射频跟随器输出端连接带通滤 波器，所述带通滤波器连接车载信息反馈单元。
[0039] 选择图2中的电路二来产生正弦波，而选择图2的电路来产生脉冲信号。
[0040] 图3的电路后接芯片⑶4069,电子开关用芯片⑶4053,⑶4069是一个六反相器构 成的芯片，本电路只使用其中的一个反相器，其中14脚接正电源VDD，7脚接地，1、2脚接输 入和输出。
[0041] ⑶4053有三组二路模拟开关，16脚接正电源VDD，7脚接负电源VEE，6、8脚接地， 11脚接脉冲输入，14脚接正弦输入，13脚为输出。
[0042] 如图4所不，为声波发射装置整体框图。
[0043] 经调试，本次实验选择的电路能够达到系统的精度要求，可以在实践中得到运用。 其他频率的信号如3. 5KHz，7. 5KHz，9KHz也可用同类电路实现。
[0044] 声波接收装置由拾音器、射极跟随器、带通滤波器组成。
[0045] 在声波接收装置中，基于其有增长的频响特性及单指向的方向性，我们则需要使 用压差式的拾音器。
[0046] 本系统我们使用的低噪声放大器是德州仪器公司的集成芯片一一仪表放大器 INA217〇
[0047] 其中射极跟随器的电路，由发射极电阻RE取出输出。〃跟随〃这一词是指输出电 压几乎相等地跟随（follow)输入电压。
[0048] 这个电路的电压放大倍数大致等于1，有输入电阻Ri大，输出电阻Ro小的特点， 用作阻抗变换器。例如，用于放大器的输入级时，由于输入电阻大，对信号源的影响小； 用于输出级时，由于输出电阻小，负载对前级没有影响。
[0049] 得到最佳工作点的偏置电路的设计与图1的情况相同，只要用RE代替（RC+RE) 作直流负载线，用（RE//R1)代替（RC//R1)作交流负载线，便可求得。
[0050] 本系统中使用射级跟随器，其目的在于用作阻抗变换器。可用于提高带负载的能 力（输出小）；并从前一级获得较大的功率（输入大）。并且本接受系统中的射级跟随器采 用如图1所示的经典连接。
[0051] 如图5所示，基于MAX275的四阶带通滤波器的设计，经过了实验的经验证分析，二 阶带通滤波器的带内最大衰减远远不能满足设计需要，为获得阻带内的最大衰减为获得阻 带内的最大衰减，提高Q值，采用四阶滤波器设计，可通过将MAX275内部的2个2阶滤波器 级联实现，即B部分地输入接A部分的输出.在本系统中，音频通道的带宽受二个因素影 响。其一是声接收脉冲的前沿；其二是最大多普勒频移。
[0052] 对于最大多普勒频移来说，由于两物体的相对径向速度及使用的声载频不同，因 此有不同的最大多普勒频移。多普勒频移公式为：
[0054] 其中V1^为最大相对径向速度，C为声速340m/s，F。为声载频（中心频率）。
[0055] 设 F = 5KHz，Vr= 100km/h，C = 340m/s，计算得 f d _= 408. 50Hz,则该音频通道 的带宽为BW = 2fd_= 817.0Hz。因为带宽BW与品质因数Q成反比，所以，为同时满足带 宽及品质因数的要求，我们将A，B两组参数分别取为：
[0056] A 组：Q = 10, F0= 4. 75KHz，H 0BP= 2
[0057] Rl = 364K Ω，R2 = 364K Ω，R3 = 727K Ω，R4 = 359K Ω
[0058] B 组：Q = 10, F。= 5. 25KHz，H 〇BP= 2
[0059] Rl = 381K Ω，R2 = 381K Ω，R3 = 762K Ω，R4 = 376K Ω
[0060] 根据计算结果，搭建出相应的滤波电路，并进行相关试验，得到滤波后的曲线，设 计的带宽基本上在〇. 85kHz，超过该音频通道的带宽的最大值，并且在4. 58kHz及5. 41kHz 两处，衰减的相对较大，有效地抑止了噪声，结果完全满足设计要求，效果十分明显。
