CN204526986U - 一种车辆防追尾系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于车辆主动安全防护领域的一种车辆防追尾系统，包括数据采集单元、防追尾等级选择单元、ECU中央控制单元和警示单元；所述警示单元包括灯光显示装置、声音报警装置和防撞缓冲装置；通过数据采集单元来实时检测后方车辆的相对速度、相对加速度和相对距离，通过实际距离和理论安全距离进行比较，简化了系统的输入量，能够精确快速的判断自车的安全状态，并且在不同的危险状态下自车会自动采取不同的规避措施，在最危险的情况下自动弹出防撞缓冲装置；本实用新型减少了对驾驶员操作的干涉，能够有效减少在夜间、雾霾、地面附着系数较低等能见度较低的天气下发生汽车追尾事故的概率，极大的保护后排乘客的安全。

Description

一种车辆防追尾系统

技术领域

本实用新型涉及一种车辆主动安全防护领域，特别涉及一种车辆防追尾系统。

背景技术

随着经济的发展与汽车科学技术的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势。同时，随着汽车工业的飞速发展,汽车的产量和保有量都在急剧增加。在我国，汽车的产量和保有量逐年增加，但公路发展、交通管理却相对落后，导致车祸连年上升。在这些车祸当中，追尾事故占其中很大部分，其往往造成后排乘坐人员极大的损失。

在过去20～30年中，人们主要把精力集中于汽车的被动安全性方面，例如，在汽车的前部或后部安装保险杠、在车内相关部位安装各种形式的安全带及安全气囊等等，以减轻汽车碰撞带来的危害。所有这些被动安全措施仅依靠后面的防撞杆对后排乘客进行保护，在高速公路上或者是在雾霾天气，如果发生追尾事故，不能够有效减少冲击对后排乘客造成的损伤，会造成很大的人员伤亡，不能从根本上解决汽车在行驶中发生碰撞造成破坏的问题。从预防撞车事故发生的角度着眼，研究一种主动的安全防护系统，在夜间、雾霾天气、地面附着系数较低的情况下，有效减少追尾事故的发生，保护后排乘客的安全，是非常有必要的。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种主动防护的车辆防追尾系统及其方法，能够有效减少在夜间、雾霾、地面附着系数较低等能见度较低的天气下发生汽车追尾事故的概率，极大的保护后排乘客的安全。

本实用新型通过以下技术方案实现：一种车辆防追尾系统包括数据采集单元、防追尾等级选择单元、ECU中央控制单元和警示单元；

所述防追尾等级选择单元与所述ECU中央控制单元连接，用于选择不同的防追尾等级；

所述数据采集单元包括车载雷达和自车传感器；所述车载雷达安装在汽车尾部中间位置，用于测得后方车辆的相对速度，相对加速度及相对距离，所述车载雷达将采集到的数据传送到所述ECU中央控制单元；所述自车传感器用于测的自车的速度和加速度；

所述ECU中央控制单元与所述警示单元连接，所述ECU中央控制单元能够实时对传递的数据进行计算和判断，并产生车辆的控制变化数据指示所述警示单元执行相应的指令；

所述警示单元包括灯光显示装置、声音报警装置和防撞缓冲装置，所述灯光显示装置用于引起后方车辆的注意；所述声音报警装置用于提醒驾驶员注意后面车辆；所述防撞缓冲装置安装在汽车尾部底盘一可容纳空间内，用于减少后方车辆对自车的冲击。

上述方案中，所述防撞缓冲装置包括防撞杆套、弹簧、防撞杆纵杆、电磁开关和防撞杆横杆；所述防撞杆纵杆套在所述防撞杆套内，所述防撞杆纵杆一端固定在所述防撞杆横杆上，另一端通过所述弹簧与所述防撞杆套底部连接；所述电磁开关固定在所述防撞杆纵杆上，所述电磁开关上固定有限位锁紧块，所述防撞杆套上设有限位锁紧孔，所述限位锁紧块卡在所述限位锁紧孔当中。

