CN212723345U - 一种背包及其基于毫米波雷达的安全辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背包及其基于毫米波雷达的安全辅助装置。该装置设置在行人身上，包括若干毫米波雷达模块，用于获取目标的距离、速度和角度信息，并将目标的距离、速度和角度信息发送至主控模块，主控模块根据目标的距离和角度计算目标与行人之间的横向距离，当目标的速度大于设定的速度阈值且目标与行人的横向距离小于设定阈值时，主控模块控制振动器工作。本实用新型具有优良的穿透性，不受气候等限制，并通过采用振动器和警示灯，及时提醒使用者和驾驶员，根据计算出的靠近时间，调整闪烁频率和振动频率，更加智能有效的提醒使用者和驾驶员情况的紧急程度，根据目标的方位来控制对应的警示灯和振动器工作，更加精确的提醒。

Description

一种背包及其基于毫米波雷达的安全辅助装置

技术领域

本实用新型涉及安全辅助技术领域，具体涉及一种背包及其基于毫米波雷达的安全辅助装置。

背景技术

现在，很多人习惯出行的时候埋头看手机甚至戴着耳机，背包作为出行通勤的必备品之一，尤其对于学生和上班族来说更是形影不离，背包者由于注意力分散容易忽略身后的车辆，设置背包上的避障安全辅助功能，提高城市居民日常出行的安全水平，能更好的助推未来智慧城市的发展建设。

在背包上建立智能预警系统，通过有效避障提升其安全辅助性能，背包者能够在行进过程中，可以提前感知到身后车辆的间隔距离，保证在安全活动范围内移动，在有车辆靠近的时候，可以及时反应并避让，就能有效的达到预警效果。

目前国内外在针对背包设计的安全辅助技术仍然存在这很大的市场空缺，在提升安全性能设计方面，有很大的可塑和扩展空间。如下列举了一些在背包安全性能应用上的设计：

(1)反光条：通过在背包后侧添加反光条，可以在夜间有效的被后方来车驾驶者发现，这一设计目前应用范围较为广泛，但是很大程度上依赖于后来来车的主动避让，而背包使用者则处于被动的的状态，此外，反光条可视距离较短，遇上大雾雨雪等恶劣天气，后方来车可能无法在安全反应距离之内及时发现，安全性能较低；

(2)LED灯：将LED灯与雷达感应系统相结合，通过LED灯闪动的频率来反映雷达监测到的车速快慢，但是由于背包背在身后，很大概率上不能及时被使用者本人发现，效果较弱；

(3)GPS：背包上装有GPS定位系统，使用者尤其是年龄较小的群体，在发生意外情况的时候，家长可以通过GPS获得使用者本人的位置信息，但是这一装置对于背包在避障方面的安全辅助的主动性较为滞后，不能及时有效的避免意外情况的发生，效果较差。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种背包及其基于毫米波雷达的安全辅助装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于毫米波雷达的安全辅助装置，设置在行人身上，包括若干毫米波雷达模块，所述毫米波雷达模块用于获取目标的距离、速度和角度信息，所述毫米波雷达模块与主控模块连接，以将目标的距离、速度和角度信息发送至主控模块，所述主控模块根据目标的距离和角度计算目标与行人之间的横向距离，所述主控模块还连接有电池和振动器驱动电路，所述振动器驱动电路与若干振动器连接，当目标的速度大于设定的速度阈值且目标与行人的横向距离小于设定阈值时，所述主控模块控制振动器工作。

进一步的，所述主控模块连接有警示灯驱动电路，所述警示灯驱动电路与警示灯连接，当目标的速度大于设定的速度阈值且目标与行人的横向距离小于设定阈值时，所述主控模块控制警示灯工作。

进一步的，所述主控模块还用于计算目标以当前速度运动至行人横向齐平位置所需的时间，所述主控模块根据目标以当前速度运动至行人横向齐平位置所需的时间控制警示灯闪烁和振动器工作，所述警示灯的闪烁频率和振动器的振动频率均与目标以当前速度运动至行人横向齐平位置所需的时间成反比。