[0061] 在未使用滤波器之前，有用信号上叠加了大量的干扰信号，使有用信号严重失真， 无法分辨声接收脉冲的前沿，影响了整套系统的正常工作，使用滤波器之后，脉冲测距系统 十分稳定，能准确的识别声接收脉冲的前沿，完成系统的正常工作。应用结果表明：基于 MAX275设计的RC有源带通滤波器，有效地抑制了噪声和干扰.滤波效果良好，提高信号的 传输准确性，降低数据传输的误码率。
[0062] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表 述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在 任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0063] 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解： 在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1. 一种用于高速公路的车载交通安全保障装置，其特征在于，包括：声波发射装置和 声波接收装置； 将声波发射装置和声波接收装置安装在汽车前端，所述声波发射装置和声波接收装置 的电源端连接车载电源，所述声波发射装置发送声波信号，经由前端障碍物反馈回来的声 波信号由声波接收装置进行接收。2. 根据权利要求1所述的用于高速公路的车载交通安全保障装置，其特征在于，所述 声波发射装置包括：正弦波电路、脉冲发生电路和电子开关； 所示正弦波电路控制端连接电子开关一端，所示脉冲发生电路控制端连接电子开关另 一端，所述电子开关连接控制器，所述电子开关用于发送控制指令。3. 根据权利要求2所述的用于高速公路的车载交通安全保障装置，其特征在于，所述 正弦波电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容； 第一电阻一端连接电子开关，所述第一电阻另一端连接第一电容一端，所述第一电容 另一端分别连接第二电容一端和第二电阻一端，所述第二电容和第二电阻另一端接地，所 述第三电阻一端接地，所述第三电阻另一端分别连接第四电阻一端和运算放大器负极，所 述运算放大器正极连接第二电容一端，所述运算放大器输出端连接电子开关。4. 根据权利要求2所述的用于高速公路的车载交通安全保障装置，其特征在于，所述 脉冲发生电路包括：第五电阻、第六电阻、第三电容、第四电容、反相器； 所述第五电阻一端连接第六电阻一端，所述第五电阻另一端连接反相器反馈端，所述 第三电容一端连接反相器输出端，所述第三电容另一端连接第四电容一端，所述第四电容 另一端连接第六电阻另一端，所述第四电容一端还连接反相器接地端。5. 根据权利要求1所述的用于高速公路的车载交通安全保障装置，其特征在于，所述 声波接收装置包括：拾音器、射频跟随器和带通滤波器； 所述拾音器输出端连接射频跟随器输入端，所述射频跟随器输出端连接带通滤波器， 所述带通滤波器连接车载信息反馈单元。6. 根据权利要求5所述的用于高速公路的车载交通安全保障装置，其特征在于，所述 拾音器为INA217。7. 根据权利要求5所述的用于高速公路的车载交通安全保障装置，其特征在于，所述 带通滤波器为MAX275。
【专利摘要】本实用新型提出了一种用于高速公路的车载交通安全保障装置，包括：声波发射装置和声波接收装置；将声波发射装置和声波接收装置安装在汽车前端，所述声波发射装置和声波接收装置的电源端连接车载电源，所述声波发射装置发送声波信号，经由前端障碍物反馈回来的声波信号由声波接收装置进行接收。本实用新型可完全实现恶劣气候下高速公路汽车间距离和相对速度的较精确测量。而且该系统成本很低，是一套高质量的高速公路连环防撞系统。
【IPC分类】G01S15/93, G01S15/60, G01S7/524
【公开号】CN205015477
【申请号】CN201520762649
【发明人】刘小洋, 黄贤英
【申请人】重庆理工大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月29日