防車輛追尾裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及汽車安全行駛【技術領域】，特別涉及一種防車輛追尾裝置及其控制方法，該裝置包括車速采集電路、超聲波測距電路，所述的車速采集電路將采集到的當前車速信息輸出至第一處理單元，超聲波測距電路輸出超聲波回波時間信息或前方障礙物的距離信息至第二處理單元，第一、二處理單元分別將接收到的信息處理成電壓或電流信號后輸出至比較器，比較器輸出控制信號至剎車單元執(zhí)行剎車動作。由于這里是根據(jù)兩個最為重要的參數(shù)即當前車速V和前方障礙物的距離L或回波時間T進行判定的，其判定結果非常準確，有效減少兩車追尾。
【專利說明】防車輛追尾裝置及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車安全行駛【技術領域】，特別涉及一種防車輛追尾裝置及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著公路建設的發(fā)展，車輛越來越多，出現(xiàn)的交通事故也隨之增多，其中以高速公路上的車輛追尾事故為最嚴重、比例最高。發(fā)生追尾的事故有很原因，主要有:1、疲勞駕駛；
2、極端天氣；3、視線受阻。無論何種原因，都是由于車輛在行駛時，前方出現(xiàn)障礙物，車輛沒有采取及時有效的措施。
[0003]現(xiàn)有的關于防車輛追尾有很多，如中國專利《車輛防追尾裝置》(申請?zhí)?201220672712.4 ;公告日期:2013年06月12日)公開了一種技術方案:包括探測傳感器、GPS導航、中央處理器、路況顯示器、自動控制器，將實時的路況信息顯示在路況顯示器上，駕駛員根據(jù)該路況進行處理；車輛駛向障礙物接近安全剎車距離時，中央處理器命令自動控制器對制動器自動操作，及時剎車。該方案存在如下不足:系統(tǒng)復雜，很多時候駕駛員處于疲勞狀態(tài)或注意力沒有集中，沒有注意到路況顯示器上的信息；當車輛接近安全剎車距離時，直接對車輛采取制動，在高速上行進時，突然緊急制動容易遭到后方車輛的撞擊，也存在一定的危險性。
[0004]另外，中國專利《一種防追尾的監(jiān)測系統(tǒng)及方法》(申請?zhí)?201110256530.9 ;公告日期:2013年03月13日)公開了一種技術方案:一種防追尾監(jiān)測系統(tǒng)，包括發(fā)射機、接收機、計算器、控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)僅對兩車距離及速度進行判定，A、B車距小于預定值時，如果A車在B車前，A車速度就自動加快，如果A車在B車之后，A車就會減速。這樣的判定方法明顯存在不合理性:比如A車后面有B車，A車前面有障礙物，B車速度很快，隨著B車靠近A車，A車與B車距離越來越小，當兩車距離小于預定值時，A車加速，可A車前方是有障礙物的，按照常理應該減速。該方案只是一味的考慮如何增大兩車間距，因此是不合理的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的首要目的在于提供一種防車輛追尾裝置，結構簡單，判斷準確，能夠有效防止車輛追尾。
[0006]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術方案為:一種防車輛追尾裝置，包括車速采集電路、超聲波測距電路，所述的車速采集電路將采集到的當前車速信息輸出至第一處理單元，超聲波測距電路輸出超聲波回波時間信息或前方障礙物的距離信息至第二處理單元，第一、二處理單元分別將接收到的信息處理成電壓或電流信號后輸出至比較器，比較器輸出控制信號至剎車單元執(zhí)行剎車動作。