进一步的，所述警示灯包括若干LED，所述警示灯驱动电路包括与主控模块连接的LED驱动芯片，所述LED驱动芯片通过开关控制电路与LED连接。

进一步的，所述振动器驱动电路包括与主控模块连接的电机驱动模块，所述电机驱动模块与振动器的电机连接。

进一步的，所述振动器驱动电路还包括连接在主控模块与电机驱动模块之间的光电耦合电路。

进一步的，还包括光强度传感器，用以采集环境中的光强度，所述光强度传感器与主控模块连接，以使主控模块可根据环境中的光强度控制LED的亮度。

在第二方面，本实用新型提供了一种背包，包括本体和设置在本体前侧的肩带，还包括上述的基于毫米波雷达的安全辅助装置。

进一步的，所述肩带包括左右间隔设置的两个，所述LED包括个，其中两个分别设置在本体的两侧，其余一个设置在本体的后侧，所述振动器包括两个，分别设置在两个肩带上。

进一步的，所述毫米波雷达模块还用于获取目标相对于行人的方位，并将目标相对于行人的方位发送至主控模块，如目标出现在侧后方，则所述主控模块控制该侧及后侧的LED和该侧的振动器工作，如目标出现在正后方，则所述主控模块控制三个LED和两个肩带上振动器工作。

有益效果：1、在大雾天气、黑夜等特殊天气下，驾驶者很难及时发现路边行人，背包上安装毫米波雷达，具有优良的穿透性，不受气候等限制。

2、背包正后方及左右后方(选装)毫米波雷达，左右开角约100度，探测距离为30-50米，三雷达约280度，并通过采用振动器，可以保证在足够的安全距离内，及时提醒使用者，了解后方存在危险，从而主动避让，同反光条和LED等相比，安全性能大大提升，优势突出；通过警示灯可有效提醒驾驶员。

3、根据目标的距离和速度计算出来的靠近时间，调整警示灯的闪烁频率和振动器的振动频率，更加智能有效的提醒驾驶员和使用者情况的紧急程度。

4、根据目标的方位来控制对应的警示灯和振动器工作，更加精确的提醒驾驶员和使用者。

附图说明

图1是本实用新型实施例的基于毫米波雷达的安全辅助装置的原理框图；

图2是计算目标与行人的之间的横向距离和纵向距离的原理示意图；

图3是本实用新型实施例的主控模块的第一部分电路图；

图4是本实用新型实施例的主控模块的第二部分电路图；

图5是本实用新型实施例的主控模块的第三部分电路图；

图6是本实用新型实施例的警示灯驱动电路的电路图；

图7是本实用新型实施例的振动器驱动电路的电路图；

图8是本实用新型实施例的光强度传感器的电路图；

图9是本实用新型实施例的电源电路的电路图；

图10是本实用新型实施例的GPS模块的电路图；

图11是本实用新型实施例的背包的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1至10所示，本实用新型实施例提供了一种基于毫米波雷达的安全辅助装置，该装置设置在行人身上，该装置包括若干毫米波雷达模块1，毫米波雷达模块1用于获取目标的距离、速度和角度信息。其中，目标包括了机动车辆和非机动车辆，如汽车、摩托车、电动车和自行车等。目标的距离、速度和角度信息的获取均通过毫米波雷达模块1的现有功能实现，如图2所述，当运动目标进入毫米波雷达模块1的探测范围时，毫米波雷达模块1通过发射和接受电磁波检测运动目标的距离d、速度v和角度θ信息。毫米波雷达模块1与主控模块2连接，毫米波雷达模块1将目标的距离d、速度v和角度θ信息发送至主控模块2，主控模块2根据目标的距离d和角度θ获取目标与行人之间的横向距离x＝d×sinθ，主控模块2的优选型号为STM32F429，且其连接有电池3和振动器驱动电路6，以从电池3获取工作电源。还有选在电池3与主控模块2之间设置开关8，以在不需要使用本装置时，通过开关8关闭本装置运行。振动器驱动电路6与若干振动器7连接，当目标的速度v大于设定的速度阈值且目标与行人的横向距离小于设定阈值时，主控模块2控制振动器7工作，以对行人进行安全提醒。

