一种汽车五限界主动报警防撞装置及方法与流程

本发明属于汽车安全技术领域，具体涉及一种汽车主动报警防撞装置。

背景技术：

随着家用汽车的不断普及，人们对汽车驾驶安全要求不断提高，使得汽车的安全技术得以不断发展和完善，并不断向智能化和数字化方向发展。传统的汽车安全设计主要考虑被动安全技术，如设置安全带、安全气囊、保险杠等。现在汽车设计师们更多考虑的是主动安全技术，使汽车能够主动采取措施，避免事故的发生或者降低事故发生时的危害性。

但是现有的汽车主动安全技术无法完全避免交通事故，特别是在下雨天地面摩擦系数降低、汽车超速，汽车刹车失灵等情况下。因此，如何更好地、更加安全、更加完善地实现主动避免汽车交通事故的发生和降低交通事故发生时的危害性成了人们亟待解决的难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种汽车五限界主动报警防撞装置，以提高机动车辆驾驶的安全性，降低交通事故发生的几率，并在存在碰撞可能性时，通过语音报警模块提醒司机，并启动自动刹车模块降低碰撞可能性；在碰撞无法避免时，启动电磁防撞装置，将事故的损伤率降到最低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽车五限界主动报警防撞装置，包括车前碰撞识别系统、车后碰撞识别系统和五限界判断处理系统；

车前碰撞识别系统包括车前超声波测距模块、本车车速测量模块和车前碰撞识别模块；

车后碰撞识别系统包括车后超声波测距模块、本车车速测量模块和车后碰撞识别模块；

五限界判断处理系统包括控制单元、语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块；

车前超声波测距模块和本车车速测量模块的输出端均与车前碰撞识别模块的输入端连接；车后超声波测距模块和本车车速测量模块的输出端均与车后碰撞识别模块的输入端连接；控制单元的输入端分别与车前碰撞识别模块和车后碰撞识别模块的输出端连接，控制单元的输出端分别与语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块的输入端连接。

进一步的，车前超声波测距模块用于检测本车与前车的距离；车后超声波测距模块用于检测本车与后车的距离；本车车速测量模块用于采集本车速度信息；车前碰撞识别模块用于根据车前超声波测距模块和本车车速测量模块的输出信息计算前车与本车之间的最小安全距离dr1；车后碰撞识别模块用于根据车后超声波测距模块和本车车速测量模块的输出信息计算后车与本车之间的最小安全距离dr2；控制单元用于根据车前碰撞识别模块和车后碰撞识别模块的输出信息控制对应语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块中一个或多个工作。

进一步的，最小安全距离dr1通过以下步骤计算：

(1)车前超声波测距模块通过不断检测超声波发射后遇到前车反射回来的回波，从而测出发射超声波和接收回波的时间差δt；车前超声波模块根据温度传感器所测当前空气温度计算出对应的声速值c，并根据公式s＝c×δt/2，计算出当前本车与前车车距s；

(2)本车车速测量模块直接采集汽车车速表中的车速值；

(3)车前碰撞识别模块采集到车前超声波传感器输入并转换的本车与前车车距值s，以及采集到本车车速测量模块输入的本车车速值v1；根据公式计算出前车车速值v2；根据公式和计算本车加速度值a1与前车加速度值a2；最后根据公式，得出本车与前车的最小安全车距dr1，其中：tf1为本车驾驶员对前方车辆的反应临界时间，td1为本车制动协调时间，tz1为本车减速度增长时间，φ1为制动距离修正系数；对于水泥路面，φ1＝0.06；对于沥青路面，φ1＝0.12。

进一步的，当前车与本车距离d1取值范围为2dr1＜d1≤3dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，请保持安全车距”；当前车与本车距离d1取值范围为dr1＜d1≤2dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块和自动刹车模块二者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，启动自动刹车”，自动刹车模块自动对车辆进行制动处理；当前车与本车距离d1取值范围为0＜d1≤dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块三者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，启动电磁防撞”，自动刹车模块自动对车辆进行制动处理，同时启动本车电磁防撞模块并通知前车启动电磁防撞模块，本车电磁防撞模块和前车电磁防撞模块产生极性相同的电磁场，使本车和前车之间产生电磁排斥力，避免碰撞发生或者减少碰撞的损伤程度。