[0007]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明存在以下技術效果:第一處理單元實時監(jiān)控本車輛的實時速度，第二處理單元實時監(jiān)控車輛與前方車輛或障礙物之間的距離，根據(jù)該距離和速度判斷是否需要執(zhí)行剎車動作。這里采用的是超聲波測距，其輸出的參數(shù)可能是超聲波回波時間，也有可能是處理后的距離信息，在這里都可以使用。超聲波測距，受天氣、溫度、光線的影響較小，非常適用于高速上前后車的測距。由于這里是根據(jù)兩個最為重要的參數(shù)即當前車速V和前方障礙物的距離L或回波時間T進行判定的，其判定結果非常準確，有效減少兩車追尾。
[0008]本發(fā)明的另一個目的在于提供一種防車輛追尾裝置的控制方法，判斷準確，能夠有效防止車輛追尾。
[0009]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術方案為:一種采防車輛追尾裝置的控制方法，包括如下步驟:(A)車速采集電路輸出當前車速V至第一處理單元；(B)超聲波測距電路輸出超聲波回波時間T或前方障礙物的距離信息L至第二處理單元；(C)第一、二處理單元將接收到的信息轉(zhuǎn)換成電壓信號后輸出至比較器；(D)若第一處理單元輸出的電壓大于第二處理單元的輸出電壓，比較器輸出控制信號至剎車單元執(zhí)行剎車動作；若第一處理單元輸出的電壓小于等于第二處理單元的輸出電壓，比較器無輸出。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明存在以下技術效果:超聲波測距，受天氣、溫度、光線的影響較小，非常適用于高速上前后車的測距。由于這里是根據(jù)兩個最為重要的參數(shù)即當前車速V和前方障礙物的距離L或回波時間T進行判定的，其判定結果非常準確，有效減少兩車追尾。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
[0012]圖2上圖是超聲波發(fā)射單元發(fā)射超聲波示意圖，高電平表示發(fā)射超聲波，低電平表示未發(fā)射，圖2的下圖是超聲波接收單元接收超聲波示意圖，高電平表示有接收到超聲波，低電平表示無接收；
[0013]圖3是圖2中不同時刻對應的小車與障礙物示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合圖1至圖3，對本發(fā)明做進一步詳細敘述。
[0015]參閱圖1，一種防車輛追尾裝置，包括車速采集電路10、超聲波測距電路20，所述的車速采集電路10將采集到的當前車速信息輸出至第一處理單元30，超聲波測距電路20輸出超聲波回波時間信息或前方障礙物的距離信息至第二處理單元40，第一、二處理單元30、40分別將接收到的信息處理成電壓或電流信號后輸出至比較器50，比較器50輸出控制信號至剎車單元60執(zhí)行剎車動作。這里通過最原始的速度與安全距離兩個重要參數(shù)之間的關系來進行判定，在當前速度下，如果車輛與前方的車輛或障礙物之間的距離小于安全距離，即執(zhí)行剎車動作。當本車執(zhí)行剎車動作后，車速會降下來，這里不斷的比較車輛當前速度所對應的安全距離與當前車速的關系，如果還是小于安全距離，繼續(xù)剎車減速，如果通過減速后，車輛與前方的車輛距離增大了，滿足安全距離，則不需要進行剎車。該判定原理雖然簡單，但是本發(fā)明中通過實時監(jiān)控的方法避免了緊急制動的現(xiàn)象。
[0016]超聲波測距電路20可以輸出超聲波回波時間或者輸出前方障礙物距離，但是計算距離的時候需要通過當前車速來進行計算，因此，本發(fā)明中優(yōu)選采用所述的超聲波測距電路20輸出超聲波回波時間信息至第二處理單元40，將速度與安全距離的關系轉(zhuǎn)換成速度與回波時間的關系。為了比較速度與回波時間，第一、二處理單元30、40分別將接收到的信息處理成電壓信號，比較器50的輸入端1、2分別接收第一、二處理單兀30、40輸出的電壓信號，引腳2的電壓小于引腳I的電壓時比較器50輸出控制信號至剎車單兀60執(zhí)行剎車動作。
