專利名稱：被動(dòng)式汽車追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為被動(dòng)式汽車追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案，涉及機(jī)動(dòng)車碰撞預(yù)警及避撞技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車追尾碰撞預(yù)警及避撞技術(shù)是機(jī)動(dòng)車安全技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)十分重要的課題和難題，交通事故資料表明，汽車追尾碰撞事故占交通事故總數(shù)的35％，人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失占全部事故的40-45％。造成追尾碰撞的主要原因有1、兩車之間安全車距保持不足；2、雨、霧、雪天氣造成能見度不足；3、爆胎、斷軸等突發(fā)事故；4、拋錨于道路之中或緊急?？坑诼穫?cè)的車輛示警信號(hào)不清晰。在原因之1、2、3中，隱藏在事故后面的重要原因是司機(jī)的制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間作祟，由于人的生理反應(yīng)局限，速度60Km/h時(shí)制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間為1秒左右，120Km/h時(shí)則超過2秒，因此，在突發(fā)情況下，因制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間而延誤制動(dòng)所導(dǎo)致的后果是令人震驚的，司機(jī)在20-60米的距離內(nèi)無法作出制動(dòng)動(dòng)作，這使得可能避免的追尾事故無法避免，能夠減輕的事故損失沒有減輕。
針對(duì)汽車追尾碰撞的巨大危害，世界汽車產(chǎn)業(yè)界對(duì)防撞技術(shù)進(jìn)行了長(zhǎng)期和不懈的研究開發(fā)，現(xiàn)有技術(shù)中主要的研究開發(fā)方向是以車載距離探測(cè)技術(shù)為基本技術(shù)支持的“主動(dòng)式車距探測(cè)追尾碰撞報(bào)警/避免系統(tǒng)”，即本車以超聲波、紅外線、激光、微波多普勒、視頻成像系統(tǒng)等技術(shù)，對(duì)本車前方一定距離范圍內(nèi)的物體(運(yùn)動(dòng)和靜止的物體)進(jìn)行探測(cè)，計(jì)算其相對(duì)距離、速度并判別追尾碰撞危險(xiǎn)程度，啟動(dòng)本車預(yù)警系統(tǒng)或自動(dòng)減速系統(tǒng)，預(yù)防和避免追尾碰撞的發(fā)生。上述技術(shù)尚存在掃描測(cè)距死角、盲區(qū)和系統(tǒng)復(fù)雜、可靠性有待提高和成本高的問題，現(xiàn)階段無法規(guī)模推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種被動(dòng)式汽車追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案。被動(dòng)式追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案是相對(duì)主動(dòng)式車距探測(cè)追尾碰撞預(yù)警及避免技術(shù)方案而言的，主要特征是本車追尾預(yù)警避撞功能的實(shí)現(xiàn)系由接收它車的數(shù)據(jù)指令而啟動(dòng)和執(zhí)行，據(jù)此調(diào)控本車狀態(tài)以避免追尾碰撞它車；同時(shí)，本車根據(jù)行車數(shù)據(jù)形成追尾預(yù)警避撞聯(lián)控指令，對(duì)它車發(fā)出預(yù)警聯(lián)控指令以避免它車追尾碰撞。與現(xiàn)有技術(shù)的最大區(qū)別是，本車的追尾預(yù)警避撞功能不是由本車車載傳感器主動(dòng)探測(cè)而實(shí)現(xiàn)，而是以被動(dòng)接受它車發(fā)出的預(yù)警避撞指令實(shí)現(xiàn)。
被動(dòng)式追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案以本車行車數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、無線電全向發(fā)射定向接收、同頻分時(shí)收發(fā)接收優(yōu)先和程序控制等為主要技術(shù)特征。
本車行車數(shù)據(jù)包含人工預(yù)警信息和傳感器監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息兩類，經(jīng)編碼調(diào)制后通過無線電全向發(fā)射，它車接收機(jī)采用定向天線接收；本車收發(fā)信機(jī)采用“同頻分時(shí)收發(fā)接收優(yōu)先”方式工作，發(fā)射受“接收優(yōu)先”控制，在接收數(shù)據(jù)時(shí)不發(fā)信，延遲至接收數(shù)據(jù)完畢后發(fā)信；且本車行車數(shù)據(jù)形成指令和發(fā)射指令的條件是本車人工預(yù)警和發(fā)生碰撞、制動(dòng)等設(shè)定條件，其余時(shí)間發(fā)信機(jī)處于待命狀態(tài)；接收機(jī)除在本車發(fā)信機(jī)發(fā)射信號(hào)期間停止接收外，其余時(shí)間為工作狀態(tài)，隨時(shí)接收來自它車的指令數(shù)據(jù)。
