一种基于踏板位置的制动强度分析及预警系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于车辆制动操作下的灯光警示领域，尤其涉及一种基于踏板位置的制动强度分析及预警系统。
【背景技术】
[0002]车辆灯光系统主要指前灯总成及后灯总成，依照实现功能分为车外照明装置、车内照明装置、车外信号装置、车内信号装置四种类型，制动灯属于车外信号装置，是行车安全的关键部件，用于机动车辆在制动时提示后方车辆注意避让的警示灯，起到防止追尾事故发生的目的。一般情况下制动灯安装在车辆尾部两边，驾驶员踩下制动踏板到一定程度，制动灯自动点亮并发出红色光，警示后方的车辆防止追尾，驾驶员松开制动踏板时制动灯熄灭。
[0003]实际应用中制动踏板存在无效行程区间，该区间内制动踏板的运动不会导致车辆产生制动效果，且制动灯处于熄灭状态，丧失信号警示功能。如何有效分析制动踏板在无效行程区间的运动特征，预先判定制动踏板可能产生的制动意图，在车辆未产生制动行为前，使制动灯的信号警示功能启用，可有效延长后方车辆的应急处理时间。
[0004]另外夜间行车或在外部照明条件恶劣的环境下，后方车辆视野区域被前方车辆遮挡后受限，当前方车辆采取制动措施时，由于只有制动灯点亮一种模式，导致后方车辆因不能迅速了解前方车辆应急处理模式而及时采取正确的应对措施，如前方车辆轻点制动减速时，后方车辆做相同的制动加速即可，而当前方车辆采取的是紧急制动避障，后方车辆仍采用慢减速方式处理，尤其是在车速较快，前后机动车辆跟车距离较近的情况下，极易导致交通事故发生。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种基于踏板位置的制动强度分析及预警系统，记录车辆制动踏板运动行程位置信息，分析驾驶员制动操控行为，在车辆达到制动操控效果前，控制制动灯组指示相应状态的预警信号。
[0006]本发明的技术方案为:一种基于踏板位置的制动强度分析及预警系统，包括制动踏板位置传感器、车速传感器、制动灯控制模块、制动灯开关、左侧制动灯、右侧制动灯，制动灯控制模块控制左侧制动灯、右侧制动灯，制动灯开关，由制动踏板行程控制，在指定位置给制动灯控制模块提供信号，以开启或关闭左侧制动灯、右侧制动灯；其特征在于:采用单片机系统为控制核心，单片机系统分别连接制动踏板位置传感器、车速传感器；采集制动踏板运动角度位置信息及车辆行车速度的数据；
单片机系统通过CAN总线通讯网络与制动灯控制模块连接，实现单片机系统与制动灯控制模块之间的CAN总线传输；
所述单片机系统内基于车速及单位时间内踏板运动位置变化量为参数预置有多个制动强度等级分析阈值，单片机系统对车速传感器传来的车速信号、制动踏板位置传感器传来的制动踏板位置信息进行采集及记录，接收到车速信息及制动踏板位置信息，由一段时间周期内的制动踏板位置传感器采样数据计算踏板运动速度变化量；单片机系统结合计算出的踏板运动速度变化量、车速与多个制动强度等级分析阈值进行比较，输出不同的驱动信号至制动灯控制模块，控制左侧制动灯、右侧制动灯以常亮或不同频率闪烁模式显示相应状态的预警信号。
[0007]多个制动强度等级分析阈值是5个，是依次增大的第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值、第五阈值，第一阈值、第二阈值、第三阈值、第四阈值、第五阈值分别与弱、较弱、普通、较强、强五个制动强度等级对应；所述左侧制动灯、所述右侧制动灯的警示信号指示状态有五种类型，分别为:常亮类型对应于弱制动强度等级，I赫兹频率闪烁对应于较弱制动强度等级，1.5赫兹频率闪烁对应于普通制动强度等级，2赫兹频率闪烁对应于较强制动强度等级，2.5赫兹频率闪烁对应于强制动强度等级，既随着制动强度等级加深，所述左侧制动灯及所述右侧制动灯闪烁频率加快，信号警示作用更明显。
[0008]单片机系统设有故障自诊断单元，实现对制动踏板位置传感器、车速传感器的故障诊断功能。
[0009]进而，单片机系统设有故障编码单元，对所述故障自诊断单元检测出的故障状态信息实现类别划分、故障级别划分，并依照预先设定规则实现故障代码编制，最后通过所述总线发送驱动单元发布故障信息。
[0010]所述单片机安装在车辆前部的车身构件上，所述制动灯控制模块安装在车辆尾部的车身构件上，便于安装和布局。
