CN1216300C - 一种用于检测车辆移动速度与安全间距的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆的附加安全装置，确切地说是一种用于检测车辆的移动速度和安全间距的检测装置。本发明由电源装置、微处理器、电子开关一、电子开关二、电子开关三、前置放大器一、前置放大器二、功率放大器、放大器、带通放大器、检波电路、A/D转换器和超高频振荡电路组成，构成发射电路和接收电路。本发明能以车辆移动之实际速度为计算基础，计算车辆与对应移动物体所应保持的相对间距，并适时地提出警示，而且设定发射和接收的固定微波频率，并通过有效的装置避免干扰，能很好地起到检测车速和安全距离的作用。

Description

一种用于检测车辆移动速度与安全间距的检测装置

技术领域

本发明涉及车辆的附加安全装置，确切地说是一种用于检测车辆的移动速度和安全间距的检测装置。

背景技术

车辆的安全距离检测，随着现代生活中汽车的增多和人们自我安全意识的增强，越来越引起人们和汽车生产厂家的重视，汽车生产厂家也倾向于在汽车内安装以提起人们注意的车辆安全间距的检测装置。现今市场测量汽车的安全距离的产品，一般采用的技术有超声波测距、电磁波雷达测距、光波测距等三种。

超声波测距是利用超声波产生器不间断地发射出40Kz超声波，遇到障碍物后会反射成为反射波，待超声波接收器接收到反射波信号，并将其转换为电信号，信号值反映间距的大小，当车辆的间距低于预定的安全值时，该装置就会自动产生报警信号，提醒驾驶者注意。但是超声波测距因使用低频率40Kz作为发射波，使用距离范围最高至10米左右的范围，检测距离太小，一般只适合使用于倒车的距离检测，像车辆在行驶时的安全间距却不适合使用该装置。

光波测距是利用发射光波后遇到目标物反射回来反射光，检测发射光和反射光的相隔时间，利用两者之间的时间差计算车辆与目标物的距离。光波测距是使用光束向前方照射，并利用前方车辆(目标物)后部反光镜的反射光，透过受光装置检测其距离。因此所有车辆后面必须安装反光镜，否则效果将会大打折扣，而且会产生很大的误差，显然在所有的车辆后部安装反光镜是不可能的；同时，遇到其他的障碍物没有反光时，安全检测距离的装置就变得毫无用处。

所以，目前最受到驾驶者和车辆生产厂家所接受的是电磁波雷达测距装置，它是利用电磁波发射后遇到障碍物反射的回波，对其不断检测，检测结果转换成电信号，传输给控制器，由控制器对比信号的强弱，并计算前方障碍物的相对速度和距离，经过分析判断，当信号与预定的车辆安全距离所对应的相符合或者强于预定信号时，蜂鸣器就会不断地发出报警声音，对驾驶者构成危险的目标进行警告。

由于现今市场的电磁波雷达测距都使用固定距离检测的方式，无论汽车行驶时速多少，都必须保持在所设定的距离或以上，如果低于设定距离以下，则驾驶人必然听见警报，即使驾驶者了解情况并做了相应的安全措施，也会如此，这样会造成驾驶者不胜其烦，极其容易分散注意力。因为有此不便，故使用此微波雷达测距方式的车辆只有在高速行驶时，驾驶者才会启动车上微波测距雷达。在车速较低的情况下，如在城市内或者交通繁忙的区域，反而达不到预期的作用，而这对大多数驾驶者来说是经常遇到的情况。

因此，上述的电磁波雷达测距装置效果并不理想，无法在车辆的低速行驶状态下为大多数驾驶者使用。

发明内容

本发明的目的提供一种用于检测车辆移动速度与安全间距的检测装置，该装置在车辆高于一定的速度时自动启动该装置，检测车辆与障碍物的间距，并以车辆的实际速度为基础，当间距低于实际速度相应的安全距离时，该装置能够自动报警。

本发明的另一个目的是驾驶者可以自己设定启动该装置的预定速度，以方便驾驶者根据自己的驾驶习惯和交通状况设定最低的开启本发明的车辆速度。

本发明的另一个目的是当一移动体高速接近该装置时，当移动体超出所设定的距离或/和速度对应值时，该装置可向车辆驾驶者本身发出警示，以提早做好闪躲的准备，并向该移动体发出声光音效的警示，以通知该移动体减缓速度并拉大安全间距。

