣，所述头枕内壳通过连接卡扣扣在头枕内支架的后侧，所述头枕外壳通过螺栓固定在滑块的前侧。
或/和所述头枕内支架的后侧面上左右间隔设置有用于固定电机线束的线束卡扣。
或/和所述头枕套设有头枕泡沫。
所述音响机构包括在头枕内壳的左右两侧面上设置有用于固定安装喇叭的喇叭固定安装座，喇叭固定安装在喇叭固定安装座上，在所述头枕内壳的左右两侧还设置有用于固定安装喇叭罩的喇叭罩固定安装座，喇叭罩固定安装在喇叭罩固定安装座上，所述头枕套上设置有能将喇叭罩露出的开孔；在所述头枕内壳的左右两侧设置有装饰亮条，所述装饰亮条位于喇叭罩的外周；
在头枕主体内还设置有座椅蓝牙模块，座椅蓝牙模块的无线数据端与座椅控制器的无线数据端相连，座椅控制器的喇叭数据端与喇叭的数据端相连。
在本发明的一种优选实施方式中，在头枕外壳前侧中央区域设置有用于固定安装头枕距离传感器的头枕距离传感器固定安装座，头枕距离传感器固定安装在头枕距离传感器固定安装座上，头枕距离传感器的距离数据输出端与座椅控制器的头枕距离数据输入端相连；在所述头枕套和头枕泡沫上设置有能将头枕距离传感器感应信号输出的开孔。
本发明还公开了一种头枕防碰撞预警系统的控制方法，包括以下步骤：
S1，系统初始化；
S2，智能驾驶控制器根据车身距离传感器采集的本车与前车或/和后车距离与预设距离阈值相对比：
若车身距离传感器采集的本车与前车或/和后车距离小于或者等于预设距离阈值，则执行下一步；
若车身距离传感器采集的本车与前车或/和后车距离大于预设距离阈值，则智能驾驶控制器不向其座椅控制器发送头枕准备运动控制信号；返回步骤S2；
S3，智能驾驶控制器向其座椅控制器发送头枕准备向前运动控制命令，座椅控制器通过座椅蓝牙模块接收到智能驾驶控制器发送的头枕准备向前运动控制命令后，座椅控制器控制其头枕距离传感器工作；
S4，当其智能驾驶控制器接收到触发控制命令时，座椅控制器判断其头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值是否大于预设头枕第一距离阈值：
若头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值大于预设头枕第一距离阈值，则座椅控制器向其前后移动电机发送正转控制信号，使其前后移动电机工作，通过前后移动丝杆和前后移动螺纹座带动推杆向下移动，从而使推杆推动滑块在头枕内支架上向前滑动；当其头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值小于或者等于预设头枕第二距离阈值，预设头枕第二距离阈值小于预设头枕第一距离阈值；或者，座椅控制器接收到第二接近传感器发出的接近信号；则座椅控制器向前后移动电机发送停止运动信号；执行下一步；
若头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值小于或者等于预设头枕第一距离阈值，则座椅控制器不向其前后移动电机发送运动控制信号；
S5，t5s时间后，所述t5为正数，座椅控制器向其前后移动电机发送反转控制信号，使其前后移动电机工作，通过前后移动丝杆和前后移动螺纹座带动推杆向上移动，从而使推杆推动滑块在头枕内支架上向后滑动；使其回到原位。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S1包括以下步骤：
S11，智能驾驶控制器判断其车辆是否启动：
若车辆启动，则执行下一步；
若车辆未启动，则继续等待，返回步骤S11；
S12，座椅控制器判断是否通过座椅蓝牙模块接收到智能驾驶控制器发出的头枕唤醒命令：
若座椅控制器接收到智能驾驶控制器发出的头枕唤醒命令，则执行下一步；
若座椅控制器未接收到智能驾驶控制器发出的头枕唤醒命令，则继续等待，返回步骤S12；
S13，座椅控制器向其上下移动电机发送正转时间t1s、转速v1rps的控制信号，所述t1为正数，所述v1为正数，使其上下移动电机工作，通过上下移动丝杆与上下螺纹座带动头枕内支架沿着竖直段向上移动；上下移动电机正转过后，座椅控制器向其上下移动电机发送反转时间t2s、转速v2rps的控制信号，所述t2为正数，所述v2为负数，使其上下移动电机工作，通过上下移动丝杆与上下螺纹座带动头枕内支架沿着竖直段向下移动；t1＝t2，|v1|＝|v2|，||表示求绝对值；使其回到原位；
