霧霾污染下預(yù)防城市道路車輛追尾監(jiān)測(cè)及預(yù)警裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及惡劣環(huán)境下預(yù)防車輛追尾監(jiān)測(cè)及預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種霧 霾污染下預(yù)防城市道路車輛追尾監(jiān)測(cè)及預(yù)警裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來，隨著城市工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，與此同時(shí)也帶來了 嚴(yán)重的環(huán)境問題。例如：霧霾天數(shù)一直居高不下。當(dāng)霧霾的PM2.5濃度以及相對(duì)濕度達(dá)到某 種水平時(shí)，就會(huì)引起道路能見度降低，從而極易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。為了減少霧霾污染下 城市道路車輛追尾事故的發(fā)生頻率，車輛需要一種防止追尾的監(jiān)測(cè)及預(yù)警裝置來提醒駕駛 員及時(shí)采取相關(guān)措施，進(jìn)而有效地避免追尾事故的發(fā)生。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有關(guān)于防車輛追尾系統(tǒng)的發(fā)明專利，這些專利一般是對(duì)車輛防追 尾進(jìn)行統(tǒng)一的描述，并沒有針對(duì)具體環(huán)境進(jìn)行說明。
[0004] 為了提高霧霾污染下預(yù)防城市道路車輛追尾的有效性，可以針對(duì)霧霾污染情況進(jìn) 行監(jiān)測(cè)，判斷是否應(yīng)對(duì)車距和車速進(jìn)行下一步的監(jiān)測(cè)，這樣可以有效節(jié)約存儲(chǔ)空間；另外， 可以豐富預(yù)警的顯示形式，包括蜂鳴器和警示燈等，這樣可以更加吸引駕駛員的注意力，從 而及時(shí)采取制動(dòng)及相關(guān)措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于提供一種霧霾污染下預(yù)防城市道路車輛追尾監(jiān)測(cè)及預(yù)警裝置與 方法，基于PM2.5傳感器，超聲波測(cè)距傳感器，輪速傳感器分別實(shí)現(xiàn)對(duì)霧霾中PM2.5濃度，當(dāng) 前車輛與前車距離以及當(dāng)前車輛速度的采集，通過分析實(shí)現(xiàn)對(duì)霧霾污染下城市道路車輛追 尾的預(yù)警。
[0006] 為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種霧霾污染下預(yù)防城市道路車輛追尾監(jiān)測(cè)及預(yù)警裝置，其特征在于，包括霧霾 信息采集模塊、車輛距離信息采集模塊、車輛速度信息采集模塊、存儲(chǔ)模塊、控制模塊、監(jiān)測(cè) 預(yù)警模塊以及顯示模塊，控制模塊作為核心模塊用于控制霧霾信息采集模塊、車輛距離信 息采集模塊、車輛速度信息采集模塊、存儲(chǔ)模塊、監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊以及顯示模塊的功能實(shí)現(xiàn)， 其中：
[0008] 霧霾信息采集模塊用以對(duì)影響城市空間可見度的空氣污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè) 信息記錄在存儲(chǔ)模塊中；
[0009] 車輛距離信息采集模塊用以對(duì)當(dāng)前車輛與前車之間的距離進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)信 息記錄在存儲(chǔ)模塊中；
[0010] 車輛速度信息采集模塊用以對(duì)當(dāng)前車輛與前車之間的相對(duì)速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān) 測(cè)信息記錄在存儲(chǔ)模塊中；
[0011] 存儲(chǔ)模塊用以儲(chǔ)存前述霧霾信息、車輛距離信息和車輛速度信息，并可在控制模 塊的控制下由監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊進(jìn)行調(diào)用；
[0012] 監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊用以對(duì)前述采集得到的霧霾信息、車輛距離信息和車輛速度信息進(jìn) 行監(jiān)測(cè)和預(yù)警，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果判斷當(dāng)前車輛與前車距離是否小于安全車距，若 小于，可在控制模塊的控制下將預(yù)警信息發(fā)送到顯示模塊，從而實(shí)現(xiàn)霧霾污染下預(yù)防城市 道路車輛追尾的監(jiān)測(cè)和預(yù)警過程；