本車收發(fā)信機(jī)在均需保持工作狀態(tài)時(shí)段(汽車行進(jìn)在能見度低環(huán)境中)采用“分時(shí)收發(fā)”方式工作。
程序控制單元具有以下功能特征對(duì)接收到的無線電信號(hào)進(jìn)行如下比較判別場(chǎng)強(qiáng)電平比較，判別本車距離信號(hào)源的距離范圍，分別情況作出預(yù)警或制動(dòng)減速應(yīng)對(duì)；它車行進(jìn)方向與本車行進(jìn)方向比較判別，剔除或抑制來自前方的相向行駛車輛發(fā)出的指令信號(hào)；它車速度信號(hào)與本車速度信號(hào)比較，本車速度＞它車時(shí)，控制節(jié)氣門減速或制動(dòng)減速；根據(jù)司機(jī)請(qǐng)求超車的指令，抑制系統(tǒng)的節(jié)氣門減速或制動(dòng)減速功能。實(shí)現(xiàn)只有同向行駛的后方機(jī)動(dòng)車受防撞預(yù)警、聯(lián)控減速指令控制，和駕駛員請(qǐng)求超車下安全超越的目的。
本發(fā)明技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比較，有如下顯著區(qū)別和有益效果一是本技術(shù)方案采用全向式無線電發(fā)射方式，在設(shè)定的無線電波有效覆蓋區(qū)域內(nèi)無信號(hào)死角或盲區(qū)，克服了現(xiàn)有技術(shù)尚存在的掃描死角、盲區(qū)的技術(shù)障礙；定向接收方式可有效抑制來自后方和側(cè)方車輛發(fā)出的信號(hào)(來自前方的相向行駛車輛發(fā)出的指令信息由行進(jìn)方向判別功能抑制或剔除)，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)方案中接收傳送雙定向(或定向發(fā)射、反射接收)等效的功能，在實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上可大幅度降低成本和提高可靠性，為本技術(shù)的廣泛使用創(chuàng)造了前提。
二是本技術(shù)方案采用同頻分時(shí)收發(fā)接收優(yōu)先技術(shù)，解決了無線電同頻干擾問題，在無需采用編碼方式條件下，使無線電波有效覆蓋區(qū)域內(nèi)可能存在的多車無線電收發(fā)信機(jī)收發(fā)信息有序。
三是本技術(shù)方案采用行進(jìn)方向判別和定向接收技術(shù)，確保只有同向行進(jìn)中的后方車輛得到預(yù)警和被聯(lián)控減速。
四是本技術(shù)方案采用無線電場(chǎng)強(qiáng)信號(hào)電平比較技術(shù)，通過對(duì)本車所處位置(實(shí)時(shí)位置)無線電信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)的高低相對(duì)應(yīng)的電平幅值的檢測(cè)，以最簡(jiǎn)單方式實(shí)現(xiàn)兩車相對(duì)距離區(qū)域范圍的判斷，與現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)式掃描探測(cè)距離方案比較，簡(jiǎn)潔可靠并能滿足本技術(shù)方案對(duì)距離精度要求不高的使用要求，可大幅降低成本。
五是本技術(shù)方案能夠?qū)ψ肺才鲎舶l(fā)生頻率最高和損害最大的追尾碰撞事故有良好的抑制效果，在實(shí)際交通狀況中，大霧、雨雪導(dǎo)致的能見度低情況下的行車是無法避免的，如突然而至的大霧和暴雨、大雪導(dǎo)致高速公路封閉不及，能見度輕度下降情況下的行車，在本技術(shù)方案下，司機(jī)只要開啟能見度低人工預(yù)警開關(guān)，即能向后車發(fā)出預(yù)警或聯(lián)控減速指令，也能收到前車發(fā)出的預(yù)警或聯(lián)控減速指令，因此，行進(jìn)在能見度低情況下的所有車輛，都可保持前后安全車距，避免碰撞，將大大減少高速公路封閉情況和避免高速公路封閉不及時(shí)而可能造成的嚴(yán)重后果，效果無疑是突出和十分有益的。
實(shí)際交通狀況中發(fā)生追尾碰撞的另一重要原因是兩車之間安全車距不足，在交通流量日益增大的背景下，嚴(yán)格安全車距有時(shí)是難以實(shí)現(xiàn)的，繁忙的高速公路上，兩車之間的車距很難保持在50米以上，若在50米的車距內(nèi)，前車一旦發(fā)生緊急制動(dòng)或碰撞，由于制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間的延誤，將導(dǎo)致司機(jī)1-2秒內(nèi)無法使汽車產(chǎn)生制動(dòng)力，損失的制動(dòng)距離在30-50米，司機(jī)只能眼睜睜看著追尾碰撞發(fā)生。而采用本技術(shù)方案后，在50米距離內(nèi)，前車的緊急制動(dòng)將同時(shí)聯(lián)控后車作相應(yīng)制動(dòng)減速，在兩車制動(dòng)效果差異不大的情況下，兩車將基本保持原有車距，避免追尾碰撞發(fā)生。