座椅控制器向其前后移动电机发送正转时间t3s、转速v3rps的控制信号，所述t3为正数，所述v3为正数，s表示时间单位秒，rps表示转速单位转每秒，使其前后移动电机工作，通过前后移动丝杆和前后移动螺纹座带动推杆向下移动，从而使推杆推动滑块在头枕内支架上向前滑动；前后移动电机正转ts过后或者座椅控制器接收到第二接近传感器发出的接近信号，座椅控制器向其前后移动电机发送反转时间t4s、转速v4rps的控制信号，所述t4为正数，所述v4为正数，使其前后移动电机工作，通过前后移动丝杆和前后移动螺纹座带动推杆向上移动，从而使推杆推动滑块在头枕内支架上向后滑动；t3＝t4，|v3|＝|v4|，||表示求绝对值；使其回到原位；
或者，座椅控制器向其前后移动电机发送反转时间t3s、转速v3rps的控制信号，所述t3为正数，所述v3为正数，s表示时间单位秒，rps表示转速单位转每秒，使其前后移动电机工作，通过前后移动丝杆和前后移动螺纹座带动推杆向上移动，从而使推杆推动滑块在头枕内支架上向后滑动；前后移动电机正转ts过后或者座椅控制器接收到第一接近传感器发出的接近信号，座椅控制器向其前后移动电机发送正转时间t4s、转速v4rps的控制信号，所述t4为正数，所述v4为正数，使其前后移动电机工作，通过前后移动丝杆和前后移动螺纹座带动推杆向下移动，从而使推杆推动滑块在头枕内支架上向前滑动；t3＝t4，|v3|＝|v4|，||表示求绝对值；使其回到原位；
S14，座椅控制器向其喇叭发送发声时间t5s的控制信号，所述t5为正数，喇叭发出测试声音。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S5中控制其头枕回到原位的控制方法包括以下步骤：
S51，获取步骤S4中座椅控制器向其前后移动电机发送正转控制信号时的时刻，记作T1；
S52，获取步骤S4中座椅控制器向前后移动电机发送停止运动信号的时刻，记作为T2；
S53，计算其头枕向前移动距离，头枕向前移动距离的计算方法为：
Figure BDA0003198885770000061
其中，c表示前后移动丝杆每旋转一圈下降或上升的高度值；其单位为mm/r，mm表示长度单位毫米，r表示转数；
v表示前后移动电机正转转速；其单位为r/s，r表示转数，s表示时间单位秒；
T1表示步骤S4中座椅控制器向其前后移动电机发送正转控制信号时的时刻，其单位为s，s表示时间单位秒；
T2表示步骤S4中座椅控制器向前后移动电机发送停止运动信号的时刻，其单位为s，s表示时间单位秒；
L表示头枕向前移动的距离；其单位为mm，mm表示长度单位毫米；
tan表示正切函数；
cot表示余切函数；
S54，获取其步骤S5中座椅控制器向其前后移动电机发送反转控制信号时的时刻，记作T3；
以及前后移动电机反转转速，记作v′；
S55，计算其前后移动电机反转停止时刻，其前后移动电机反转停止时刻的计算方法为：
Figure BDA0003198885770000071
其中，T表示前后移动电机反转时长；
v′表示前后移动电机反转转速，其正转记为正值，反转记为负值；
||表示求绝对值；
Figure BDA0003198885770000081
其中，T4表示前后移动电机反转停止时刻。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S5中当其头枕回到原位，喇叭发出头枕回到原位提示声响，喇叭发出头枕回到原位提示声响的方法包括以下步骤：
S5a，座椅控制器判断其头枕是否回到原位：
若头枕回到原位，执行下一步；
若头枕未回到原位，继续等待，返回步骤S5a；
S5b，座椅控制器对智能驾驶控制器发送的提示音进行播放。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明能够自动调节头枕位置，提升乘坐者的舒适感。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的爆炸图。
图2为本发明的结构示意图一。
图3为本发明的结构示意图二(无头枕泡沫)。
图4为本发明的结构示意图三(无头枕泡沫和头枕内壳)。
图5为本发明中头枕杆的示意图。
图6为本发明中前后移动机构的示意图。
图7为本发明中头枕内支架的示意图。
图8为本发明中滑块的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1～8所示，一种头枕防碰撞预警系统，包括四向电动头枕机构及设置在所述四向电动头枕机构上的音响机构，还包括设置在车身上的用于测量本车与前车或/和后车距离的车身距离传感器；
车身距离传感器的距离数据输出端与智能驾驶控制器的距离数据输入端相连；其中，设置在车头的车身距离传感器为车头距离传感器，设置在车尾的车身距离传感器为车尾距离传感器，车头距离传感器的距离数据输出端与智能驾驶控制器的车头距离数据输入端相连，车尾距离传感器的距离数据输出端与智能驾驶控制器的车尾距离数据输入端相连；
