CN204586758U - 一种汽车驻车后安全开门预警装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车驻车后安全开门预警装置，属于汽车安全技术领域。该汽车驻车后安全开门预警装置包括汽车门锁系统、雷达传感器、压力传感器、信息处理模块、数字信号处理系统、报警系统以及接口数据处理器，其中，信息处理模块包括滤波器、高频放大器及A/D转换器。当车停驶后，汽车电子控制单元将车速V＝0的信号经由接口数据处理器传递给数字信号处理系统(DSP)，之后给雷达传感器发出指令，雷达传感器开始向外发射24GHZ的高频短波，通过接收天线接收回波信号，先后经滤波、放大、A/D转换后经DSP进行分析处理，后将监测的情况及时反馈给驾驶员，以便驾驶员安全打开车门。该装置硬件结构简单，雷达传感器工作稳定、成本较低、便于推广。

Description

一种汽车驻车后安全开门预警装置

技术领域

本实用新型属于汽车安全技术领域，具体涉及一种汽车驻车后，主动监测外界靠近停驶汽车的移动物体，提醒驾驶员和乘客安全开门的预警装置。

背景技术

目前，汽车安全领域比较成熟的技术包括防抱死(ABS)、变道辅助(LCA)、电子制动分配(EBD)、电子稳定装置(ESP)、倒车雷达等，这些都是关于汽车在行驶过程中的主动安全技术，但是，汽车驻车后，驾驶员或者乘客在没有注意汽车周围环境，特别是没有注意车门周围环境的情况下，可能会在开门的瞬间与驶近车门附近的物体发生碰撞或剐蹭，造成安全事故。

发明内容

为了避免汽车驻车后，驾驶员忽视停车环境，开启车门与外界移动车辆碰撞所造成的安全隐患，完善汽车的主动安全，本实用新型提供一种汽车驻车安全开门预警装置，能够准确监测到汽车周围的移动物体，及时提醒驾驶员和乘客可能存在的危险。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种汽车驻车后安全开门预警装置，包括汽车门锁系统1、雷达传感器3、压力传感器5、信息处理模块、数字信号处理系统8、报警系统9以及接口数据处理器10，其中，信息处理模块包括滤波器4、高频放大器6及A/D转换器7，其特征在于，雷达传感器3安装在汽车左侧后视镜上，并与滤波器4相连，压力传感器5安装在汽车左侧前、后车门的内拉手处，并与高频放大器6相连，高频放大器6与A/D转换器7的输入端相连，数字信号处理系统8的输入端分别连接汽车电子控制单元2和A/D转换器7，输出端分别连接语音报警系统9和汽车门锁系统1。

其中，汽车门锁系统1采用双重控制，当雷达传感器的安全信号和压力传感器的信号同时出现时，完成解锁。

进一步地，雷达传感器3采用双通道调频连续波模式(FMCM)，数字信号处理系统(DSP)通过雷达传感器的发射信号与接收信号两路信号相位上的前后关系，确定移动物体的方向，滤除远离停驶车辆的信号，对靠近停驶车辆的信号进行后续处理。如果两路信号重合，说明物体静止，滤除无用信号，保留靠近停驶车辆的信号。

进一步地，报警系统9采用语音或蜂鸣报警系统。

该预警装置的工作原理：当A车停驶后，汽车电子控制单元(ECU)将车速V＝0的信号经由接口数据处理器传递给DSP，DSP接到V＝0的信号，给雷达传感器发出指令，雷达传感器开始工作，雷达传感器不断向外发射24GHZ的高频短波，通过接收天线接收回波信号，这些信号先后经滤波、放大、A/D转换后送入到DSP进行分析处理。DSP计算出靠近A车的移动物体的速度、距离以及靠近A车的时间。

在同一车道的B车驾驶员注意到A车车门已开的情况，一般情况B车驾驶员会规避前方存在的危险，由统计数据知B车驾驶员感知、识别、判断和反应A车忽然开门这个危险信号的时间约为0.4s，B车驾驶员采取减速、变道等措施的时间因人而异，但一般在0.3～4s之间，则移动车辆在该过程中总的反应时间为0.7～4.4s，移动车辆在该过程中总的反应时间为T0＝0.4+4＝4.4s，为提高其安全性，设定安全系数为1.5，则移动车辆远离停驶车辆的安全时间为t0＝4.4·1.5＝6.6s，t₀称为安全开门的时间域值。

当预测时间ti>t₀，即B车驶离A车的时间大于安全开门的域值时，DSP控制语音报警单元发出“可以开启车门”的提示，其中，t₀为安全开门的时间域值，ti为实时监测到的变化量。