在前方發(fā)生爆胎、斷軸或碰撞等突發(fā)事故后，后方車輛在示警信號(hào)來不及設(shè)置或示警信號(hào)不清晰的情況下發(fā)生的追尾碰撞，其損害是令人遺憾的，屢屢見于報(bào)道的交通警察在處理事故時(shí)被后方來車碰撞而導(dǎo)致人身傷亡的事例，證實(shí)了現(xiàn)有技術(shù)下的交通示警信號(hào)存在的缺陷。采用本技術(shù)方案后，只要前車發(fā)生碰撞，該車即同時(shí)發(fā)出連續(xù)的預(yù)警和聯(lián)控減速指令信號(hào)，進(jìn)入無線電有效覆蓋范圍的后方車輛，可得到清晰有效的預(yù)警或被聯(lián)控減速，避免碰撞發(fā)生。同時(shí)，處理事故的交警或其他人員，也可開啟事故處理或警用車輛上的預(yù)警和聯(lián)控減速信號(hào)，對(duì)后方來車進(jìn)行預(yù)警和聯(lián)控減速，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全，其效果是十分突出和有益的。


圖1是本發(fā)明之被動(dòng)式汽車追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案原理框圖。
圖2是本發(fā)明之被動(dòng)式汽車追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案程序控制流程圖。
圖3是本發(fā)明之地磁方位傳感器原理圖。
圖4是本發(fā)明之地磁方位傳感器方位判斷示意圖。
圖5是本發(fā)明之收發(fā)天線在小型汽車上的安裝示意圖。
實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的功能原理和實(shí)施方式作詳細(xì)說明。
本發(fā)明之被動(dòng)式汽車追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案的主要特征是本車車載追尾預(yù)警避撞系統(tǒng)由行車數(shù)據(jù)指令發(fā)射1和指令接收處理、程序控制2兩大部分組成，見附圖1。本車行車數(shù)據(jù)傳感器監(jiān)測(cè)的信號(hào)中，除部分?jǐn)?shù)據(jù)兼用于程序控制作為比較信號(hào)外，并不作為本車追尾預(yù)警避撞系統(tǒng)的控制信號(hào)，而是直接向空間發(fā)射，以指令形式啟動(dòng)它車的預(yù)警和聯(lián)控減速系統(tǒng)，因此，本車的追尾預(yù)警避撞系統(tǒng)完全受控于它車發(fā)出的指令，是真正意義上的被動(dòng)式系統(tǒng)。
附圖2是被動(dòng)式汽車追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案程序控制流程圖，流程圖表明本車指令發(fā)射的條件本車行車數(shù)據(jù)指令的發(fā)射受控于“接收優(yōu)先”，程序首先檢測(cè)系統(tǒng)是否正在接收數(shù)據(jù)，若是則處理接收到的數(shù)據(jù)指令，否即依次檢測(cè)本車是否發(fā)生碰撞、緊急制動(dòng)、能見度低示警、拋錨于道路中或?？坑诼穫?cè)等情況，有其中之一發(fā)生時(shí)，即發(fā)射本車指令，無情況發(fā)生時(shí)，則返回到下一輪循環(huán)。
流程圖同時(shí)表明，本車車載追尾預(yù)警避撞系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)受控于它車發(fā)出的預(yù)警和避撞聯(lián)控指令，在本車接收到它車指令后，系統(tǒng)程序首先判別兩車行進(jìn)方向是否相同，如行進(jìn)方向不同，則中斷執(zhí)行返回到下一循環(huán)，若行進(jìn)方向相同，繼續(xù)下一步指令處理。
若接收指令中有它車停靠路側(cè)預(yù)警信號(hào)，即執(zhí)行聲光報(bào)警；否則繼續(xù)檢測(cè)指令中有無它車拋錨于道路中的預(yù)警信號(hào)，有即轉(zhuǎn)入檢測(cè)有無本車請(qǐng)求超車信號(hào)(因此可判斷司機(jī)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)情況并作出操控)，并判斷兩車的相對(duì)車速(實(shí)際是本車的車速)，執(zhí)行聲光報(bào)警、節(jié)氣門減速或制動(dòng)減速，無則繼續(xù)下一步指令處理。
若接收指令中有它車碰撞或緊急制動(dòng)信號(hào)，程序控制電路將根據(jù)接收到的指令信號(hào)電平的幅值，判斷本車距離前車的距離是否小于50米(距離判斷的基本原理是無線電信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)任一接收機(jī)所處位置及該點(diǎn)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，與該點(diǎn)距離信號(hào)源的距離呈線性函數(shù)關(guān)系，因此，在設(shè)定的發(fā)射功率下，預(yù)先測(cè)定距離信號(hào)源50米處的信號(hào)電平幅值并預(yù)置于控制電路中，再將接收到的信號(hào)電平與之比較，即可判斷距信號(hào)源的距離范圍。)？若大于50米，系統(tǒng)只執(zhí)行聲光報(bào)警；小于或等于50米，系統(tǒng)將受聯(lián)控減速指令而執(zhí)行同步制動(dòng)。