[0017]在前方有障礙物且與本車距離小于安全距離時，僅作出剎車已經(jīng)可以避免危險的發(fā)生，為了使得駕駛員對該危險信號有所感知，該裝置還包括語音單元70，所述的比較器50輸出信號至語音單元70，語音單元70在剎車動作執(zhí)行的同時輸出語音提醒，告知駕駛員前方安全距離內(nèi)有障礙物存在。所述的超聲波測距電路20包括超聲波發(fā)射單元21、超聲波接收單元22以及計時器23，超聲波發(fā)射單元21、超聲波接收單元22分別輸出控制信號至計時器23控制計時器23開始/停止計時，超聲波接收單元22輸出控制信號至超聲波發(fā)射單元21控制超聲波發(fā)射單元21的啟動/停止。這里的超聲波測距電路20并不進行車速的采集，其直接輸出回波時間參數(shù)，減少一次運算，減少從判定到剎車的運算時間，保證剎車更及時，只需在后續(xù)的第二處理單元40中，對該時間進行處理即可。
[0018]一種采用上述防車輛追尾裝置的控制方法，包括如下步驟:(A)車速采集電路10輸出當前車速V至第一處理單元30 ； (B)超聲波測距電路20輸出超聲波回波時間T或前方障礙物的距離信息L至第二處理單元40 ； (C)第一、二處理單元30、40將接收到的信息轉(zhuǎn)換成電壓信號后輸出至比較器50 ； (D)若第一處理單元30輸出的電壓大于第二處理單元40的輸出電壓，比較器50輸出控制信號至剎車單元60執(zhí)行剎車動作；若第一處理單元30輸出的電壓小于等于第二處理單兀40的輸出電壓，比較器50無輸出。
[0019]所述的超聲波測距電路20輸出超聲波回波時間信息至第二處理單元40，第一、二處理單元30、40分別將接收到的信息處理成電壓信號，比較器50的輸入端1、2分別接收第一、二處理單兀30、40輸出的電壓信號，引腳2的電壓小于引腳I的電壓時比較器50輸出控制信號至剎車單元60執(zhí)行剎車動作；該裝置還包括語音單元70，所述的比較器50輸出信號至語音單元70。
[0020]本實施例中，是以車速10km/h≤V≤120km/h為例的，車速小于10km/h時，速度較低，低速行駛一般安全性較高；車速大于120km/h時的情況較少,均視為120km/h來考慮。當車輛以120km/h的速度行駛時，其安全距離不應小于55米，因此所述的超聲波發(fā)射單元21探測距離大于等于55米。我們也知道，超聲波的頻率越低，其探測距離越長，這里超聲波發(fā)射單元21發(fā)射的超聲波頻率可以選用25KHz。
[0021]下面對第一、二處理單元30、40的處理方法提供一種參考:所述的第一處理單元30按如下方法進行處理:
[0022]當車速V≥120km/h時，第一處理單元30輸出電壓為U0 ；
[0023]當車速V1≤V < 120km/h時，第一處理單元30輸出電壓為U1 ；
[0024]當車速V2≤V < V1時，第一處理單元30輸出電壓為U2 ；
[0025]......[0026]當車速Vn≤V < Vn^1時，第一處理單元30輸出電壓為Un ；
[0027]當車速30km/h ≤ V < Vn時，第一處理單元30輸出電壓為UN+1 ；
[0028]當車速10km/h ≤V < 30km/h時，第一處理單元30輸出電壓為UN+2 ；
[0029]所述的第二處理單元40按如下方法進行處理:[0030]當Ttl < T≤Tmax時，第二處理單元40輸出電壓為U。；
[0031]當T1 < T≤Ttl時，第二處理單元40輸出電壓為U1 ；
[0032]......[0033]當Tn < T < Tn^1時，第二處理單元40輸出電壓為Un ；