智能驾驶控制器根据车身距离传感器采集的距离数据，控制其四向电动头枕机构运动，或/和音响机构发出提示。
四向电动头枕机构主要由头枕外壳1、头枕内壳2、头枕杆3、头枕内支架4、滑块5、上下移动机构和前后移动机构组成。其中头枕外壳1罩在头枕内壳2的前端形成中空的壳体，壳体内设置有用于头枕安装的头枕杆3，头枕杆3向下伸到壳体外。
头枕内支架4设置在壳体内，在头枕杆3的上端设置有竖直段3a，在头枕内支架4的后侧设置有头枕槽4a，竖直段3a设置在头枕槽4a内上，在头枕杆3上设置有上下移动机构，上下移动机构带动头枕内支架4在竖直段3a上上下移动。在头枕内支架4的中部设置有滑块5，头枕内支架4上设置有前后移动机构，前后移动机构带动滑块5在头枕内支架上4前后滑动。
上下移动机构具体结构包括固定设置在两个竖直段3a之间的固定支架6，固定支架6上设置有上下螺纹座7，头枕内支架4左上方固定设置有上下移动电机8，上下移动电机8的输出端竖直向下设置有上下移动丝杆9，上下移动丝杆9与上下螺纹座7之间采用螺纹连接，上下移动电机8的正反转控制端与座椅控制器的第一正反转控制端相连。当座椅控制器向其上下移动电机8发送控制信号，控制上下移动电机8工作，通过上下移动丝杆9与上下螺纹座7带动头枕内支架4沿着竖直段3a上下移动。
为方便头枕内支架4沿着竖直段3a上下移动，在竖直段3a的左右侧面设置为平面。为方便上下螺纹座7的固定，固定支架6焊接在两个头枕杆3之间，且安装后，头枕杆3位于头枕内支架4后方，整个头枕杆3为中空设计。
前后移动机构的具体结构包括固定设置在头枕内支架4右下方的前后移动电机10，前后移动电机10的输出端竖直设置有前后移动丝杆11，前后移动丝杆11上通过螺纹连接设置有前后移动螺纹座12，前后移动螺纹座12上水平设置有推杆13，滑块5上斜向设置有推动槽5a，推杆13的另一端穿过推动槽5a；前后移动丝杆11的正反转控制端与座椅控制器的第二正反转控制端相连，在推动槽5a的上端设置有用于检测推杆13是否抵达推动槽5a上端的第一接近传感器，第一接近传感器的接近信号输出端与座椅控制器的第一接近信号输入端相连，在推动槽5a的下端设置有用于检测推杆13是否抵达推动槽5a下端的第二接近传感器，第二接近传感器的接近信号输出端与座椅控制器的第二接近信号输入端相连。当座椅控制器向其前后移动电机10发送控制信号，控制前后移动电机10工作，通过前后移动丝杆11和前后移动螺纹座12带动推杆13上下移动，从而使推杆13推动滑块5在头枕内支架4上前后滑动。
前后移动螺纹座12包括内螺纹座12a和套装在内螺纹座12a外用于安装推杆13的外螺纹座12b，其中内螺纹座12a上沿着竖直方向上设置有与前后移动丝杆11相配合的内螺纹，且为防止外螺纹座12b滑动，在内螺纹座12a的下端外径大于上端外径。为方便推杆13的安装，在外螺纹座12b的侧面焊接有螺母，推杆13采用台阶螺栓，且在推杆13与推动槽5a接触的两侧均设置有衬套18。
为方便头枕杆3插入到头枕内支架4内，将头枕槽4a的上段设置为圆槽，中下段设置为半圆槽，为防止头枕杆3的下端翘起，在头枕内支架4后侧面的下端设置有能将竖直段3a的下端压在头枕槽4a内的头枕杆压板14。为防止上下移动丝杆9的上端翘起，将上下移动丝杆9上端可转动地设置在丝杆压板15，并将丝杆压板15固定在头枕内支架4上。
头枕内支架4的后侧面上呈矩形布置有至少四个连接卡扣4b，头枕内壳2通过连接卡扣4b扣在头枕内支架4的后侧，头枕外壳1通过螺栓固定在滑块5的前侧。使得上下移动时整个头枕一起移动，在前后移动时，只有头枕外壳1和滑块5移动。头枕内壳2采用卡扣连接方便拆卸和维修。
为防止电机线束在头枕移动时出现缠绕，在头枕内支架4的后侧面上左右间隔设置有用于固定电机线束的线束卡扣16，电机线束经过线束卡扣16后沿着头枕杆3从上穿出。
为使头枕使用更加舒适，在头枕套设有头枕泡沫17。
其音响机构主要包括在头枕内壳2的左右两侧面上设置有用于固定安装喇叭的喇叭固定安装座，喇叭固定安装在喇叭固定安装座上，在所述头枕内壳2的左右两侧还设置有用于固定安装喇叭罩的喇叭罩固定安装座，喇叭罩固定安装在喇叭罩固定安装座上，所述头枕套上设置有能将喇叭罩露出的开孔；在所述头枕内壳2的左右两侧设置有装饰亮条，所述装饰亮条位于喇叭罩的外周；在头枕主体内还设置有座椅蓝牙模块，座椅蓝牙模块的无线数据端与座椅控制器的无线数据端相连，座椅控制器的喇叭数据端与喇叭的数据端相连。