进一步的，最小安全距离dr2通过以下步骤计算：

(1)车后超声波测距模块通过不断检测超声波发射后遇到后车反射回来的回波，从而测出发射超声波和接收回波的时间差δt；超声波模块根据温度传感器所测当前空气温度计算出对应的声速值c，并根据公式s＝c×δt/2，计算出当前本车与后车车距s；

(2)本车车速测量模块直接采集汽车车速表中的车速值；

(3)车后碰撞识别模块采集到车后超声波传感器输入并转换的本车与后车车距值s，以及采集到本车车速测量模块输入的本车车速值v1；根据公式计算出后车车速值v3；根据公式和计算本车加速度值a1与后车加速度值a3；最后根据公式，得出本车与后车的最小安全车距dr2，其中：tf3为后车驾驶员对本方车辆的反应临界时间，td3为后车制动协调时间，tz3为后车减速度增长时间，φ1为制动距离修正系数；对于水泥路面，φ1＝0.06；对于沥青路面，φ1＝0.12。

进一步的，当后车与本车距离d2取值范围为dr2＜d2≤3dr2时，控制单元的输出端向语音报警模块发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“后车与本车距离过近，请保持安全车距”；当后车与本车距离d2取值范围为0＜d2≤dr2时，控制单元的输出端向语音报警模块和电磁防撞模块二者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“后车与本车距离过近，启动电磁防撞”，同时启动本车电磁防撞模块并通知后车启动电磁防撞模块，本车电磁防撞模块和后车电磁防撞模块产生极性相同的电磁场，使本车和后车之间产生电磁排斥力，避免碰撞发生或者减少碰撞的损伤程度。

进一步的，电磁防撞模块包括依次连接的汽车蓄电池、逆变器、升压器、大电流发生器、整流器和超导装置；汽车蓄电池中产生直流电，经过逆变器、升压器、大电流发生器和整流器，产生大于1千安培的直流电流送入超导装置中，产生强磁场。

进一步的，车前碰撞识别系统和车后碰撞识别系统共用一个本车车速测量模块。

一种汽车五限界主动报警防撞方法，基于一种汽车五限界主动报警防撞装置，所述一种汽车五限界主动报警防撞装置，包括车前碰撞识别系统、车后碰撞识别系统和五限界判断处理系统；

车前碰撞识别系统包括车前超声波测距模块、本车车速测量模块和车前碰撞识别模块；

车后碰撞识别系统包括车后超声波测距模块、本车车速测量模块和车后碰撞识别模块；

五限界判断处理系统包括控制单元、语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块；

车前超声波测距模块和本车车速测量模块的输出端均与车前碰撞识别模块的输入端连接；车后超声波测距模块和本车车速测量模块的输出端均与车后碰撞识别模块的输入端连接；控制单元的输入端分别与车前碰撞识别模块和车后碰撞识别模块的输出端连接，控制单元的输出端分别与语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块的输入端连接；

车前超声波测距模块用于检测本车与前车的距离；车后超声波测距模块用于检测本车与后车的距离；本车车速测量模块用于采集本车速度信息；车前碰撞识别模块用于根据车前超声波测距模块和本车车速测量模块的输出信息计算前车与本车之间的最小安全距离dr1；车后碰撞识别模块用于根据车后超声波测距模块和本车车速测量模块的输出信息计算后车与本车之间的最小安全距离dr2；控制单元用于根据车前碰撞识别模块和车后碰撞识别模块的输出信息控制对应语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块中一个或多个工作；