[0034]當TN+1 < T ≤ Tn時，第二處理單元40輸出電壓為UN+1 ；
[0035]當T < TN+1時，第二處理單元40輸出電壓為UN+2 ；
[0036]所述的Tx=2[Vx/(2km/h)-5]m/(Vx+Vc),X=O, 1，……,N, N+1 ;其中 Vc 為超聲波的速度，超聲波的速度V。可以直接用340m/s進行計算，不同溫度下其速度相差不大，V1=UOkm/h, VN+1=30km/h ；
[0037]所述的Tmax > T0 ;所述的U0 > U1 > U2 >……> UN+1 > UN+2 ;這里設置了 Tmax是防止車輛前方安全距離內(nèi)一直未出現(xiàn)障礙物，時間T不停的累加，出現(xiàn)溢出。
[0038]由于本裝置主要用于高速上進行探測的，而高速上車輛速度一般在60km/h至120km/h之間，因此當車速60km/h≤V≤120km/h時，Vx = Vx^1 + 2km/h,設置較多節(jié)點；當車速30km/h ≤V ≤ 60km/h時，Vy = Vy^1 + 5km/h,設置較少節(jié)點。這樣設置的意義在于，當車速在一個范圍內(nèi)時，其判定的安全距離都是一樣的，比如102km/h至104km/h對應的輸出電壓都是U9。而不必對每個速度和時間都進行轉(zhuǎn)換，優(yōu)化第一、二處理單元的處理過程，加快其處理速度。
[0039]為了更清楚的說明該處理步驟，下面提供一張表格，列出不同速度V (km/h)范圍所對應的輸出電壓U、安全距離L (m)、安全距離所對應的回波時間T (s):
【權利要求】
1.一種防車輛追尾裝置，其特征在于:包括車速采集電路(10)、超聲波測距電路(20)，所述的車速采集電路(10)將采集到的當前車速信息輸出至第一處理單元(30)，超聲波測距電路(20)輸出超聲波回波時間信息或前方障礙物的距離信息至第二處理單元(40)，第一、二處理單元(30、40)分別將接收到的信息處理成電壓或電流信號后輸出至比較器(50)，比較器(50)輸出控制信號至剎車單元(60)執(zhí)行剎車動作。
2.如權利要求1所述的防車輛追尾裝置，其特征在于:所述的超聲波測距電路(20)輸出超聲波回波時間信息至第二處理單元(40)，第一、二處理單元(30、40)分別將接收到的信息處理成電壓信號，比較器(50)的輸入端1、2分別接收第一、二處理單兀(30、40)輸出的電壓信號，引腳2的電壓小于引腳I的電壓時比較器(50)輸出控制信號至剎車單兀(60)執(zhí)行剎車動作。
3.如權利要求1或2所述的防車輛追尾裝置，其特征在于:該裝置還包括語音單元(70)，所述的比較器(50)輸出信號至語音單元(70);所述的超聲波測距電路(20)包括超聲波發(fā)射單元(21)、超聲波接收單元(22)以及計時器(23)，超聲波發(fā)射單元(21)、超聲波接收單元(22)分別輸出控制信號至計時器(23)控制計時器(23)開始/停止計時，超聲波接收單元(22)輸出控制信號至超聲波發(fā)射單元(21)控制超聲波發(fā)射單元(21)的啟動/停止。
4.一種采用如權利要求1所述的防車輛追尾裝置的控制方法，包括如下步驟: (A)車速采集電路(10)輸出當前車速V至第一處理單元(30)； (B)超聲波測距電路(20)輸出超聲波回波時間T或前方障礙物的距離信息L至第二處理單元(40)； (C)第一、二處理單元(30 、40)將接收到的信息轉(zhuǎn)換成電壓信號后輸出至比較器(50)； (D)若第一處理單元(30)輸出的電壓大于第二處理單元(40)的輸出電壓，比較器(50)輸出控制信號至剎車單元(60)執(zhí)行剎車動作；若第一處理單元(30)輸出的電壓小于等于第二處理單元(40)的輸出電壓，比較器(50)無輸出。
