專利名稱：雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車輛自動制動安全裝置。尤其是涉及利用雷達監(jiān)控的車輛自動制動安全裝置。
背景技術：
目前，在全國乃至全世界范圍內(nèi)，由于行駛車輛造成的交通事故是驚人的。嚴重威脅著人類的人身安全！在諸多的交通事故中，最重要的因素之一就是在行駛中的車輛前方突然出現(xiàn)障礙物時，司機來不及反應造成的惡性交通事故。即使司機正常反應，如車輛時速為80公里，司機反應的時間(一般約0.9S)車輛已駛出二十余米！此時事故可能早已發(fā)生。因此，隨著電子技術的發(fā)展與應用，利用電子反應代替人的反應是避免此類惡性交通事故的唯一途徑，勢在必行！目前，國內(nèi)外已有許多關于電子控制機動車自動安全裝置的專利出現(xiàn)，由于存在這樣或那樣的問題，致使推廣應用仍存在很多問題。國外這方面的系統(tǒng)一般性能較好，但造價普遍較高，使中低檔車難以接受。而國內(nèi)的專利主要問題是:一、作用距離太小(如超聲波或激光半導體發(fā)射器)，不能滿足車輛高速行駛的探測距離要求:二、干擾問題，車輛本身就是一個強干擾源，比如利用紅外線發(fā)射裝置，沒有有效的抗干擾措施，不能達到預期的目的；三、設計太繁瑣、復雜，安裝麻煩，使用很不方便，導致汽車生產(chǎn)廠家與司機不愿接受，仍然難以推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種利用微功率雷達進行監(jiān)測，結構簡單實用，抗干擾能力強，有足夠的監(jiān)測距離和性能安全可靠的車輛自動制動裝置。本實用新型的目的是這樣實觀的:該裝置由帶多項控制的電源電路(2)、雷達發(fā)射控制電路(3)，接收控制電路(4)，計數(shù)寄存電路(5)，判別電路(6)，低速控制電路(7)，驅(qū)動制動和報警電路(8)，恒距離跟蹤電路(9)等組成。工作時，由晶體振蕩器產(chǎn)生高頻率的振蕩脈沖(頻率達350MHz)。經(jīng)分頻器產(chǎn)生頻率低數(shù)百倍的方波組，經(jīng)微功率雷達的發(fā)射機(載波頻率大于12GHz)，向車輛正前方定時發(fā)射，當車輛前方有障礙物時，由雷達接收機接收到回波信號，經(jīng)處理后，送判別電路，判別電路將回波時間與由車速傳感器信號變換來的延遲脈沖相比較，以判別回波信號是否在延遲脈沖內(nèi)，即確認障礙物是否在需要緊急制動的危險距離內(nèi)，并判別“障礙物是否在移動”，即前方物體是否是相對或相向行駛的車輛，如果是這樣，亦即是會車或需要超車，此時報警器報警，提醒駕駛員注意；如果前方物體是“不移動”的，則視為危險情況，報警的同時，立即發(fā)出制動信號，關閉油門和啟動制動系統(tǒng)，達到緊急自動制動的目的。本實用新型所述的電源控制電路(2)由車輛開關、轉(zhuǎn)向開關、手動開關和變壓器隔離輸出電路或繼電器隔離輸出電路組成；所述車輛啟動開關、轉(zhuǎn)問開關和手動開關分別串接在電源與隔離輸出電路之間，隔離輸出電路用銅箔屏蔽。[0007]本實用新型所述的發(fā)射控制電路(3)，由晶體振蕩器、分頻器、發(fā)射天線組成，由晶體振蕩器產(chǎn)生一個頻率為350MHz的脈沖，作為CP脈沖，經(jīng)由計數(shù)器IC2、IC3組成的分頻器分頻，經(jīng)門電路M7 M12形成周期為1463ns每組為8個的脈沖組，經(jīng)發(fā)射機和天線向車輛正前方發(fā)射，發(fā)射周期為19.73ms.[0008]本實用新型所述的接收控制電路(4)，由接收天線，接收機及由時基電路IC4、IC5等組成的車速信號變換電路組成。經(jīng)發(fā)射機發(fā)射的脈沖，一旦車輛前方有障礙物時，便產(chǎn)生回波信號，由接收天線接收，經(jīng)接收機處理后，與車速變換脈沖相比較。車速變換電路是由機動車點火開關處取出其開閉信號(開閉頻率與車速成正比)，形成平均值的電壓信號，經(jīng)時基電路IC4等電路變換為一個延遲脈沖信號，如回波信號(前沿)在此延遲脈沖內(nèi)，即為“危險距離”(車速的“危險距離”依據(jù)由公安交通菅理部門的相關資料擬定)?？驁D(I)是車速傳感器。.[0009]本實用新型所述的計數(shù)寄存電路(5)與判別電路(6)，由計數(shù)器IC7，移位寄存器I CS,減法器IC9及二進制計數(shù)器IC10，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC12，數(shù)值比較器IC14等組成。