在本发明的一种优选实施方式中，在头枕外壳1前侧中央区域设置有用于固定安装头枕距离传感器的头枕距离传感器固定安装座，头枕距离传感器固定安装在头枕距离传感器固定安装座上，头枕距离传感器的距离数据输出端与座椅控制器的头枕距离数据输入端相连；在所述头枕套和头枕泡沫17上设置有能将头枕距离传感器感应信号输出的开孔。
本发明还公开了一种头枕防碰撞预警系统的控制方法，包括以下步骤：
S1，系统初始化；
S2，智能驾驶控制器根据车身距离传感器采集的本车与前车或/和后车距离与预设距离阈值相对比：
若车身距离传感器采集的本车与前车或/和后车距离小于或者等于预设距离阈值，则执行下一步；
若车身距离传感器采集的本车与前车或/和后车距离大于预设距离阈值，则智能驾驶控制器不向其座椅控制器发送头枕准备运动控制信号；返回步骤S2；
S3，智能驾驶控制器向其座椅控制器发送头枕准备向前运动控制命令，座椅控制器通过座椅蓝牙模块接收到智能驾驶控制器发送的头枕准备向前运动控制命令后，座椅控制器控制其头枕距离传感器工作；
S4，当其智能驾驶控制器接收到触发控制命令时，其触发控制命令包括急刹车、本车对前车进行撞击、后车对本车进行撞击之一或者任一组合，座椅控制器判断其头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值是否大于预设头枕第一距离阈值：
若头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值大于预设头枕第一距离阈值，则座椅控制器向其前后移动电机10发送正转控制信号，使其前后移动电机10工作，通过前后移动丝杆11和前后移动螺纹座12带动推杆13向下移动，从而使推杆13推动滑块5在头枕内支架4上向前滑动；当其头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值小于或者等于预设头枕第二距离阈值，预设头枕第二距离阈值小于预设头枕第一距离阈值；或者，座椅控制器接收到第二接近传感器发出的接近信号；则座椅控制器向前后移动电机10发送停止运动信号；执行下一步；
若头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值小于或者等于预设头枕第一距离阈值，则座椅控制器不向其前后移动电机10发送运动控制信号；
S5，t5s时间后，所述t5为正数，座椅控制器向其前后移动电机10发送反转控制信号，使其前后移动电机10工作，通过前后移动丝杆11和前后移动螺纹座12带动推杆13向上移动，从而使推杆13推动滑块5在头枕内支架4上向后滑动；使其回到原位。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S1包括以下步骤：
S11，智能驾驶控制器判断其车辆是否启动：
若车辆启动，则执行下一步；
若车辆未启动，则继续等待，返回步骤S11；
S12，座椅控制器判断是否通过座椅蓝牙模块接收到智能驾驶控制器发出的头枕唤醒命令：
若座椅控制器接收到智能驾驶控制器发出的头枕唤醒命令，则执行下一步；
若座椅控制器未接收到智能驾驶控制器发出的头枕唤醒命令，则继续等待，返回步骤S12；
S13，座椅控制器向其上下移动电机8发送正转时间t1s、转速v1rps的控制信号，所述t1为正数，所述v1为正数，使其上下移动电机8工作，通过上下移动丝杆9与上下螺纹座7带动头枕内支架4沿着竖直段3a向上移动；上下移动电机8正转过后，座椅控制器向其上下移动电机8发送反转时间t2s、转速v2rps的控制信号，所述t2为正数，所述v2为负数，使其上下移动电机8工作，通过上下移动丝杆9与上下螺纹座7带动头枕内支架4沿着竖直段3a向下移动；t1＝t2，|v1|＝|v2|，||表示求绝对值；使其回到原位；
座椅控制器向其前后移动电机10发送正转时间t3s、转速v3rps的控制信号，所述t3为正数，所述v3为正数，s表示时间单位秒，rps表示转速单位转每秒，使其前后移动电机10工作，通过前后移动丝杆11和前后移动螺纹座12带动推杆13向下移动，从而使推杆13推动滑块5在头枕内支架4上向前滑动；前后移动电机10正转ts过后或者座椅控制器接收到第二接近传感器发出的接近信号，座椅控制器向其前后移动电机10发送反转时间t4s、转速v4rps的控制信号，所述t4为正数，所述v4为正数，使其前后移动电机10工作，通过前后移动丝杆11和前后移动螺纹座12带动推杆13向上移动，从而使推杆13推动滑块5在头枕内支架4上向后滑动；t3＝t4，|v3|＝|v4|，||表示求绝对值；使其回到原位；
