專利名稱：高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及防止高速公路上汽車連環(huán)追尾的自動(dòng)報(bào)警裝置。
背景技術(shù)：
高速公路在我國正處在快速發(fā)展時(shí)期，事故時(shí)有發(fā)生，特別是難以預(yù)測的惡劣天氣和 突發(fā)其來的交通事故，嚴(yán)重影響汽車駕駛員的行車安全。重.特大事故的發(fā)生在多數(shù)情況下 是汽車連環(huán)追尾，極易造成群死、群傷及多車損毀，同時(shí)造成高速公路H時(shí)間堵塞。人員 傷亡和經(jīng)濟(jì)損失是慘重的，間接損失更無法估算。
經(jīng)調(diào)研結(jié)果顯示在高速公路上行駛的車輛往往達(dá)到120碼左右(120碼/時(shí)時(shí)速是國家 目前限速速度《120千米=33. 33米/秒時(shí)》)，如遇惡劣天氣或霧天能見度低， 一旦前方出 事故緊隨其后的車輛很難看清前方發(fā)生事故，當(dāng)駕駛員發(fā)現(xiàn)情況時(shí)再采取緊急制動(dòng)己為時(shí) 已晚，因制動(dòng)后的慣力也會撞上前方車輛，這就是造成汽車連環(huán)追尾的主因和當(dāng)前存在的 主要問題。至今此問題在全國范圍內(nèi)未得以解決。為此，采取有效的安全防范措施是當(dāng)務(wù) 之急，也是全社會就道路交通安全共同關(guān)心的課題。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了避免高速公路上的汽車連環(huán)追尾，把人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失降 到最低限度，提供一種采用聲、光的自動(dòng)報(bào)警裝置。
上述目的采用下述方案實(shí)現(xiàn)
一種高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置，該自動(dòng)報(bào)警裝置包括信號采集器、濾 波器、信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號輸入輸出接口、計(jì)算機(jī)、光電隔離器、聲光警示燈， 信號采集器由光傳感器和聲音傳感器構(gòu)成；濾波器包括光濾波器和聲音濾波器，信號采集 器將從信號源采集到的事故有效模擬光、聲信號，分別傳至光濾波器和聲音濾波器，濾除 疊加在信號上的雜波信號，得到平滑的模擬光、聲輸出信號，分別經(jīng)信號放大器放大，再 通過A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)I/0信號輸入輸出接口傳至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī) 對數(shù)字信號進(jìn)行識別和處理后，輸出報(bào)警指令經(jīng)T/0信號輸入輸出接口、光電隔離器到相應(yīng) 路段的聲光警示燈，聲光警示燈按照指令信號啟動(dòng)聲、光報(bào)警。
所述的警示燈安裝在高速公路隔離帶邊，高1米，信號采集覆蓋面半徑為10平方與路寬 平方之和的平方根。如果是三車道，(路寬15米)信號采集覆蓋面半徑為18米，計(jì)算方式:
Vlo2+152 = Vsi5 = 18米以達(dá)到有效覆蓋面。所述的聲音傳感器的盧音敏感頻率為44kHz、 22 kHz或ll kHz。 所述的光傳感器的敏感頻率為所要測的紅外線頻率。
所述的盧光警示燈每隔30米設(shè)一個(gè)，警示信號采用紅、黃色燈光及警笛聲報(bào)警。警示 燈按照計(jì)算機(jī)的信號指令聲、光同時(shí)啟動(dòng)，及時(shí)提小過往車輛。汽車駕駛員可根據(jù)信號提 示，及時(shí)采取應(yīng)對措施。黃閃燈示意前方出現(xiàn)險(xiǎn)情應(yīng)減速慢行，謹(jǐn)慎駕駛，并隨時(shí)作好停 車準(zhǔn)備。紅閃燈和警笛聲報(bào)警時(shí)說明情況緊急，應(yīng)盡快減速，在不得己的情況下不要采取 緊急制動(dòng)。此時(shí)，離事故點(diǎn)最遠(yuǎn)距離是180米最近是50 — 80米，高速公路上行車要求間距 足200米。