所述一种汽车五限界主动报警防撞方法，包括以下步骤：

1)车前碰撞识别系统和车后碰撞识别系统实时监测本车与前车和后车的距离，并计算本车与前车的最小安全距离dr1和本车与后车的最小安全距离dr2；

2)控制单元根据步骤1)实时监测的数据，进行本车与前车的防碰撞判断和本车与后车的防碰撞判断，其中：

本车与前车的防碰撞判断包括：当前车与本车距离d1取值范围为2dr1＜d1≤3dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，请保持安全车距”；当前车与本车距离d1取值范围为dr1＜d1≤2dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块和自动刹车模块二者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，启动自动刹车”，自动刹车模块自动对车辆进行制动处理；当前车与本车距离d1取值范围为0＜d1≤dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块三者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，启动电磁防撞”，自动刹车模块自动对车辆进行制动处理，同时启动本车电磁防撞模块并通知前车启动电磁防撞模块，本车电磁防撞模块和前车电磁防撞模块产生极性相同的电磁场，使本车和前车之间产生电磁排斥力，避免碰撞发生或者减少碰撞的损伤程度；

本车与后车的防碰撞判断包括：当后车与本车距离d2取值范围为dr2＜d2≤3dr2时，控制单元的输出端向语音报警模块发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“后车与本车距离过近，请保持安全车距”；当后车与本车距离d2取值范围为0＜d2≤dr2时，控制单元的输出端向语音报警模块和电磁防撞模块二者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“后车与本车距离过近，启动电磁防撞”，同时启动本车电磁防撞模块并通知后车启动电磁防撞模块，本车电磁防撞模块和后车电磁防撞模块产生极性相同的电磁场，使本车和后车之间产生电磁排斥力，避免碰撞发生或者减少碰撞的损伤程度。

进一步的，最小安全距离dr1通过以下步骤计算：

(1.1)车前超声波测距模块通过不断检测超声波发射后遇到前车反射回来的回波，从而测出发射超声波和接收回波的时间差δt；车前超声波模块根据温度传感器所测当前空气温度计算出对应的声速值c，并根据公式s＝c×δt/2，计算出当前本车与前车车距s；

(1.2)本车车速测量模块直接采集汽车车速表中的车速值；

(1.3)车前碰撞识别模块采集到车前超声波传感器输入并转换的本车与前车车距值s，以及采集到本车车速测量模块输入的本车车速值v1；根据公式计算出前车车速值v2；根据公式和计算本车加速度值a1与前车加速度值a2；最后根据公式，得出本车与前车的最小安全车距dr1，其中：tf1为本车驾驶员对前方车辆的反应临界时间，td1为本车制动协调时间，tz1为本车减速度增长时间，φ1为制动距离修正系数；对于水泥路面，φ1＝0.06；对于沥青路面，φ1＝0.12。

最小安全距离dr2通过以下步骤计算：

(2.1)车后超声波测距模块通过不断检测超声波发射后遇到后车反射回来的回波，从而测出发射超声波和接收回波的时间差δt；超声波模块根据温度传感器所测当前空气温度计算出对应的声速值c，并根据公式s＝c×δt/2，计算出当前本车与后车车距s；

(2.2)本车车速测量模块直接采集汽车车速表中的车速值；

(2.3)车后碰撞识别模块采集到车后超声波传感器输入并转换的本车与后车车距值s，以及采集到本车车速测量模块输入的本车车速值v1；根据公式计算出后车车速值v3；根据公式和计算本车加速度值a1与后车加速度值a3；最后根据公式，得出本车与后车的最小安全车距dr2，其中：tf3为后车驾驶员对本方车辆的反应临界时间，td3为后车制动协调时间，tz3为后车减速度增长时间，φ1为制动距离修正系数；对于水泥路面，φ1＝0.06；对于沥青路面，φ1＝0.12。