[0013] 顯示模塊用以對(duì)前述預(yù)警信息進(jìn)行顯示。
[0014] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述的控制模塊采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，霧霾信息采集模塊采用傳 感器實(shí)現(xiàn)，車輛距離信息采集模塊采用傳感器實(shí)現(xiàn)，車輛速度信息采集模塊采用傳感器實(shí) 現(xiàn)，存儲(chǔ)模塊采用存儲(chǔ)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，例如:SD卡，TF卡，MMC卡等，監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊以程序的形式儲(chǔ) 存在控制模塊的單片機(jī)內(nèi)并可由單片機(jī)進(jìn)行調(diào)用執(zhí)行，顯示模塊采用蜂鳴器和警示燈實(shí) 現(xiàn)。
[0015] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述霧霾信息采集模塊包括PM2.5傳感器，置于車門（不影響 駕駛員觀測(cè))處，用于監(jiān)測(cè)城市空氣可見度。
[0016] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述車輛距離信息采集模塊包括超聲波測(cè)距傳感器，置于車 輛前保險(xiǎn)杠處，用于監(jiān)測(cè)當(dāng)前車輛與前車之間的距離。
[0017] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述車輛速度信息采集模塊包括輪速傳感器，置于車輛前輪 處，用于監(jiān)測(cè)當(dāng)前車輛的速度。
[0018] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述顯示模塊包括預(yù)警蜂鳴器和警示燈，預(yù)警蜂鳴器置于副 駕駛車門內(nèi)側(cè)，警示燈置于車內(nèi)前部平臺(tái)中央。
[0019] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，還包括一個(gè)與控制模塊連接的計(jì)算機(jī)處理裝置，該計(jì)算機(jī)處 理裝置包括接口單元、操作面板和指示單元，其中：
[0020]控制模塊通過接口單元提供的USB接口與計(jì)算機(jī)處理裝置連接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)處理 裝置與控制模塊之間的通信；
[0021] 操作面板以觸控式顯示屏實(shí)現(xiàn)，用以實(shí)現(xiàn)控制模塊裝置的數(shù)據(jù)清理、重新啟動(dòng)以 及對(duì)前述各種傳感器的調(diào)試等操作指令；
[0022] 指示單元用以監(jiān)控上述霧霾信息采集模塊、車輛距離信息采集模塊、車輛速度信 息采集模塊、存儲(chǔ)模塊、控制模塊、監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊以及顯示模塊的工作狀況，例如車門處 PM2.5傳感器是否工作正常，車輛距離信息采集模塊的超聲波測(cè)距傳感器是否工作正常，車 輛速度信息采集模塊的輪速傳感器是否工作正常等?？赏ㄟ^指示燈或者文本框的形式顯示 工作狀態(tài)并表征給用戶，。
[0023] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述計(jì)算機(jī)處理裝置是一臺(tái)觸控式平板計(jì)算機(jī)。
[0024]進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊對(duì)霧霾信息、車輛距離信息和車輛速度信 息的處理和分析包括以下過程：
[0025]步驟S01:獲取霧霾信息采集模塊的PM2.5水平，記錄到存儲(chǔ)模塊中；
[0026]步驟S02:控制模塊根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻從存儲(chǔ)模塊中提取最新得到的PM2.5水平；
[0027] 步驟S03:對(duì)步驟S02中得到的PM2.5水平進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并與界定的標(biāo)準(zhǔn)水平比較； [0028] 步驟S04:如果PM2.5水平未超標(biāo)，則返回步驟S02，如果PM2.5水平超標(biāo)，則進(jìn)入步 驟 S05;
[0029]步驟S05:獲取車輛距離信息采集模塊和車輛速度信息采集模塊的當(dāng)前車輛與前 車的車距信息數(shù)據(jù)和當(dāng)前車輛的速度信息數(shù)據(jù)，記錄到存儲(chǔ)模塊中；