[0011]本发明的有益效果:通过单片机系统对制动踏板位置信号、车速信号进行采集及记录，计算出踏板运动速度变化量，预置的多个制动强度等级分析阈值与制踏板运动速度变化量信息以及车速信息进行比较，发出驱动信号至制动灯控制模块，控制左侧制动灯、右侧制动灯以常亮或不同频率闪烁模式显示相应状态的预警信号，为车辆在不同环境条件下的制动操作提供清晰的意图指示及信号预警。该基于踏板位置的制动强度分析及预警系统满足现有类型机动车辆的制动信号状态警示应用，具有安全可靠、适用范围广的特点，并通过制动灯组的不同显示状态，丰富了警示信号类型，较好的实现了驾驶员制动操控意图信号传递功能。
【附图说明】
[0012]图1是本发明一种基于踏板位置的制动强度分析及预警系统的原理图；
图2是图1中的制动踏板位置传感器及单片机系统的安装位置图；
图3是图1中单片机系统的原理图；
图4是图中制动灯控制模块的原理图；
图5是图1中的制动踏板位置传感器信号位置的原理图；
图6是图3的制动等级分析单元算法原理图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
[0014]结合图1、图2对本发明进行描述:一种基于踏板位置的制动强度分析及预警系统，包括制动踏板位置传感器1、车速传感器2、单片机系统3、CAN总线网络4、制动灯控制模块6、制动灯开关5、左侧制动灯7以及右侧制动灯8，制动踏板位置传感器I安装在制动踏板臂11与制动踏板旋转轴10的结合部位，当制动踏板12发生踩踏操控行为，制动踏板臂11沿制动踏板旋转轴10做圆周运动，机械驱动制动踏板位置传感器I的感应部件同步运动，采集制动踏板位置传感器I产生的电信号，即可描述制动踏板12的运动位置信息；车速传感器2负责采集车辆行车速度的数据，CAN总线网络4实现数字信息的CAN总线传输；左侧制动灯7用于显示车辆制动警示信号，右侧制动灯8用于显示车辆制动警示信号，左侧制动灯7与右侧制动灯8保持相同的警示信号状态，制动灯开关5负责采集制动灯开启和关闭状态数据。单片机系统3安装在车辆前部的车身构件上，分别连接制动踏板位置传感器1、车速传感器2以及CAN总线网络4，采集相关数据，单片机系统内基于车速及单位时间内踏板运动位置变化量为参数预置有多个制动强度等级分析阈值，单片机系统对车速传感器传来的车速信号、制动踏板位置传感器传来的制动踏板位置信息进行采集及记录，接收到车速信息及制动踏板位置信息，由一段时间周期内的制动踏板位置传感器采样数据计算踏板运动速度变化量；单片机系统结合计算出的踏板运动速度变化量、车速与多个制动强度等级分析阈值进行比较，确定制动强度等级后，输出不同的驱动信号至制动灯控制模块6，控制左侧制动灯7、右侧制动灯8以常亮或不同频率闪烁模式显示相应状态的预警信号。
[0015]单片机系统3的细化原理如图3所示。包括故障诊断单元14、故障编码单元15、制动踏板位置数据存储单元16、车速数据采集单元17、制动踏板位置数据采集单元18、踏板运动速度数据计算单元19、采集参数设置单元20、制动等级分析单元21、总线接收驱动单元22、总线发送驱动单元23以及内核芯片一 40。
[0016]下面结合图1、图3进行描述:车速数据采集单元17连接车速传感器2，实现对车速传感器2的数据采集。制动踏板位置数据采集单元18连接制动踏板位置传感器1，实现对制动踏板位置传感器I的数据采集。总线接收驱动单元22连接CAN总线通讯网络4，实现对CAN总线通讯网络4的接收数据传输功能。总线发送驱动单元23连接CAN总线通讯网络4，实现对CAN总线通讯网络的发送数据传输功能；
采集参数设置单元20分别连接制动踏板位置数据采集单元18、车速数据采集单元17，用于设置采集参数。例如车速传感器2、制动踏板位置传感器I等数据的采样频率、采样精度等参数；
故障自诊断单元14分别连接车速数据采集单元17以及制动踏板位置数据采集单元18，实现制动踏板位置传感器1、车速传感器2的故障诊断功能，例如制动踏板位置传感器I信号的开路、短路及失效故障诊断；
故障编码单元15分别连接故障自诊断单元14以及总线发送驱动单元23，对故障自诊断单元14检测出的故障状态信息实现类别划分、故障级别划分，并依照预先设定规则实现故障代码编制，最后通过总线