專利名稱：激光測距帶分級預警的汽車智能尾燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于汽車尾燈顯示的控制裝置，更特別地說，是指一種激光測距帶分級預警的汽車智能尾燈。
背景技術：
中國專利公開了專利號為200801246729. 1，名稱為“一種具有燈光語言的汽車安全尾燈控制裝置”，該裝置雖然具有車距和車速的測量功能，但其報警和顯示方式簡單，不能對汽車的制動或油門的控制狀況進行指示，因而，其安全警示的功能簡單。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是提供一種具有汽車制動或油門的控制狀況進行顯示，并提供相關的聲音警示的激光測距帶分級預警的汽車智能尾燈。本發(fā)明的解決方案是這樣的本發(fā)明包括有控制器、車速接收器、紅外激光測距儀、燈光驅動電路和燈具，控制器內存儲有安全距離計算和警示模塊，還具有制動識別器和油門識別器，所述的制動識別器是安裝在制動踏板頂端上，用于識別制動踏板的制動或松開，并將識別信號輸出給控制器；所述的油門識別器是安裝在油門踏板頂端，用于識別油門的加速或減速，并將識別信號輸出給控制器；在自車司機松開油門時，油門識別器向控制器發(fā)送信息(減速)，在自車司機踩下油門時，油門識別器向控制器發(fā)送信息(加速)；在自車司機踩下制動踏板時，制動識別器向控制器發(fā)送信息(制動)；在自車司機踩下松開踏板時，制動識別器向控制器發(fā)送信息(加速)。上述油門狀況或制動狀況可以通過燈具進行顯示。所述的紅外激光測距儀是安裝在汽車的尾部，用于采集自車與后車之間的相對距離，并將該相對距離輸出給接口電路，同時控制器通過接收兩次相對距離的差值以及它們之間的時間差計算出后車速度Vr。所述的控制器的輸出接口連接有聲音發(fā)生器，用于發(fā)出警示聲。本發(fā)明的優(yōu)點是
1、燈示語言簡單易懂、視覺沖擊感強，警示效果好；
2、能夠根據自車與后車之間的車距變化情況，依據跟馳距離模型計算和預報出不同行駛工況下的最佳安全車距；
3、在自車司機松開油門時，油門識別器向控制器發(fā)送信息(減速)，在自車司機踩下油門時，油門識別器向控制器發(fā)送信息(加速)；
4、在自車司機踩下制動踏板時，制動識別器向控制器發(fā)送信息(制動)；在自車司機踩下松開踏板時，制動識別器向控制器發(fā)送信息(加速)。


附圖是本發(fā)明的實施例。圖1是本發(fā)明控制器在車輛上的布局示圖。
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附圖IA是制動踏板控制結構示意圖。附圖IB是制動踏板和油門踏板的結構立體示意圖。圖2是本發(fā)明控制器的結構框圖。圖2A是兩車之間相對距離的簡示圖。圖3是本發(fā)明控制器中的微處理器的電路原理圖。圖3A是本發(fā)明控制器中的接口電路原理圖。圖4是本發(fā)明中的高位剎車燈驅動電路原理圖。圖4A是本發(fā)明中的高位剎車燈燈具電路原理圖。圖5是本發(fā)明控制器中的車速接收器電路圖。圖6是本發(fā)明控制器中的制動和油門識別器的電路圖。
具體實施例方式本發(fā)明包括有控制器、車速接收器3、紅外激光測距儀8、燈光驅動電路5和燈具6， 控制器內存儲有安全距離計算和警示模塊，還具有制動識別器1和油門識別器2，所述的制動識別器1是安裝在制動踏板頂端上，用于識別制動踏板的制動或松開，并將識別信號輸出給控制器；所述的油門識別器2是安裝在制動踏板頂端上，用于識別油門的加速或減速， 并將識別信號輸出給控制器；所述的紅外激光測距儀8是安裝在汽車的尾部，用于采集自車與后車之間的相對距離，并將該相對距離輸出給接口電路，同時控制器通過接收兩次相對距離的差值以及它們之間的時間差計算出后車速度Vr。所述的控制器的輸出接口連接有聲音發(fā)生器7，用于發(fā)出警示聲。所述的控制器依據自車和后車的相對車速，按跟馳模型判斷出安全的距離，并與紅外激光測距儀傳輸回的后車距離進行比對，進而判斷出危險等級，并分為三個危險程度向燈光驅動電路和聲音發(fā)生器發(fā)出指令，使燈具發(fā)出警示燈飾語言警告后車、喇叭發(fā)出警示聲提醒自車司機；跟馳距離計算和提示模塊采用C51語言編寫。跟馳距離計算和提示模塊對在運動狀態(tài)下安全車距為Dm，運動的情況下的解析為 Dm=C* (Vr-Vf)+ ((Vr-Vf)* (Vr-Vf)2/ (Ai^K))；靜止狀態(tài)下安全車距為Ds，靜止的情況下解析為Ds=OVr+ (Vr*Vr) / (Ar*K),式中C為分級系數、Ar為預警系數、K為安全系數 Vr為后車速度、Vf為自車速度。控制器中的單片機選取AT89C56芯片，接口電路選取MAX232芯片。本實施例的具體結構為
