本發(fā)明屬于汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自供電車載定位跟蹤與報警裝置。

背景技術(shù)：

汽車定位導(dǎo)航系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)生活中已有廣泛應(yīng)用。但現(xiàn)有定位裝置功能單一，主要是以引導(dǎo)駕駛員前往目的地為目標(biāo)的。從實(shí)用的角度，車載定位跟蹤系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)車速實(shí)時監(jiān)測上報、重大交通事故自動報警、或車輛被盜追蹤等功能，但由于現(xiàn)有定位系統(tǒng)是利用發(fā)動機(jī)供電的，發(fā)動機(jī)斷電或出現(xiàn)故障時定位系統(tǒng)將無法繼續(xù)工作；此外，現(xiàn)有定位系統(tǒng)都是外置的，可人為地關(guān)閉或被破壞掉，也無法用于速度監(jiān)測和失竊追蹤等方面。因此，為拓展定位系統(tǒng)的功能和實(shí)用性，首先需解決定位系統(tǒng)的能量供應(yīng)問題，并需將電源及定位系統(tǒng)隱秘、密閉地安裝，以提高可靠性和安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為拓展車載定位系統(tǒng)的功能、提高其實(shí)用性，本發(fā)明提出一種自供電車載定位跟蹤與報警裝置。本發(fā)明采用的實(shí)施方案是：上殼左右側(cè)壁都設(shè)有上耳板、前后側(cè)壁端部都設(shè)有兩個上限位面、前后側(cè)壁中部都設(shè)有上導(dǎo)槽，下殼左右側(cè)壁都設(shè)有下耳板、前后側(cè)壁端部都設(shè)有兩個下限位面、前后側(cè)壁中部都設(shè)有下導(dǎo)槽；上下殼內(nèi)腔左右方向的長度和前后方向的寬度分別相等，下殼左側(cè)壁或右側(cè)壁上安裝有加速度傳感器、底壁上經(jīng)螺釘安裝有帶發(fā)射單元的電路板；左右兩側(cè)的上下耳板分別經(jīng)螺釘連接，左側(cè)上下耳板之間、及右側(cè)上下耳板之間都壓接有懸臂梁型金屬基板，金屬基板的中部和端部分別經(jīng)螺釘安裝有電磁單元一和二，金屬基板兩側(cè)粘接有壓電晶片；電磁單元一由磁鐵一和線圈一構(gòu)成、電磁單元二由磁鐵二和線圈二構(gòu)成；金屬基板與所粘接的壓電晶片、所安裝的電磁單元一和二共同構(gòu)換能器；上下殼內(nèi)腔寬度小于金屬基板寬度、大于壓電晶片寬度；上殼中位于電磁單元一和二的上方、下殼中位于電磁單元一和二的下方都經(jīng)螺釘安裝有電磁單元三，電磁單元三由磁鐵三和線圈三構(gòu)成；上殼中電磁單元三與其相鄰的電磁單元一或二的異性磁極相對安裝，下殼中電磁單元三與其相鄰的電磁單元一或二的同性磁極相對安裝；鑲嵌有線圈四的浮板上下兩端分別置于上下導(dǎo)槽中，浮板與上殼頂壁和下殼底壁間分別壓接有彈簧一和二。

非工作時，換能器及壓電晶片不發(fā)生彎曲變形，浮板上下兩端相對金屬基板對稱；車輛行駛過程中有縱向振動時，由于電磁單元一和二、及浮板和線圈四慣性力作用，換能器及浮板將產(chǎn)生上下振動，從而使壓電晶片彎曲變形、各線圈切割磁力線，將振動能轉(zhuǎn)換成電能；所生成的電能經(jīng)導(dǎo)線傳輸給電路板，經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后為信號發(fā)射單元供電，信號發(fā)射單元按所設(shè)定的時間間隔將車輛的位置及速度等信息發(fā)射出去；當(dāng)車輛受到強(qiáng)烈撞擊時，加速度傳感器的測量值超過所設(shè)定閾值，報警系統(tǒng)被喚醒，發(fā)射單元發(fā)出求救信號。

在高速公路等路況較好的行駛環(huán)境下，車輛自身的顛簸振動幅值較小，換能器的振幅通過磁鐵一和二與磁鐵三間的耦合作用放大，即當(dāng)環(huán)境振動使換能器離開平衡位置且向上振動時，磁鐵一和二與置于上殼上的磁鐵三間的距離逐漸減小、吸引力逐漸增加，從而使換能器變形量和發(fā)電能力增加；磁鐵一和二與磁鐵三間的非線性耦合作用不僅增加了換能器變形量和發(fā)電能力，同時也拓寬了振動響應(yīng)的有效頻帶寬度。

車輛經(jīng)過減速帶或行駛路面凸凹不平時，過大的振幅將使金屬基板貼靠在上限位面或下限位面上，從而確保壓電晶片不至因所受應(yīng)力過大而損毀。本發(fā)明中，為提高壓電晶片發(fā)電能力和可靠性，壓電晶片為0.2mm的PZT4、金屬基板為鈹青銅，金屬基板與壓電晶片的厚度比為1～2.5，上下限位面的合理曲率半徑均為其中α＝h_m/h_p為厚度比，h_m和h_p分別為金屬基板和壓電晶片厚度。

優(yōu)勢與特色：定位跟蹤與報警裝置所需的能量自給，可作為獨(dú)立部件埋置于車身隱秘處，安全可靠；換能器為兩自由度振動系統(tǒng)，浮板與彈簧一和二構(gòu)成單自由度振動系統(tǒng)，總體上是三自由度振動系統(tǒng)，故有效頻帶寬度大幅度增加、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)；此外，壓電晶片變形量可控且應(yīng)力分布均勻，故發(fā)電能力強(qiáng)、可靠性高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中定位跟蹤與報警裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2圖1的A-A剖視圖；

