预发式汽车外置防撞装置的制作方法

本发明涉及汽车制造，尤其涉及一种预发式汽车外置防撞装置。

背景技术：

当汽车发生碰撞时基本都是刚性碰撞，碰撞产生的力都作用在了汽车和乘客身上，汽车和乘客直接受到碰撞的巨大冲击，给汽车和乘客带来极其严重的伤害，这种冲击力即使是采用加固车身结构或加厚车身钢板等方法也无法避免这种情况。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种预发式汽车外置防撞装置，有效解决了当汽车发生碰撞时基本都是刚性碰撞，碰撞产生的冲击力都作用在了汽车和乘客身上造成安全问题。

本发明的技术方案如下：一种预发式汽车外置防撞装置，包括电感电容复式车速传感模块，距离及加速度采集模块，中央处理模块，外置气囊动作模块，以及机器学习式外置气囊动作判定算法。

所述的电感电容复式车速传感模块，其特征在于，位于汽车的四轮轮轴内侧，包含两组电感式车速传感模块，分别位于左前轮轮轴内侧、右后轮轮轴内侧；两组电容式车速传感模块，分别位于左后轮轮轴内侧、右前轮轮轴内侧；所述的两组电感式车速传感模块中的每一组，包括两个电感感应终端(传感器)a、b，通过有线方式连接一个差分式驱动终端，所述的差分驱动终端，由一颗参考电压驱动芯片提供参考电压，还通过有线方式连接一个4位高速模拟数字转换器，所述的4位高速模拟数字转换器，通过有线方式连接一组数字信号处理器，所述的数字信号处理器通过异步串行通信方式，使用有线方式连接一组低功耗蓝牙(ble)模块，还包括一组车载12v电池转5v电路，为所述的差分式驱动终端、参考电压驱动芯片、4位高速模拟数字转换器、数字信号处理器、ble模块提供供电；所述的两组电容式车速传感模块中的每一组，包括一个电容感应终端(传感器)，通过有线方式连接一组恒流源与比较器计数电路，所述的恒流源与比较器计数电路，由一组参考电压驱动芯片提供参考电压，所述的恒流源与比较器计数电路通过有线方式连接一组数字信号处理器，所述的数字信号处理器通过异步串行通信方式连接一组ble模块，还包括一组车载12v电池转5v电路，为所述的恒流源与比较器计数电路、参考电压驱动芯片、数字信号处理器、ble模块提供供电。所述的差分式驱动终端，可选用德州仪器公司的ldc0851，ldc0851是一款近距离感应开关，是存在检测、事件计数和简易按钮等应用的理想选择，ldc0851可配合所述的电感感应终端，计数车轮转数，计算车速；所述的恒流源与比较器计数电路，可采用分立元器件搭建电路，也可选择集成电路芯片方案实现，如cypress公司的mbr3系列电容式感应芯片方案，mbr3是电容式近距离感应开关芯片，配合所述的电容式感应终端，可以计数车轮转数，计算车速；所述的4位高速模拟数字转换器，未保证高速、及时的系统响应，实施方案可选择queentest公司的pcie高速ad采集板卡；所述的数字信号处理器，实施方案可选用德州仪器公司的多核数字信号处理器c66x系列，提高运算速度，所述的ble电路模块可选用nordic公司的ble模块；所述的参考电压驱动芯片，实施方案可选用德州仪器公司的ref31-q1产品，提供稳定参考电压。

所述的距离及加速度采集模块，其特征在于，包括两路电容感应终端(传感器)，通过有线方式连接一组恒流源与比较器技术电路，所述的恒流源与比较器计数电路，由一组参考电压驱动芯片提供参考电压，所述的恒流源与比较器计数电路和一组微机电陀螺仪传感器通过有线方式连接一组数字信号处理器，所述的数字信号处理器通过异步串行通信方式连接一组ble模块，还包括一组车载12v电池转5v电路，为所述的恒流源与比较器计数电路、参考电压驱动芯片、微机电陀螺仪传感器、数字信号处理器和ble模块提供供电。所述的恒流源与比较器计数电路，可采用分立元器件搭建电路，也可选择集成电路芯片方案实现，如cypress公司的mbr3系列电容式感应芯片方案，mbr3是电容式近距离感应开关芯片，配合所述的电容式感应终端，可用于计算汽车和前车、后车的相对距离；所述的数字信号处理器，实施方案可选用德州仪器公司的多核数字信号处理器c66x系列，提高运算速度，所述的ble电路模块可选用nordic公司的ble模块；所述的参考电压驱动芯片，实施方案可选用德州仪器公司的ref31-q1产品，提供稳定参考电压，所述的微机电陀螺仪传感器，可选用adi公司的adxl357，具有超低噪声、低功耗、低温漂的特性，可用于复杂环境下汽车加速度的精确测量。