一种用于检测车辆移动速度与安全间距的检测装置，包括有微波天线，蜂鸣器及其驱动电路，其特征在于本装置由电源装置、微处理器、电子开关一、电子开关二、电子开关三、前置放大器一、前置放大器二、功率放大器、放大器、带通放大器、检波电路、A/D转换器和超高频振荡电路组成；电源装置提供动力，电子开关一、功率放大器、前置放大器一、超高频振荡电路构成微波发射电路，超高频振荡电路依次连接有前置放大器一、功率放大器及电子开关一，且电子开关的前方连接有微波天线；电子开关二、前置放大器二、放大器、带通放大器、检波电路、A/D转换器和电子开关三构成检波电路，电子开关三依次连接有A/D转换器、检波电路、放大器、带通放大器、前置放大器二和电子开关二，微波天线也连接于电子开关二的前方；微处理器和电源装置、电子开关一、电子开关二、电子开关三、超高频振荡器、蜂鸣器的驱动电路、车速信号源连接；

并设有一起始速度阀值，当车超过该起始速度阀值时，启动该检测装置；当天线发射微波信号时，电子开关一打开，同时电子开关二和电子开关三关闭，当天线准备接收回波检测信号时，关闭电子开关一，打开电子开关二和电子开关三。

微处理器与放大器一之间设置有反馈电路，可补偿回波信号增益过大或不足的问题，增加回波信号的稳定度。

微处理器还可以连接输入界面，如输入键盘，用以达成命令输入之用，可使用键盘做为输入装置，并以其输入的数字做为开始起动回波检测之起始速度，自动激活本发明的检测车辆速度与报警功能。

放大器设置两个，放大器一位于前置放大器二和带通放大器之间，并与反馈电路连接，放大器二设置在带通放大器与检波电路之间。

电源装置包含汽车蓄电池及电源转换电路，电源转换电路用以将电源输出的电压转换为本发明所需的范围；

微处理器还可以连接引擎启动电路，以作为启动本发明之条件。

电子开关一和该功率放大器、电源、微处理器、电子开关二、微波天线连接，受微处理器控制，做为传送信号及接收信号之开关电路；

电子开关二和该前置放大器二、电源、微处理器、电子开关一、微波天线连接，受微处理器控制，做为传送信号及接收信号之开关电路；

电子开关三和该A/D转换器、电源、微处理器连接，受微处理器控制，将完成转换之回波检测的数字讯号经此开关电路输入至微处理器；

前置放大器一和该电源、超高频振荡器、功率放大器连接，做为发射检测讯号的小信号放大之用；

前置放大器二和该电源、电子开关二、放大器一连接，做为接收回波讯号的小信号放大之用；

功率放大器和该电源、电子开关一、前置放大器一连接，做为发射检测信号的功率放大之用；

放大器一和该电源、前置放大器二、反馈电路、带通放大器连接，做为回波信号的一级放大之用；

放大器二和该电源、检波电路、带通放大器连接，做为回波信号的二级放大，并做为灵敏度调整之用；带通放大器和该电源、放大器一、放大器二连接，带通频率仅能让信号为24.125GHz的回波频率能通过此放大器，以抑制其它的噪声通过，避免产生讯号干扰的情形；