當發(fā)射機發(fā)射脈沖的同時，計數(shù)器IC7開始計數(shù)，產(chǎn)生回波時計數(shù)停止(沒有回波則計數(shù)清除)。之后，將計數(shù)數(shù)值移位到寄存器IC8寄存，當?shù)诙伟l(fā)射脈沖又產(chǎn)生回波時，計數(shù)器的數(shù)值與寄存器的數(shù)值送到函數(shù)發(fā)生器IC9相減，以減數(shù)判斷前方障礙物性質(zhì)。如果減數(shù)為零(±1的誤差)，則回波可能是公路上的隔離柵或者是前方車速相等的行駛中的車輛所致，此時勿需處理；如減數(shù)不是零，則減數(shù)送到數(shù)值比較器IC14與由555時基電路IC4與IC7 二進制計數(shù)器(電路4)組成的車速變換數(shù)字信號相比較，如減數(shù)大于車速數(shù)值則為會車；小于車速數(shù)值，則為前方有向前行駛的車輛，且車速低于本車(可以超車)；數(shù)值相等，則前方為“不移動物體”，此時即為危險情況，信號由觸發(fā)器IC15存儲，送到驅(qū)動系統(tǒng)(圖8)控制油門及啟動制動。車輛制動采用脈沖式，一方面保證了車輛的平穩(wěn)，更重要的是起到了判別“障礙物是否始終存在”的作用，因為每發(fā)射一次脈沖，產(chǎn)生一次制動信號，如障礙物一直存在，則車輛一直間斷地制動，直到車輛停止。如果障礙物一閃而過(如掠過的飛鳥，快速跑過的獸類，快速橫向通過的車輛等)。車輛僅在障礙物存在的時間內(nèi)間斷地制動，障礙物消失，制動信號隨之消失，車輛繼續(xù)行駛。同時，用第二次回波與第一次回波相減，亦有抑制“一閃而過”物體的作用。由觸發(fā)器IC12、IC13組成的電路為“緊急制動電路”。當車輛前方障礙物的距離低于30M(可調(diào))時，立即報警關閉油門并緊急制動。關閉油門可用電動泵，緊急制動對于具有ABS功能的機動車給出制動信號即可，無此功能的車輛可使用電磁閥；對于電動車只需切斷電源即可。本實用新型所述的低速控制電路(7)由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和繼電器等組成，其雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC16的輸入端由車速變換電路的延遲信號和由觸發(fā)器IC17等組成的延遲電路產(chǎn)生的延遲信號(可調(diào))經(jīng)門電路M42、M39送入相比較，車速低于設定值時，繼電器J2吸合。所述繼電器串接在發(fā)射電路中，在車速低于一定數(shù)值時，自動切斷發(fā)射電路。本實用新型所述的恒距離跟蹤電路(9)由一個開關控制鍵K3、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC19、IC20、IC21、IC22和邏輯判別電路M45、M46等組成，所述單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被信號觸發(fā)時，便產(chǎn)生一個單脈沖，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC19，產(chǎn)生表示跟蹤的最近距離脈沖，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC20產(chǎn)生表示跟蹤的最遠距離脈沖，IC19與IC20的輸出分別通過門電路M45、M46送到判別觸發(fā)器IC21與IC22，IC21與IC22的輸出分別通過三極管與驅(qū)動制動的電磁線圈Xl X4連接。兩個延時脈沖經(jīng)邏輯判別后，如果車速信號在恒距離內(nèi)，車輛正常繼續(xù)行駛；如大于或小于恒距離，則由邏輯判別電路產(chǎn)生脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路使電磁閥Xl或X2吸合，其中一個固定在油門控制系統(tǒng)上，另一個固定在制動系統(tǒng)上，使車速提高或減小車速，以保持恒距離跟蹤。系統(tǒng)與太陽能風力互補電動汽車(發(fā)明人另一專利)配套可形成理想的節(jié)能環(huán)保汽車。本實用新型與其他的汽車安全裝置相比具有如下特點:1、電路設計簡易可行，針對性強。具有比較理想的自動判斷和控制功能。2、抗干擾性強。除采取了變壓器隔離和薄銅箔屏蔽的防干擾措施，有效地避免了外界及本車的電磁干擾外，電路本身亦有較好的抑制干擾性能。3、檢測距離遠，適應不同車速的要求。4、車輛制動采用脈沖式，一方面保證了車輛的平穩(wěn)剎車，同時也起到隨時判別“障礙物是否始終存在”的作用，障礙物消失，制動信號隨之消失。