所述的中央处理模块，其特征在于，位于汽车驾驶位控制面板内，包括六路ble模块，通过有线方式连接一路数字信号处理器，所述的数字信号处理通过有线方式连接wifi模块，并通过并口总线方式连接一路并口转控制器局域网络(controllerareanetwork,can)总线接口模块，还包括一组并口nor型闪存存储器。所述的六路ble模块并联，分别用于同时接收所述的电感电容复式车速传感模块、距离及加速度采集模块中六组ble模块发送来的数据，采用nordic公司的ble模组，所述的数字信号处理器，实施方案可选用德州仪器公司的多核数字信号处理器c66x系列，提高运算速度，尽量降低由于运算导致的反应速度降低，所述的并口nor型闪存存储器mt28fw02g系列，具有高安全性、读写速度快的特点，用于存储车速、加速度、与前后车相对距离等历史数据，所述的wifi模块，实施方案可采用博通bcm43362，通过spi方式，使用有线方式和所述的数字信号处理器连接，所述的并口转can总线接口，实施方案可采用nxp公司的s12g系列，具有低成本、低功耗、卓越的emc性能和代码效率等优势。

所述的外置气囊动作模块，其特征在于，共两组分别位于车头前、车尾部，所述的外置气囊动作模块中的每一路，包括一路can总线转并口接口模块，通过有线方式连接一路信号隔离模块，所述的信号隔离模块通过有线方式，连接火花塞电子开关，所述的火花塞电子开关通过继电器接控制结构，使用有线方式连接一组电子火花塞，所述的电子火花塞安装在一组气瓶及气囊模块的气瓶口部，还包括车载12v供电，作为所述的电子火花塞的点火激励，通过有线方式，受控于所述的火花塞电子开关。所述的can总线转并口接口，实施方案可采用nxp公司的s12g系列，具有低成本、低功耗、卓越的emc性能和代码效率等优势，所述的信号隔离模块，实施方案可采用adi公司的adum315高速信号隔离芯片方案，所述的火花塞电子开关可采用稳定性极高的cd4066芯片，外置气囊的气口连接气瓶，气瓶内盛放nan3固体，气瓶上安装火花塞，当系统预测到危险电火花点火，外置气囊膨胀，通过外置气囊吸收汽车在碰装时产生的冲击力，可以有效地阻止或减小车祸的危害，从而可减少人体受伤害及汽车被破坏的程度。安全外置气囊将刚性碰撞转化为弹性碰撞，增大了力的作用时间，有效的减小了碰撞时的危害。下面可通过一个简单的运算来验证：a车的质量为m1，b车的质量为m2。两车相撞情况下（可同向可相向），作用力和反作用力相同，记为f。两车正常碰撞时间为t，原始车速为v1和v2，速度变化量为δv1和δv2。碰撞瞬间，f*t=m1*δv1，f*t=m2*δv2，以a车为例装置外置气囊装置后碰撞是产生的力为f=m1*δv1/t如果a车使用了外置气囊将刚性碰撞转化为刚性碰撞增大缓冲时间，假定作用时间t增大为4t则f就变为f/4大大的减少了碰撞产生的力。使车祸的伤害减少到最低。

所述的机器学习式外置气囊动作判定算法，存储在在远程云端进行更新和优化，所述的机器学习式外置气囊动作判定算法，以归一化的车速向量、归一化的加速度向量、归一化的车前后车距向量、归一化的目标结果向量为初始输入，从三层神经网络分类器、模糊判定分类器、高斯粒度分类器为中间层预分类并将选出分类准确度最高的分类器，并将所述的准确度最高的分类器作为新分类器，并增加该分类器的归一化的历史准确率增加作为新的输入，将产生的新的分类器用于未来外置气囊是否弹出判断的新分类器并存储于云端。