进一步的，所述防撞杆纵杆为吸能材料做的缓冲杆。

进一步的，所述弹簧为势能弹簧。

上述方案中，所述防追尾等级分为高等级、中等级和低等级。

上述方案中，所述车载雷达为毫米波雷达，具有较强的距离探测能力，以及一定的穿透能力，能够在能见度较低的情况下，检测到后方车辆。

上述方案中，所述自车传感器型号为MEAS 52。

上述方案中，所述ECU中央控制单元型号为碟虎X8S。

上述方案中，所述灯光显示装置为汽车尾部高位制动灯。

本实用新型还提供一种车辆防追尾系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)首先驾驶员根据车外的能见度，天气情况，以及路面潮湿度等情况设置所述防追尾等级，当下雨、下雪、雾霾等天气时，将选择高等级；当天气一般，但是路面不错，或者路面潮湿，但是天气好时选择中等级；当天气晴朗，能见度较高的时选择低等级；

(2)通过所述车载波雷达来实时检测后方车辆的相对速度、相对加速度和相对距离并且通过计算，得出自车防追尾的安全等级，所述警示单元根据不同的安全等级执行不同的指令。

上述方案中，所述步骤(2)具体包括以下步骤：

①通过所述车载雷达监测出后方物体的相对速度v_rel、相对加速度a_rel和相对距离s，通过传感器测出自车现有的速度v、加速度a，计算出前方物体的绝对速度v_j，v_j＝v+v_rel，和绝对加速度a_j＝a+a_rel；

②若v_j＜v，则自车没有被追尾的危险，属于安全状态；

③若v_j≥v，a＞a_j，其中：

s₀＝[v×(v-v_j)/(a-a_j)+1/2×a×(v-v_j)²/(a-a_j)²]-v_j×(v-v_j)/(a-a_j)-1/2×a_j×(v-v_j)²/(a-a_j)²

s₀为v_j≥v，a＞a_j情况下一级危险的安全距离；

若s＞s₀，则自车属于安全状态，没有被后车追尾的危险，并继续监测实时的两车相对距离、相对速度和相对加速度；

若s≤s₀，则自车属于一级危险，有被后车追尾的危险，所述灯光显示装置将自动闪烁，提醒后车注意；

在v_j≥v，a＞a_j情况下，当所述灯光显示装置闪烁之后，后车仍旧不采取减速措施，此时所述车载雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s₁为该情况下二级危险的安全距离，

s₁＝v(t_a+t_s/2)+v²/2a₁+d₁

其中：

t_a：制动力协调时间；

t_s：制动力增长时间s；

a₁：汽车在路面上最大加速度；

d₁：两车停止时的相对距离；

若s＞s₁时，则自车属于安全状态，没有被后车追尾的危险，并继续监测实时的两车相对距离、相对速度和相对加速度；

若s≤s₁时，自动启动所述声音报警装置，提醒驾驶员注意后方车辆，采取必要的加速措施；

在v_j≥v，a＞a_j中，若驾驶员在所述声音报警装置提示之后，任然没有采取必要措施，此时所述车载雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s₂为该情况下三级危险的安全距离，若s＜s₂，自车自动弹出所述防撞缓冲装置，来减少追尾车辆对后排乘客的冲击，最大限度的保护后排乘客的安全。

④v_j≥v，a≤a_j，s₃表示该情况下一级危险的安全距离；

$s_3=v(t_r+t_a+t_s/2)+v^2/2a_1-v_j(t_a+t_s/2)-v_j^2/2a_1+d_1$

其中：

t_r：驾驶员反应时间；

t_a：制动力协调时间；

t_s：制动力增长时间；

a₁：汽车在路面上最大加速度；

d₁：两车停止时的相对距离；

所述车载雷达实时检测的后车与前车的相对距离为s，若s＞s₃，则自车没有被追尾的危险，属于安全状态；

若s≤s₃，则自车处于一级危险距离，所述灯光显示装置自动闪烁，提醒后车注意；

在v_j≥v，a≤a_j，当所述灯光显示装置闪烁之后，后车仍旧不采取减速措施，此时所述车载雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s₄为该情况下二级危险的安全距离，

s₄＝v(t_a+t_s/2)+v²/2a₁+d₁

其中：

t_a：制动力协调时间；

t_s：制动力增长时间；

a₁：汽车在路面上最大加速度；

d₁：两车停止时的相对距离；

若s＞s₄，则自车没有被追尾的危险，属于安全状态；

若s≤s₄时，启动所述声音报警装置，提醒驾驶员注意后方车辆，采取必要的加速措施；

在v_j≥v，a≤a_j中，若驾驶员在所述声音报警装置提示之后，仍然没有采取必要措施，此时所述雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s₂为该情况下三级危险的安全距离，若s＜s₂，自车自动弹出所述防撞缓冲装置，来减少追尾车辆对后排乘客的冲击，最大限度的保护后排乘客的安全。