或者，座椅控制器向其前后移动电机10发送反转时间t3s、转速v3rps的控制信号，所述t3为正数，所述v3为正数，s表示时间单位秒，rps表示转速单位转每秒，使其前后移动电机10工作，通过前后移动丝杆11和前后移动螺纹座12带动推杆13向上移动，从而使推杆13推动滑块5在头枕内支架4上向后滑动；前后移动电机10正转ts过后或者座椅控制器接收到第一接近传感器发出的接近信号，座椅控制器向其前后移动电机10发送正转时间t4s、转速v4rps的控制信号，所述t4为正数，所述v4为正数，使其前后移动电机10工作，通过前后移动丝杆11和前后移动螺纹座12带动推杆13向下移动，从而使推杆13推动滑块5在头枕内支架4上向前滑动；t3＝t4，|v3|＝|v4|，||表示求绝对值；使其回到原位；
S14，座椅控制器向其喇叭发送发声时间t5s的控制信号，所述t5为正数，喇叭发出测试声音。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S5中控制其头枕回到原位的控制方法包括以下步骤：
S51，获取步骤S4中座椅控制器向其前后移动电机10发送正转控制信号时的时刻，记作T1；
S52，获取步骤S4中座椅控制器向前后移动电机10发送停止运动信号的时刻，记作为T2；
S53，计算其头枕向前移动距离，头枕向前移动距离的计算方法为：
Figure BDA0003198885770000151
其中，
Figure BDA0003198885770000152
表示推动槽5a与水平面所成的角度；
c表示前后移动丝杆11每旋转一圈下降或上升的高度值；其单位为mm/r，mm表示长度单位毫米，r表示转数；
v表示前后移动电机10正转转速；其单位为r/s，r表示转数，s表示时间单位秒；
T1表示步骤S4中座椅控制器向其前后移动电机10发送正转控制信号时的时刻，其单位为s，s表示时间单位秒；
T2表示步骤S4中座椅控制器向前后移动电机10发送停止运动信号的时刻，其单位为s，s表示时间单位秒；
L表示头枕向前移动的距离；其单位为mm，mm表示长度单位毫米；
tan表示正切函数；
cot表示余切函数；
S54，获取其步骤S5中座椅控制器向其前后移动电机10发送反转控制信号时的时刻，记作T3；
以及前后移动电机10反转转速，记作v′；
S55，计算其前后移动电机10反转停止时刻，其前后移动电机10反转停止时刻的计算方法为：
Figure BDA0003198885770000161
其中，T表示前后移动电机10反转时长；
v′表示前后移动电机10反转转速，其正转记为正值，反转记为负值；
||表示求绝对值；
Figure BDA0003198885770000162
其中，T4表示前后移动电机10反转停止时刻。
在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S5中当其头枕回到原位，喇叭发出头枕回到原位提示声响，喇叭发出头枕回到原位提示声响的方法包括以下步骤：
S5a，座椅控制器判断其头枕是否回到原位：
若头枕回到原位，执行下一步；
若头枕未回到原位，继续等待，返回步骤S5a；
S5b，座椅控制器对智能驾驶控制器发送的提示音进行播放。在本实施方式中，智能驾驶控制器对提示音的处理发送方法包括以下步骤：
S5b1，将待发送的提示音DBeep依照次序划分成F段提示音，分别为第1待发送提示音fBeep,1、第2待发送提示音fBeep,2、第3待发送提示音fBeep,3、……、第F待发送提示音fBeep,F，所述F为大于或者等于2的正整数；其中，第η待发送提示音fBeep,η表示将待发送的提示音DBeep从
Figure BDA0003198885770000171
划分而来的提示音，η＝1,2,3,…,F；T0表示待发送的提示音DBeep的总时长，即DBeep＝fBeep,1-fBeep,2-fBeep,3-…-fBeep,F；-表示提示音串联符；
S5b2，对步骤S5b1中的待发送的提示音DBeep进行提示音波幅最大值和波幅最小值提取；计算其待发送的提示音DBeep的幅值范围，其待发送的提示音DBeep的幅值范围的计算方法为：
Figure BDA0003198885770000172
其中，
Figure BDA0003198885770000173
表示待发送的提示音DBeep的幅值范围；
Figure BDA0003198885770000174
表示待发送的提示音DBeep中的提示音波幅最大值；
Figure BDA0003198885770000175
