CN205951821U - 一种基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，包括主控单元和信号探测单元；主控单元包括主控端蓝牙模块和报警模块，主控端蓝牙模块包括主控制器；主控制器与汽车中控连接通信，以获取驻车信息；报警模块的输入端连接主控制器；信号探测单元包括超声波传感器、人体感应器、红外传感器以及探测端蓝牙模块；超声波传感器安装于汽车尾部，人体感应器和红外传感器分别安装于汽车车门上；探测端蓝牙模块包括从控制器；超声波传感器、人体感应器以及红外传感器，将探测到的信号分别传输至从控制器，从控制器通过蓝牙将接收到的探测信号传输至主控制器。本实用新型在利用蓝牙技术简化车内布线的同时，利用多传感器结合提高了车辆开门时的安全性。

Description

一种基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统

技术领域

本实用新型涉及汽车开门防撞预警技术领域，特别是一种基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统。

背景技术

在汽车性能不断提升、汽车工业高速发展的今天，人们的交通出行越来越依赖汽车，因此汽车的安全技术也越来越受到关注，尤其是主动车辆安全技术，它不仅在对驾驶人员的进行保护，同时也能保护行人和非机动车辆。

在交通事故中，由于车辆开门导致后方驶来的非机动车与车门发生碰撞而造成的伤亡事故占有一定比重，汽车开门防撞预警系统正是为了避免该类事故发生而设计的一种汽车主动安全防护技术。在一些发展中国家中，由于交通规则和交通文明的教育尚未普及，而且道路交通条件较差，造成许多非机动车在机动车道上任意穿行，经常出现非机动车与开启的汽车车门发生碰撞的事故。为了有效减少因车门开启而引发的交通事故，单单依靠改善现有的道路交通状况和规范驾乘人员开车门的习惯，是很难在短时间内取得成效的。那么，最有效的方法是在汽车上加装开门防撞预警系统，该系统在驾乘人员打开车门之前利用传感器判断驻车时车辆所处的周围环境，当碰撞危险可能发生时，通过执行锁定车门和发出声光报警来提醒驾驶员。

目前大多数车载开门防撞系统都由主控芯片和传感器两部分组成，传感器与主控芯片之间的连接基本上都采用有线连接，连线的长短由传感器在车身上的安装位置和主控芯片的放置位置来决定。根据汽车开门风险监控的需要，车载防撞系统的传感器通常布置在车身周围：放置在后保险杠上的测距传感器通常用来检测后方来车或障碍物；设置在前保险杠上的测距传感器用来检测与前车的距离防止追尾；设置在侧边车门上的传感器通常用来检测经过的行人或者自行车摩托车防止碰擦。由于这些传感器设置分散，在车身上分布较广，如果用有线方式将其与主控芯片进行连接，那么车内的排线会非常复杂，也不利于日后的维护和检修。目前，整车在出厂前就配置开门防撞预警系统在国内外还比较少见。如果当车辆出厂后，用户再自行加装此类防撞系统需要对车辆进行改造，那么会因走线复杂对车体造成损坏，影响车内美观。此外，目前车载开门防撞系统的传感器种类单一，只在车尾部安装了探测器，因此只能探测后方驶来的摩托车或自行车，无法对路过的行人或者车门开启时蹭到墙体的情况进行探测，盲区较大。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题为：基于蓝牙无线传输技术对现有车载开门防撞系统进行无线化改造，并利用多传感器配合，实现在驾驶员驻车后有效探测后方同向行驶的非机动车和行人，并能对车门开启蹭到墙的风险进行预警，简化车内布线，提高车辆开门时的安全性。

本实用新型采取的技术方案具体为：一种基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，包括主控单元和信号探测单元；