參見圖1，在現有汽車的任意一個車輪的車輪驅動軸上安裝車速接收器3。將紅外激光測距儀8安裝在10或11的位置處(參見圖1)，本發(fā)明設計的控制器(用一個盒子裝好)放置在現有汽車的后備箱中或集成在高位剎車燈中，在本發(fā)明中車速接收器3是接收來自車輛原有的霍爾傳感器傳遞的脈沖信號，并將其轉換為數字信號傳輸給單片機進行計算獲得自車速度。在本發(fā)明中，紅外激光測距儀8發(fā)射出的激光經后車車體的反射后又被紅外激光測距儀8接收，紅外激光測距儀8同時記錄激光往返的時間。光速和往返時間的乘積的一半，就是自車和后車之間的相對距離，并將該相對距離經接口電路輸出給單片機，參見圖2A 所示，本發(fā)明的控制器包括有車速接收器3、單片機、附屬電路，單片機內存儲有跟馳距離計算和提示模塊組成；在本發(fā)明中車速接收器3是接收來自車輛原有的霍爾傳感器傳遞的脈沖信號，并將其轉換為數字信號傳輸給單片機進行計算獲得自車速度。單片機對兩個時間點接收的輛車相對距離計算出后車速度Vr，并按跟馳距離模型進行安全距離計算和提示模塊處理后，得到高位剎車尾燈燈示語言的啟動指令輸出給燈光驅動電路，燈光驅動電路根據繼電器開啟/關閉來控制高位剎車燈的不同狀態(tài)。在本發(fā)明中，高位剎車燈顯示顏色為紅色，共有16個LED燈單元組成(如圖4A所示)，高位剎車燈的燈示語言有提醒、警告、危險三種模式；“提醒”模式時，高位剎車燈以 2HZ-4HZ的頻率閃爍，自車車內的聲音發(fā)生器以20HZ-30HZ的頻率鳴響；“警告”模式時，高位剎車燈以10HZ-12HZ的頻率閃爍，自車車內的聲音發(fā)生器以10HZ-12HZ的頻率鳴響；“危險”模式時，高位剎車燈以20HZ-22HZ的頻率閃爍，自車車內的聲音發(fā)生器以3HZ-5HZ的頻率鳴響。三種模式的燈示語言給予后車駕駛員一個動態(tài)的、從弱到強過渡變化的視覺沖擊效果，刺激處于疲勞工作狀態(tài)的駕駛員迅速清醒，以恢復正常工作狀態(tài)；同時三種模式下的聲音語言給自車駕駛員充足的提醒時間，告知其后車發(fā)生追尾的危險程度。當自車司機踩下制動踏板時，制動識別器向控制器發(fā)送信息(制動)，控制器在收到制動信息后，向燈光驅動電路發(fā)出指令，燈光驅動電路驅動高位剎車燈以3HZ-5HZ的頻率閃爍兩次。在自車司機松開制動踏板時，制動識別器向控制器發(fā)送信息(加速)，控制器在收到加速信息后，向燈光驅動電路發(fā)出指令，燈光驅動電路驅動高位剎車燈以60毫秒的速度自中間向兩邊依次點亮燈具，并重復兩次。在自車司機踩下油門踏板時，油門識別器向控制器發(fā)送信息(加速)，控制器在收到加速信息后，向燈光驅動電路發(fā)出指令，燈光驅動電路驅動高位剎車燈以60毫秒的速度自中間向兩邊依次點亮燈具，并重復兩次。在自車司機踩下油門踏板時，油門識別器向控制器發(fā)送信息(加速)，控制器在收到加速信息后，向燈光驅動電路發(fā)出指令，燈光驅動電路驅動高位剎車燈以60毫秒的速度自兩邊向中間依次點亮燈具，并重復兩次。參見圖2A所示
提醒車距的定義是，自車以自車速度Vf保持勻速行駛時，后車以1. 5m/s2 - 2 m/s2減速度制動至自車速度Vf的情況下，保證不發(fā)生追尾的距離，即提醒車距。警告車距的定義是，自車以自車速度Vf保持勻速行駛時，后車以2. 9m/s2 一 3. 5 m/s2減速度緊急制動至自車速度Vf的情況下，保證不發(fā)生追尾的距離，即警告車距。因為警告車距，是從提醒車距到危險車距的中間過渡階段，所以稱為警告車距。危險車距的定義是，自車以自車速度Vf保持勻速行駛時，后車以6. 2m/s2 一 7 m/ S2減速度緊急制動至自車速度Vf的情祝下，保證不發(fā)生追尾的距離，即危險車距。在自車靜止的情況下，Vf=O。單片機內的跟馳距離提示模塊通過系數的選擇考慮了后車駕駛員的反應時間，和踩制動踏板延遲時間帶來的附加距離，一般取C取1、1. 1、1. 2。在本發(fā)明中，控制器2的電路聯接為
單片機選取AT89C56芯片，接口電路選取MAX232芯片，光驅動電路有三極管9012、繼電器。
燈示狀態(tài)控制電路采用STC公司生產的STC89C56芯片(Ul芯片)作為主控芯片。芯片上各管腳端子的連接為
1端、2端、5端、6端、7端、8端、2端、3端、9端、12端、13端、24端、25端、27端分另Il與 U5芯片上的23端、M端、25端J6端、27端、觀端、1端、2端、16端、6端、5端、17端、4端、 3端連接；