表示待发送的提示音DBeep中的提示音波幅最小值；
||表示求绝对值；
[,]表示区间范围；
if表示条件如果；
S5b3，将待发送的提示音DBeep的幅值范围
Figure BDA0003198885770000176
平均划分为K个幅值子范围，所述K大于或者等于2的正整数，分别为第1幅值子范围、第2幅值子范围、第3幅值子范围、……、第K幅值子范围，其第k幅值子范围的端点值为Mk-1和Mk，k＝1、2、3、……K，Mk>Mk-1；令Mj＝m1m2m3…mK，j＝1、2、3、……K，m1m2m3…mK表示二进制数值，Mj中有j个1和K-j个0；
S5b4，判断其步骤S5b1中的第η待发送提示音fBeep,η最接近的端点值，用最接近的端点值编码表示第η待发送提示音fBeep,η；
S5b5，按照步骤S5b1～S5b4将待发送的提示音DBeep编码完成后，得到其编码提示音，将编码提示音发送至座椅控制器。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种头枕防碰撞预警系统，其特征在于，包括四向电动头枕机构及设置在所述四向电动头枕机构上的音响机构，还包括设置在车身上的用于测量本车与前车或/和后车距离的车身距离传感器；
车身距离传感器的距离数据输出端与智能驾驶控制器的距离数据输入端相连；其中，设置在车头的车身距离传感器为车头距离传感器，设置在车尾的车身距离传感器为车尾距离传感器，车头距离传感器的距离数据输出端与智能驾驶控制器的车头距离数据输入端相连，车尾距离传感器的距离数据输出端与智能驾驶控制器的车尾距离数据输入端相连；
智能驾驶控制器根据车身距离传感器采集的距离数据，控制器四向电动头枕机构运动，或/和音响机构发出提示；
所述四向电动头枕机构包括头枕套和头枕主体，所述头枕套套装在头枕主体外，头枕主体包括头枕外壳(1)和头枕内壳(2)，所述头枕外壳(1)罩在头枕内壳(2)的前端形成中空的壳体，所述壳体内设置有用于头枕安装的头枕杆(3)，所述头枕杆(3)向下伸到壳体外，还包括位于壳体内的头枕内支架(4)，所述头枕杆(3)的上端设置有竖直段(3a)，所述头枕内支架(4)的后侧设置有头枕槽(4a)，所述竖直段(3a)设置在头枕槽(4a)内上，所述头枕杆(3)上设置有上下移动机构，所述上下移动机构带动头枕内支架(4)在竖直段(3a)上上下移动，所述头枕内支架(4)的中部设置有滑块(5)，所述头枕内支架(4)上设置有前后移动机构，所述前后移动机构带动滑块(5)在头枕内支架上(4)前后滑动；
所述上下移动机构包括固定设置在两个竖直段(3a)之间的固定支架(6)，所述固定支架(6)上设置有上下螺纹座(7)，所述头枕内支架(4)左上方固定设置有上下移动电机(8)，所述上下移动电机(8)的输出端竖直向下设置有上下移动丝杆(9)，所述上下移动丝杆(9)与上下螺纹座(7)之间采用螺纹连接；上下移动电机(8)的正反转控制端与座椅控制器的第一正反转控制端相连，当座椅控制器向其上下移动电机(8)发送控制信号，控制上下移动电机(8)工作，通过上下移动丝杆(9)与上下螺纹座(7)带动头枕内支架(4)沿着竖直段(3a)上下移动；
所述前后移动机构包括固定设置在头枕内支架(4)右下方的前后移动电机(10)，所述前后移动电机(10)的输出端竖直设置有前后移动丝杆(11)，所述前后移动丝杆(11)上通过螺纹连接设置有前后移动螺纹座(12)，所述前后移动螺纹座(12)上水平设置有推杆(13)，所述滑块(5)上斜向设置有推动槽(5a)，所述推杆(13)的另一端穿过推动槽(5a)；前后移动丝杆(11)的正反转控制端与座椅控制器的第二正反转控制端相连，座椅控制器向其前后移动电机(10)发送控制信号，控制前后移动电机(10)工作，通过前后移动丝杆(11)和前后移动螺纹座(12)带动推杆(13)上下移动，从而使推杆(13)推动滑块(5)在头枕内支架(4)上前后滑动；在推动槽(5a)的上端设置有用于检测推杆(13)是否抵达推动槽(5a)上端的第一接近传感器，第一接近传感器的接近信号输出端与座椅控制器的第一接近信号输入端相连，在推动槽(5a)的下端设置有用于检测推杆(13)是否抵达推动槽(5a)下端的第二接近传感器，第二接近传感器的接近信号输出端与座椅控制器的第二接近信号输入端相连；
所述音响机构包括在头枕内壳(2)的左右两侧面上设置有用于固定安装喇叭的喇叭固定安装座，喇叭固定安装在喇叭固定安装座上，在所述头枕内壳(2)的左右两侧还设置有用于固定安装喇叭罩的喇叭罩固定安装座，喇叭罩固定安装在喇叭罩固定安装座上，所述头枕套上设置有能将喇叭罩露出的开孔；在所述头枕内壳(2)的左右两侧设置有装饰亮条，所述装饰亮条位于喇叭罩的外周；