主控单元包括主控端蓝牙模块和报警模块，主控端蓝牙模块包括主控制器；主控制器与汽车中控连接通信，以获取驻车信息；报警模块的输入端连接主控制器；

信号探测单元包括超声波传感器、人体感应器、红外传感器以及探测端蓝牙模块；超声波传感器安装于汽车尾部，人体感应器和红外传感器分别安装于汽车车门上；探测端蓝牙模块包括从控制器；超声波传感器、人体感应器以及红外传感器，将探测到的信号分别传输至从控制器，从控制器通过蓝牙将接收到的探测信号传输至主控制器。

本实用新型在应用时，超声波传感器用于探测车后方的非机动车辆等靠近车辆的信息，安装于车门上的人体感应器和红外传感器用于探测车门附近的行人或墙壁靠近车辆的信息。

主控制器与汽车中控系统的连接通信中，获取驻车信息是用作信号探测单元工作的启动信号，当存在开门碰撞风险时，本实用新型还可通过主控制器向汽车中控系统发出车门锁控制信号，从而使得汽车中控系统控制车门锁定，防止驾驶员因忽视报警信息而强行开门，提供双重保险，增强了安全性。

进一步的，本实用新型还包括电源模块，电源模块包括电压源和稳压电路；电压源采用汽车车载12V电瓶电压或5V电池电压；电压源经稳压电路得到3.3V电压，为主控制器和从控制器提供电源。

优选的，电源模块中，稳压电路包括第一级稳压电路和第二级稳压电路；汽车车载12V电压源连接第一级稳压电路，第一级稳压电路输出5V电压；第二级稳压电路包括输入选择开关和稳压部分，第一级稳压电路的输出端和5V电池电压分别连接输入选择开关的两个静触点，输入选择开关的动触点连接稳压电路部分，稳压电路部分输出3.3V电压。

更进一步的，本实用新型主控单元中，报警模块包括蜂鸣器和LED显示器，蜂鸣器和LED显示器的输入端分别连接主控制器。当驻车后存在开门碰撞风险时，控制器会根据接收到的信号探测单元的探测信号，控制蜂鸣器和LED显示器输出报警信号或报警信息。报警模块也可采用语音报警器等现有报警器。

优选的，本实用新型中，超声波传感器的数量为多个，安装于汽车尾部的保险杠上。优选为在汽车尾部保险杠的两端分别设置一个超声波传感器。

优选的，本实用新型中，汽车的各个车门上分别安装有人体感应器和红外传感器。

优选的，本实用新型中，主控端蓝牙模块和探测端蓝牙模块分别采用内置有单片机的型号为CC2541的蓝牙模块。蓝牙模块中的单片机即作为主控制器或从控制器。

优选的，本实用新型中，探测端蓝牙模块的数量为多个，超声波传感器的输出端连接一个探测端蓝牙模块，同一车门上安装的人体感应器和红外传感器的输出端连接一个探测端蓝牙模块。可最大限度简化系统结构，同时满足蓝牙传输距离要求，和数据传输处理时效的问题。

优选的，本实用新型中，信号探测单元的红外传感器采用反射式红外传感器。

本实用新型的有益效果为：利用低功耗蓝牙（BLE）技术将多方位汽车开门风险监控信息无线传输给主控制器，有效避免了有线连接时因走线复杂对车体造成损坏和影响车内美观的问题。本实用新型采用了类型更全面和布置更广泛的传感器，在所有车门上安装了红外对射传感器和红外热释电人体传感器，用于检测车门是否会蹭到墙体和路过车门的行人；在车后保险杠上安装了超声波传感器，用于探测后方同向行驶的非机动车，从而实现对驻车环境的多方位多层次的监控，降低事故发生率，减少因汽车开门失误而带来不必要损失。此外，当潜在汽车开门风险出现时，本发明能及时向汽车中控系统发送锁门指令，防止驾驶员因忽视报警信息而强行开门，提供双重保险，增强了安全性。