在檢測(cè)接收指令中沒有它車碰撞或緊急制動(dòng)信號(hào)后，系統(tǒng)進(jìn)行下一步能見度低示警信號(hào)指令的處理，如果它車發(fā)出能見度低示警信號(hào)，即進(jìn)行兩車速度比較，并根據(jù)速度差值的大小和本車超車指令的有無，執(zhí)行聲光報(bào)警或節(jié)氣門減速或制動(dòng)減速，若指令中沒有能見度低示警信號(hào)，則返回到下一循環(huán)。
由于汽車為流動(dòng)性運(yùn)載工具，任何兩輛汽車都有可能在任何地點(diǎn)區(qū)域同時(shí)行進(jìn)，為實(shí)現(xiàn)上述功能，所有汽車的車載追尾預(yù)警避撞系統(tǒng)收發(fā)信機(jī)必須使用相同的無線電頻率。在同一頻率下按照同頻分時(shí)收發(fā)方式工作，可解決本車收發(fā)信機(jī)的相互干擾，為保證本車系統(tǒng)發(fā)信和接收的可靠性，設(shè)定每個(gè)發(fā)信時(shí)長(zhǎng)內(nèi)發(fā)射三個(gè)以上有效指令數(shù)據(jù)串信號(hào)，接收時(shí)長(zhǎng)則為發(fā)射時(shí)長(zhǎng)的數(shù)倍(本實(shí)施例設(shè)定收發(fā)時(shí)長(zhǎng)為比5∶1)。
接收優(yōu)先方式也稱為“搶發(fā)”，在同一區(qū)域內(nèi)，只要存在一部發(fā)信機(jī)發(fā)信，其它接收機(jī)均自動(dòng)工作在接收狀態(tài)，而其發(fā)信機(jī)則被抑制發(fā)信。一旦接收數(shù)據(jù)完畢，有發(fā)信要求的發(fā)信機(jī)即可發(fā)信，有多機(jī)要求發(fā)信時(shí)，則誰(shuí)搶在先誰(shuí)發(fā)信，可確保同一區(qū)域內(nèi)的任何時(shí)刻只有一部發(fā)信機(jī)發(fā)信，避免同頻干擾和同一區(qū)域內(nèi)多機(jī)收發(fā)無序問題。
同頻分時(shí)收發(fā)接收優(yōu)先方式可解決能見度低情況下的安全行車問題，行進(jìn)在能見度低環(huán)境中的汽車，既需要向外發(fā)射本車的指令對(duì)它車進(jìn)行預(yù)警和聯(lián)控減速，避免后方它車追尾；也需要接受它車發(fā)來的預(yù)警和聯(lián)控減速指令，避免追尾前方它車，同頻分時(shí)收發(fā)接收優(yōu)先方式較完滿地解決了上述問題，能夠?qū)崿F(xiàn)低能見度(30≤能見度≤100米)情況下的安全行車，減少高速公路的封閉情況。
無線電全向發(fā)射定向接收方式是解決預(yù)警避撞指令定向控制的有效手段，由于本發(fā)明定義為被動(dòng)式預(yù)警避撞，因此，必須保證本車的指令只對(duì)后方同向行進(jìn)中機(jī)動(dòng)車進(jìn)行控制，和本車只接受前方同向行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車發(fā)出的指令控制。本車接收機(jī)采用定向天線(如八木天線或縫隙天線、平板天線等)并指向行進(jìn)方向，定向天線能夠有效抑制后方和側(cè)方信號(hào)，保證可靠接收來自行進(jìn)前方的信號(hào)(前方相向行駛機(jī)動(dòng)車發(fā)出的指令由系統(tǒng)的行進(jìn)方向判別功能剔除或抑制)；而本車全向發(fā)射避免了無線電定向發(fā)射的信號(hào)盲區(qū)、死角的缺陷，降低了后車接收信號(hào)時(shí)對(duì)信號(hào)源的跟蹤精度要求，同時(shí)可大幅度降低成本和提高系統(tǒng)的可靠性。
本車行車數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)單元由人工預(yù)警信號(hào)和傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)兩部分組成，人工預(yù)警信號(hào)有本車緊急?？柯穫?cè)、拋錨于道路中和行進(jìn)在能見度低環(huán)境中三種，均為開關(guān)量信號(hào)；傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)有制動(dòng)加速度、速度、行進(jìn)方向和制動(dòng)力信號(hào)等，含連續(xù)量和脈沖量信號(hào)兩類。
當(dāng)車輛故障?？柯穫?cè)維修或休息時(shí)，司機(jī)可開啟緊急?？柯穫?cè)開關(guān)，該預(yù)警信號(hào)經(jīng)編碼后作為本車數(shù)據(jù)信息通過無線電發(fā)射，向空間發(fā)出防撞預(yù)警信號(hào)，使進(jìn)入無線電有效覆蓋范圍的車輛得到預(yù)警信息，語(yǔ)音電路即給出“路側(cè)有故障機(jī)動(dòng)車?？俊⒆⒁馀鲎病闭Z(yǔ)音提示，相應(yīng)的報(bào)警指示燈燃亮。
當(dāng)車輛因爆胎、斷軸等突發(fā)故障無法處置而拋錨于道路之中時(shí)，后方行進(jìn)中機(jī)動(dòng)車處于可能追尾碰撞的極度危險(xiǎn)狀況，僅有聲光報(bào)警不足以防止碰撞，此時(shí)，司機(jī)可開啟拋錨于道路中開關(guān)，該預(yù)警信號(hào)可使進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域的車輛得到有效預(yù)警和被聯(lián)控減速，語(yǔ)音電路即給出“道路中有故障機(jī)動(dòng)車拋錨、危險(xiǎn)！”的語(yǔ)音提示，相應(yīng)的報(bào)警指示燈燃亮，節(jié)氣門執(zhí)行減速指令，減少開度使本車保持50Km/h以下的速度繞行通過；若本車速度大于50Km/h，執(zhí)行機(jī)構(gòu)將強(qiáng)制制動(dòng)減速，提示司機(jī)減速繞行，避免碰撞。