事故點(diǎn)至最后一個(gè)紅閃燈是6個(gè)報(bào)警信號，30米X6 (燈)=180米。人在正常 情況下看到或聽到信號后作出反應(yīng)在3秒鐘內(nèi)。120千米=33. 33米/秒時(shí)。本裝置的設(shè)計(jì) 是以這 一 原理為依據(jù)。從理論上講，汽車駕駛員當(dāng)?shù)玫叫盘柡蠹白龀龇磻?yīng)是在有效時(shí)間范 ,內(nèi)，完全可以避免二次事故的發(fā)生。以這種報(bào)警方式來達(dá)到避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大，減少 人員傷亡和財(cái)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失的冃的，Lh汽車駕駛員在行車時(shí)多一份安全感，同時(shí)可推進(jìn)我國 高速公路向信息化管理方向發(fā)展。

圖l、本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖
圖2、本實(shí)用新型的信號探測距離示意圖
圖3本實(shí)用新型的傳感電路示意圖
圖中標(biāo)號表示l信號源，2信號采集器，2-l光傳感器，2-2聲音傳感器，3濾波器，3-1 光濾波器，3-2聲音濾波器，4信號放大器，5A/D轉(zhuǎn)換器，61/0信號輸入輸出接口， 7計(jì)算 機(jī)，S光電隔離器，9聲光警示燈，Vl第l電壓，V2第2電壓，V3第3電壓，V4第4電壓，Rl 第l電阻，R2第2電阻，R3第3電阻，R4第4電阻，K5第5電阻，R6第6電阻，Cl第l電容，C2 第2電容，C3第3電容，C4第4電容，Gl第l放大管，G2第2放大管。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)一歩說明本實(shí)用新型的實(shí)例結(jié)構(gòu)及技術(shù)方法。
j實(shí)用新型實(shí)例的總體結(jié)構(gòu)如方框圖1所示:高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置， 其特征是該自動(dòng)報(bào)警裝置包括信號釆集器2、濾波器3、信號放大器4、 A/D轉(zhuǎn)換器5、 信號輸入輸出接口6、計(jì)算機(jī)7、光電隔離器S、聲、光警示燈9，信號采集器包括光傳感 器2-1和聲音傳感器2-2;濾波器3包括光濾波器3-1和聲音濾波器3-2;信號采集器2采 集信號源l的事故有效光、聲信號，光傳感器2-l輸出端與光濾波器3-l相連接，聲音傳 感器2-2輸出端與聲音濾波器3-2相連接，光濾波器3-1和聲音濾波器3-2的輸出端與放大器4相迮接，放大器4輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器5相連接，A/D轉(zhuǎn)換器5輸出端與I/0信號輸 入輸出接U6相連接，1/0信號輸入輸出接口 6與計(jì)算機(jī)7相連接。光電隔離器(8)輸出 端與聲、光警示燈(9)相連接，輸入端與I/0信號輸入輸出接口 (6)相連接。
完成報(bào)警程序是通過信號采集器2將從信號源1采集到的事故聲、光有效模擬信號分別 通過濾波器3的光濾波器3-l，聲音濾波器3-2，濾除疊加在信號上的雜波信號，得到平滑 的模擬輸出信號，經(jīng)信號放大器4放大，再通過A/D轉(zhuǎn)換器5把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳至 計(jì)算機(jī)(控制中心)7，計(jì)算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行識別和處理后，輸出報(bào)警指令經(jīng)T/0信號輸 入輸出接口6、光電隔離器8到相應(yīng)路段的聲、光警示燈9，警示燈按照指令信號啟動(dòng)聲、光 報(bào)警工作。過往的汽車駕駛員根據(jù)信號的提示及時(shí)采取相應(yīng)措施，以此達(dá)到避免二次事故 發(fā)生的目的。