在头枕主体内还设置有座椅蓝牙模块，座椅蓝牙模块的无线数据端与座椅控制器的无线数据端相连，座椅控制器的喇叭数据端与喇叭的数据端相连。
2.根据权利要求1所述的头枕防碰撞预警系统，其特征在于，所述头枕槽(4a)的上段为圆槽，中下段为半圆槽，在所述头枕内支架(4)后侧面的下端设置有能将竖直段(3a)的下端压在头枕槽(4a)内的头枕杆压板(14)，所述上下移动丝杆(9)上端设置有固定在头枕内支架(4)上的丝杆压板(15)。
3.根据权利要求1所述的头枕防碰撞预警系统，其特征在于，所述头枕内支架(4)的后侧面上呈矩形布置有至少四个连接卡扣(4b)，所述头枕内壳(2)通过连接卡扣(4b)扣在头枕内支架(4)的后侧，所述头枕外壳(1)通过螺栓固定在滑块(5)的前侧。
4.根据权利要求1所述的头枕防碰撞预警系统，其特征在于，所述头枕内支架(4)的后侧面上左右间隔设置有用于固定电机线束的线束卡扣(16)。
5.根据权利要求1所述的头枕防碰撞预警系统，其特征在于，所述头枕套设有头枕泡沫(17)。
6.根据权利要求2所述的头枕防碰撞预警系统，其特征在于，在头枕外壳(1)前侧中央区域设置有用于固定安装头枕距离传感器的头枕距离传感器固定安装座，头枕距离传感器固定安装在头枕距离传感器固定安装座上，头枕距离传感器的距离数据输出端与座椅控制器的头枕距离数据输入端相连；在所述头枕套和头枕泡沫(17)上设置有能将头枕距离传感器感应信号输出的开孔。
7.根据权利要求1～6之一所述的头枕防碰撞预警系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，系统初始化；
S2，智能驾驶控制器根据车身距离传感器采集的本车与前车或/和后车距离与预设距离阈值相对比：
若车身距离传感器采集的本车与前车或/和后车距离小于或者等于预设距离阈值，则执行下一步；
若车身距离传感器采集的本车与前车或/和后车距离大于预设距离阈值，则智能驾驶控制器不向其座椅控制器发送头枕准备运动控制信号；返回步骤S2；
S3，智能驾驶控制器向其座椅控制器发送头枕准备向前运动控制命令，座椅控制器通过座椅蓝牙模块接收到智能驾驶控制器发送的头枕准备向前运动控制命令后，座椅控制器控制其头枕距离传感器工作；
S4，当其智能驾驶控制器接收到触发控制命令时，座椅控制器判断其头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值是否大于预设头枕第一距离阈值：
若头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值大于预设头枕第一距离阈值，则座椅控制器向其前后移动电机(10)发送正转控制信号，使其前后移动电机(10)工作，通过前后移动丝杆(11)和前后移动螺纹座(12)带动推杆(13)向下移动，从而使推杆(13)推动滑块(5)在头枕内支架(4)上向前滑动；当其头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值小于或者等于预设头枕第二距离阈值，预设头枕第二距离阈值小于预设头枕第一距离阈值；或者，座椅控制器接收到第二接近传感器发出的接近信号；则座椅控制器向前后移动电机(10)发送停止运动信号；执行下一步；
若头枕距离传感器采集的头部与头枕间的距离值小于或者等于预设头枕第一距离阈值，则座椅控制器不向其前后移动电机(10)发送运动控制信号；
S5，t5s时间后，所述t5为正数，座椅控制器向其前后移动电机(10)发送反转控制信号，使其前后移动电机(10)工作，通过前后移动丝杆(11)和前后移动螺纹座(12)带动推杆(13)向上移动，从而使推杆(13)推动滑块(5)在头枕内支架(4)上向后滑动；使其回到原位。
8.根据权利要求7所述的头枕防碰撞预警系统的控制方法，其特征在于，在步骤S1包括以下步骤：
S11，智能驾驶控制器判断其车辆是否启动：
若车辆启动，则执行下一步；
若车辆未启动，则继续等待，返回步骤S11；
S12，座椅控制器判断是否通过座椅蓝牙模块接收到智能驾驶控制器发出的头枕唤醒命令：
若座椅控制器接收到智能驾驶控制器发出的头枕唤醒命令，则执行下一步；
若座椅控制器未接收到智能驾驶控制器发出的头枕唤醒命令，则继续等待，返回步骤S12；