圖1是本實用新型提供的雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)的組成框圖。圖2是本實用新型提供的雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)帶多項控制的電源電路圖。圖3是本實用新型提供的雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)的發(fā)射控制電路圖。圖4是本實用新型提供的雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)的接收控制電路圖。圖5是本實用新型提供的雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)的計數(shù)寄存電路圖。圖6是本實用新型提供的雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)判別電路圖。圖7是本實用新型提供的雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)低速控制電路圖。圖8是本實用新型提供的雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)驅(qū)動制動和報警電路示意圖。圖9是本實用新型提供的雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)恒距離跟蹤電路圖。
具體實施方案下面就附圖敘述本裝置的實施方案:圖1中的I是電路的電源部分，ZK是車輛上的電源總開關，Kl是自動監(jiān)控安全系統(tǒng)的開關，Dl是開關中的指示燈，關閉時指示燈閃光，提醒司機該系統(tǒng)在關閉狀態(tài)。D2、D3是轉(zhuǎn)向燈，K2是轉(zhuǎn)向開關，即當轉(zhuǎn)向開關撥向轉(zhuǎn)向方時，繼電器Jl吸合，Jl的常閉觸點斷開，系統(tǒng)的電源關閉，停止工作。系統(tǒng)正常工作時，由車輛的電源(一般+12V)，經(jīng)由穩(wěn)壓電路IC1、電阻R1、電容Cl、三極管Gl等組成的多諧振蕩器產(chǎn)生振蕩，經(jīng)變壓器BI隔離輸出之后，整流濾波后供給全系統(tǒng)電源VC(+12V)o如遇緊急情況需轉(zhuǎn)向，司機來不及打轉(zhuǎn)向燈，自動制動系統(tǒng)應該減速，以防不測事故的發(fā)生。圖1中的3是系統(tǒng)的發(fā)射控制部分。由晶體振蕩器等組成振蕩源，發(fā)出頻率為350MHz的脈沖，Ml為整形非門，該脈沖經(jīng)由計數(shù)器IC2、IC3組成的分頻器，再經(jīng)或門M7與非門M8 12形成脈寬為1097ns，周期為1463ns的8個脈沖組，經(jīng)發(fā)射機由發(fā)射天線向車輛正前方定向發(fā)射，發(fā)射周期為191.73ms，發(fā)射機載波應不低于12GHz，作用距離應不低于150M，發(fā)射功率應不大于20mW。QLl 5為清零信號。QL1、QL2為每個脈沖清除一次，QL3、QL4為每發(fā)射一次清除一次，QL5為無回波信號清除。圖1中(4)是系統(tǒng)的接收控制部分。發(fā)射信號一旦遇到障礙物，便產(chǎn)生回波信號，經(jīng)處理后與由時基電路IC4等組成的車速變換脈沖比較，如回波信號在車速延遲信號內(nèi)，說明障礙物在危險區(qū)域內(nèi)，回波信號由觸發(fā)器IC6存儲，存儲信號(H2)控制計數(shù)電路計數(shù)停止。圖1中的(5)為計數(shù)寄存電路，(6)為判別電路。在發(fā)射機發(fā)射脈沖的同時，計數(shù)器IC8開始計數(shù)，產(chǎn)生回波后計數(shù)停止，計數(shù)完畢(8個脈沖后)計數(shù)器將其后5位并行移位到移位寄存器IC9寄存(因兩次回波信號的最大可能不會超過30，故只需取后五位即可)在計數(shù)器第二次計數(shù)后，將計數(shù)器與寄存器的數(shù)值送往IClO相減以得到兩次回波信號的差值。