本發(fā)明涉及汽車涉水預(yù)警領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于超聲檢測的汽車涉水預(yù)警裝置及方法。

背景技術(shù)：

汽車涉水導(dǎo)致汽車熄火而發(fā)生的人身傷亡事故在生活中時有發(fā)生。一方面是由于駕駛員對危險天氣下涉水行駛警惕性不高，另外也是由于缺乏有效的水深探測方法，導(dǎo)致駕駛員無法判斷路況，而導(dǎo)致悲劇的發(fā)生。

當(dāng)前最常規(guī)的積水深度大多數(shù)直接通過目測得知，這樣受天氣及水體條件的影響巨大。所以很難獲得有效的信息(如大雨對視線的遮擋及污水渾濁等)而無法判斷涉水深度，這樣貿(mào)然進入積水區(qū)，很容易導(dǎo)致汽車熄火，將乘員困入深水區(qū)造成嚴(yán)重的汽車損害和人身傷亡事故。積水的產(chǎn)生，一般是由于汽車行駛前方非水平的路面，存在著一定的坡度。這樣大大的提高了目測法判斷積水深度的難度。而目前存在的測量方法，大多專注于汽車前方或者正下方的水深，這對汽車涉水預(yù)警來說用處并不大，因為沒有考慮到坡度對水深測量的影響。還有部分汽車涉水裝置與汽車的電源開關(guān)連接在一起，當(dāng)汽車水深到達一定深度時，就自動關(guān)閉汽車電源，這種處理方式并沒有達到預(yù)警的效果，反而將汽車停留在積水區(qū)，對交通安全的影響極大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于超聲檢測的汽車涉水預(yù)警裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于超聲檢測的汽車涉水預(yù)警方法，該方法操作方便，能夠有效的檢測出路面積水深度值。

為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種基于超聲檢測的汽車涉水預(yù)警裝置，其中，包括安裝座、支架、用于測量斜坡傾角的角度傳感器、用于發(fā)射超聲波信號的超聲波換能器、用于接收超聲波信號的超聲波傳感器、電機、單片機、電源，所述的安裝座與支架通過鉸接的方式連接，所述的角度傳感器固定安裝于安裝座上，所述的超聲波換能器與超聲波傳感器連接，所述的超聲波換能器與超聲波傳感器安裝于支架端部，所述的電機與鉸鏈連接，所述的單片機分別與角度傳感器、超聲波傳感器、超聲波換能器、電機連接，所述的電源與單片機、角度傳感器、超聲波傳感器、超聲波換能器、電機連接。

優(yōu)選地，所述的安裝座與支架通過轉(zhuǎn)軸連接。通過轉(zhuǎn)軸連接，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。

進一步地，所述的轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有限位裝置?？刂浦Ъ芘c安裝座形成固定角度。

優(yōu)選地，所述的安裝座與支架為框架結(jié)構(gòu)，所述的安裝座與支架上均設(shè)有加強筋。將安裝座與支架設(shè)計為框架結(jié)構(gòu)不僅節(jié)省材料，而且使裝置更加輕便，同時加強筋使得裝置更加牢固。

進一步地，所述的安裝座框架上設(shè)有用于安裝固定的凸起裝置，所述的凸起裝置上設(shè)有孔。設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)及孔，便于將安裝座安裝固定于汽車上。

進一步地，還包括顯示屏，所述顯示屏與單片機連接。設(shè)置顯示器便于駕駛員及時查看測量數(shù)值。

優(yōu)選地，還包括信號燈，所述信號燈與單片機連接。通過信號在視覺上給予駕駛員提示。

優(yōu)選地，還包括用于語音提示的揚聲器，所述揚聲器與單片機連接。通過語音播報在聽覺上給予駕駛員提示。

進一步地，還包括控制盒、控制開關(guān)，所述的單片機、顯示屏、揚聲器、顯示燈、電源、控制開關(guān)安裝固定于控制盒內(nèi)，所述的控制開關(guān)與電源連接。將單片機、顯示屏、揚聲器、信號燈、電源、控制開關(guān)等統(tǒng)一安裝于控制盒內(nèi)，更便于安裝該裝置，也便于駕駛員操作。