反馈电路和该电源、放大器一、微处理器连接，此电路可补偿回波信号增益过大或不足的问题，增加回波信号的稳定度。

检波电路和该电源、放大器二、A/D转换器连接，此电路功能为将24.125GHz的混波信号过滤，只剩下所需要的低频回波信号通过。

A/D转换器和该电源、检波电路、电子开关三连接，其将模拟信号转变为可供微处理器处理的数字信号。

超高频振荡器和该电源、前置放大器一、微处理器连接，其负责产生24.125GHz的固定频率，做为检测信号发射的载波之用。

输入界面和该电源及微处理器连接，用以达成命令输入之用，可使用键盘做为输入装置，以其输入的数字做为开始起动回波检测之起始速度，并自动激活本发明之避撞雷达警示功能。

输出界面系以驱动电路与蜂呜器构成，和该电源及微处理器连接，用以达成声音输出之功能；

微处理器先检测引擎起动电路是否起动，如果车辆引擎是起动的状态，则开始检测车速信号源之车速，并与键盘输入之设定速度做程序运算比较。

当车速信号源之车速高于键盘输入之设定速度时，则微处理器便自动激活本发明之雷达警示功能，同时微处理器会控制超高频振荡电路产生预先设定的固定发射频率，例如24.125GHz，经过前置放大器一、功率放大器，放大其检测信号，并增强检测信号的发射功率，此时微处理器打开电子开关一的开关，同时关闭电子开关二及电子开关三，检测信号的电磁波就经由微波天线发射出去。

这时微处理器的定时器归零重新计时，并关闭电子开关一的开关，同时停止超高频振荡电路的运作及打开电子开关二和电子开关三的开关，准备接收发射波碰到障碍物而产生的回波检测信号。

如果所接收之回波检测信号的时间，超过微处理器的定时器规定时间或在规定时间内未接收到回波检测信号，即表示移动车辆与障碍物之间距超过所设定的距离，则雷达警示功能不动作，蜂呜器亦不响。

当微波天线接收到回波检测信号，经过电子开关二、前置放大器二，将其信号放大输入至放大器一，如果障碍物是在近距离处，此时回波检测信号将非常强，故微处理器会自动打开反馈电路，以抑制放大器一之增益，可增加信号稳定度。

回波检测信号经过带通放大器时，带通频率仅能让信号为预先设定的固定发射频率相同的回波频率能通过此放大器，如固定发射频率为24.125GHz时，带通放大器只让24.125GHz的回波频率通过，而过滤其它不必要的频率，再经过放大器二放大其信号。

因所有的零件都有误差，会使得产品灵敏度不一致，可使用灵敏度调整来补正此问题。

当回波检测信号通过检波电路时，此检波电路的功能是将与固定发射频率相同频率的混波信号过滤，只剩下所需要的低频回波信号通过，再送到A/D转换器，转换成数字信号输入至微处理器运算处理。

微处理器接收到回波检测信号后，立即停止定时器计时，并记录该时间，再以接收到回波检测信号的时间总和，运算转换成与车辆间之距离，并与车辆的车速信号源之实际速度为计算基础，计算比较车辆与对应移动物体所应保持的相对间距，如果检测距离等于或者小于所应保持的相对间距，则微处理器输出音频信号至驱动电路，使蜂呜器作动发出警示。

于车辆后方安装本发明时，本发明的微处理器可以与车辆的尾灯和喇叭连接，当移动体以高速向本发明后方接近时，若移动体超出所设定的距离和/或速度对应值时，本发明除可向车辆本身发出警示，以提早做好闪躲的准备外。还可以向该移动体发出声、光的警示，以通知该移动体减缓速度并拉大安全间距。

上述之电源，其可为任意电源，以直接使用汽车电池作为电源为较佳。

上述之电子开关，其可为超高频电子开关或集成块。

上述之功率放大器、放大器、前置放大器、带通放大器、A/D转换器等，其可为超高频差动放大器或集成块。

上述之超高频振荡电路，其可为公知之超高频振荡电路。

本发明具有由于有车速信号源引入微处理器，使车辆移动在高于所设定的速度时，自动激活本发明，启动检测车辆速度和安全间距之装置，能够根据自身车速来检测调整安全间距，并对低于相对本身车速的安全距离发出警告，防止追撞，车辆于高速移动时，本发明能以车辆移动之实际速度为计算基础，计算车辆与对应移动物体所应保持的相对间距，并适时地提出警示，而且设定发射和接收的固定微波频率，并通过有效的装置避免干扰，能很好地起到检测车速和安全距离的作用。

本发明具有使用者自行输入能自动开启防撞系统车辆移动最低速度的功能，以使车辆在移动中速度高于此速度时，自动开启本发明的检测车辆行驶速度和安全距离的功能，车辆移动中速度若低于此速度则自动关闭该功能，使得车辆驾驶者能够根据自己的驾驶习惯和路况随时调节最低的启动检测速度，避免预定的检测速度和间距引起的不必要的警报。

