CN115230669A - 一种驻车报警检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种驻车报警检测系统及检测方法，其克服了现有技术中存在的不能大范围的满足驻车制动的安全性的问题，本发明通过主控制器对各个模块进行联调，最终完成驻车状态的检测，完整的系统组成对驻车状态提供可靠的技术支撑。本发明包括主控制器，设置在驾驶座上的压力传感器和设置在车轮上的霍尔传感器分别与主控制器连接，车轮上安装有磁珠，双刀双掷的六角按钮开关与主控制器连接，主控制器带有接收各传感器传来的电信号的数模转换模块。

Description

一种驻车报警检测系统及检测方法

技术领域：

本发明属于传感器检测，电子控制技术领域，涉及一种驻车报警检测系统及检测方法。

背景技术：

汽车驻车制动系统是汽车制动系统的一部分，在汽车驻车制动领域，在不同路段下的实时驻车状态以及不同驻车状态下的检测反应是关键技术部分。在对汽车驻车状态的测试中，当汽车停稳后，采用主流的机械驻车制动对其进行操控，但操作机械驻车制动结构时，难免会出现失误或者操作不当，车辆停好但受外力的影响而出现前滑后滞，从而导致了事故发生的可能性，因此这也是现在汽车驻车制动领域的技术难题之一。

目前，欧美日韩等国家的高端车已装上了电子驻车系统EPB(Electrical ParkBrake)，而国产车鲜有配置EPB，大部分车辆都是几年前所生产或者购买，仍以机械驻车制动结构为主流，通常以机械操作为主流时不可避免地会产生操作失误，不再能为驾驶员在特殊天气和特殊路段下提供可靠安全的驻车行为。对于我国的汽车行业发展的趋势，EPB系统的普及仍是一个漫长的过程，手刹还将很长一段时间内存在于各类车辆内，尤其是一些装备简陋的汽车更是限制了该系统的安装，并且目前制动提示系统只有当驾驶员拉紧驻车制动器进行驻车制动，才会点亮制动显示灯，放松驻车制动时，才会熄灭制动指示灯，以提示驾驶人员注意驻车制动手柄。但由于它仅能提供汽车尾部灯光警示。无法检测汽车停放时没有拉紧驻车制动系统并发出报警。

综上所述，目前技术不能大范围的满足驻车制动的安全性，迫切的需要一种既可以保证驻车安全制动，也可以过渡到未来新技术的驻车检测系统。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种驻车报警检测系统及检测方法，其克服了现有技术中存在的不能大范围的满足驻车制动的安全性的问题，本发明通过主控制器对各个模块进行联调，最终完成驻车状态的检测，完整的系统组成对驻车状态提供可靠的技术支撑。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种驻车报警检测系统，其特征在于：包括主控制器，驻车报警检测装置与主控制器连接，车轮上安装有磁珠，双刀双掷的六角按钮开关与主控制器连接，主控制器带有接收各传感器传来的电信号的数模转换模块，主控电路包含晶振电路、复位电路以及滤波电路，其中晶振电路用于为主控芯片提供时钟信号源；复位电路，采用上电自动复位的方式进行复位；周围的四个电容构成滤波电路；驻车报警检测装置包括用以检测驾驶员是否离开座位的第一传感器,其输出端与电子控制模块连接；用以检测车辆是否停止行进的第二传感器，其输出端与电子控制模块连接；用于模拟车辆驻车制动装置，模拟手刹的拉起以及放下的状态的按钮开关，其输出端与电子控制模块连接；电子控制模块,由电子控制器以及声音提示单元组成,电子控制器的输入端接收由第一传感器和第二传感器发送过来的信号，输出端与声音提示单元的输入端连接，控制声音提示单元发出提醒声音。

第一传感器为设置在驾驶座上的压力传感器，第二传感器为设置在车轮上的霍尔传感器，分别与主控制器连接。

主控制器采用单片机，单片机采用STM32F103C8T6主控芯片。

主控制器上连有车距显示模块。

主控制器上连有汽车溜车显示模块。

主控制器外接作为报警装置的蜂鸣器。

一种驻车报警检测系统的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

系统通过采集驾驶座上的压力信息将状态信息分为有人和无人两种；当驾驶座上有人时，需要检测车辆是否处于行进状态，传感器将轮胎转速信息实时地传输到主控制器上，当车辆处于行进过程中，检测手刹处于拉起还是放下状态，若手刹拉起，则触发报警信号，操作者回应后重新返回压力检测，操作者无回应则持续报警；当驾驶座上从有人变为无人时，捕捉驾驶员起身的动作，然后检测手刹处于拉起还是放下状态，当手刹处于放下状态时，触发系统报警信号，操作者回应后重新返回压力检测，操作者没有回应则维持报警状态。