本实用新型实施例的主控模块2还连接有警示灯驱动电路4，警示灯驱动电路4与警示灯5连接，同样，当目标的速度v大于设定的速度阈值且目标与行人的横向距离小于设定阈值时，主控模块2控制警示灯5工作，以提醒驾驶员前方有行人。

本实用新型实施例的主控模块2还用于计算目标以当前速度运动至行人横向齐平位置所需的时间t，如图2所示，先根据目标的距离d和角度θ计算出目标与行人的之间的纵向距离y，然后在根据目标与行人的之间的纵向距离y和目标的速度v,计算出时间t，t＝y/v。主控模块2根据目标以当前速度运动至行人横向齐平位置所需的时间控制警示灯5闪烁和振动器7工作，并且，警示灯5的闪烁频率以及振动器7的振动频率均与目标以当前速度运动至行人横向齐平位置所需的时间t成反比。即时间t越长，警示灯5的闪烁频率和振动器7的振动频率越低，时间t越短，警示灯5的闪烁频率和振动器7的振动频率越高，以不同的振动频率和闪烁频率来分别对行人和驾驶员进行安全提醒。

如图6所示，本实用新型实施例的警示灯5优选包括若干LED，警示灯驱动电路4包括与主控模块2连接的LED驱动芯片，LED驱动芯片通过开关控制电路与LED连接。LED驱动芯片可以采用的型号为SN3351或SN3354。开关控制电路优选包括一个MOS管，LED驱动芯片与MOS管的栅极连接，ED驱动芯片输出高电平信号时，使MOS管的源极和栅极导通，使LED的负极与地连接。

如图7所示，本实用新型实施例的振动器驱动电路6包括与主控模块2连接的电机驱动模块，电机驱动模块与振动器7的电机连接。振动器驱动电路6还包括连接在主控模块2与电机驱动模块之间的光电耦合电路。光电耦合电路包括光电耦合模块，光电耦合模块的优选型号为TLP521-1。

如图1和8所示，本实用新型实施例还包括光强度传感器9，光强度传感器9用以采集环境中的光强度，光强度传感器9与主控模块2连接，进而将采集的环境中的光强度信号发送至主控模块2，以使主控模块2可根据环境中的光强度控制LED的亮度。具体的，在光强度传感器9检测到环境中的光强度较强时，主控模块2控制LED的亮度较高，在光强度传感器9检测到环境中的光强度较弱时，主控模块2控制LED的亮度较低，即保证驾驶员能够看到LED闪烁，又可避免LED闪烁引起眼睛不适。

另外，如图9所示，电池3的输出电压优选为12V，为了满足装置的电压需求，可以在电池3与主控模块2之间连接电源电路，电源电路通过DC开关稳压器U3将12V电压转化为3.3V电压。

如图10所示，本实用新型实施例也可像现有技术一样设置GPS模块，通过GPS模块采集行人的位置信息，GPS模块的优选型号为SIM808，将GPS模块与主控模块2连接，主控模块2可控制GPS模块将位置信息发出，便于行人的家人等知道其位置。

结合图1至11，基于以上实施例，本领域技术人员可以理解，本实用新型还提供了一种背包，包括本体101和设置在本体101前侧的肩带102，还包括上述的基于毫米波雷达的安全辅助装置。其中，肩带102包括左右间隔设置的两个，LED优选包括三个，其中两个分别设置在本体1的两侧，其余一个设置在本体101的后侧，以对不同来向的目标的驾驶者进行提醒，振动器7优选包括两个，分别设置在两个肩带102上，优选设置在肩带上端附近，可与使用者的肩部较好的接触，便于感知。