进一步的，所述汽车在路面上最大加速度a₁，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时a₁＝5m/s²，中等级时a₁＝6m/s²，低等级时a₁＝8.5m/s²。

进一步的，所述两车停止时的相对距离d₁，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时d₁＝5m，中等级时d₁＝4m，低等级时d₁＝3m。

进一步的，所述驾驶员反应时间t_r，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时t_r＝1.7s，中等级时t_r＝1.5s，低等级时t_r＝1.2s；

进一步的，所述制动力协调时间t_a设置为0.1s；

进一步的，所述制动力增长时间t_s设置为0.2s；

进一步的，当v_j＞40km/h，s₂＜0.7m时，自车自动弹出所述防撞缓冲装置，来减少追尾车辆对后排乘客的冲击，最大限度的保护后排乘客的安全。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型是一种主动防护的车辆防追尾系统及其方法，能够有效减少在夜间、雾霾、地面附着系数较低等能见度较低的天气下发生汽车追尾事故的概率，极大的保护后排乘客的安全；

2、本实用新型通过所述车载雷达将后车的相对速度、相对加速度和相对距离作为系统的输入，通过实际距离和理论安全距离进行比较，简化了系统的输入量，能够精确快速的判断自车的安全状态，并且在不同的危险状态下自车会自动采取不同的规避措施，大大减少了驾驶员的操作负担，同时也减少了对驾驶员操作的干涉，能够有效减少在能见度较低的天气下发生汽车追尾事故的概率。

附图说明

图1是防追尾系统框图。

图2是防撞缓冲装置结构示意图。

图3是防追尾系统算法流程框架图。

图中：1、数据采集单元；101、自车传感器；102、车载雷达；2、防追尾等级选择单元；3、ECU中央控制单元；4、警示单元；401、灯光显示装置；402、声音报警装置；403、防撞缓冲装置；4031、防撞杆套；4032、弹簧；4033、防撞杆纵杆；4034、电磁开关；4035、限位锁紧块；4036、限位锁紧孔；5、汽车尾部。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1所示，一种车辆防追尾系统包括数据采集单元1、防追尾等级选择单元2、ECU中央控制单元3和警示单元4。

所述防追尾等级选择单元2与所述ECU中央控制单元3连接，用于选择不同的防追尾等级。

所述数据采集单元1包括车载雷达102和自车传感器101；所述车载雷达102安装在汽车尾部中间位置，用于测得后方车辆的相对速度，相对加速度及相对距离，所述车载雷达102将采集到的数据传送到所述ECU中央控制单元3；所述自车传感器101用于测的自车的速度和加速度。

所述ECU中央控制单元3与所述警示单元4连接，所述ECU中央控制单元3能够实时对传递的数据进行计算和判断，并产生车辆的控制变化数据指示所述警示单元4执行相应的指令。

所述警示单元4包括灯光显示装置401、声音报警装置402和防撞缓冲装置403，所述灯光显示装置401用于引起后方车辆的注意；所述声音报警装置402用于提醒驾驶员注意后面车辆；所述防撞缓冲装置403安装在汽车尾部底盘一可容纳空间内，用于减少后方车辆对自车的冲击。

如图2所示，所述防撞缓冲装置403包括防撞杆套4031、弹簧4032、防撞杆纵杆4033、电磁开关4034和防撞杆横杆4037；所述防撞杆纵杆4033套在所述防撞杆套4031内，所述防撞杆纵杆4033一端固定在所述防撞杆横杆4037上，另一端通过所述弹簧4032与所述防撞杆套4031底部连接；所述电磁开关4034固定在所述防撞杆纵杆4033上，所述电磁开关4034上固定有限位锁紧块4035，所述防撞杆套4031上设有限位锁紧孔4036。

所述防撞杆纵杆4033为吸能材料做的缓冲杆。

所述弹簧4032为势能弹簧，平时处于压缩状态，所述限位锁紧块4035卡在所述限位锁紧孔4036当中，当所述警示单元4接到所述ECU中央控制单元3的指令，打开所述电磁开关4034时，所述限位锁紧块4035与所述限位锁紧孔4036分离，释放所述势能弹簧，所述防撞杆纵杆4033带动所述防撞杆横杆4037弹出，减少追尾车辆对自车的冲击。