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

1、本发明中在选用器件时，本着节能环保和可持续发展性的要求。本发明中所采用的主控芯片STM32F103C8T6以及其他元器件诸如HC_SR04超声波测距模块、模数转换模块HX711、霍尔传感器3144E以及OLED显示屏等都是无污染、耐损耗、价格低且性价比高的器件，只要有电源就可以使用，不会对自然环境造成影响，功耗小，符合节能减排的要求。同时，采用价格低且性价比高的器件，材料便宜，成本低，可以极大化的增加效益，也能达到异曲同工的目的。

2、本发明采用的OLED显示屏是0.96英寸的，它是基于有机涂层和玻璃层基板的，当对OLED进行供电时，这些有机材料就会发光，通过软件进行字模设计的方式，使OLED显示想要的字符和文字信息。利用了OLED显示屏的大视角以及功耗较低的优点。

3、本发明的报警模块采用的是蜂鸣器报警，通过直流电压进行控制，通过IO输出高低电平控制蜂鸣器的响与不响。蜂鸣器内部结构主要是由电磁线圈、振荡器、磁铁组成，当IO输出为高电平时，振荡器就会产生音频信号通过线圈产生磁场信号，进而产生振膜周期以产生声音。

4、本发明的超声波测距模块采用的HC_SR04，通过非接触式感测距离的方式来测量实际距离，主要是通过超声波发送与返回的信息进行对比，然后经过数据计算公式获得所要测量的距离，其测量范围为2cm-400cm，测量精度可以达到3mm。

5、本发明在设计时，使用了由等臂电桥组成的压力感应器和将电信号转化为数字信号的HX711模数转换模块，根据座位上的压力有无变化检测电桥中的电阻值是否发生变化，并将变化的电阻值转换为电流信号，进而通过HX711将变化的电信号转换为数字信号输入给主控制器，通过主控制器处理后，判断驾驶员有无离开座位。

附图说明：

图1驻车检测报警系统框图；

图2主控电路原理图；

图3压力传感器电路原理图；

图4霍尔传感器电路原理图；

图5为本发明的总程序流程图；

图6为压力信号检测的程序流程图；

图7为安全驻车距离检测程序流程图。

具体实施方式：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明驻车检测报警系统的分为以下方面：

传感器检测：通过各类传感器检测汽车停泊状态，分析主控制器处理后的信号，对车辆状态做出正确的判断。在司机离开车辆时以及发动车辆准备起步前，通过语音或者信号提示方式告知司机，达到提示车主正确改变驻车制动系统状态的目的。

汽车驻车报警检测装置:第一传感器,用以检测驾驶员是否离开座位,其输出端与电子控制模块连接；第二传感器，用以检测车辆是否停止行进,其输出端与电子控制模块连接；按钮开关，用于模拟车辆驻车制动装置，模拟手刹的拉起以及放下的状态，其输出端与电子控制模块连接。电子控制模块,由电子控制器以及声音提示单元组成,电子控制器的输入端接收由第一传感器和第二传感器发送过来的信号，输出端与声音提示单元的输入端连接，控制声音提示单元发出提醒声音，从而达到提示司机正确改变驻车制动器的目的。

主要工作过程：当第一传感器检测到驾驶员离开驾驶员座位时,发送信号至电子控制模块；按钮开关的一端与高电平相连，另一端与电子控制模块相连，开关按起的时候表示手刹拉起，电子控制模块接收高电平，开关按下时表示手刹放下，不向电子模块输入信号；然后第二传感器检测车辆是否处于停止行驶状态，若停止则发送信号至电子控制模块，电子控制模块的电子控制器接收到由第一第二传感器以及开关发送过来的信号后,处理信号然后发送命令至声音提示单元由声音提示单元发出声响,提醒驾驶员该车辆没有完成驻车制动。系统框图如图1所示。

主控电路包含晶振电路、复位电路以及滤波电路。其中晶振电路主要用于为主控芯片提供时钟信号源；复位电路，采用上电自动复位的方式进行复位；周围的四个电容构成滤波电路，主要用于消除电磁干扰；其原理图如图2所示。