附图说明

图1所示为本发明系统结构示意框图；

图2所示为信号探测单元中各传感器在汽车上的分布位置示意图；

图3所示为第一级稳压电路示意图；

图4所示为第二级稳压电路示意图；

图5所示为红外传感器探测电路示意图；

图6所示为人体感应传感器接口电路图；

图7所示为超声波传感器接口电路图；

图8所示为蓝牙模块的电路连接图；

图9所示为LED显示器连接电路图；

图10所示为蜂鸣器连接电路图；

图11所示为汽车中控信息交换接口电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

参考图1所示，本实用新型基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，包括主控单元和信号探测单元；主控单元包括主控端蓝牙模块和报警模块，主控端蓝牙模块包括主控制器；主控制器与汽车中控连接通信，以获取驻车信息；报警模块的输入端连接主控制器；信号探测单元包括超声波传感器、人体感应器、红外传感器以及探测端蓝牙模块；超声波传感器安装于汽车尾部，人体感应器和红外传感器分别安装于汽车车门上；探测端蓝牙模块包括从控制器；超声波传感器、人体感应器以及红外传感器，将探测到的信号分别传输至从控制器，从控制器通过蓝牙将接收到的探测信号传输至主控制器。

在应用时，超声波传感器用于探测车后方的非机动车辆等靠近车辆的信息，安装于车门上的人体感应器和红外传感器用于探测车门附近的行人或墙壁靠近车辆的信息。

主控制器与汽车中控系统的连接通信中，获取驻车信息是用作信号探测单元工作的启动信号，当存在开门碰撞风险时，可通过主控制器向汽车中控系统发出车门锁控制信号，从而使得汽车中控系统控制车门锁定，防止驾驶员因忽视报警信息而强行开门，提供双重保险，增强了安全性。

实施例

结合图1至图10所示为本实用新型的一种具体实施例，以下分模块详细描述。

（1）电源模块：供电电源为两种：一是汽车车载12V电瓶提供的电压，二是另设5V锂电池或纽扣电池。和汽车中控相连的CC2541主控制器可利用汽车车载12V电瓶提供的电压，并降压到5V进行供电；负责控制汽车开门风险探测的CC2541从控制器可采用5V的锂电池进行供电。这两种电源最终都要经过稳压电路获得3.3V电压，供主控制器或从控制器的CC2541芯片使用。两种电压源也可根据需要进行选择，如结合图3和图4所示，图3为第一级稳压电路，用于将12V车载电源转5V电源，由1个LM7805模块、2个0.1μF滤波电容C1和C2组成。汽车电瓶输出的12V电压通过三端式正源稳压模块LM7805转换为5V电压，电容C1、C2为吸收浪涌的滤波电容，可滤除输入输出电流中的抖动脉冲，保证输出电压的稳定。图4为第二级稳压电路，用于选择两种5V电源中的一个进行3.3V电压的获取，选择开关S1可采用手动选择开关，或数字开关，用来切换两种输入电源类型。LDO-33芯片为3.3V的线性稳压器，可以将5V电压线性降压至3.3V，即对应图4中的 VCC，该芯片输入和输出两端的电容为吸收浪涌的滤波电容，保证输出电压的稳定。

（2）反射式红外传感器电路，原理参考红外测距传感器：由一组红外光电管、1个LM393电压比较器、2个LED指示灯、1个100欧姆电阻、2个1K电阻、2个10K电阻和2个0.1μF电容组成，如图5所示。当被测距离即反射距离小于预设的车门宽度时，接收管内的特殊PN结会被反射回来的红外线照射到，使得二极管反向电流增大，此时在LM393电压比较器的同相端和反相端的电压将会产生较大差值，其输出端将输出高电平，并送给从机CC2541内置单片机的P2_1引脚，表示车门开启时可能会蹭到墙的风险。