1端、2端分別與制動識別器和油門識別器端連接。5端、6端、7端、8端分別與U2、U3芯片11、12、14、10端連接。10端、11端分別與U4芯片11端、12端連接。3端與車速接收器連接。18端與19端連接晶振電路，該晶振電路由晶振Y1、電容C2和電容C3組成，晶振 Yl的一端經電容C2后接地，晶振Yl的另一端經電容C3后接地；
燈光驅動電路
燈光狀態(tài)驅動電路采用PHILIPS公司的74HC595芯片。該芯片具有8位串行輸入和輸出或者并行輸出移位寄存器，且移位頻率為100MHz。該電路選取了 2個74HC595芯片串聯控制。參見圖4、圖4A所示，芯片上的各管腳與汽車上的高位剎車燈的連接為 U2芯片和U3芯片上的13端接地、16端接電源、8端接地；
U2芯片的9端與U3芯片上的14端串聯；
U2芯片上的15端、1端 7端和U3芯片上的15端、1端 7端分別與高位剎車燈的三極管開關電路連接；
汽車上的高位剎車燈是采用LED燈進行陣列排列構成，故每一個LED燈將連接一三極管開關電路；該三極管開關電路由兩個電阻與一個三極管組成，三極管的基極與其中一個電阻連接，該電阻的另一端與移位寄存器連接，三極管的集電極與另一個電阻的一端連接， 該電阻的另一端與LED燈連接，三極管的發(fā)射極接電源。Hl端與電阻R7的一端連接，電阻R7的另一端與三極管Ql的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端與第Ll個LED燈連接。H2端與電阻R8的一端連接，電阻R8的另一端與三極管Q2的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R16的一端連接，電阻R16的另一端與第L2個LED燈連接。H3端與電阻R9的一端連接，電阻R9的另一端與三極管Q3的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R18的一端連接，電阻R18的另一端與第L3個LED燈連接。 H4端與電阻RlO的一端連接，電阻RlO的另一端與三極管Q4的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R20的一端連接，電阻R20的另一端與第L4個LED燈連接。 H5端與電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端與三極管Q5的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R22的一端連接，電阻R22的另一端與第L5個LED燈連接。 H6端與電阻R12的一端連接，電阻R12的另一端與三極管Q6的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻RM的一端連接，電阻RM的另一端與第L6個LED燈連接。 H7端與電阻R13的一端連接，電阻R13的另一端與三極管Q7的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R26的一端連接，電阻R26的另一端與第L7個LED燈連接。 H8端與電阻R15的一端連接，電阻R15的另一端與三極管Q8的基極連接，三極管的發(fā)射極
6接電源，三極管的集電極與電阻R28的一端連接，電阻R28的另一端與第L8個LED燈連接。 H9端與電阻R17的一端連接，電阻R17的另一端與三極管Q9的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R30的一端連接，電阻R30的另一端與第L9個LED燈連接。 HlO端與電阻R19的一端連接，電阻R19的另一端與三極管QlO的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R32的一端連接，電阻R32的另一端與第LlO個LED燈連接。Hll端與電阻R21的一端連接，電阻R21的另一端與三極管Qll的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R34的一端連接，電阻R34的另一端與第Lll個LED 燈連接。H12端與電阻R23的一端連接，電阻R23的另一端與三極管Q12的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R36的一端連接，電阻R36的另一端與第L12個 LED燈連接。H13端與電阻R25的一端連接，電阻R25的另一端與三極管Q13的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R40的一端連接，電阻R40的另一端與第L13 個LED燈連接。