所述防追尾等级分为高等级、中等级和低等级。

所述车载雷达为毫米波雷达，具有较强的距离探测能力，以及一定的穿透能力，能够在能见度较低的情况下，检测到后方车辆。

所述自车传感器型号为MEAS 52。

所述ECU中央控制单元型号为碟虎X8S。

所述灯光显示装置为汽车尾部高位制动灯。

如图3所示，本实用新型还提供一种车辆防追尾系统的控制方法，包括以下步骤：

(1)首先驾驶员根据车外的能见度，天气情况，以及路面潮湿度等情况设置所述防追尾等级，当下雨、下雪、雾霾等天气时，将选择高等级；当天气一般，但是路面不错，或者路面潮湿，但是天气好时选择中等级；当天气晴朗，能见度较高的时选择低等级；

(2)通过所述车载波雷达来实时检测后方车辆的相对速度、相对加速度和相对距离并且通过计算，得出自车防追尾的安全等级，安全等级分为安全状态、一级危险、二级危险和三级危险；所述警示单元根据不同的安全等级执行不同的指令，当达到一级危险时，启动所述灯光显示装置，引起后方车辆注意；当达到二级危险时，启动所述声音报警装置，提醒驾驶员注意后面车辆；当达到三级危险时，启动所述防撞杆缓冲装置。

所述步骤(2)具体包括以下步骤：

①通过所述车载雷达监测出后方物体的相对速度v_rel、相对加速度a_rel和相对距离s，通过传感器测出自车现有的速度v、加速度a，计算出前方物体的绝对速度v_j，v_j＝v+v_rel，和绝对加速度a_j＝a+a_rel；

②若v_j＜v，则自车没有被追尾的危险，属于安全状态；

③若v_j≥v，a＞a_j，计算危险距离，其中：

s₀＝[v×(v-v_j)/(a-a_j)+1/2×a×(v-v_j)²/(a-a_j)²]-v_j×(v-v_j)/(a-a_j)-1/2×a_j×(v-v_j)²/(a-a_j)²

s₀为v_j≥v，a＞a_j情况下一级危险的安全距离；

若s＞s₀，则自车属于安全状态，没有被后车追尾的危险，并继续监测实时的两车相对距离、相对速度和相对加速度；

若s≤s₀，则自车属于一级危险，有被后车追尾的危险，所述灯光显示装置将自动闪烁，提醒后车注意；

在v_j≥v，a＞a_j情况下，当所述灯光显示装置闪烁之后，后车仍旧不采取减速措施，此时所述车载雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s₁为该情况下二级危险的安全距离，

s₁＝v(t_a+t_s/2)+v²/2a₁+d₁；

其中：

t_a：制动力协调时间，设置为0.1s；

t_s：制动力增长时间，设置为0.2s；

a₁：汽车在路面上最大加速度，其与路面有关，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时a₁＝5m/s²，中等级时a₁＝6m/s²，低等级时a₁＝8.5m/s²；

d₁：两车停止时的相对距离，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时d₁＝5m，中等级时d₁＝4m，低等级时d₁＝3m。

若s＞s₁时，则自车属于安全状态，没有被后车追尾的危险，并继续监测实时的两车相对距离、相对速度和相对加速度；

若s≤s₁时，自动启动所述声音报警装置，提醒驾驶员注意后方车辆，采取必要的加速措施；

在v_j≥v，a＞a_j中，若驾驶员在所述声音报警装置提示之后，任然没有采取必要措施，此时所述车载雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s₂为该情况下三级危险的安全距离；若s＜s₂，v_j＞40km/h，s₂＜0.7m时，自车自动弹出所述防撞缓冲装置，来减少追尾车辆对后排乘客的冲击，最大限度的保护后排乘客的安全。

④v_j≥v，a≤a_j，s₃表示该情况下一级危险的安全距离；

$s_3=v(t_r+t_a+t_s/2)+v^2/2a_1-v_j(t_a+t_s/2)-v_j^2/2a_1+d_1$

其中：

t_r：驾驶员反应时间，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时t_r＝1.7s，中等级时t_r＝1.5s，低等级时t_r＝1.2s；

t_a：制动力协调时间，设置为0.1s；

t_s：制动力增长时间，设置为0.2s；

a₁：汽车在路面上最大加速度，其与路面有关，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时a₁＝5m/s²，中等级时a₁＝6m/s²，低等级时a₁＝8.5m/s²；

d₁：两车停止时的相对距离，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时d₁＝5m，中等级时d₁＝4m，低等级时d₁＝3m；