本发明的有益效果如下：

1、有效避免与前车发生碰撞或者减少碰撞的损伤程度。采用单片机控制系统不断检测相关数据并计算本车与前车的安全距离dr1。当前车与本车距离d1取值范围为2dr1＜d1≤3dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，请保持安全车距”；当前车与本车距离d1取值范围为dr1＜d1≤2dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块和自动刹车模块二者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，启动自动刹车”，自动刹车模块自动对车辆进行制动处理，避免前车与本车车距进一步减小；当前车与本车距离d1取值范围为0＜d1≤dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块三者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，启动电磁防撞”，自动刹车模块自动对车辆进行制动处理，避免前车与本车车距进一步减小，同时启动电磁防撞模块，避免碰撞发生或者减少碰撞的损伤程度。

2、有效避免与后车发生碰撞或者减少碰撞的损伤程度。采用单片机控制系统不断检测相关数据并计算本车与后车的安全距离dr2。当后车与本车距离d2取值范围为dr2＜d2≤3dr2时，控制单元的输出端向语音报警模块发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“后车与本车距离过近，请保持安全车距”；当后车与本车距离d2取值范围为0＜d2≤dr2时，控制单元的输出端向语音报警模块和电磁防撞模块二者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“后车与本车距离过近，启动电磁防撞”，同时启动电磁防撞模块，避免碰撞发生或者减少碰撞的损伤程度。

3、采用车前三限界和车后二限界共汽车五限界的划分，可以为驾驶者提供良好的报警防撞措施。在存在碰撞可能性时，将碰撞可能性降到最低；在碰撞发生时，将碰撞损伤程度降到最低。

附图说明

图1为汽车报警防撞装置结构示意图；

图2为汽车报警防撞五限界示意图；

图3为车前三限界报警防撞系统运行流程图；

图4为车后二限界报警防撞系统运行流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本装置作进一步详细描述：

请参阅图1至图4所示，本发明一种汽车五限界主动报警防撞装置，由车前碰撞识别系统ⅰ、车后碰撞识别系统ⅱ、五限界判断处理系统ⅲ组成。其中车前碰撞识别系统ⅰ由车前超声波测距模块、本车车速测量模块和车前碰撞识别模块组成；车后碰撞识别系统ⅱ由车后超声波测距模块、本车车速测量模块和车后碰撞识别模块组成；五限界判断处理系统ⅲ由控制单元、语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块组成。本发明中一辆车中可以在车头车尾各设置一套电磁防撞模块，电磁防撞模块所产生的磁场极性固定。

如图1所示，车前超声波测距模块和本车车速测量模块的输出端均与车前碰撞识别模块的输入端连接；车后超声波测距模块和本车车速测量模块的输出端均与车后碰撞识别模块的输入端连接；控制单元的输入端分别与车前碰撞识别模块和车后碰撞识别模块的输出端连接，控制单元的输出端分别与语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块的输入端连接。

自动刹车模块是在语音报警模块提示后，驾驶者仍然没有采取有效制动措施避免本车与前车距离减小的情况下，自动介入的。自动刹车模块发送刹车信号给刹车助力泵，助力泵利用发动机吸气工作时在助力泵一侧产生的真空，使得助力泵膜瓣两侧产生巨大压力差，从而向刹车总泵中的刹车油施加压力，液体将压力通过管路传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上，活塞驱动刹车卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力令车辆减速。

电磁防撞模块的工作原理是，当碰撞识别模块检测到本车与前车距离过近时，便会启动本车的电磁防撞模块，同时发送信号通知前车启动电磁防撞模块。两车都从各自的汽车蓄电池中产生直流电，经过逆变器、升压器、大电流发生器和整流器，产生上千安培的直流电流。上千安培的大电流经过电缆线送入超导装置中，产生强磁场。前后两车的电磁场极性相同，在短距离内产生巨大排斥力，从而达到避免碰撞或者降低碰撞损伤性的目的。

本发明一种汽车五限界主动报警防撞方法，包括：

一、车前三限界的工作过程：

根据图1、图2和图3，车前超声波测距模块和本车车速测量模块所测得的本车与前车相对距离和本车车速信号，分别通过车前超声波测距模块和本车车速测量模块的输出端向车前碰撞识别模块的输入端传递。