本發(fā)明還提供一種基于超聲檢測的汽車涉水預(yù)警裝置的應(yīng)用方法，其中，包括以下步驟：

s1.將安裝座安裝固定于汽車保險杠處，將控制盒安裝固定于汽車內(nèi)；

s2.通過單片機控制電機帶動轉(zhuǎn)軸運轉(zhuǎn)，使支架與安裝座形成的角度值與預(yù)設(shè)角度值相同；

s3.通過單片機控制超聲波換能器向積水處發(fā)射超聲波信號，通過超聲波傳感器接收超聲波信號并將信號傳給單片機，通過角度傳感器探測積水處路面的傾斜角度并將角度信號傳給單片機；完成探測及信號傳輸后，單片機控制電機將支架收回；

s4.單片機通過超聲波傳播速度、時間以及路面傾斜角度值計算出路面積水深度值，并將計算所得值在顯示屏上顯示，同時通過揚聲器語音播報計算所得數(shù)值；

s5.當(dāng)路面積水深度值超過預(yù)定值時，信號燈亮，同時通過揚聲器語音警告提示。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明提供的一種基于超聲檢測的汽車涉水預(yù)警裝置，將測量部分安裝于汽車保險杠處，顯示控制部分安裝于汽車內(nèi)，便于駕駛員操作與使用，該裝置在未使用時可收回，對汽車的正常運行沒有影響，需要測量時只需打開開關(guān)便能自動測量、計算、顯示播報結(jié)果，裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。

2.本發(fā)明提供的一種基于超聲檢測的汽車涉水預(yù)警方法，通過角度傳感器可檢測出路面傾斜角度，通過超聲波信號探測出傾斜面水的深度值，通過單面機可計算出路面水的深度值，可以有效的檢測出水平路面及傾斜路面的水的深度值，另一方面，通過顯示屏、信號燈及揚聲器在視覺、聽覺上同時給予駕駛員提供信息，發(fā)出預(yù)警信號，有效的防止了駕駛員進入深水區(qū)，造成事故。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明控制盒部分第一視角結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明控制盒部分第二視角結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明結(jié)構(gòu)元件連接關(guān)系圖。

圖5為本發(fā)明測量計算示意圖。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

如圖1所示，一種基于超聲檢測的汽車涉水預(yù)警裝置，其中，包括安裝座1、支架2、用于測量斜坡傾角的角度傳感器3、用于發(fā)射超聲波信號的超聲波換能器4、用于接收超聲波信號的超聲波傳感器5、電機6、單片機9、電源10，所述的安裝座1與支架2通過鉸接的方式連接，所述的角度傳感器3固定安裝于安裝座1上，所述的超聲波換能器4與超聲波傳感器5連接，所述的超聲波換能器4與超聲波傳感器5安裝于支架2端部，所述的電機6與鉸鏈連接，所述的單片機9分別與角度傳感器3、超聲波傳感器5、超聲波換能器4、電機6連接，所述的電源10與單片機9、角度傳感器3、超聲波傳感器5、超聲波換能器4、電機6連接。

具體地，安裝座1與支架2通過轉(zhuǎn)軸連接。通過轉(zhuǎn)軸連接，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。

其中，轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有限位裝置7?？刂浦Ъ?與安裝座1形成固定角度。

另外，安裝座1與支架2為框架結(jié)構(gòu)，安裝座1與支架2上均設(shè)有加強筋。將安裝座1與支架2設(shè)計為框架結(jié)構(gòu)不僅節(jié)省材料，而且使裝置更加輕便，同時加強筋使得裝置更加牢固。

其中，安裝座1框架上設(shè)有用于安裝固定的凸起結(jié)構(gòu)8，凸起結(jié)構(gòu)8上設(shè)有孔。設(shè)置凸起結(jié)構(gòu)及孔，便于將安裝座1安裝固定于汽車上。

另外，還包括顯示屏12，顯示屏12與單片機9連接。設(shè)置顯示器便于駕駛員及時查看測量數(shù)值。

其中，還包括信號燈15，信號燈15與單片機9連接。通過信號在視覺上給予駕駛員提示。

另外，還包括用于語音提示的揚聲器11，所述揚聲器11與單片機9連接。通過語音播報在聽覺上給予駕駛員提示。

如圖2、圖3所示，其中，還包括控制盒13、控制開關(guān)14，單片機9、顯示屏12、揚聲器11、信號燈15、電源10、控制開關(guān)14安裝固定于控制盒13內(nèi)，控制開關(guān)14與電源10連接。將單片機9、顯示屏12、揚聲器11、顯示燈、電源10、控制開關(guān)14等統(tǒng)一安裝于控制盒13內(nèi)，更便于安裝該裝置，也便于駕駛員操作。