图3为压力传感器的电路原理图，采用主控制器芯片的5V电源进行供电，将HX711的INNA和INPN通道与感应压力的桥式传感器电桥相连，用来实时判断是否有压力。

图4为霍尔传感器3144E的电路原理图，采用主控制器芯片的5V电源进行供电，通过U3A运放将电压信号传输到外部电路。

参见图5，系统通过采集驾驶座上的压力信息将状态信息分为有人和无人两种。当驾驶座上有人时，需要检测车辆是否处于行进状态，传感器将轮胎转速信息实时地传输到主控制器上，当车辆处于行进过程中，检测手刹处于拉起还是放下状态，若手刹拉起，则触发报警信号，操作者回应后重新返回压力检测，操作者无回应则持续报警。当驾驶座上从有人变为无人时，捕捉驾驶员起身的动作，然后检测手刹处于拉起还是放下状态，当手刹处于放下状态时，触发系统报警信号，操作者回应后重新返回压力检测，操作者没有回应则维持报警状态。程序流程图如图5所示。

压力信号检测时，将压力传感器采集的压力信号通过主控制器处理后，进行故障分析，以助于操作者完成对应解决措施，实现汽车安全停泊。其流程图如图6所示。

安全驻车距离检测过过程中，通过HC_SR04超声波模块采集汽车距离障碍物的距离是否大于100cm，若不足100cm则立即报警并显示距离，协助操作员安全操作。其流程图如图7所示。

本发明为一种由单片机控制的驻车检测系统，用来保障车辆在不同路段的安全停靠问题，包括主体框架和上位机以及各类传感器的检测、主控制器测试等。测试装置由一个压力式传感器，霍尔传感器以及车轮旋转的磁珠，一个双刀双掷的六脚开关和STM32核心处理器组成，压力式传感器位于驾驶座上，压力作用在传感器上电阻值发生的变化来判别司机是否在座位上，霍尔片和磁珠安装在车轮上，不同的转速可以产生不同的磁场变化，六脚双刀双掷开关模拟手刹的拉起放下状态。本发明包括主控制器，主控制器采用单片机，单片机采用STM32F103C8T6主控芯片。设置在驾驶座上的压力传感器和设置在车轮上的霍尔传感器分别与主控制器连接，车轮上安装有磁珠，双刀双掷的六角按钮开关与主控制器连接，主控制器带有接收各传感器传来的电信号的数模转换模块。

参见图2，包括汽车各部位所需的传感器和STM32F103C8T6主控芯片，驻车报警检测装置设有第一压力传感器判断司机是否离开座位，再使用第二速度传感器检测车辆是否停止进行(轮胎转速和发动机转速是否为0)，然后使用开关按钮去模拟驻车制动装置(手刹)的拉起以及放下的状态。2个传感器以及开关均与单片机连接，当司机离开座位车辆停止行进，手刹未处于工作状态以及司机在座位上，车辆正在进行，手刹处于工作状态的时候，第一传感器、第二传感器输出处理信号后由主控芯片发送命令至声音提示单元，提醒驾驶员该车辆是否及时拉好或者放下手刹。

对于驾驶座状态以及车速检测方案中，在考虑到驾驶员人为因素以及车辆上路的复杂路况等因素，选取了适应性和可靠性更高的压力式传感器检测驾驶员是否离开车辆状态以及霍尔磁感车速检测车辆速度从而判断车辆的车速、发动机转速和行进状态。

在完成对驾驶员是否离开驾驶座以及车辆速度的检测后，最为关键的则是检测车辆的驻车制动装置的状态，使用双刀双掷的六角按钮开关去模拟驻车制动器的状态，开关按起时，手刹拉起，触点接通，向主控电路输入高电平，开关按下时，手刹放下，触点断开，不输入任何信号。此方法主要是模拟手刹状态，在实际中也可以将手刹的触点电路与本装置主控电路相连，来提醒驾驶员在行车以及驻车时正确的改变驻车制动器的状态。

实际驻车检测的工作过程：

压力传感器上的压力介质受到压力后，会通过波纹膜片上的硅油将受到的压力传感到半导体芯体上。半导体芯体受压后其电阻值就会发生变化，通过导线将变化的电阻值传出。导线与电桥相连，当没有外加压力时，电桥就处于平衡状态，但当压力作用在传感器上时，电阻发生变化，电桥的平衡就会被打破，再经过差分放大器将变化的电阻值转化成电流信号，实现实时检测驾驶座上的压力变化。

