專利名稱：汽車助駕系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車駕駛系統(tǒng)，尤其是涉及一種汽車助駕系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著廣大民眾生活質(zhì)量的不斷提高，以及生活節(jié)奏頻率的加快，各種汽車越來越 成為不同階層人士參與社會活動和物流運(yùn)載的主流交通工具。因此人們依賴汽車，因為它 帶來了方便快捷的生活，擴(kuò)大了人們的活動范圍，延伸了人們的視野。然而汽車給人們帶來 方便快捷生活的同時，還如影隨形的伴生著車禍，車禍不僅帶來物質(zhì)損失，還對人們的生命 安全帶來惡劣影響，嚴(yán)重時還會危及生命。為了降低車禍的發(fā)生率，汽車必須憑借一定的裝備測量前方障礙物的距離，并迅 速反饋給汽車，以在危急的情況下，通過報警或自動進(jìn)行某項預(yù)設(shè)定操作(如緊急制動 等)，來避免因駕駛員疲勞、疏忽、誤判斷所造成的交通事故。據(jù)統(tǒng)計，危險境況時，如果能給 駕駛員半秒鐘的預(yù)處理時間，則可分別減少追尾事故的30%，路面相關(guān)事故的50%，迎面 撞車事故的60%。為此，人們研究了很多技術(shù)方案試圖解決上述問題，如中國專利(CN90218403. 2) 公開了一種紅外激光全自動汽車防撞裝置，按照該方案實施，由于紅外激光易受干擾，并且 方案中沒有強(qiáng)大的計算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)作為保障，其效果必定不會理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種汽車助駕系統(tǒng)。用以解決因駕駛員疲勞、疏忽、誤判斷所造 成的交通事故的發(fā)生。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是汽車助駕系統(tǒng)包括主機(jī)，執(zhí)行機(jī) 構(gòu)，傳感電路，所述主機(jī)包括中央處理器，輸入接口電路，輸出接口電路，傳感電路包括方向 盤角度傳感電路，近程測距儀和遠(yuǎn)程測距儀，縱向/橫向加速度傳感電路，車速傳感電路； 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括剎車控制機(jī)構(gòu)和油路控制機(jī)構(gòu)；其中中央處理器通過數(shù)據(jù)總線與輸入和輸出 接口電路連接；方向盤角度傳感電路、縱向/橫向加速度傳感電路、近程測距儀和遠(yuǎn)程測距 儀、車速傳感電路分別與輸入接口電路連接；所述剎車控制機(jī)構(gòu)和油路控制機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動 電路與輸出接口電路連接。作為優(yōu)選，所述近程測距儀包括單片機(jī)、超聲波換能器、發(fā)射驅(qū)動電路、多路選擇 電路，信號調(diào)理電路，所述超聲波換能器經(jīng)過發(fā)射驅(qū)動電路與多路選擇電路連接，多路選擇 電路的一支路與單片機(jī)的輸出端口連接，另一支路經(jīng)過信號調(diào)理電路與單片機(jī)的輸入端口 連接。作為優(yōu)選，所述遠(yuǎn)程測距儀采用毫米波雷達(dá)或激光測距雷達(dá)。作為優(yōu)選，所述中央處理器還通過輸出接口電路與語音提示電路和顯示器連接。本發(fā)明工作時，系統(tǒng)根據(jù)車速自動探測車前方障礙物的距離，如構(gòu)成威脅時會自 動報警，提示駕駛?cè)藛T采取相應(yīng)措施，如駕駛?cè)藛T未采取相應(yīng)措施，該系統(tǒng)將控制油路自動減速或自動剎車，避免汽車與障礙物相撞，實現(xiàn)主動防撞，以確保人車的安全，當(dāng)障礙物不 構(gòu)成威脅時，系統(tǒng)使汽車處于正常狀態(tài)，并且不影響本車提速和超車。本發(fā)明將聲、光、電傳感技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，具有智能化程度高、靈敏度 高、可靠性高、全天候使用等優(yōu)點。在不改變原車結(jié)構(gòu)和性能的前提下，安裝本系統(tǒng)的汽車 即可成為智能汽車，不僅具有主動防撞、自動報警功能，而且還有輔助駕駛的功能，并且駕 駛?cè)藛T可根據(jù)自己的需求，定制系統(tǒng)的報警、剎車功能。因此本發(fā)明的推廣應(yīng)用，必將大大 減輕駕駛?cè)藛T的勞動強(qiáng)度。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。圖1是本發(fā)明的電路原理框圖；圖2是圖1所示近程測距儀的電路原理框圖；圖3是本發(fā)明的程序框圖。