如圖4所示，本發(fā)明還提供一種基于超聲檢測的汽車涉水預(yù)警裝置的應(yīng)用方法，其中，包括以下步驟：

s1.將安裝座1安裝固定于汽車保險杠處，將控制盒13安裝固定于汽車內(nèi)；

s2.通過單片機9控制電機6帶動轉(zhuǎn)軸運轉(zhuǎn)，使支架2與安裝座1形成的角度值與預(yù)設(shè)角度值相同；

s3.通過單片機9控制超聲波換能器4向積水處發(fā)射超聲波信號，通過超聲波傳感器5接收超聲波信號并將信號傳給單片機9，通過角度傳感器3探測積水處路面的傾斜角度并將角度信號傳給單片機9；完成探測及信號傳輸后，單片機9控制電機6將支架2收回；

s4.單片機9通過超聲波傳播速度、時間以及路面傾斜角度值計算出路面積水深度值，并將計算所得值在顯示屏12上顯示，同時通過揚聲器11語音播報計算所得數(shù)值；

s5.當(dāng)路面積水深度值超過預(yù)定值時，信號燈15亮，同時通過揚聲器11語音警告提示。

在不使用本裝置時，支架2部分會收疊于汽車底部不會對汽車行駛造成影響，當(dāng)駕駛員行駛過程中遇到前方有未知水深度的凹路面時或有坡度的路面時，想查得前方水深值時，按下控制盒13上的控制開關(guān)14按鈕，單片機9控制電機6驅(qū)動以及限位裝置7的限位下支架2部分會以一個固定角度打開，將超聲波換能器4以及超聲波傳感器5置于水中，根據(jù)超聲波能在均勻介質(zhì)中勻速直線傳播，遇不同介質(zhì)面產(chǎn)生反射的原理，利用超聲波換能器4以水體為超聲波媒介，超聲波換能器4放置于水下一定深度，支架2到其延長線與地面相交處的長度可以根據(jù)超聲波在水中的傳播速度和超聲波信號發(fā)射出去到收回來的時間間隔計算得出，并通過超聲波傳感器5接收返回的超聲波信號，使用角度傳感器3測得所在路面的傾角，將兩者信息通過信號傳回到車內(nèi)的單片機9中，通過單片機9進行數(shù)據(jù)的整合計算，把前方水深值和預(yù)測前方兩米的水深深度值傳到顯示屏12中同時有語音提示，為駕駛?cè)颂峁┬畔ⅰ．?dāng)前方水深達到某個閾值存在影響汽車行駛時控制盒13中的信號燈15會亮起，并伴有警告的語音提示。由于在水平路面上前方水深和當(dāng)前所在位置的水深是相等的，所以只需測量所在位置水深即可，而要想測得當(dāng)前水深僅需要將支架2部分自然下垂，并將超聲波換能器4探入水中便可獲得所需數(shù)據(jù)。

具體的計算方式如下：

測量汽車前方水深深度原理：可利用超聲波能在均勻介質(zhì)中勻速直線傳播，遇不同介質(zhì)面產(chǎn)生反射這一原理測量得到be的距離。

如圖5所示，一輛汽車16位于有一定坡度的路面上，點e處為超聲波換能器伸入水面的地方，ad為水平線，由于汽車16車底到地面的距離是固定的，可視fc為已知值，∠1為斜坡的傾角角度可用角度傳感器測得，由于測量裝置展開時會形成固定的角度，所以∠bfc可知，be長度可通過超聲波換能器測得，fc垂直于bc，ab垂直于ad。

由∠ebd＝arcsin∠ebd，

根據(jù)幾何關(guān)系：∠adb＝∠1，因為∠aeb＝∠ebd+∠edb，所以有∠aeb＝∠ebd+∠1

ab＝be×sin∠aeb

預(yù)測超聲波換能器測得的深度所在位置前方兩米的水深深度值：(單位：米)

易得三角形dab與三角形dgh相似，有

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。