在完成车座压力检测后，由霍尔传感器以及模拟车轮旋转的磁珠组成，霍尔传感器对磁场敏感，感受到磁场时，霍尔片上产生的霍尔电压经过放大后驱动触发电路，输出变化的方形脉冲电压。将磁珠安装在车轮上，车轮转动时，传感器就能够感受到变化的磁场，向单片机输入电信号从而完成对车轮的转速的检测。

对车轮转速检测完成后，使用六脚双刀双掷开关模拟手刹的拉起放下状态，一端与高电平相连，另一端与单片机相连，按钮按起时，开关接通，向单片机输入高电平，模拟手刹拉起状态；按钮按下时，开关断开，无信号输入，模拟手刹放下状态。

主控制器外接蜂鸣器作为报警装置，并且自带数模转换模块。可以接收各传感器传来的电信号，对各信号进行处理，若各信号满足报警条件，则触发报警装置。具体流程是，当驾驶座上有人(压力传感器感受到外力作用)，车辆处于行进状态(霍尔传感器感受到磁场)，手刹处于拉起状态(按钮开关按下)，此时发出报警信号，提示司机在行车时放下手刹。以及当驾驶座上无人(压力传感器上无外力作用)，车辆处于停止状态(霍尔传感器没有感受到磁场)，手刹处于放下状态(按钮开关按起)时发出报警信号，提示司机在停车后拉好手刹。

无论是由于汽车司机开车过程中的视野被阻挡无法观察某些情况，还是汽车出现溜车等问题，甚至是其他驾驶员或者物体距离汽车太近都会容易形成危险，对车辆甚至是司机乘客都会造成危害，所以该系统装配了HC_SR04超声波测距模块，当距离小于100cm时，蜂鸣器会报警提醒车内人员，经过测速，该模块运行正常，当物体距离小于100cm时会及时报警。通过OLED屏幕来进行显示，分为以下两种情况：(1)当汽车驻车模块正常时，OLED屏幕显示的是HC_SR04超声波测距测出的距离。(2)当汽车驻车模块发出报警时，OLED屏幕将会显示汽车所处状态，即汽车当前所出现的问题，例如：汽车溜车等。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明的说明书及附图内容所做的等同结构变化，均应包含在发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种驻车报警检测系统，其特征在于：包括主控制器，驻车报警检测装置与主控制器连接，车轮上安装有磁珠，双刀双掷的六角按钮开关与主控制器连接，主控制器带有接收各传感器传来的电信号的数模转换模块，主控电路包含晶振电路、复位电路以及滤波电路，其中晶振电路用于为主控芯片提供时钟信号源；复位电路，采用上电自动复位的方式进行复位；周围的四个电容构成滤波电路；驻车报警检测装置包括用以检测驾驶员是否离开座位的第一传感器,其输出端与电子控制模块连接；用以检测车辆是否停止行进的第二传感器，其输出端与电子控制模块连接；用于模拟车辆驻车制动装置，模拟手刹的拉起以及放下的状态的按钮开关，其输出端与电子控制模块连接；电子控制模块,由电子控制器以及声音提示单元组成,电子控制器的输入端接收由第一传感器和第二传感器发送过来的信号，输出端与声音提示单元的输入端连接，控制声音提示单元发出提醒声音。

2.根据权利要求1所述的一种驻车报警检测系统，其特征在于：第一传感器为设置在驾驶座上的压力传感器，第二传感器为设置在车轮上的霍尔传感器，分别与主控制器连接。

3.根据权利要求1所述的一种驻车报警检测系统，其特征在于：主控制器采用单片机，单片机采用STM32F103C8T6主控芯片。

4.根据权利要求1所述的一种驻车报警检测系统，其特征在于：主控制器上连有车距显示模块。

5.根据权利要求1所述的一种驻车报警检测系统，其特征在于：主控制器上连有汽车溜车显示模块。

6.根据权利要求1所述的一种驻车报警检测系统，其特征在于：主控制器外接作为报警装置的蜂鸣器。

7.一种如权利要求1所述的一种驻车报警检测系统的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

系统通过采集驾驶座上的压力信息将状态信息分为有人和无人两种；当驾驶座上有人时，需要检测车辆是否处于行进状态，传感器将轮胎转速信息实时地传输到主控制器上，当车辆处于行进过程中，检测手刹处于拉起还是放下状态，若手刹拉起，则触发报警信号，操作者回应后重新返回压力检测，操作者无回应则持续报警；当驾驶座上从有人变为无人时，捕捉驾驶员起身的动作，然后检测手刹处于拉起还是放下状态，当手刹处于放下状态时，触发系统报警信号，操作者回应后重新返回压力检测，操作者没有回应则维持报警状态。

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