毫米波雷达模块1还用于获取目标相对于行人的方位，并将目标相对于行人的方位发送至主控模块2，如目标出现在侧后方，则主控模块2控制该侧及后侧的LED和该侧肩带102上的振动器7工作，例如，目标出现在行人的左侧后方，主控模块2控制左侧及后侧的LED闪烁，并控制左侧肩带上的振动器7震动，如目标出现在正后方，则主控模块2控制两个肩带102上的振动器7同时工作，并控制本体102两侧及后侧的三个LED同时闪烁。进而精准的提醒行人需要注意的方向，并确保驾驶员能够看到LED闪烁。需要说明的是，毫米波雷达模块1、主控模块、警示灯驱动电路4和振动器驱动电路6可以集成在一个壳体内，并以可拆卸的方式设置在背包的正后方，可在壳体上设置如电池接口和警示灯及振动器控制接口，以与电池3、警示灯5和振动器7分别连接，电池3进而可以单独取下进行充电，电池3的容量优选为5000mA左右，可供装置持续工作10个小时左右。警示灯5和振动器7也可以分别采用可拆卸的方式固定在本体101肩带102上。也可以根据需要在壳体上设置两个扩展雷达接口，两个扩展雷达接口与壳体内的主控模块2连接，通过扩展雷达接口可使主控模块2连接扩展毫米波雷达模块103，两个扩展毫米波雷达模块分别设置在本体101的两侧，这样约可对侧后方280°的范围进行检测预警。在不需要采用扩展雷达模块103时，可采用硅胶堵头将通过扩展雷达接口封堵。扩展毫米波雷达模块可采用4P防水线缆与扩展雷达接口连接，实现供电及通讯。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于毫米波雷达的安全辅助装置，设置在行人身上，其特征在于，包括若干毫米波雷达模块，所述毫米波雷达模块用于获取目标的距离、速度和角度信息，所述毫米波雷达模块与主控模块连接，以将目标的距离、速度和角度信息发送至主控模块，所述主控模块根据目标的距离和角度计算目标与行人之间的横向距离，所述主控模块还连接有电池和振动器驱动电路，所述振动器驱动电路与若干振动器连接，当目标的速度大于设定的速度阈值且目标与行人的横向距离小于设定阈值时，所述主控模块控制振动器工作，所述主控模块连接有警示灯驱动电路，所述警示灯驱动电路与警示灯连接，当目标的速度大于设定的速度阈值且目标与行人的横向距离小于设定阈值时，所述主控模块控制警示灯工作。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的安全辅助装置，其特征在于，所述主控模块还用于计算目标以当前速度运动至行人横向齐平位置所需的时间，所述主控模块根据目标以当前速度运动至行人横向齐平位置所需的时间控制警示灯闪烁和振动器工作，所述警示灯的闪烁频率和振动器的振动频率均与目标以当前速度运动至行人横向齐平位置所需的时间成反比。

3.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的安全辅助装置，其特征在于，所述警示灯包括若干LED，所述警示灯驱动电路包括与主控模块连接的LED驱动芯片，所述LED驱动芯片通过开关控制电路与LED连接。

4.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的安全辅助装置，其特征在于，所述振动器驱动电路包括与主控模块连接的电机驱动模块，所述电机驱动模块与振动器的电机连接。

5.根据权利要求4所述的基于毫米波雷达的安全辅助装置，其特征在于，所述振动器驱动电路还包括连接在主控模块与电机驱动模块之间的光电耦合电路。

6.根据权利要求3所述的基于毫米波雷达的安全辅助装置，其特征在于，还包括光强度传感器，用以采集环境中的光强度，所述光强度传感器与主控模块连接，以使主控模块可根据环境中的光强度控制LED的亮度。

7.一种背包，包括本体和设置在本体前侧的肩带，其特征在于，还包括权利要求1至6任一所述的基于毫米波雷达的安全辅助装置。

8.根据权利要求7所述的背包，其特征在于，所述肩带包括左右间隔设置的两个，所述警示灯包括三个，其中两个分别设置在本体的两侧，其余一个设置在本体的后侧，所述振动器包括两个，分别设置在两个肩带上。

9.根据权利要求8所述的背包，其特征在于，所述毫米波雷达模块还用于获取目标相对于行人的方位，并将目标相对于行人的方位发送至主控模块，如目标出现在侧后方，则所述主控模块控制该侧及后侧的LED和该侧的振动器工作，如目标出现在正后方，则所述主控模块控制三个LED和两个肩带上振动器工作。

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