[0030]步驟S06:控制模塊將獲取的車距和車速數(shù)據(jù)信息進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換；
[0031]步驟S07:控制模塊調(diào)用監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊對(duì)當(dāng)前車輛與前車的車距信息數(shù)據(jù)和當(dāng)前 車輛的速度信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，根據(jù)車距信息數(shù)據(jù)和當(dāng)前車輛的速度信息數(shù)據(jù)計(jì)算前 車速度，界定地面摩擦系數(shù)，計(jì)算兩車之間的安全車距；
[0032] 步驟S08:如果當(dāng)前車輛與前車的距離大于安全車距，則返回步驟S05,如果當(dāng)前車 輛與前車的距離小于安全車距，則進(jìn)入步驟S09;
[0033] 步驟S09:控制模塊啟動(dòng)預(yù)警指令，開啟車輛追尾預(yù)警；
[0034] 步驟S10:控制模塊調(diào)用顯示模塊，副駕駛車門處開啟預(yù)警蜂鳴器，車內(nèi)警示燈亮； [0035] 步驟S11:退出預(yù)警。
[0036]進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述界定的PM2.5標(biāo)準(zhǔn)水平，應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的相對(duì)濕度決 定。
[0037] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，車輛速度信息采集模塊采用輪速傳感器，采集到的輪速數(shù)據(jù) 通過控制模塊轉(zhuǎn)化為當(dāng)前車輛的線速度V1。
[0038] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，通過車輛距離信息采集模塊可獲取前后兩車的瞬時(shí)位移差Δ X，即間隔時(shí)間A t很短情況下的位移差。
[0039] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，界定的地面摩擦系數(shù)為:地面干燥時(shí)，水泥路面的摩擦系數(shù)f =0.6〇
[0040] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，假設(shè)計(jì)算瞬時(shí)位移差△ X時(shí)，當(dāng)前車輛的速度V1與前車的速度 ^分別保持不變。
[0041] 進(jìn)一步的實(shí)施例中，確定當(dāng)前車輛與前車之間的安全車距分為兩種情況：
[0042]
(即前車速度大于當(dāng)前車輛速度）時(shí)，則城市道路安全車距為：s = Vl Xls〇
[0043]
(即前車速度小于當(dāng)前車輛速度）時(shí)，則城市道路安全車距為：
[0044]進(jìn)一步的實(shí)施例中，城市道路安全車距包括駕駛員反應(yīng)距離。
[0045] 由以上本發(fā)明的技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果在于：
[0046] (1)安裝方便，維護(hù)簡(jiǎn)易。本發(fā)明用于采集信息的傳感器都置于車上，隨車移動(dòng)；用 于對(duì)各個(gè)模塊工作狀況進(jìn)行顯示的是一個(gè)觸控式筆記本電腦;利用微型單片機(jī)作為控制中 心，分析車輛跟車行駛的情況，整個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)了霧霾污染下預(yù)防城市道路車輛追尾監(jiān)測(cè)及 預(yù)警系統(tǒng)的便攜式開發(fā)，具有安裝方便的特點(diǎn)。同時(shí)，由于整個(gè)裝置采取分散式安裝的形 式，因此降低了維護(hù)的難度。
[0047] (2)節(jié)省儲(chǔ)存空間。本發(fā)明首先對(duì)空氣中的PM2.5濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若超標(biāo)，則說明能 見度低，此時(shí)開始啟動(dòng)車距信息采集模塊和車速信息采集模塊，進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警;若不超標(biāo)， 則說明能見度良好，此時(shí)不會(huì)對(duì)車距和車速信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而節(jié)省存儲(chǔ)模塊的儲(chǔ)存空間。 [0048] (3)緩慢制動(dòng)，均勻減速。本發(fā)明是基于實(shí)時(shí)安全車距與實(shí)際車距的比較進(jìn)行預(yù)警 的，因此在采取制動(dòng)減速措施時(shí)，不需要進(jìn)行緊急制動(dòng)，只需以a = fg的減速度均勻減速即 可。<