具體實施例方式圖1是本發(fā)明的電路原理圖。該汽車助駕系統(tǒng)包括主機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳感電路等。其中主機(jī)包括中央處理器、總線、存儲器、輸入接口電路，輸出接口電路、電源等。 傳感電路包括方向盤角度傳感電路，遠(yuǎn)程測距儀和近程測距儀，縱向/橫向加速度傳感電 路，車速傳感電路、電源等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括剎車控制機(jī)構(gòu)和油路控制機(jī)構(gòu)?？v向/橫向加速度傳感電路包括集微機(jī)械式縱向加速度傳感器、微機(jī)械式橫向加 速度傳感器為一體的加速度傳感模塊、濾波電路，濾波電路使用滿擺幅輸出的運(yùn)放集成塊 MX324。方向盤角度傳感電路包括方向盤角度傳感器、參數(shù)比較電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，方向 盤轉(zhuǎn)角傳感器采用光碼盤式。光碼盤是一種非接觸的有源角度傳感器，其輸出的信號一般 是經(jīng)過處理的數(shù)字信號。車速傳感電路的傳感器信號來自變速箱的轉(zhuǎn)速信號或者從ECU中直接取得并經(jīng) 過處理后的信號。車速信號如果是數(shù)字信號，可以直接輸入中央處理器，車速信號如果是頻 率脈沖，需經(jīng)過經(jīng)過信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換電路處理后輸入中央處理器。中央處理器通過數(shù)據(jù)總線與輸入接口電路和輸出接口電路連接；方向盤角度傳感 電路經(jīng)過參數(shù)比較電路、A/D轉(zhuǎn)換電路與輸入接口電路連接；遠(yuǎn)程測距儀和近程測距儀與 輸入接口電路連接；加速度傳感器模塊經(jīng)過濾波電路與央處理器連接，剎車控制機(jī)構(gòu)和油 路控制機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動電路與輸出接口電路連接，中央處理器還通過輸出接口電路與語音提 示電路和顯示器連接。圖2是近程測距儀的電路原理框圖。該近程測距儀包括單片機(jī)，左、右方超聲波換 能器、后方(也可以設(shè)置成后左、后右)超聲波換能器，發(fā)射驅(qū)動電路，多路選擇電路，信號 調(diào)理電路，所述超聲波換能器經(jīng)過發(fā)射驅(qū)動電路與多路選擇電路連接，多路選擇電路的一 支路與單片機(jī)的輸出端口連接，另一支路經(jīng)過信號調(diào)理電路與單片機(jī)的輸入端口連接。多路選擇電路可采用CD4052集成塊，單片機(jī)可采用PIC16C54芯片，超聲波發(fā)送脈 沖信號由單片機(jī)PIC16C54的RA2 口送出，其脈沖寬度及發(fā)送間隔均由軟件控制。近程測距儀采用分時工作，按左、后(或者后左、后右)、右的順序循環(huán)測距。若在有效測距范圍內(nèi)有 障礙物的話，則在后一路超聲波束發(fā)出之前應(yīng)當(dāng)接收到前一路發(fā)回的反射波，否則認(rèn)為前 一路無障礙物。左、右方超聲波換能器測距范圍為0. 05 10m、后方超聲波換能器測距范 圍為0. 5 10m。由于在距離較遠(yuǎn)的情況下，聲的回波很弱，因而轉(zhuǎn)換為電信號的幅值也較 小，為此信號調(diào)理電路將信號放大十幾萬倍。信號調(diào)理電路可以采用由2塊高速精密放大 器NE5532構(gòu)成二級放大電路，放大后的交流信號整形輸出一個方波信號，單片機(jī)以查詢方 式檢測方波信號，停止時間計數(shù)器，讀取計數(shù)值，并結(jié)合氣溫?fù)Q算出本車到障礙物的距離。遠(yuǎn)程測距儀采用現(xiàn)有毫米波雷達(dá)或激光測距雷達(dá)，測距范圍為0. 5 300m。其中 毫米波雷達(dá)主要由天線、高頻電路及信號處理部分組成。信號處理部分得到的目標(biāo)距離和 目標(biāo)相對運(yùn)動速度送入中央處理器。雷達(dá)系統(tǒng)通過天線向外發(fā)射一列連續(xù)調(diào)頻毫米波，并 接收目標(biāo)的反射信號。反射波與發(fā)射波的形狀相同，不過時間上有一個延遲，發(fā)射信號與 反射信號在某一時刻的頻率差即為混頻輸出的中頻信號頻率，且目標(biāo)距離與前端輸出的中 頻頻率成正比。