若司機(jī)在安全有保障的前提下，也可打開超車信號(hào)燈，此時(shí)本車的受控減速功能將被抑制，可使本車保持大于50Km/h的較快速度安全通過。
當(dāng)汽車在雨、雪、霧路段能見度低的惡劣情況下行進(jìn)時(shí)，司機(jī)可開啟能見度低開關(guān)預(yù)警，能見度低開關(guān)開啟后，進(jìn)入無線電信號(hào)有效覆蓋范圍內(nèi)的同向后方行進(jìn)中汽車即被預(yù)警，語(yǔ)音電路提示“能見度低，請(qǐng)低速行駛，注意追尾！”，警示燈同時(shí)燃亮；程序控制電路并對(duì)接收到的前車速度信號(hào)與本車速度進(jìn)行比較，向節(jié)氣門或制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出控制指令，控制本車的速度，如本車速度大于前車，節(jié)氣門將被減少開度而減速；若本車速度大大超過前車(V本-V它(前)＞50Km/h時(shí))，程序控制將驅(qū)動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)強(qiáng)制減速，使同時(shí)處于能見度低惡劣狀況下的兩車(或多車)保持安全車距行駛，避免追尾碰撞發(fā)生。
在實(shí)際交通狀況中，如發(fā)生輕度能見度下降(如薄霧天氣)或重車上坡等情況，前車開啟“能見度低”預(yù)警開關(guān)后，后方行進(jìn)中的汽車仍有超車的需要和請(qǐng)求，本發(fā)明技術(shù)方案對(duì)能見度低情況下的超車預(yù)置條件，當(dāng)后車開啟轉(zhuǎn)向指示燈(左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，也稱變線、并行指示燈。)后，程序控制單元將抑制節(jié)氣門或制動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度控制功能，保證后車在預(yù)警狀態(tài)下安全超車。
本車行車數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)單元中之傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由方位傳感器、制動(dòng)力傳感器、加速度傳感器和速度傳感器組成。加速度傳感器擔(dān)任實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車發(fā)生碰撞或緊急制動(dòng)情況的功能，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，巨大的碰撞力導(dǎo)致負(fù)加速度瞬間急劇上升(-a＞＞g，g為重力加速度。)；當(dāng)汽車因遇險(xiǎn)導(dǎo)致司機(jī)緊急制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)加速度也可達(dá)0.5g以上，因此，若汽車發(fā)生碰撞或緊急制動(dòng)時(shí)，加速度傳感器將檢測(cè)到的電信號(hào)(模擬量)通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信號(hào)，經(jīng)編碼后送入調(diào)制發(fā)射單元，對(duì)處于無線電信號(hào)有效半徑范圍內(nèi)的汽車進(jìn)行聯(lián)控節(jié)氣門減速或聯(lián)控制動(dòng)減速。
制動(dòng)力傳感器擔(dān)任實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車行車制動(dòng)情況的功能，制動(dòng)力傳感器對(duì)汽車制動(dòng)管路內(nèi)的制動(dòng)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)司機(jī)實(shí)施行車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)管路內(nèi)壓力上升，將制動(dòng)力轉(zhuǎn)換為連續(xù)量模擬電信號(hào)，并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為開關(guān)量電信號(hào)，送入編碼調(diào)制發(fā)射單元，對(duì)處于無線電信號(hào)有效半徑范圍內(nèi)的汽車進(jìn)行聯(lián)控節(jié)氣門減速或制動(dòng)減速。
實(shí)際交通狀況中，司機(jī)實(shí)施行車制動(dòng)是經(jīng)常性動(dòng)作，行車制動(dòng)頻率高，但絕大部分行車制動(dòng)的制動(dòng)力度不大，汽車速度變化輕微，對(duì)追尾碰撞不構(gòu)成威脅，因此，將前車后車的制動(dòng)無限制的“聯(lián)控”，將導(dǎo)致司機(jī)的反感而最終被司機(jī)拒絕。本發(fā)明針對(duì)以上情況，設(shè)計(jì)由系統(tǒng)的程序控制單元(ECU)對(duì)制動(dòng)力大小進(jìn)行判別，只將對(duì)追尾碰撞構(gòu)成威脅的較大制動(dòng)力(可形成制動(dòng)負(fù)加速度0.3g以上的行車制動(dòng)力)，作為聯(lián)控節(jié)氣門減速或制動(dòng)減速的起控點(diǎn)，以有限和必要的“制動(dòng)聯(lián)動(dòng)”，消除追尾碰撞危險(xiǎn)。