车前碰撞识别模块根据本车与前车相对距离和本车车速两个输入量，并根据相对距离随时间的变化和车速随时间的变化，通过微分计算得出前车车速、前车与本车两车加速度，最后计算出前车与本车之间的最小安全距离dr1。具体如下：

(1)车前超声波测距模块通过不断检测超声波发射后遇到前车反射回来的回波，从而测出发射超声波和接收回波的时间差δt。超声波模块根据温度传感器所测当前空气温度计算出对应的声速值c，模块内部处理器根据公式s＝c×δt/2，即可计算出当前本车与前车车距s。

(2)为节省成本，本车车速信号直接采集汽车车速表中的车速值。

(3)车前碰撞识别模块采集到车前超声波传感器输入并转换的本车与前车车距值s，以及采集到本车车速测量模块输入的本车车速值v1；根据公式计算出前车车速值v2；根据公式和计算本车加速度值a1与前车加速度值a2；最后根据公式，得出本车与前车的最小安全车距dr1，其中：dr1为本车与前车的最小安全距离，v1为本车速度，v2为前车速度，tf1为本车驾驶员对前方车辆的反应临界时间，td1为本车制动协调时间，tz1为本车减速度增长时间，φ1为制动距离修正系数；a1为本车加速度，a2为前车加速度；对于水泥路面，φ1＝0.06；对于沥青路面，φ1＝0.12。

如图2所示，汽车报警防撞五限界分为车前三限界和车后二限界。车前三限界分别为front1、front2、front3。front1表示前车与本车车距d1取值范围为2dr1＜d1≤3dr1；front2表示前车与本车车距d1取值范围为dr1＜d1≤2dr1；front3表示前车与本车车距d1取值范围为0＜d1≤dr1。车后二限界分别为back1、back2。back1表示后车与本车车距d2取值范围为dr2＜d2≤3dr2；back2表示后车与本车车距d2取值范围为0＜d2≤dr2。dr1为本车与前车的最小安全距离，dr2为本车与后车的最小安全距离。

当前车与本车距离d1取值范围为2dr1＜d1≤3dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，请保持安全车距”；当前车与本车距离d1取值范围为dr1＜d1≤2dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块和自动刹车模块二者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，启动自动刹车”，自动刹车模块自动对车辆进行制动处理，避免前车与本车车距进一步减小；当前车与本车距离d1取值范围为0＜d1≤dr1时，控制单元的输出端向语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块三者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，启动电磁防撞”，自动刹车模块自动对车辆进行制动处理，避免前车与本车车距进一步减小，同时启动电磁防撞模块，避免碰撞发生或者减少碰撞的损伤程度。

二、车后二限界的工作过程：

根据图1、图2和图4，车后超声波测距模块和本车车速测量模块所测得的本车与后车相对距离和本车车速信号，分别通过车后超声波测距模块和本车车速测量模块的输出端向车后碰撞识别模块的输入端传递。

车后碰撞识别模块根据本车与后车相对距离和本车车速两个输入量，并根据相对距离随时间的变化和车速随时间的变化，通过微分计算得出后车车速和本车与后车两车加速度，最后计算出后车与本车之间的最小安全距离dr2。具体如下：

(1)车后超声波测距模块通过不断检测超声波发射后遇到后车反射回来的回波，从而测出发射超声波和接收回波的时间差δt。超声波模块根据温度传感器所测当前空气温度计算出对应的声速值c，模块内部处理器根据公式s＝c×δt/2，即可计算出当前本车与后车车距s。