圖3是本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的俯視圖；

圖5是本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中上殼的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明一個較佳實(shí)施例中下殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

上殼a的左右側(cè)壁上都設(shè)有上耳板a1、前后側(cè)壁的端部都設(shè)有兩個上限位面a2、前后側(cè)壁中部都設(shè)有上導(dǎo)槽a3，下殼x的左右側(cè)壁上都設(shè)有下耳板x1、前后側(cè)壁的端部都設(shè)有兩個下限位面x2、前后側(cè)壁中部都設(shè)有下導(dǎo)槽x3，上殼a的內(nèi)腔和下殼x的內(nèi)腔左右方向的長度和前后方向的寬度分別相等，下殼x的左側(cè)壁或右側(cè)壁上安裝有加速度傳感器S、底壁上經(jīng)螺釘安裝有帶發(fā)射單元g的電路板e；左右兩側(cè)的上耳板a1和下耳板x1分別經(jīng)螺釘連接，左側(cè)上耳板a1和下耳板x1之間、及右側(cè)的上耳板a1和下耳板x1之間都壓接有懸臂梁型金屬基板h1，金屬基板h1的中部和端部分別經(jīng)螺釘安裝有電磁單元一D1和電磁單元二D2，金屬基板h1兩側(cè)粘接有壓電晶片h2；電磁單元一D1由磁鐵一b1和線圈一c1構(gòu)成、電磁單元二D2由磁鐵二b2和線圈二c2構(gòu)成；金屬基板h1與所粘接的壓電晶片h2、所安裝的電磁單元一D1和電磁單元二D2共同 構(gòu)換能器H；上殼a和下殼x的內(nèi)腔寬度小于金屬基板h1的寬度、大于壓電晶片h2的寬度；上殼a中位于電磁單元一D1和電磁單元二D2的上方、下殼x中位于電磁單元一D1和電磁單元二D2的下方都經(jīng)螺釘安裝有電磁單元三D3，電磁單元三D3由磁鐵三b3和線圈三c3構(gòu)成；上殼a中的電磁單元三D3相鄰的電磁單元一D1或電磁單元二D2的異性磁極相對安裝，下殼x中的電磁單元三D3與其相鄰的電磁單元一D1或電磁單元二D2的同性磁極相對安裝；鑲嵌有線圈四c4的浮板d的上下兩端分別置于上導(dǎo)槽a3和下導(dǎo)槽x3中，浮板d與上殼a的頂壁之間壓接有彈簧一J1、與下殼x的底壁之間壓接有彈簧二J2。

非工作時，換能器H即壓電晶片h2不發(fā)生彎曲變形，浮板d上下兩端相對金屬基板h1對稱；車輛行駛過程中有縱向振動時，由于電磁單元一D1、電磁單元二D2、及浮板d和線圈四c4慣性力作用，換能器H及浮板d將產(chǎn)生上下振動，從而使壓電晶片h2彎曲變形、各線圈切割磁力線，將振動能轉(zhuǎn)換成電能；所生成的電能經(jīng)導(dǎo)線傳輸給電路板e，經(jīng)轉(zhuǎn)換處理后為信號發(fā)射單元g供電，信號發(fā)射單元g按所設(shè)定的時間間隔將車輛的位置及速度等信息發(fā)射出去；當(dāng)車輛受到強(qiáng)烈撞擊時，加速度傳感器的測量值超過所設(shè)定閾值，報警系統(tǒng)被喚醒，發(fā)射單元g發(fā)出求救信號。

在高速公路等路況較好的行駛環(huán)境下，車輛自身的顛簸振動幅值較小，換能器H的振動幅值通過磁鐵一b1和磁鐵二b2與磁鐵三b3間的耦合作用放大，即當(dāng)環(huán)境振動使換能器離開平衡位置且向上振動時，磁鐵一b1和磁鐵二b2與置于上殼a上的磁鐵三b3間的距離逐漸減小、吸引力逐漸增加，從而使換能器H的變形量和發(fā)電能力增加；磁鐵一b1和磁鐵二b2與磁鐵三b3之間的非線性耦合作用不僅增加了換能器H的變形量和發(fā)電能力，同時也拓寬了振動響應(yīng)的有效頻帶寬度。

車輛經(jīng)過減速帶或行駛路面凸凹不平時，過大的振動幅值將使金屬基板h1貼靠在上限位面a2或下限位面x2上，從而確保壓電晶片h2不至因所受應(yīng)力過大而損毀。本發(fā)明中，為提高壓電晶片h2的發(fā)電能力和可靠性，壓電晶片為0.2mm的PZT4、金屬基板為鈹青銅，金屬基板h1與壓電晶片h2的厚度之比為1～2.5；上限位面a2和下限位面x2的合理曲率半徑均為 其中α＝h_m/h_p為厚度比，h_m和h_p分別為金屬基板h1和壓電晶片h2的厚度。

本發(fā)明中，定位跟蹤與報警裝置可作為獨(dú)立部件埋置于車身隱秘處，安全可靠；換能器H為兩自由度振動系統(tǒng)，浮板d與彈簧一J1和彈簧二J2構(gòu)成單自由度振動系統(tǒng)，故總體上是三自由度振動系統(tǒng)，有效頻帶寬度大幅度增加、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)；此外，壓電晶片h2變形量可控且應(yīng)力分布均勻，故發(fā)電能力強(qiáng)、可靠性高。