如果反射信號來自一個相對運(yùn)動的目標(biāo)，則反射信號中包括一個由目標(biāo)的 相對運(yùn)動所引起的多譜勒頻移。根據(jù)多譜勒原理就可以計算出目標(biāo)距離和目標(biāo)相對運(yùn)動速 度。激光測距雷達(dá)包括控制器、激光發(fā)射部件、激光接收部件，所述激光發(fā)射部件接收 控制器發(fā)出的指令發(fā)射出激光，激光接收部件，同時接收前方目標(biāo)物的反射光，并將反射光 反射到所述激光接收部件，激光接收部件將接收到的光轉(zhuǎn)換為電信號輸出到控制器，經(jīng)過 控制器處理得到的目標(biāo)距離和目標(biāo)相對運(yùn)動速度送入中央處理器。圖3是本發(fā)明的程序框圖。參考圖3可知，系統(tǒng)利用車速傳感電路獲得的車速數(shù) 據(jù)，近、遠(yuǎn)程測距儀測得縱橫不同層次位置的路障與本車間距大小的細(xì)微差別數(shù)據(jù)，以及本 車縱向/橫向加速度傳感電路測得加速度信號(路況顛簸情況)等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù) 輸送到中央處理器后，處理器將這些信息與存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。中央處理器根據(jù)預(yù)先編 入的程序，會判斷當(dāng)前行車狀態(tài)是集市模式還是公路模式，然后在選定的模式下進(jìn)入直線 行駛狀態(tài)，即直線行駛模式。在直線行駛模式下，中央處理器將距離本車最近的路障距離數(shù) 據(jù)篩選出來，結(jié)合車速傳感電路轉(zhuǎn)來的當(dāng)前速度值比照中央處理器內(nèi)儲存的幾組速度下的 標(biāo)準(zhǔn)制動距離值，判定應(yīng)選用多大的跟車速度。如當(dāng)前跟車速度過大，這樣行駛下去，可能 會存在追尾的危險時，中央處理器會發(fā)出指令報警并減速，達(dá)到安全跟車距離。在公路模式中當(dāng)本車已進(jìn)入可能發(fā)生危險的距離內(nèi)，前方車輛和其他路障已達(dá) 到該車當(dāng)前速度的核定安全制動距離時，但駕駛者還沒做出及時處理情況下，系統(tǒng)會立即 報警或作出制動減速甚至緊急剎車處理，以避免撞車或連環(huán)撞車的事故發(fā)生。尤其在高速 公路上，駕駛者因大霧彌漫、煙霧路障等原因看不到前方道路上的車輛或施工標(biāo)志等其他 路障時，前方測距儀會隨時測出前方是否有車輛行駛或者其他路障擋住現(xiàn)行道路，并將各 路障或車輛的距離信息及時傳到中央處理器，中央處理器根據(jù)當(dāng)前本車值核定制動距離。在集市模式中車輛在集市馬路行駛或等紅綠燈時，中央處理器將距離本車最近 的路障距離數(shù)據(jù)篩選出來，結(jié)合車速傳感電路轉(zhuǎn)來的當(dāng)前速度值比照中央處理器內(nèi)儲存的 幾組速度下的標(biāo)準(zhǔn)制動距離值，保持該車與前車或人員或路障間的最小停車距離。轉(zhuǎn)向時，左或右轉(zhuǎn)向燈亮燈及方向盤轉(zhuǎn)角傳感器傳來的方向盤偏轉(zhuǎn)角度的信息會 輸?shù)街醒胩幚砥?，中央處理器依?jù)當(dāng)前車速(公路模式或集市模式)，對前方出現(xiàn)的路障，采取不同于直線模式狀態(tài)下的路障制動距離。在進(jìn)入轉(zhuǎn)向模式時，如僅僅轉(zhuǎn)向燈亮，而車輛不行駛，系統(tǒng)會作等待行車處理；如 轉(zhuǎn)向燈亮，車輛直線行駛，則系統(tǒng)會做等待轉(zhuǎn)向處理；當(dāng)轉(zhuǎn)向燈亮的同時，且方向盤角度轉(zhuǎn)動到一定角度，系統(tǒng)就進(jìn)入轉(zhuǎn)向模式在此模 式中，系統(tǒng)會提示駕駛?cè)藛T注意，并根據(jù)當(dāng)時的車速，適當(dāng)進(jìn)行減速轉(zhuǎn)彎。如在轉(zhuǎn)彎過程中， 如果車頭距離轉(zhuǎn)向一側(cè)的物體較近，只有0. 4m時，系統(tǒng)會作自動剎車處理。如果轉(zhuǎn)向燈亮，車輛直線行駛，但與前車錯位達(dá)到一定程度時，系統(tǒng)會自動進(jìn)入超 車模式，做超車處理。在超車模式中，中央處理器會解除當(dāng)前速度制動距離的限制，也就是 可以加大速度偏于前車左邊(或右邊)超車，如果在規(guī)定的時間內(nèi)(如7分鐘內(nèi))還沒有 超車成功，轉(zhuǎn)向燈仍亮著，那么當(dāng)前速度制動距離限制恢復(fù)，只能等待下次超車。這樣做是 防止司機(jī)打了轉(zhuǎn)向燈后在與前車同車道的情況下無限加速。