計(jì)算機(jī)安裝有聲音仿真模塊軟件，主要對雷鳴、汽車鳴笛、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轟鳴聲、 道路維護(hù)時(shí)所產(chǎn)生的各種雜音等聲源進(jìn)行識別。由于產(chǎn)生各種聲源的頻率(Hz)和音量(db) 是各不相同的，本軟件完成如下功能
(1) 汽車在公路上高速行駛發(fā)生劇烈撞擊后所產(chǎn)生的聲音頻率和音量都在一定的范圍 內(nèi)。例如 一輛行駛中的汽車以80-100碼的時(shí)速撞擊靜態(tài)物體所產(chǎn)生的音頻在48—50 kHz 之間，音量在100—105分貝(db)以內(nèi)，計(jì)算機(jī)就只對該范圍內(nèi)的信號進(jìn)行處理。
(2) 為了避免對無效的音頻進(jìn)行處理，提高處理速度和處理精度，聲音濾波器將撞擊 聲頻率段以外的音頻分量濾除，以此方式來達(dá)到報(bào)警裝置可靠工作。
(3) 在數(shù)字音頻技術(shù)屮視應(yīng)用環(huán)境的不同，通常使用以下幾種釆樣頻率44kHz、 22 kHz、 11 kHz 。如使用44 kHz的采樣頻率，每秒鐘要對聲源信號進(jìn)t丁44000次分析。本裝 置根據(jù)路段的距離及環(huán)境而采用相應(yīng)的采樣頻率。
本實(shí)用新型的信號探測距離如圖2所示。
為使超車道和行車道都能被覆蓋，傳感器探測距離應(yīng)為10平方與路寬平方之和的平方 根。如路寬15米，行車道、超車道和硬路肩各5米，探測距離半徑的計(jì)算方式 Vl02 +152 =7^ = 18米。目前我國高速公路大多數(shù)為15米寬。
本實(shí)用新型的傳感電路如圖3所示，該裝置的傳感電路包括聲音傳感電路和光傳感電 路。聲音傳感電路包括聲音傳感器2-2，聲音濾波器3-2，聲音信號放大器。聲音信號放大 器由第3電容C3、第4電容C4、第4電阻R4、第5電阻R5、第6電阻R6及第2放大管G2按圖連接 而成。光傳感電路包括光傳感器2-l，光濾波器3-l，光信號放大器。光信號放大器由第l 電容C1、第2電容C2、第1電阻R1、第2電阻R2、第3電阻R3及第1放大管G1按圖連接而成。聲音傳感器的聲音敏感頻率僅包括所要測的聲音頻率44kHz、 22 kHz、11 kHz。
光傳感器的敏感頻率僅包括所要測的紅外線頻率。這樣既可以獲得較大的輸出信號， 又可以濾除其它頻率信號的干擾。
光傳感器的輸出信號放大，放大后使第2電壓V2和A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓Vref保持 對應(yīng)， 一般可使第2電壓V2的最大值和A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓Vref相當(dāng)。放大倍數(shù) K=1+R2/R3=V2/V1。設(shè)Vl=25mv， V2二Vref = 2. 5v;這樣放大倍數(shù)為100倍，可以選擇第 2電阻R2二100k，第l電阻Rl^lk，第3電阻R3^00k。
聲音傳感器的輸出信號放大，放大后使第4電壓V4和A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓Vref保 持對應(yīng)， 一般可使第4電壓V4的最大值和A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓Vref相當(dāng)。放大倍數(shù) K=1+R5/R6=V4/V3。設(shè)第3電壓V3 = 25mv，第4電壓V4 = Vref = 2.第5電壓5v，這樣 放大倍數(shù)為100倍，可以選擇第5電阻R5^00k，第4電阻R44k，第6電阻R6二100k。
也可以用分級放大，分為兩級，每級放大倍數(shù)為IO (即R2/R^10)。
兩個(gè)放大器參考型號NE5532。
圖3中多路A/D轉(zhuǎn)換器用8位A/D，如果要求精度更高，可以選擇10位、12位或16 位。如果A/D轉(zhuǎn)換器中沒有采樣保持電路，可在A/D轉(zhuǎn)換器前面加上該電路。系統(tǒng)采樣率 由最高帶寬通道、數(shù)據(jù)通道的數(shù)量以及每次循環(huán)的采樣數(shù)決定，即A/D轉(zhuǎn)換速度由兩個(gè)傳 感器的輸出頻率中的高頻率來決定，不能太慢。參考A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。