S13，座椅控制器向其上下移动电机(8)发送正转时间t1s、转速v1rps的控制信号，所述t1为正数，所述v1为正数，使其上下移动电机(8)工作，通过上下移动丝杆(9)与上下螺纹座(7)带动头枕内支架(4)沿着竖直段(3a)向上移动；上下移动电机(8)正转过后，座椅控制器向其上下移动电机(8)发送反转时间t2s、转速v2rps的控制信号，所述t2为正数，所述v2为负数，使其上下移动电机(8)工作，通过上下移动丝杆(9)与上下螺纹座(7)带动头枕内支架(4)沿着竖直段(3a)向下移动；t1＝t2，|v1|＝|v2|，| |表示求绝对值；使其回到原位；
座椅控制器向其前后移动电机(10)发送正转时间t3s、转速v3rps的控制信号，所述t3为正数，所述v3为正数，s表示时间单位秒，rps表示转速单位转每秒，使其前后移动电机(10)工作，通过前后移动丝杆(11)和前后移动螺纹座(12)带动推杆(13)向下移动，从而使推杆(13)推动滑块(5)在头枕内支架(4)上向前滑动；前后移动电机(10)正转ts过后或者座椅控制器接收到第二接近传感器发出的接近信号，座椅控制器向其前后移动电机(10)发送反转时间t4s、转速v4rps的控制信号，所述t4为正数，所述v4为正数，使其前后移动电机(10)工作，通过前后移动丝杆(11)和前后移动螺纹座(12)带动推杆(13)向上移动，从而使推杆(13)推动滑块(5)在头枕内支架(4)上向后滑动；t3＝t4，|v3|＝|v4|，| |表示求绝对值；使其回到原位；
或者，座椅控制器向其前后移动电机(10)发送反转时间t3s、转速v3rps的控制信号，所述t3为正数，所述v3为正数，s表示时间单位秒，rps表示转速单位转每秒，使其前后移动电机(10)工作，通过前后移动丝杆(11)和前后移动螺纹座(12)带动推杆(13)向上移动，从而使推杆(13)推动滑块(5)在头枕内支架(4)上向后滑动；前后移动电机(10)正转ts过后或者座椅控制器接收到第一接近传感器发出的接近信号，座椅控制器向其前后移动电机(10)发送正转时间t4s、转速v4rps的控制信号，所述t4为正数，所述v4为正数，使其前后移动电机(10)工作，通过前后移动丝杆(11)和前后移动螺纹座(12)带动推杆(13)向下移动，从而使推杆(13)推动滑块(5)在头枕内支架(4)上向前滑动；t3＝t4，|v3|＝|v4|，| |表示求绝对值；使其回到原位；
S14，座椅控制器向其喇叭发送发声时间t5s的控制信号，所述t5为正数，喇叭发出测试声音。
9.根据权利要求7所述的头枕防碰撞预警系统的控制方法，其特征在于，在步骤S5中控制其头枕回到原位的控制方法包括以下步骤：
S51，获取步骤S4中座椅控制器向其前后移动电机(10)发送正转控制信号时的时刻，记作T1；
S52，获取步骤S4中座椅控制器向前后移动电机(10)发送停止运动信号的时刻，记作为T2；
S53，计算其头枕向前移动距离，头枕向前移动距离的计算方法为：
Figure FDA0004103618890000061
其中，c表示前后移动丝杆(11)每旋转一圈下降或上升的高度值；其单位为mm/r，mm表示长度单位毫米，r表示转数；
v表示前后移动电机(10)正转转速；其单位为r/s，r表示转数，s表示时间单位秒；
T1表示步骤S4中座椅控制器向其前后移动电机(10)发送正转控制信号时的时刻，其单位为s，s表示时间单位秒；
T2表示步骤S4中座椅控制器向前后移动电机(10)发送停止运动信号的时刻，其单位为s，s表示时间单位秒；
L表示头枕向前移动的距离；其单位为mm，mm表示长度单位毫米；
tan表示正切函数；
cot表示余切函数；
S54，获取其步骤S5中座椅控制器向其前后移动电机(10)发送反转控制信号时的时刻，记作T3；
以及前后移动电机(10)反转转速，记作v′；
S55，计算其前后移动电机(10)反转停止时刻，其前后移动电机(10)反转停止时刻的计算方法为：
Figure FDA0004103618890000071
其中，T表示前后移动电机(10)反转时长；
v′表示前后移动电机(10)反转转速，其正转记为正值，反转记为负值；
| |表示求绝对值；
Figure FDA0004103618890000081
其中，T4表示前后移动电机(10)反转停止时刻。
10.根据权利要求7所述的头枕防碰撞预警系统的控制方法，其特征在于，在步骤S5中当其头枕回到原位，喇叭发出头枕回到原位提示声响，喇叭发出头枕回到原位提示声响的方法包括以下步骤：
S5a，座椅控制器判断其头枕是否回到原位：
若头枕回到原位，执行下一步；
若头枕未回到原位，继续等待，返回步骤S5a；
S5b，座椅控制器对智能驾驶控制器发送的提示音进行播放。
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