當(dāng)然，即使規(guī)定的時間內(nèi)，系統(tǒng) 允許超車，但兩車某一點距離超近，有可能發(fā)生刮擦或追尾時，系統(tǒng)會選擇點剎或急剎來避 險。當(dāng)超車道前方安全距離內(nèi)內(nèi)沒有行人和車輛或其他障礙物時(根據(jù)所超車車輛的相對 距離，系統(tǒng)會判斷本車能超越所超車車輛的合適車速，同時利用與前車錯位形成的前方測 距通道，檢測前方是否有來車或障礙，如果有，就計算相對速度，并根據(jù)相對速度，來確定安 全距離)，系統(tǒng)會提示駕駛?cè)藛T加速或直接控制本車以合適的速度加速，當(dāng)本車加速行駛到 所超車車輛的前面安全距離后，系統(tǒng)通過語音協(xié)助駕駛?cè)藛T返回原車道并控制車輛以安全 車距規(guī)定速度行駛。若超車過程中，一旦測距儀檢測到超車道前方安全距離內(nèi)出現(xiàn)任何路 障或來車，系統(tǒng)會語音提示駕駛?cè)藛T注意，并讓本車減速到所超車車輛的后面，并提示本車 后面來車是否在安全距離內(nèi)，通過語音協(xié)助駕駛?cè)藛T返回原車道并控制車輛以安全車距規(guī) 定速度行駛。在超車過程中，如果有任何始料不及的狀況，系統(tǒng)會報警并自主剎車。
權(quán)利要求
一種汽車助駕系統(tǒng)，包括主機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳感電路，其特征是所述主機(jī)包括中央處理器，輸入接口電路，輸出接口電路，傳感電路包括方向盤角度傳感電路，近程測距儀和遠(yuǎn)程測距儀，車速傳感電路，縱向/橫向加速度傳感電路；執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括剎車控制機(jī)構(gòu)和油路控制機(jī)構(gòu)；其中中央處理器通過數(shù)據(jù)總線與輸入和輸出接口電路連接；方向盤角度傳感電路、縱向/橫向加速度傳感電路、近程測距儀和遠(yuǎn)程測距儀、車速傳感電路分別與輸入接口電路連接；所述剎車控制機(jī)構(gòu)和油路控制機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動電路與輸出接口電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車助駕系統(tǒng)，其特征是所述近程測距儀包括單片機(jī)、超聲 波換能器、發(fā)射驅(qū)動電路、多路選擇電路，信號調(diào)理電路，所述超聲波換能器經(jīng)過發(fā)射驅(qū)動 電路與多路選擇電路連接，多路選擇電路的一支路與單片機(jī)的輸出端口連接，另一支路經(jīng) 過信號調(diào)理電路與單片機(jī)的輸入端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車助駕系統(tǒng)，其特征是所述遠(yuǎn)程測距儀采用毫米波雷達(dá)或 激光測距雷達(dá)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的汽車助駕系統(tǒng)，其特征是所述中央處理器還通過輸 出接口電路與語音提示電路和顯示器連接。
全文摘要
一種汽車助駕系統(tǒng)，包括主機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳感電路，所述主機(jī)包括中央處理器，輸入接口電路，輸出接口電路，傳感電路包括方向盤角度傳感電路，近程測距儀和遠(yuǎn)程測距儀，車速傳感電路；執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括剎車控制機(jī)構(gòu)和油路控制機(jī)構(gòu)；其中中央處理器通過數(shù)據(jù)總線與輸入和輸出接口電路連接；方向盤角度傳感電路、縱向/橫向加速度傳感電路、近程測距儀和遠(yuǎn)程測距儀、車速傳感電路分別與輸入接口電路連接。本發(fā)明將聲、光、電傳感技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，具有智能化程度高、靈敏度高、可靠性高、全天候使用等優(yōu)點。在不改變原車結(jié)構(gòu)和性能的前提下，安裝本系統(tǒng)的汽車即可成為智能汽車，不僅具有主動防撞、自動報警功能，而且還有輔助駕駛的功能。
文檔編號B60K28/10GK101890947SQ201010223199
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者鄒崇毓 申請人:鄒崇毓