第1電容C1、第2電容C2、第3電容C3和第4電容C4用作隔離，可選CI-C2《3《4^0uf。
權(quán)利要求1、一種高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置，其特征是該自動(dòng)報(bào)警裝置包括信號采集器(2)、濾波器(3)、信號放大器(4)、A/D轉(zhuǎn)換器(5)、信號輸入輸出接口(6)、計(jì)算機(jī)(7)、光電隔離器(8)、聲、光警示燈(9)，信號采集器包括光傳感器(2-1)和聲音傳感器(2-2)；濾波器(3)包括光濾波器(3-1)和聲音濾波器(3-2)；信號采集器(2)采集信號源(1)的事故有效光、聲信號，光傳感器(2-1)輸出端與光濾波器(3-1)相連接，聲音傳感器(2-2)輸出端與聲音濾波器(3-2)相連接，光濾波器(3-1)和聲音濾波器(3-2)的輸出端與放大器(4)相連接，放大器(4)輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(5)相連接，A/D轉(zhuǎn)換器(5)輸出端與I/O信號輸入輸出接口(6)相連接，I/O信號輸入輸出接口(6)與計(jì)算機(jī)(7)相連接，光電隔離器(8)輸出端與聲、光警示燈(9)相連接，輸入端與I/O信號輸入輸出接口(6)相連接。
2、 如權(quán)利要求l所述的高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置，其特征是聲、 光警示燈(9)安裝在高速公路隔離帶邊，高1米，每隔30米設(shè)一個(gè)。
3、 如權(quán)利要求l所述的高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置，其特征是所述 的聲音傳感器的聲音敏感頻率為44kHz、22 kHz或ll kHz 。
4、 如權(quán)利要求l所述的高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置，其特征是所述的光傳感器的敏感頻率為所要測的紅外線頻率。
5、 如權(quán)利要求1所述的高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置，其特征是所述的聲、光警示燈的警示信號采用用紅、黃色燈光及警笛聲報(bào)警。
6、 如權(quán)利要求1所述的高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置，其特征是放 大器選用型號NE5532。
7、 如權(quán)利要求1所述的高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置，其特征是， A/D轉(zhuǎn)換器選用型號ADC0809。
專利摘要一種高速公路防汽車連環(huán)追尾自動(dòng)報(bào)警裝置，該裝置包括信號采集器(2)、濾波器(3)、信號放大器(4)、A/D轉(zhuǎn)換器(5)、信號輸入輸出接口(6)、計(jì)算機(jī)(7)、光電隔離器(8)、聲、光警示燈(9)，信號采集器包括光傳感器(2-1)和聲音傳感器(2-2)；濾波器(3)包括光濾波器(3-1)和聲音濾波器(3-2)。信號采集器將從信號源(1)采集到的事故模擬信號傳至濾波器(3)，濾除雜波信號后，經(jīng)信號放大器放大，再通過A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)I/O信號輸入輸出接口傳至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行識別和處理后，輸出報(bào)警指令經(jīng)I/O信號輸入輸出接口、光電隔離器到相應(yīng)路段的警示燈，警示燈按照指令信號啟動(dòng)聲、光報(bào)警。
文檔編號G08G1/16GK201142148SQ20072030009
公開日2008年10月29日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者姚裕漢 申請人:姚裕漢