（3）人体感应传感器接口电路：图6 为人体感应传感器模块接口电路图。人体感应传感器用于检测是否有路过的行人。人体感应传感器的接口引脚如下：引脚VCC由锂电池提供的5V电源进行供电，OUT为检测结果输出，GND为接地。当传感器检测到附近人体发出的红外射线时，OUT引脚将输出高电平，并送给CC2541内置单片机的P0_0口，单片机通过检测P0_0口输入的电平高低来判断车辆附近是否有行人经过。

结合图1和图2，本实施例中，汽车的各个车门①②③④上分别安装有人体感应器和红外传感器。

（4）超声波传感器接口电路：超声波传感器模块安装在汽车的后保险杠上负责探测后方驶来的摩托车或自行车，参考图2所示，汽车尾部保险杠的两端分别设置一个超声波传感器⑤⑥。

图7为超声波传感器模块接口电路图。超声波传感器HC-SR04封装模块拥有4个引脚：引脚VCC由锂电池提供的5V电源进行供电；GND引脚接地；TRIG引脚为接收触发脉冲的控制端，与从机CC2541芯片内置的单片机P0_4口连接；ECHO为返回端，输出回波信号，与单片机的P0_5口连接。当从机CC2541内置的单片机通过超声波传感器的TRIG引脚发送一个20μS的高电平脉冲时，超声波传感器开始发送超声波，超声波遇到行驶中的摩托车、自行车时会产生反射，当超声波传感器接收到反射波时，ECHO引脚会输出信号，从机CC2541内置的单片机根据配合的时钟电路可计算从TRIG引脚接收到触发脉冲到ECHO引脚输出信号之间的时间差，即可换算出后方驶来的摩托车或自行车离汽车的距离，并做出预警处理。

（5）蓝牙模块，参考图8：CC2541蓝牙模块内置有增强型8051单片机的CC2541芯片、电源电路、蓝牙无线收发电路、天线电路、时钟电路和复位电路。蓝牙模块的电路连接图如图8所示。由于CC2541芯片有多组模拟信号电源引脚和一组数字信号电源引脚，因此需要利用电容和电感组成的串并联电路分出多路电源对CC2541芯片进行供电。复位电路采用手动复位方式，当手动按下按键时，RESET_N脚呈低电平，单片机复位。为了保证单片机串口通信波特率以及超声波传感器测距的精度，CC2541芯片内置的单片机时钟电路采用了两个不同频率的外部晶振：SX-32晶振（Y1）和MC-306晶振（Y2）。其中SX-32晶振（Y1）芯片的频率范围可以在12MHz到50MHz，在本实用新型中该晶振频率设定为32MHz，Y1晶振的两端与CC2541的XOSC32M_Q1和XOSC32M_Q1引脚相连，当超声波传感器工作时启用该晶振；MC-306晶振（Y2）芯片的频率为32.768KHz，与CC2541芯片的P2_3和P2_4引脚相连，提供系统的时钟信号。

本实施例中，探测端蓝牙模块的数量为多个，超声波传感器的输出端连接一个探测端蓝牙模块，同一车门上安装的人体感应器和红外传感器的输出端连接一个探测端蓝牙模块。可最大限度简化系统结构，同时满足蓝牙传输距离要求，和数据传输处理时效的问题。

（6）报警模块，分为蜂鸣器和LED显示器：蜂鸣器的功能是在主控制器CC2541判定需要进行报警时，通过蜂鸣器发出报警音，提醒驾乘人员不要打开车门。蜂鸣器报警电路如图10所示，该报警电路采用3.3V供电，当检测到驻车环境内存在风险时，主控制器CC2541的P2_2口输出高电平，使得三极管导通，触发扬声器通电并发出报警音；