本发明具有当一移动体以高速向本发明接近时，当移动体超出所设定的安全距离和/或速度对应值时，本发明可向车辆本身发出警示，以提早做好闪躲的准备，并向该移动体发出声光音效的警示，以通知该移动体减缓速度并拉大安全间距。

当移动体以高速向本发明后方接近时，若移动体超出所设定的安全距离和/或速度对应值时，本发明可向车辆本身发出警示，以提早做好闪躲的准备。并向该移动体发出声光音效的警示，以通知该移动体减缓速度并拉大安全间距。

附图说明

图一为本发明实施例的结构图，

图二为本发明实施例微处理器的控制流程图，

图三为本发明实施例接收中断的控制流程图，

图四为本发明实施例回波检测信号接收中断的控制流程图，

图五为本发明实施例时间中断的控制流程图，

图六为本发明实施例发射时间中断的控制流程图。

具体实施方式

图中，10为12V汽车蓄电池，11为电源转换电路，12为微波天线，13为超高频振荡电路，14为前置放大器一，15为功率放大器，16为电子开关一，17为电子开关二，18为前置放大器二，19为放大器一，20为带通放大器，21为放大器二，22为检波电路，23为A/D类比数码转换器，24为电子开关三，25为反馈电路，26为蜂鸣器的驱动电路，27为蜂鸣器，28为车速信号源，29为引擎启动检测电路，30为微处理器，31为键盘。

图一所示，电源转换电路11将汽车蓄电池的12V输出电压转换为5V，并输出至上述的电路和微处理器30。

电子开关一16、功率放大器15、前置放大器一14、超高频振荡电路13构成微波发射电路；电子开关二17、前置放大器二18、放大器一19、带通放大器20、放大器二21、检波电路22、A/D转换器23和电子开关三24构成检波电路。

当与微处理器30相连接的引擎启动电路29输入给微处理器30引擎启动信号后，微处理器30就会检测与之连接的车速信号源28，检测到车速信号源28的车速等于或高于最低启动本发明的车辆速度时，微处理器30会指令超高频振荡电路13产生24.125GHz的固定频率，经过前置放大器一14，作信号载波后输出至功率放大器15，功率放大器15将功率放大后输出至电子开关一16，同时，微处理器命令电子开关一16打开，通过微波天线12将微波信号发射出去；电子开关一16打开的同时，电子开关二17、电子开关三24在微处理器30的指令下关闭。

最低启动本发明的车辆速度可以在微处理器内预先设定，也可以通过与微处理器相连接的键盘31输入。

微波信号发射出去的同时，微处理器30内的计时器归零重新计时，并指令关闭电子开关一16，同时停止超高频振荡电路13的运作及打开电子开关二17和电子开关三24，准备接收发射波碰到障碍物而产生的回波检测信号。

当微波天线12接收到回波检测信号，经过电子开关二17、前置放大器二18、将小信号放大后输出至放大器一19，放大器一19将信号再放大，同时放大器一19又受反馈电路25控制，作回授信号补偿后输出至带通放大器20，带通放大器20设定只放大且通过频率为24.125GHz±3db的信号，并输出至放大器二21，放大器二21为可调整灵敏度的放大器，它将信号放大后，输出至检波电路22，检波电路22将24.125GHz的混波信号过滤，只剩下所需要的低频回波信号通过，再将这些信号输入到A/D转换器23，然后通过电子开关三24输入到微处理器30作运算处理。

微处理器接收到回波信号后，立即停止计时器的时间，再以接收到回波检测信号的时间总和，计算并转换成车辆与障碍物之间的距离，并以车辆的车速信号源28的实际速度为计算基础，计算、比较车辆与对应移动物所应保持的距离，如果检测到的距离小于或者等于所应保持的距离，则微处理器30输出信号，指令蜂鸣器的驱动电路输出音频信号，使蜂鸣器发出声音警示。

图二所示，微处理器30设定本发明的中断周期，中断周期可以预先设定，然后检测车速，当车速达到预定的最低值时，微处理器30就会产生相应的旗标符号，检测到该符号，微处理器30才指令微波发射电路发射微波信号，发射后马上计时，并检测是否接收到回波信号，检测电路中有回波信号时，微处理器30就会产生回波的时间旗标，并停止计时，然后将车速资料换算成为车距距离，换算回波时间成为回波距离，并验证车距是否大于等于回波距离，大于等于就启动蜂鸣器，提供警示，警示后取消发射波旗标和接收回波旗标，重新开始检测发射波旗标；没有回波信号时间旗标，就检测是否有回波信号逾时旗标，有就取消旗标，重新开始检测发射波旗标。