当预测时间ti<t₀，即B车驶离A车的时间小于安全开门的域值时，DSP将此危险信息经由接口数据处理器分别传递给汽车门锁控制单元和语音报警控制单元，车门落锁，报警系统马上报警，发出“后方有物体靠近”的提示；当B车通过A车的危险区后，表明危险已经解除，报警系统发出“可以安全开启车门”的提示，这时驾驶员或者汽车后排左侧乘客拉动左侧车门把手，安装在车门把手内的压力传感器接收该信息，并将信号传给DSP处理，DSP接收到压力传感器信号后，向汽车门锁控制机构发出指令，实现解锁，驾驶员和乘客可以安全开门下车。

本实用新型的有益效果是，驾驶员在驻车后，系统会将监测的情况及时反馈给驾驶员，以便驾驶员安全打开车门。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为汽车驻车后安全开门预警装置工作示意图。

图1中：停驶车辆A、驶向A的汽车B、长度L、雷达波扫描的区域M、雷达传感器安装的位置O、监测的距离S。

图2为汽车驻车后安全开门预警装置原理示意图。

图2中：汽车门锁系统1、汽车电子控制单元2、雷达传感器3、滤波器4、压力传感器5、高频放大器6、A/D转换器7、数字信号处理系统8、报警系统9、接口数据处理器10。

图3为三角波调制FMCW雷达监测静止物体发射信号与接收信号频率时间关系图。

图4为三角波调制FMCW雷达监测移动物体发射信号与接收信号频率时间关系图。

图5为DSP信号处理模块的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型的方法作进一步描述，所述的实施例只是对本实用新型的权利要求的具体描述，权利要求包括但不限于所述的实施例内容。

本实用新型采用型号为LTC1064的滤波器、型号为LM318的高频放大器及型号为AD7862的A/D转换器。

实施例1

一种汽车驻车后安全开门预警装置，包括汽车门锁系统1、雷达传感器3、压力传感器5、信息处理模块、数字信号处理系统8、报警系统9以及接口数据处理器10，其中，信息处理模块包括滤波器4、高频放大器6及A/D转换器7，其特征在于，雷达传感器3安装在汽车左侧后视镜上，并与滤波器4相连，压力传感器5安装在汽车左侧前、后车门的内拉手处，并与高频放大器6相连，高频放大器6与A/D转换器7的输入端相连，数字信号处理系统8的输入端分别连接汽车电子控制单元2和A/D转换器7，输出端分别连接语音报警系统9和汽车门锁系统1。

其中，报警系统9采用语音报警系统.

进一步地，汽车门锁系统1采用双重控制，当雷达传感器的安全信号和压力传感器的信号同时出现时，完成解锁。

该预警装置的工作原理：当A车停驶后，汽车ECU将车速V＝0的信号经由接口数据处理器传递给DSP，DSP接到V＝0的信号，给雷达传感器发出指令，雷达传感器开始工作。雷达传感器不断向外发射24GHZ的高频短波，通过接收天线接收回波信号，这些信号先后通过滤波、放大、A/D转换以及DSP处理，DSP计算出靠近A车的移动物体的速度、距离以及靠近A车的时间。

在同一车道的B车驾驶员注意到A车车门已开的情况，一般情况B车驾驶员会规避前方存在的危险，由统计数据知B车驾驶员感知、识别、判断和反应A车忽然开门这个危险信号的时间约为0.4s，B车驾驶员采取减速、变道等措施的时间因人而异，但一般在0.3～4s之间，则移动车辆在该过程中总的反应时间为0.7～4.4s，移动车辆在该过程中总的反应时间为T0＝0.4+4＝4.4s，为提高其安全性，设定安全系数为1.5，则移动车辆远离停驶车辆的最大安全时间为t0＝4.4·1.5＝6.6s，t₀称为安全开门的时间域值。

具体工作过程如下：

静止物体的监测：如图3所示，是FMCW雷达监测静止物体发射信号与接收信号的时间关系图。Ft雷达发射波频率，Fr雷达反射波频率，f_D同一时刻发射波与反射波的频率差值，T为锯齿重复周期。通过二者频率在同一时刻上升或下降阶段的差值，可以监测静止物体到雷达传感器的距离。对于静止的物体，系统只做识别，此信号为无用信号，没有后续处理。