LED显示器的功能是显示主控制器与从控制器是否连接的信息、从控制器传来的各传感器探测结果以及报警信息。图9为LED显器的接口电路图，选择OLED12864显示屏，并采用串行4线SPI接口方式，其中引脚VCC连接3.3V电源；GND为接地引脚；SCL为时钟信号引脚，与蓝牙CC2541模块内置单片机的P1_5口相连，用于提供显示屏的时钟刷新率；SDA为数据引脚，与单片机的P1_6口相连，用于传输显示数据；RST为复位引脚，与单片机的P1_7口相连，用于重置LED显示屏；引脚DC为数据与命令选择口，与单片机的P1_2口相连，用于切换显示屏的工作状态：接收显示的内容或是设置显示屏的工作方式。

（7）汽车中控信息交换接口电路，如图11所示：由于不同型号的车辆所采用的汽车中控系统类型不同以及目前市面上大部分车型都采用数字化电路，因此本实用新型采用一个通用的汽车中控模拟接口电路，该接口电路有3个IO口，分别用于传输HANDBREAK手刹车信号、KEY点火钥匙信号和DOORLOCK车门锁信号。拉起手刹时，HANDBREAK引脚输出高电平，放下手刹时为低电平；车辆处于点火/发动状态时，KEY点火钥匙信号引脚输出高电平，手动熄火后为低电平；DOORLOCK车门锁信号可控制汽车4扇车门的锁定，当主机CC2541向该引脚输入高电平时，汽车中控系统会自动锁上所有车门。当驾驶员主动熄火并拉起手刹，即HANDBREAK为高电平、KEY为低电平时，主机CC2541内置单片机将判定该组引脚状态信号为驻车信号。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，其特征是，包括主控单元和信号探测单元；

主控单元包括主控端蓝牙模块和报警模块，主控端蓝牙模块包括主控制器；主控制器与汽车中控连接通信，以获取驻车信息；报警模块的输入端连接主控制器；

信号探测单元包括超声波传感器、人体感应器、红外传感器以及探测端蓝牙模块；超声波传感器安装于汽车尾部，人体感应器和红外传感器分别安装于汽车车门上；探测端蓝牙模块包括从控制器；超声波传感器、人体感应器以及红外传感器，将探测到的信号分别传输至从控制器，从控制器通过蓝牙将接收到的探测信号传输至主控制器。

2.根据权利要求1所述的基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，其特征是，还包括电源模块，电源模块包括电压源和稳压电路；电压源采用汽车车载12V电瓶电压或5V电池电压；电压源经稳压电路得到3.3V电压，为主控制器和从控制器提供电源。

3.根据权利要求2所述的基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，其特征是，电源模块中，稳压电路包括第一级稳压电路和第二级稳压电路；汽车车载12V电压源连接第一级稳压电路，第一级稳压电路输出5V电压；第二级稳压电路包括输入选择开关和稳压部分，第一级稳压电路的输出端和5V电池电压分别连接输入选择开关的两个静触点，输入选择开关的动触点连接稳压电路部分，稳压电路部分输出3.3V电压。

4.根据权利要求1所述的基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，其特征是，主控单元中，报警模块包括蜂鸣器和LED显示器，蜂鸣器和LED显示器的输入端分别连接主控制器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，其特征是，超声波传感器的数量为多个，安装于汽车尾部的保险杠上。

6.根据权利要求5所述的基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，其特征是，汽车尾部保险杠的两端分别设置一个超声波传感器。

7.根据权利要求1至4任一项所述的基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，其特征是，汽车的各个车门上分别安装有人体感应器和红外传感器。

8.根据权利要求1至4任一项所述的基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，其特征是，主控端蓝牙模块和探测端蓝牙模块分别采用内置有单片机的型号为CC2541的蓝牙模块。

9.根据权利要求1至4任一项所述的基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，其特征是，探测端蓝牙模块的数量为多个，超声波传感器的输出端连接一个探测端蓝牙模块，同一车门上安装的人体感应器和红外传感器的输出端连接一个探测端蓝牙模块。

10.根据权利要求1至4任一项所述的基于蓝牙的汽车开门防撞预警系统，其特征是，信号探测单元的红外传感器采用反射式红外传感器。