速度傳感器采用汽車用速度傳感器，如霍爾速度傳感器、電磁式速度傳感器等，檢測(cè)信號(hào)為脈沖量信號(hào)。速度傳感器將檢測(cè)到的脈沖電信號(hào)通過計(jì)數(shù)、運(yùn)算處理，送入編碼調(diào)制發(fā)射單元，將本車的即時(shí)速度信號(hào)發(fā)射。而同向行駛中的后方它車，則通過將接收到的前車速度信號(hào)與本車速度信號(hào)比較，根據(jù)程序控制單元的運(yùn)算處理，執(zhí)行節(jié)氣門放松或制動(dòng)減速，保持本車與前車的安全距離，避免發(fā)生追尾碰撞。
方位傳感器采用汽車導(dǎo)航用地磁方位傳感器，該類型方位傳感器的原理示意圖如圖3所示，圖中3為檢測(cè)線圈X，4為檢測(cè)線圈Y，5為激勵(lì)線圈，6為環(huán)狀鐵(磁)芯，7為方位數(shù)據(jù)處理電路ECU′。激勵(lì)線圈在環(huán)狀磁芯上產(chǎn)生方向、強(qiáng)度呈周期變化的交變磁場(chǎng)，檢測(cè)線圈X、Y上則產(chǎn)生相應(yīng)的電壓變化，通過方位檢測(cè)專用電子處理電路(ECU′)運(yùn)算處理，即可檢測(cè)出汽車的實(shí)時(shí)方位數(shù)據(jù)信號(hào)，地磁方位傳感器檢測(cè)得到的方位判斷圖如圖4所示。方位電信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后編碼調(diào)制發(fā)射，當(dāng)處于無線電有效半徑范圍內(nèi)的它車接收到上述信號(hào)后，經(jīng)與本車行進(jìn)方向(方位)信號(hào)比較判別，確定行進(jìn)方向相同后，自車預(yù)警和制動(dòng)減速程序啟動(dòng)，行進(jìn)方向判別的主要功用是判別行進(jìn)前方的相向行駛汽車，剔除或抑制其發(fā)出的預(yù)警避撞指令，實(shí)現(xiàn)只有同行駛方向的車輛可進(jìn)行預(yù)警或聯(lián)控減速的功能。
在無線電收發(fā)電路中，選取無線電頻率在微波波段的300MHz-3GHz范圍的許可使用頻率，頻率設(shè)置的高低影響接收天線的尺寸和收發(fā)信機(jī)成本價(jià)格，可綜合考慮確定。無線電信號(hào)全向式發(fā)射，發(fā)射功率控制在有效覆蓋半徑200米。定向接收功能則通過定向天線實(shí)現(xiàn)，考慮到天線在汽車上的安裝位置和對(duì)汽車外觀的影響，本發(fā)明技術(shù)方案以“八木天線”和“縫隙天線”為首選，定向天線的方向與本車行進(jìn)方向相同。
微波頻段的無線電發(fā)射接收技術(shù)和同頻分時(shí)收發(fā)技術(shù)是現(xiàn)有通訊技術(shù)領(lǐng)域中的成熟技術(shù)，技術(shù)細(xì)節(jié)內(nèi)容不再贅述。
無線電全向發(fā)射、定向接收天線結(jié)構(gòu)和安裝示意圖如圖6所示。全向發(fā)射天線8置于車頂或車后部，將本車發(fā)出的無線電信號(hào)向空間360°發(fā)射傳送；同時(shí)，本車設(shè)置定向接收天線，如代表性的“八木天線”9，定向天線的接收波束寬度在水平面60°-100°、垂直面30°-60°的范圍內(nèi)選取，定向天線前后增益比在3以上，能夠有效接收來自前方車輛的無線電信號(hào)，并對(duì)來自后方和側(cè)方車輛的無線電信號(hào)進(jìn)行抑制，實(shí)現(xiàn)只接收前方無線電信號(hào)的功能。
定向接收天線安置于汽車車頂部，安置固定方式可參照車頂警燈、標(biāo)志燈或多功能汽車車頂行李架。
經(jīng)過定向接收和行進(jìn)方向判別后，行進(jìn)中的汽車只能對(duì)來自前方同向行進(jìn)中汽車發(fā)出的預(yù)警和減速信號(hào)作出應(yīng)對(duì)，實(shí)現(xiàn)只對(duì)同行駛方向的后方車輛進(jìn)行預(yù)警和聯(lián)控減速的功能。
本發(fā)明技術(shù)方案的程序控制單元(ECU)由微處理器和輔助電路組成，主要完成如下功能的邏輯運(yùn)算和程序控制1、對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)算、A/D轉(zhuǎn)換和編碼，形成指令數(shù)據(jù)信息串送調(diào)制發(fā)射單元；2、向收發(fā)信機(jī)提供分時(shí)收發(fā)控制指令和接收優(yōu)先控制指令；3、對(duì)接收到的數(shù)據(jù)指令進(jìn)行解碼，解碼后數(shù)據(jù)送比較、運(yùn)算、邏輯控制電路處理；4、對(duì)接收到的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)電平進(jìn)行放大和預(yù)處理，送程序控制部分進(jìn)行距離范圍判斷；5、對(duì)接收到的速度、方位信號(hào)數(shù)據(jù)與本車速度、方位信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判別處理；6、對(duì)駕駛員請(qǐng)求超車的指令進(jìn)行處理。