由時基電路IC5等組成的延時線路，將點火開關的信號轉(zhuǎn)換為依車速變化的延時脈沖，并在發(fā)射的同時，亦由計數(shù)器IC7計數(shù)，延遲時間決定計數(shù)器的數(shù)值，故其應與不同車速時一次發(fā)射時間的車行距離的回波時間相符(圖4)，由計數(shù)器IClO相減后的數(shù)值與IC7計數(shù)的數(shù)值在比較器IC14相比較，如減數(shù)大于IC7計數(shù)的數(shù)值，則為會車，如減數(shù)小，則為前方有向前行駛的車輛，此時送出HX信號，由觸發(fā)器IC18(圖8)延時并驅(qū)動報警；如數(shù)值相等(允許±1的誤差)，則為車輛前方有停滯的障礙物，此時由觸發(fā)器IC15寄存，由門電路M36、M37輸出，以192ms的周期驅(qū)動電磁線圈，控制油門及制動系統(tǒng)進行脈沖式制動。觸發(fā)器IC12、IC13等組成“危險距離緊急制動”線路，當回波時間小于由IC12、電阻R12、電容Cll組成的延時線路的延時時間時，(延時時間即最危險距離。如25M，可調(diào))即為“危險距離”，信號由觸發(fā)器IC13、電阻R13、電容C12組成的延時電路轉(zhuǎn)換成為1/2S的延時信號，經(jīng)門電路M37送驅(qū)動電路進行“緊急制動由于脈沖制動的時間長，故而增加了制動力度。圖1中(7)是由觸發(fā)器IC16、時基電路IC17等組成的車輛低速控制電路，(具體電路見圖7)當車速較低時(如30KM/H，可調(diào))，此時可能有堵車等現(xiàn)象，且低速行車時，司機不至于反應不過來，因此，此時勿需自動監(jiān)控，發(fā)射機自動關閉，制動全部由人工控制。電路是這樣工作的:當車速變換信號(由電路4產(chǎn)生的H4信號)小于由IC17產(chǎn)生的低速延時脈沖時，信號由IC16存儲,并經(jīng)三極管G2放大,使繼電器J2吸合,發(fā)射機的發(fā)射信號中斷，系統(tǒng)停止搜索；當車速大于擬定數(shù)值(即車速變換脈沖寬于低速延遲脈沖)時，經(jīng)門電路M40、M41、M42形成一個負脈沖，清除存儲，系統(tǒng)繼續(xù)工作。可變電容C12可調(diào)節(jié)所需低速數(shù)值范圍。圖1中(9)為車輛恒距離跟蹤電路(見圖9).希望車輛恒距離跟蹤時，按下按鍵K3，此時，跟蹤電路的電源接通，IC19與IC20單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器在QL2信號的觸發(fā)下，每發(fā)射一次脈沖，便產(chǎn)生一個單脈沖，IC19產(chǎn)生的單脈沖(由電阻R17、電容C17決定其延遲時間)，表不跟蹤的最近距尚(比如為30M時，延時約200ns) ;IC20廣生的單脈沖表不跟蹤的最遠距離(比如為60M，延時應為約400ns，時間可調(diào))，兩個延時脈沖經(jīng)門電路M45、M46判別，如果回波信號在恒距離范圍內(nèi)，車輛繼續(xù)正常行駛，如大于最遠距離，由M45產(chǎn)生一個脈沖經(jīng)觸發(fā)器IC22存儲，三極管G6、G7驅(qū)動后，帶動控制油門的電動泵的電磁線圈X3、X4，使油門加大，車速加快；如小于最近距離，由M46產(chǎn)生一個脈沖，經(jīng)觸發(fā)器IC21存儲，驅(qū)動電路，控制油門脈動關閉，以減小車速。待與前方車距大于最近距離后，信號消失，車輛正常行駛，從而達到了恒距離跟蹤的目的。在恒距離跟蹤時，系統(tǒng)的正常監(jiān)控電路仍正常工作，對突然出現(xiàn)的障礙物或前方車輛突然停車，車輛仍自動緊急制動。于是，此電路亦起到了自動防追尾的作用。圖8是驅(qū)動制動和報警電路示意圖。車輛會車或需要超車時，(前方有車速低于本車的行駛中的車輛)，信號經(jīng)時基電路IC18變換為約IS的脈沖信號，使蜂鳴器斷續(xù)鳴叫，以提醒司機注意！當出現(xiàn)緊急情況需制動時，制動信號ZD經(jīng)三極管G4、G5驅(qū)動后，控制電磁閥，以便控制油門的電子泵關閉油門(對于電動汽車只需切斷電動機電源)及制動系統(tǒng)的制動(對于具有ABS系統(tǒng)的車輛只需給出電子制動信號即可)，從而達到了自動制動。自動制動時報警器亦然報警，促請司機進一步進行人工控制制動，最終達到避免或減輕惡性交通事故的目的。車輛電磁控制示意圖中，電磁閥X1、X3安裝在制動系統(tǒng)處，X2、X4為油門控制處電子泵控制線圈。線路中ICU IC4、IC5、IC12、IC13、IC17、IC18、IC19、IC20 為 555 時基電路(或用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器)，IC2、IC3為4位二進制同步計數(shù)器，IC8為并行移位寄存器，IC7、IC9、ICI1為5位二進制計數(shù)器，IC6、IC15、IC16、IC21、IC22為JK觸發(fā)器，IClO為多功能子函數(shù)發(fā)生器(用A-B功能)，IC14為4位數(shù)值比較器。各種門電路此不贅述。