所述车载雷达实时检测的后车与前车的相对距离为s，若s＞s₃，则自车没有被追尾的危险，属于安全状态；

若s≤s₃，则自车处于一级危险距离，所述灯光显示装置自动闪烁，提醒后车注意；

在v_j≥v，a≤a_j，当所述灯光显示装置闪烁之后，后车仍旧不采取减速措施，此时所述车载雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s₄为该情况下二级危险的安全距离，

s₄＝v(t_a+t_s/2)+v²/2a₁+d₁

其中：

t_a：制动力协调时间，设置为0.1s；

t_s：制动力增长时间，设置为0.2s；

a₁：汽车在路面上最大加速度，其与路面有关，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时a₁＝5m/s²，中等级时a₁＝6m/s²，低等级时a₁＝8.5m/s²；

d₁：两车停止时的相对距离，在驾驶员设定的不同防追尾等级下设定的值也不同，高等级时d₁＝5m，中等级时d₁＝4m，低等级时d₁＝3m；

若s＞s₄，则自车没有被追尾的危险，属于安全状态；

若s≤s₄时，启动所述声音报警装置，提醒驾驶员注意后方车辆，采取必要的加速措施；

在v_j≥v，a≤a_j中，若驾驶员在所述声音报警装置提示之后，仍然没有采取必要措施，此时所述雷达监测的实时后车相对于前车的相对距离为s，s₂为该情况下三级危险的安全距离，若s＜s₂，v_j＞40km/h，s₂＜0.7m时，自车自动弹出所述防撞缓冲装置，来减少追尾车辆对后排乘客的冲击，最大限度的保护后排乘客的安全。

所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种车辆防追尾系统，其特征在于，包括数据采集单元(1)、防追尾等级选择单元(2)、ECU中央控制单元(3)和警示单元(4)；

所述防追尾等级选择单元(2)与所述ECU中央控制单元(3)连接，用于选择不同的防追尾等级；

所述数据采集单元(1)包括车载雷达(102)和自车传感器(101)；所述车载雷达(102)安装在汽车尾部(5)中间位置，用于测得后方车辆的相对速度，相对加速度及相对距离，所述车载雷达(102)将采集到的数据传送到所述ECU中央控制单元(3)；所述自车传感器(101)用于测的自车的速度和加速度；

所述ECU中央控制单元(3)与所述警示单元(4)连接，所述ECU中央控制单元(3)能够实时对传递的数据进行计算和判断，并产生车辆的控制变化数据指示所述警示单元(4)执行相应的指令；

所述警示单元(4)包括灯光显示装置(401)、声音报警装置(402)和防撞缓冲装置(403)，所述灯光显示装置(401)用于引起后方车辆的注意；所述声音报警装置(402)用于提醒驾驶员注意后面车辆；所述防撞缓冲装置(403)安装在汽车尾部(5)底盘一可容纳空间内，用于减少后方车辆对自车的冲击。

2.根据权利要求1所述的一种车辆防追尾系统，其特征在于，所述防撞缓冲装置(403)包括防撞杆套(4031)、弹簧(4032)、防撞杆纵杆(4033)、电磁开关(4034)和防撞杆横杆(4037)；所述防撞杆纵杆(4033)套在所述防撞杆套(4031)内，所述防撞杆纵杆(4033)一端固定在所述防撞杆横杆(4037)上，另一端通过所述弹簧(4032)与所述防撞杆套(4031)底部连接；所述电磁开关(4034)固定在所述防撞杆纵杆(4033)上，所述电磁开关(4034)上固定有限位锁紧块(4035)，所述防撞杆套(4031)上设有限位锁紧孔(4036)，所述限位锁紧块(4035)卡在所述限位锁紧孔(4036)当中。

3.根据权利要求2所述的一种车辆防追尾系统，其特征在于，所述防撞杆纵杆(4033)为吸能材料做的缓冲杆。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种车辆防追尾系统，其特征在于，所述防追尾等级分为高等级、中等级和低等级。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的一种车辆防追尾系统，其特征在于，所述车载雷达(102)为毫米波雷达。