(2)为节省成本，本车车速信号直接采集汽车车速表中的车速值。

(3)车后碰撞识别模块采集到车后超声波传感器输入并转换的本车与后车车距值s，以及采集到本车车速测量模块输入的本车车速值v1；根据公式计算出后车车速值v3；根据公式和计算本车加速度值a1与后车加速度值a3；最后根据公式，得出本车与后车的最小安全车距dr2，其中：dr2为本车对后车的最小安全距离，v1为本车速度，v3为后车速度，tf3为后车驾驶员对本方车辆的反应临界时间，td3为后车制动协调时间，tz3为后车减速度增长时间，φ1为制动距离修正系数；a1为本车加速度，a3为后车加速度；对于水泥路面，φ1＝0.06；对于沥青路面，φ1＝0.12。

如图2所示，汽车报警防撞五限界分为车前三限界和车后二限界。车前三限界分别为front1、front2、front3。front1表示前车与本车车距d1取值范围为2dr1＜d1≤3dr1；front2表示前车与本车车距d1取值范围为dr1＜d1≤2dr1；front3表示前车与本车车距d1取值范围为0＜d1≤dr1。车后二限界分别为back1、back2。back1表示后车与本车车距d2取值范围为dr2＜d2≤3dr2；back2表示后车与本车车距d2取值范围为0＜d2≤dr2。dr1为本车与前车的最小安全距离，dr2为本车与后车的最小安全距离。

当后车与本车距离d2取值范围为dr2＜d2≤3dr2时，控制单元的输出端向语音报警模块发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“后车与本车距离过近，请保持安全车距”；当后车与本车距离d2取值范围为0＜d2≤dr2时，控制单元的输出端向语音报警模块和电磁防撞模块二者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“后车与本车距离过近，启动电磁防撞”，同时启动电磁防撞模块，避免碰撞发生或者减少碰撞的损伤程度。

汽车安装此套汽车五限界主动报警防撞装置后，在碰撞发生前可以提醒和协助驾驶者降低碰撞发生的可能性；并可以通过自动刹车模块和超导电磁防撞模块避免碰撞的发生或降低两车碰撞的损伤程度。

下面结合具体的例子说明本发明一种汽车五限界主动报警防撞方法：

一、车前三限界的工作过程：

根据图1、图2和图3，车前超声波测距模块和本车车速测量模块所测得的本车与前车相对距离和本车车速信号，分别通过车前超声波测距模块和本车车速测量模块的输出端向车前碰撞识别模块的输入端传递。

车前碰撞识别模块根据本车与前车相对距离和本车车速两个输入量，并根据相对距离随时间的变化和车速随时间的变化，通过微分计算得出前车车速和前车与本车两车加速度，最后计算出前车与本车之间的最小安全距离dr1。具体如下：

(1)车前超声波测距模块通过不断检测超声波发射后遇到前车反射回来的回波，从而测出发射超声波和接收回波的时间差δt为0.2秒。超声波模块根据温度传感器所测当前空气温度20℃计算出对应的声速值为344米/秒，模块内部处理器根据公式s＝c×δt/2，即可计算出当前本车与前车车距为34.4米。

(2)为节省成本，本车车速信号直接采集汽车车速表中的车速值，具体为30米/秒，即108公里/小时。

(3)车前碰撞识别模块采集到车前超声波传感器输入并转换的本车与前车车距值s，以及采集到本车车速测量模块输入的本车车速值v1。控制系统计算出车距s的变化率为-5米/秒，根据公式可以计算出前车车速值v2为25米/秒。根据公式和控制系统可以计算本车加速度值a1为6米/秒²以及前车加速度值a2为5米/秒²。最后根据公式令tf1＝0.05秒，td1＝0.05秒，tz1＝0.1秒，φ1＝0.12，(φ1＝0.12，为沥青路面)即可得出本车与前车的最小安全车距dr1为6米，其中：dr1为本车对前车的最小安全距离，v1为本车速度，v2为前车速度，tf1为本车驾驶员对前方车辆的反应临界时间，td1为本车制动协调时间，tz1为本车减速度增长时间，φ1为制动距离修正系数；a1为本车加速度，a2为前车加速度；对于水泥路面，φ1＝0.06；对于沥青路面，φ1＝0.12。