權利要求1.一種雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由帶多項控制的電源電路(2)、雷達發(fā)射控制電路(3)、接收控制電路(4)、計數(shù)寄存電路(5)、判別電路￠)、低速控制電路(7)、恒距離跟蹤電路(9)、驅(qū)動制動和報警電路(8)組成。
2.按權利要求1所述的一種雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)，其特征在于:帶多項控制的電源電路(2)由車輛啟動開關、轉(zhuǎn)向開關、.手動開關和變壓器隔離輸出電路或繼電器隔離輸出電路組成；所述車輛啟動開關、轉(zhuǎn)向開關和手動開關分別串接在電源與隔離輸出電路之間。
3.按權利要求1所述的一種雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)，其特征在于:所述的雷達發(fā)射控制電路(3)和接收控制電路(4)，由晶體振蕩器、分頻器、接收和發(fā)射天線、接收機及車速信號變換電路組成，晶體振蕩器的輸出與由計數(shù)器IC2、計數(shù)器IC3組成的分頻器相連接，經(jīng)門電路M7 M12送到發(fā)射機A，經(jīng)發(fā)射天線向車輛正前方發(fā)射，接收天線接收到回波信號，經(jīng)接收機與車速變換電路，經(jīng)門電路M16送到觸發(fā)器IC6寄存，寄存信號H2送到移位寄存器IC8，車速變換電路由車輛點火開關處取得開閉信號。
4.按權利要求1所述的一種雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)，其特征在于:所述的計數(shù)寄存電路(5)與判別電路(6)，由計數(shù)器IC7，移位寄存器IC8，減法器IC9及二進制計數(shù)器IC10，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC12，數(shù)值比較器IC14組成，計數(shù)器IC7與寄存器IC8的數(shù)值送到函數(shù)發(fā)生器相減，以減數(shù)判斷前方障礙物性質(zhì)，判斷為危險情況時，信號由觸發(fā)器IC15存儲，送到驅(qū)動系統(tǒng)控制油丨]及啟動制動。
5.按權利要求1所述的一種雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)，其特征在于:所述的低速控制電路(7)由雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC16和繼電器J2組成，IC16的輸入端由車速變換電路和延遲電路的延遲信號經(jīng)門電路M42、M39送入相比較，車速低于設定值時，繼電器J2吸合，切斷發(fā)射電路。
6.按權利要求1所述的一種雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)，其特征在于:所述的恒距離跟蹤電路(9)由一個開關控制鍵K3、觸發(fā)器IC19、IC20、IC21、IC22和邏輯判別電路M45、M46組成，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC19與IC20的輸出分別通過M45、M46送到判別觸發(fā)器IC21與IC22，IC21及IC22的輸出分別通過三極管與驅(qū)動制動電路的電磁線圈Xl X4連接。
專利摘要一種雷達監(jiān)控車輛安全系統(tǒng)，它由帶多項控制的電源電路、雷達發(fā)射和接收控制電路、計數(shù)寄存和判別電路、低速控制電路、恒距離跟蹤電路、驅(qū)動制動和報警電路等組成；本系統(tǒng)電路設計具有理想的自動判別和控制功能，自動判別行駛車輛前方物體的性質(zhì)，一旦判斷有危險會自動制動和報警，以及防追尾性能；可有效防止或減輕惡性交通事故；系統(tǒng)抗干擾性能好，檢測距離遠，適應性強；本系統(tǒng)與太陽能風力互補電動車(發(fā)明人另一專利)配套形成性能完美的節(jié)能環(huán)保車。
文檔編號B60T7/12GK202923624SQ20122026794
公開日2013年5月8日 申請日期2012年6月8日 優(yōu)先權日2012年6月8日
發(fā)明者張洪羿 申請人:張洪羿