本發(fā)明技術(shù)方案中的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)電平比較功能的目的，是通過接收信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)電平幅值的高低，表達(dá)本車前方信號(hào)發(fā)射源與本車的距離范圍，并將無線電信號(hào)源有效覆蓋區(qū)域分為預(yù)警區(qū)域和聯(lián)動(dòng)控制區(qū)域兩類，具體的實(shí)現(xiàn)途徑是設(shè)定無線電發(fā)射機(jī)功率有效覆蓋半徑為200米，聯(lián)控減速作用半徑為50米，若前方汽車發(fā)出預(yù)警和減速聯(lián)控信號(hào)，后方行進(jìn)中汽車處于距離前方危險(xiǎn)源50-200米范圍時(shí)，系統(tǒng)程序控制僅啟動(dòng)防撞預(yù)警功能，使司機(jī)得到預(yù)警以保持安全車速車距，進(jìn)入50米距離內(nèi)，系統(tǒng)程序控制同時(shí)啟動(dòng)防撞預(yù)警和聯(lián)控制動(dòng)減速功能，司機(jī)在得到預(yù)警的同時(shí)，汽車被聯(lián)控制動(dòng)減速，彌補(bǔ)司機(jī)制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間所導(dǎo)致的“制動(dòng)延遲”，避免追尾碰撞。
本發(fā)明的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)單元為現(xiàn)有技術(shù)中的通用成熟技術(shù)，擔(dān)負(fù)程序控制電路后的功率驅(qū)動(dòng)和功能的執(zhí)行。其中的聲光報(bào)警電路由語(yǔ)音電路和LED組成；節(jié)氣門控制的功用是按照程序控制器給出的指令，減小節(jié)氣門的開度，降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速而達(dá)到減速的目的。
制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制節(jié)點(diǎn)(控制接入點(diǎn))是汽車行車制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)閥(或制動(dòng)總泵)，對(duì)于具有動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)的汽車(如大型客貨車和部分小型汽車)，可在汽車行車制動(dòng)閥處并聯(lián)接入電磁閥，由電磁閥代替汽車行車制動(dòng)閥使汽車制動(dòng)減速；或者通過電磁控制轉(zhuǎn)換為氣動(dòng)力、液力或電動(dòng)作用力，直接作用于汽車制動(dòng)閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車實(shí)施制動(dòng)減速的功能。
對(duì)于非動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)汽車(主要為小型汽車)，制動(dòng)力來自司機(jī)的行車制動(dòng)動(dòng)作，因此，應(yīng)為該類型汽車增加動(dòng)力制動(dòng)的附加功能機(jī)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于該問題已經(jīng)有成熟可靠的技術(shù)方案，公開號(hào)CN1215005A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種與汽車行車制動(dòng)系統(tǒng)平行的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，CN1473730A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)則公開了一種串聯(lián)在汽車行車制動(dòng)回路里中的剎車機(jī)構(gòu)，解決了非動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)汽車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制制動(dòng)減速的技術(shù)問題。
權(quán)利要求
1.一種被動(dòng)式汽車追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案，包括行車數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、信息傳輸、程序控制器，其特征為本車車載追尾預(yù)警避撞系統(tǒng)不探測(cè)它車行車狀況而只對(duì)本車行車數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)行車數(shù)據(jù)形成追尾預(yù)警避撞指令，向它車發(fā)出預(yù)警和避撞聯(lián)控(聯(lián)動(dòng)控制)指令，避免它車追尾碰撞；本車車載追尾預(yù)警避撞系統(tǒng)接收它車發(fā)出的追尾預(yù)警避撞指令，將指令中的行進(jìn)方向、速度等信息與本車行車數