图三所示，微处理器30先读取车速资料，读取完成后，换算车速资料成为移动速度，确定移动速度是否大于设定的最低速度，大于，则设定车速旗标，以使微处理器启动本发明，移动速度低于设定速度时，清除车速旗标，车速接收完成，如果读取资料没有完成，检查是否愉时，逾时也清除车速旗标，不逾时则重新读取车速资料。

图四所示，回波检测信号接收中断是微处理器先检测是否有传送发射波旗标，有则读取回波时间，读取完成后设定接收回波旗标，中断过程结束，没有则确认读取是否逾时，有逾时就清除接收回波时间旗标，没有逾时就重新读取回波时间。

图五所示，微处理器的时间中断控制过程为：先检测引擎是否启动，确认引擎启动再检测是否有车速旗标，有车速旗标，关闭车速及回波检测信号中断条件，引擎没有启动或没有车速旗标就直接取消传送发射波旗标，过程结束；关闭车速及回波检测信号中断条件后，关闭电子开关二、电子开关三，打开电子开关一，传送发射检测信号及清除回波时间，然后打开电子开关二、电子开关三，关闭电子开关一，启动车速及回波检测信号中断条件，再设定传送发射波旗标及发射时间中断周期，整个过程结束。

图六所示，微处理器控制发射时间中断的流程为：先设定回波信号逾时旗标，然后取消传送发射波旗标，过程结束。

Claims (6)

1 一种用于检测车辆移动速度与安全间距的检测装置，包括有微波天线，蜂鸣器及其驱动电路，其特征在于本装置由电源装置、微处理器、电子开关一、电子开关二、电子开关三、前置放大器一、前置放大器二、功率放大器、放大器、带通放大器、检波电路、A/D转换器和超高频振荡电路组成；电源装置提供动力，电子开关一、功率放大器、前置放大器一、超高频振荡电路构成微波发射电路，超高频振荡电路依次连接有前置放大器一、功率放大器及电子开关一，且电子开关的前方连接有微波天线；电子开关二、前置放大器二、放大器、带通放大器、检波电路、A/D转换器和电子开关三构成检波电路，电子开关三依次连接有A/D转换器、检波电路、放大器、带通放大器、前置放大器二和电子开关二，微波天线也连接于电子开关二的前方；微处理器和电源装置、电子开关一、电子开关二、电子开关三、超高频振荡器、蜂鸣器的驱动电路、车速信号源连接；

并设有一起始速度阀值，当车超过该起始速度阀值时，启动该检测装置；当天线发射微波信号时，电子开关一打开，同时电子开关二和电子开关三关闭，当天线准备接收回波检测信号时，关闭电子开关一，打开电子开关二和电子开关三。

2 如权利要求1所述的用于检测车辆移动速度与安全间距的检测装置，其特征在于所述微处理器与放大器一之间设置有反馈电路，可补偿回波信号增益过大或不足的问题，增加回波信号的稳定度。

3 如权利要求1所述的用于检测车辆移动速度与安全间距的检测装置，其特征在于所述微处理器还可以连接输入界面，如输入键盘，用以达成命令输入之用，可使用键盘作为输入装置，并以其输入的数字作为开始起动回波检测之起始速度，自动激活本装置的检测车辆速度与报警功能。

4 如权利要求1所述的用于检测车辆移动速度与安全间距的检测装置，其特征在于所述放大器设置两个，放大器一位于前置放大器二和带通放大器之间，并与反馈电路连接，放大器二设置在带通放大器与检波电路之间。

5 如权利要求1所述的用于检测车辆移动速度与安全间距的检测装置，其特征在于所述电源装置包含汽车蓄电池及电源转换电路，电源转换电路用以将电源输出的电压转换为本装置所需的范围。

6 如权利要求1所述的用于检测车辆移动速度与安全间距的检测装置，其特征在于所述微处理器还可以连接引擎启动电路。

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