5.如權利要求4所述的防車輛追尾裝置的控制方法，其特征在于:所述的超聲波測距電路(20)輸出超聲波回波時間信息至第二處理單元(40)，第一、二處理單元(30、40)分別將接收到的信息處理成電壓信號，比較器(50)的輸入端1、2分別接收第一、二處理單元(30、40)輸出的電壓信號，引腳2的電壓小于引腳I的電壓時比較器(50)輸出控制信號至剎車單元(60)執(zhí)行剎車動作；該裝置還包括語音單元(70)，所述的比較器(50)輸出信號至語音單元(70)。
6.如權利要求5所述的防車輛追尾裝置的控制方法，其特征在于:所述的超聲波發(fā)射單元(21)探測距離大于等于55米，超聲波發(fā)射單元(21)發(fā)射的超聲波頻率為25KHz。
7.如權利要求5所述的防車輛追尾裝置的控制方法，其特征在于:所述的第一處理單元(30)按如下方法進行處理: 當車速V 120km/h時，第一處理單元(30)輸出電壓為U0 ； 當車速V1 V < 120km/h時，第一處理單元(30)輸出電壓為U1 ； 當車速V2 < V < V1時，第一處理單元(30)輸出電壓為U2 ； 當車速Vn < V < Vn^1時，第一處理單元(30)輸出電壓為Un ； 當車速30km/h ^ V< Vn時，第一處理單元(30)輸出電壓為UN+1 ；當車速10km/h ^ V < 30km/h時，第一處理單元(30)輸出電壓為UN+2 ； 所述的第二處理單元(40)按如下方法進行處理: 當Ttl < T < Tmax時，第二處理單元(40)輸出電壓為U0 ； 當T1 <T<TQ時，第二處理單元(40)輸出電壓為U1 ； 當TnCTSTim時，第二處理單元(40)輸出電壓為Un; 當TN+1 <T≤TnW，第二處理單元(40)輸出電壓為UN+1 ； 當T≤TN+1時，第二處理單元(40)輸出電壓為UN+2 ； 所述的 Tx=[Vx/(2km/h)-5]m/(Vx+Vc)，X=O, I,……，N, N+1 ;其中 V。為超聲波的速度，V1=^OkmA, VN+1=30km/h ；
所述的 Tmax > T0 ;所述的 U0 > U1 > U2 >……> UN+1 > UN+2 ；
8.如權利要求5所述的防車輛追尾裝置的控制方法，其特征在于:所述的超聲波測距電路(20)包括超聲波發(fā)射單元(21)、超聲波接收單元(22)以及計時器(23)，超聲波發(fā)射單元(21)、超聲波接收單元(22)分別輸出控制信號至計時器(23)控制計時器(23)開始/停止計時，超聲波接收單元(22)輸出控制信號至超聲波發(fā)射單元(21)控制超聲波發(fā)射單元(21)的啟動/停止。
9.如權利要求7所述的防車輛追尾裝置的控制方法，其特征在于:當車速60km/h ^ V ^ 120km/h 時,Vx = Vjh + 2km/h ;當車速 30km/h ^ V ^ 60km/h 時，Vy = + 5km/h0
10.如權利要求8所述的防車輛追尾裝置的控制方法，其特征在于:所述的超聲波測距電路(20)按如下步驟輸出超聲波回波時間: (BI)超聲波測距電路(20)開始工作； (B2)超聲波發(fā)射單元(21)向車輛前方發(fā)射超聲波，同時超聲波發(fā)射單元(21)輸出一個信號至計時器(23)，計時器(23)開始計時； (B3)超聲波接收單元(22)從未接收到超聲波信號到接收到超聲波信號時，同時發(fā)出兩路控制信號，其中一路信號至計時器(23)，計時器(23)停止計時并輸出時間T至第二處理單元(40)，另一路信號至超聲波發(fā)射單元(21)，控制超聲波發(fā)射單元(21)停止發(fā)射超聲波； (B4)經(jīng)過時間Tz后，超聲波發(fā)射單元(21)繼續(xù)發(fā)射超聲波，再進入步驟B2。
【文檔編號】B60T7/12GK103465887SQ201310435352
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】孫宏水 申請人:孫宏水, 龔仕榮