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判別，調(diào)控本車的狀態(tài)以避免追尾碰撞它車；本發(fā)明技術(shù)方案下，所有車輛的車載追尾預(yù)警避撞系統(tǒng)均直接受控且只受控于前方同向行進(jìn)中它車發(fā)出的追尾預(yù)警和聯(lián)控指令，上述功能通過本車車載追尾預(yù)警避撞系統(tǒng)的本車行車數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、無線電全向發(fā)射定向接收、同頻分時(shí)收發(fā)接收優(yōu)先、行進(jìn)方向比較和特定的程序控制實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本車行車數(shù)據(jù)形成的追尾預(yù)警避撞指令，其特征為指令包括人工預(yù)警指令和傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)指令兩類，人工預(yù)警指令的形成條件是司機(jī)的自主操控，司機(jī)按下對(duì)應(yīng)的發(fā)信開關(guān)，指令隨即發(fā)出；傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)指令的形成條件，則是當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)的信息量值符合或達(dá)到系統(tǒng)程序控制設(shè)定或要求的量值時(shí)，相應(yīng)指令隨即生成、發(fā)出，該系統(tǒng)程序控制設(shè)定或要求量值即為形成條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本車行車數(shù)據(jù)，其特征為該行車數(shù)據(jù)由兩部分組成，一是人工預(yù)警信息，有本車緊急停靠路側(cè)、拋錨于道路中和行進(jìn)在能見度低環(huán)境中等開關(guān)量信息；二是各類傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的信息，如本車速度、行進(jìn)方向、碰撞或制動(dòng)負(fù)加速度、制動(dòng)力等連續(xù)量或脈沖量信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電全向發(fā)射定向接收，其特征為本車車載發(fā)射機(jī)采用全向天線發(fā)射信號(hào)，接收機(jī)設(shè)置定向接收天線并指向本車行進(jìn)方向，接收來自前方車輛的無線電信號(hào)并抑制后方和側(cè)方車輛發(fā)出的無線電信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的程序控制器，其特征為程序控制器以微處理器(CPU)為核心器件構(gòu)成，對(duì)接收指令和本車行車數(shù)據(jù)按系統(tǒng)設(shè)定的程序流程進(jìn)行處理，具有以下特征功能對(duì)接收到的無線電信號(hào)電平與預(yù)設(shè)電平值進(jìn)行比較，判別本車距離信號(hào)源的距離范圍；對(duì)接收到的它車行進(jìn)方向與本車行進(jìn)方向比較，剔除或抑制前方相向行駛車輛發(fā)出的指令信號(hào)；對(duì)接收到的它車速度信號(hào)與本車速度信號(hào)比較，控制和保持安全車速；對(duì)接收到的加速度信號(hào)和制動(dòng)力信號(hào)進(jìn)行處理，完成聯(lián)控制動(dòng)減速功能；根據(jù)司機(jī)請(qǐng)求超車的指令，抑制系統(tǒng)的聯(lián)控減速功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同頻分時(shí)收發(fā)接收優(yōu)先方式，其特征為同頻系指所有汽車的車載系統(tǒng)收發(fā)信機(jī)無線電頻率相同，分時(shí)收發(fā)系指本車收發(fā)信機(jī)按設(shè)定時(shí)長(zhǎng)輪流交替工作，接收優(yōu)先系指本車車載系統(tǒng)收信機(jī)在接收工作狀態(tài)同時(shí)生成發(fā)射指令時(shí)，指令發(fā)射時(shí)間延遲至接收信號(hào)完畢后。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行進(jìn)方向判別，其特征為行進(jìn)方向判別的主要功能是剔除或抑制本車行進(jìn)前方的相向行進(jìn)汽車所發(fā)出的預(yù)警避撞指令，確保本車只受控于同行進(jìn)方向的前方車輛發(fā)出的預(yù)警避撞聯(lián)控指令。
全文摘要
一種被動(dòng)式追尾預(yù)警避撞技術(shù)方案，該技術(shù)方案以無線電全向發(fā)射、定向接收方式，傳送追尾預(yù)警和制動(dòng)減速信號(hào)，并設(shè)置行進(jìn)方向判別、速度比較功能，實(shí)現(xiàn)只對(duì)同行進(jìn)方向的后方車輛進(jìn)行追尾預(yù)警和聯(lián)控制動(dòng)減速的目的。
文檔編號(hào)B60T7/16GK1799909SQ20051000541
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月2日
發(fā)明者傅建中 申請(qǐng)人:傅建中