如图2所示，汽车报警防撞五限界分为车前三限界和车后二限界。车前三限界分别为front1、front2、front3。front1表示前车与本车车距d1取值范围为2dr1＜d1≤3dr1，此时front1为12米～18米；front2表示前车与本车车距d1取值范围为dr1＜d1≤2dr1；此时front2为6米～12米；front3表示前车与本车车距d1取值范围为0＜d1≤dr1，此时front3为0米～6米。

当前车与本车距离d1取值范围为12米～18米时，控制单元的输出端向语音报警模块发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，请保持安全车距”；当前车与本车距离d1取值范围为6米～12米时，控制单元的输出端向语音报警模块和自动刹车模块二者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，启动自动刹车”，自动刹车模块自动对车辆进行制动处理，避免前车与本车车距进一步减小；当前车与本车距离d1取值范围为0米～6米时，控制单元的输出端向语音报警模块、自动刹车模块和电磁防撞模块三者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“前车与本车距离过近，启动电磁防撞”，自动刹车模块自动对车辆进行制动处理，避免前车与本车车距进一步减小，同时启动电磁防撞模块，避免碰撞发生或者减少碰撞的损伤程度。

二、车后二限界的工作过程：

根据图1、图2和图4，车后超声波测距模块和本车车速测量模块所测得的本车与后车相对距离和本车车速信号，分别通过车后超声波测距模块和本车车速测量模块的输出端向车后碰撞识别模块的输入端传递。车后碰撞识别模块根据本车与后车相对距离和本车车速两个输入量，并根据相对距离随时间的变化和车速随时间的变化，通过微分计算得出后车车速以及本车与后车两车加速度，最后计算出后车与本车之间的最小安全距离dr2。具体如下：

(1)车后超声波测距模块通过不断检测超声波发射后遇到后车反射回来的回波，从而测出发射超声波和接收回波的时间差δt为0.2秒。超声波模块根据温度传感器所测当前空气温度20℃计算出对应的声速值为344米/秒，模块内部处理器根据公式s＝c×δt/2，即可计算出当前本车与后车车距为34.4米。

(2)为节省成本，本车车速信号直接采集汽车车速表中的车速值，具体为30米/秒，即108公里/小时。

(3)车后碰撞识别模块采集到车后超声波传感器输入并转换的本车与后车车距值s，以及采集到本车车速测量模块输入的本车车速值v1。控制系统计算出车距s变化率为-5米/秒，根据公式可以计算出后车车速值v3为35米/秒。根据公式和可以计算本车加速度值a1为6米/秒²与后车加速度值a3为7米/秒²。最后根据公式令tf3＝0.05秒，td3＝0.05秒，tz3＝0.1秒，φ1＝0.06，(φ1＝0.06，为水泥路面)即可得出本车与后车的最小安全车距dr2为6米，其中：dr2为本车对后车的最小安全距离，v1为本车速度，v3为后车速度，tf3为后车驾驶员对本方车辆的反应临界时间，td3为后车制动协调时间，tz3为后车减速度增长时间，φ1为制动距离修正系数；a1为本车加速度，a3为后车加速度；对于水泥路面，φ1＝0.06；对于沥青路面，φ1＝0.12。

如图2所示，汽车报警防撞五限界分为车前三限界和车后二限界。车后二限界分别为back1和back2。back1表示后车与本车车距d2取值范围为dr2＜d2≤3dr2，此时back1为6米～18米；back2表示后车与本车车距d2取值范围为0＜d2≤dr2，此时back2为0米～6米。

当后车与本车距离d2取值范围为6米～18米时，控制单元的输出端向语音报警模块发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“后车与本车距离过近，请保持安全车距”；当后车与本车距离d2取值范围为0米～6米时，控制单元的输出端向语音报警模块和电磁防撞模块二者同时发出信号，语音报警模块提醒驾驶者“后车与本车距离过近，启动电磁防撞”，同时启动电磁防撞模块，避免碰撞发生或者减少碰撞的损伤程度。