移动物体方向的判断：采用雷达传感器的双通道调频连续波模式，通过两路信号的前后关系，判断移动物体的方向，滤除远离停驶车辆的信号，对靠近停驶车辆的信号进行后续处理。

移动物体的监测：如图4所示，是FMCW雷达监测移动物体发射信号与接收信号的频率时间关系图，f+为调制信号上升阶段接收信号差频，f-为调制信号下降阶段接收信号差频，Δf为多普勒效应引起的频移，建立三角函数方程，解算出移动物体的距离S、速度V以及通过驻驶车辆的时间ti。

移动物体的速度计算公式为：

移动物体的距离计算公式为：

移动物体通过驻车的时间计算公式为：

其中，C为光速，f0为雷达的发射频率。

B车车身长度为4.5m，B车距离A车的距离为170m，B车以80km/h驶向停驶的A车。

B车以此车速驶离A车所需的时间为：

$t_1=\frac{s_1+L}{{\mathrm{\&upsi;}}_1}=\frac{(170+4.5)x3.6}{80}=7.853s$

t₁>t₀,即B车驶离A车的时间大于安全开门的域值，DSP控制语音报警单元发出“可以开启车门”的提示。

实施例2

B车车身长度为4.5m，B车距离A车的距离为150m，B车以100km/h驶向停驶的A车。

A车上雷达传感器向后方发射高频雷达波，雷达波遇到B车后发生发射，发射和反射的雷达波信号传递到DSP中，DSP中的程序开始运行，首先通过发射波和反射波二者频率在同一时刻上升或下降阶段的差值，判断出B物体为移动的物体；程序继续运行，接着通过两路信号的前后关系，判断出B物体在靠近A车，得到B车靠近A车的速度、距离以及B车以此车速驶离A车所需的时间，B车以此车速驶离A车所需的时间：

$t_2=\frac{s_2+L}{{\mathrm{\&upsi;}}_2}=\frac{(150+4.5)\&times;3.6}{100}=5.562s$

t₂<t₀，B车驶离A车的时间小于安全开门的域值，DSP将此危险信息经由接口数据处理器分别传递给汽车门锁控制单元和语音报警控制单元，车门落锁，报警系统马上报警，发出“后方有物体靠近，5.562秒后可开启车门”的提示；当危险信号解除后，驾驶员或者汽车后排左侧乘客拉动左侧车门把手，安装在车门把手内的压力传感器接收该信息，并将信号传给DSP处理，DSP接收到及压力传感器信号后，向汽车门锁控制机构发出指令，实现解锁，驾驶员和乘客可以安全开门下车。

实施例3

B车车身长度为4.8m，B车距离A车的距离为50m，速度为60km/h,B车以此车速度驶离A车所需的时间为

$t_3=\frac{s_3+L}{{\mathrm{\&upsi;}}_3}=\frac{(50+4.8)\&times;3.6}{60}=3.288s$

t₃<t₀，B车驶离A车的时间小于安全开门的域值，DSP将此危险信息经由接口数据处理器分别传递给汽车门锁控制单元和语音报警控制单元，车门落锁，报警系统马上报警，发出“后方有物体靠近，3.288秒后可开启车门”的提示。

当B车通过A车的危险区后，这时，表明危险已经解除，报警系统发出“可以安全开启车门”的提示。

Claims (4)

1.一种汽车驻车后安全开门预警装置，包括汽车门锁系统(1)、雷达传感器(3)、压力传感器(5)、信息处理模块、数字信号处理系统(8)、报警系统(9)以及接口数据处理器(10)，其中，信息处理模块包括滤波器(4)、高频放大器(6)及A/D转换器(7)，其特征在于，雷达传感器(3)安装在汽车左侧后视镜上，雷达传感器(3)与滤波器(4)相连，压力传感器(5)安装在汽车左侧前、后车门的内拉手处，压力传感器(5)与高频放大器(6)相连，高频放大器(6)与A/D转换器(7)的输入端相连，数字信号处理系统(8)的输入端分别连接汽车电子控制单元(2)和A/D转换器(7)，输出端分别连接语音报警系统(9)和汽车门锁系统(1)。

2.如权利要求1所述的汽车驻车后安全开门预警装置，其特征在于，所述的汽车门锁系统(1)采用双重控制，当雷达传感器的安全信号和压力传感器的信号同时出现时，完成解锁。

3.如权利要求1所述的汽车驻车后安全开门预警装置，其特征在于，所述的雷达传感器(3)采用双通道调频连续波模式。

4.如权利要求1所述的汽车驻车后安全开门预警装置，其特征在于，报警系统(9)采用语音或蜂鸣报警系统。