H14端與電阻R27的一端連接，電阻R27的另一端與三極管Q14的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R42的一端連接，電阻R42的另一端與第L14個LED燈連接。H15端與電阻R29的一端連接，電阻R29的另一端與三極管Q15的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R44的一端連接，電阻R44的另一端與第L15個LED燈連接。H16端與電阻R31的一端連接，電阻R31的另一端與三極管Q16 的基極連接，三極管的發(fā)射極接電源，三極管的集電極與電阻R46的一端連接，電阻R46的另一端與第L16個LED燈連接。在本發(fā)明中，考慮到車輛有可能同時進入兩個或更多狀態(tài)，會在高位剎車燈上發(fā)生沖突，故本燈光控制模塊通過邏輯判斷制定了狀態(tài)優(yōu)先級。狀態(tài)優(yōu)先級由高到低依次是危險模式、警告模式、提醒模式、制動狀態(tài)、加速狀態(tài)、減速狀態(tài)。附圖IA是制動踏板控制結構，油門踏板控制結構與之相同，如附圖IB所示，所用的控制開關為KW — OZ — D微動開關。附圖中，4是車速接收器，12是后車窗，13是車體，14是制動踏板，15是車身地板， 16是油門踏板。
權利要求
1.一種激光測距帶分級預警的汽車智能尾燈，包括有控制器、車速接收器(3)、紅外激光測距儀(8)、燈光驅動電路(5)和燈具(6)，控制器內存儲有安全距離計算和警示模塊，其特征在于具有制動識別器(1)和油門識別器(2)，所述的制動識別器(1)是安裝在制動踏板頂端上，用于識別制動踏板的制動或松開，并將識別信號輸出給控制器；所述的油門識別器 (2)是安裝在油門踏板，用于識別油門的加速或減速，并將識別信號輸出給控制器；所述的紅外激光測距儀(8)是安裝在汽車的尾部，用于采集自車與后車之間的相對距離，并將該相對距離輸出給接口電路，同時控制器通過接收兩次相對距離的差值以及它們之間的時間差計算出后車速度Vr。
2.根據權利要求1所述的激光測距帶分級預警的汽車智能尾燈，其特征在于所述的控制器的輸出接口連接有聲音發(fā)生器(7)，用于發(fā)出警示聲。
3.根據權利要求2所述的激光測距帶分級預警的汽車智能尾燈，其特征在于所述的控制器依據自車和后車的相對車速，按跟馳模型判斷出安全的距離，并與紅外激光測距儀傳輸回的后車距離進行比對，進而判斷出危險等級，并分為三個危險程度向燈光驅動電路和聲音發(fā)生器發(fā)出指令，使燈具發(fā)出警示燈飾語言警告后車、喇叭發(fā)出警示聲提醒自車司機。
4.根據權利要求3所述的激光測距帶分級預警的汽車智能尾燈，其特征在于跟馳距離計算和提示模塊采用C51語言編寫。
5.根據權利要求4所述的激光測距帶分級預警的汽車智能尾燈，其特征在于跟馳距離計算和提示模塊對在運動狀態(tài)下安全車距為Dm，運動的情況下的解析為Dm=C* (Vr-Vf) + ((Vr-Vf)* (Vr-Vf)2/ (Ai^K));靜止狀態(tài)下安全車距為Ds，靜止的情況下解析為Ds=OVr+ (Vr*Vr) / (Ar*K),式中C為分級系數、Ar為預警系數、K為安全系數、Vr為后車速度、Vf 為自車速度。
6.根據權利要求3所述的激光測距帶分級預警的汽車智能尾燈，其特征在于控制器中的單片機選取AT89C56芯片，接口電路選取MAX232芯片。
全文摘要
一種激光測距帶分級預警的汽車智能尾燈。其特點是具有制動識別器和油門識別器，用于識別制動踏板的制動或松開，并將識別信號輸出給控制器；油門識別器用于識別油門的加速或減速，并將識別信號輸出給控制器；在松開油門時，油門識別器向控制器發(fā)送信息(減速)，踩下油門時，油門識別器向控制器發(fā)送信息(加速)；踩下制動踏板時，制動識別器向控制器發(fā)送信息(制動)；踩下松開踏板時，制動識別器向控制器發(fā)送信息(加速)，控制器的輸出接口連接有聲音發(fā)生器，用于發(fā)出警示聲。其優(yōu)點是燈示語言簡單易懂、視覺沖擊感強，警示效果好；能夠根據自車與后車之間的車距變化情況，依據跟馳距離模型計算和預報出不同行駛情況下的最佳安全車距。
文檔編號B60Q1/44GK102180122SQ201110090919
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月12日 優(yōu)先權日2011年4月12日
發(fā)明者高峰, 高巧明 申請人:柳州博實唯汽車科技有限公司