根据上述分析，本发明的优点是：在汽车碰撞中将刚性碰撞转化为弹性碰撞，碰撞前的巨大动能转化为弹性势能，增大了缓冲时间，安全外置气囊发生弹性碰撞时冲击力受到缓解，使汽车和乘客不直接受到碰撞的巨大冲击，极大的减小了汽车和乘客所受的伤害。

附图说明

图1本发明的位置结构示意图。

图2系统结构拓扑图。

图3电感式车速传感模块结构图。

图4电容式车速传感模块结构图。

图5距离及加速度采集模块。

图6中央处理模块结构图。

图7外置气囊动作模块结构图。

图8机器学习式外置气囊动作判定算法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例与附图来具体说明本发明。

一种预发式汽车外置防撞装置，包括电感电容复式车速传感模块如图1(100)(200)(300)(400)所示，距离及加速度采集模块如图1(500)(600)所示，中央处理模块如图1(700)所示，外置气囊动作模块如图1(800)(300)(400)所示，以及机器学习式外置气囊动作判定算法如图8所示。

所述的电感电容复式车速传感模块，其特征在于，位于汽车的四轮轮轴内侧，包含两组电感式车速传感模块，分别位于左前轮轮轴内侧、右后轮轮轴内侧；所述的两组电感式车速传感模块中的每一组，包括两个电感感应终端(传感器)a、b如图3(101)(102)(301)(302)所示，通过有线方式连接一个差分式驱动终端如图3(103)(303)所示，所述的差分驱动终端，由一颗参考电压驱动芯片如图3(104)所示提供参考电压，还通过有线方式连接一个4位高速模拟数字转换器如图3(105)(305)所示，所述的4位高速模拟数字转换器，通过有线方式连接一组数字信号处理器如图3(106)(306)所示，所述的数字信号处理器通过异步串行通信方式，使用有线方式连接一组低功耗蓝牙(ble)模块如图3(107)(307)所示，还包括一组车载12v电池转5v电路如图3(108)(308)所示，为所述的差分式驱动终端、参考电压驱动芯片、4位高速模拟数字转换器、数字信号处理器、ble模块提供供电；所述的两组电容式车速传感模块中的每一组，包括一个电容感应终端(传感器)如图4(201)(401)所示，通过有线方式连接一组恒流源与比较器计数电路如图4(202)(402)所示，所述的恒流源与比较器计数电路，由一组参考电压驱动芯片如图4(203)(403)所示提供参考电压，所述的恒流源与比较器计数电路通过有线方式连接一组数字信号处理器如图4(204)(404)所示，所述的数字信号处理器通过异步串行通信方式连接一组ble模块如图4(205)(405)所示，还包括一组车载12v电池转5v电路如图4(206)(406)所示，为所述的恒流源与比较器计数电路、参考电压驱动芯片、数字信号处理器、ble模块提供供电。所述的差分式驱动终端，可选用德州仪器公司的ldc0851，ldc0851是一款近距离感应开关，是存在检测、事件计数和简易按钮等应用的理想选择，ldc0851可配合所述的电感感应终端，计数车轮转数，计算车速；所述的恒流源与比较器计数电路，可采用分立元器件搭建电路，也可选择集成电路芯片方案实现，如cypress公司的mbr3系列电容式感应芯片方案，mbr3是电容式近距离感应开关芯片，配合所述的电容式感应终端，可以计数车轮转数，计算车速；所述的4位高速模拟数字转换器，未保证高速、及时的系统响应，实施方案可选择queentest公司的pcie高速ad采集板卡；所述的数字信号处理器，实施方案可选用德州仪器公司的多核数字信号处理器c66x系列，提高运算速度，所述的ble电路模块可选用nordic公司的ble模块；所述的参考电压驱动芯片，实施方案可选用德州仪器公司的ref31-q1产品，提供稳定参考电压。

所述的距离及加速度采集模块，其特征在于，共两组，每一组包括两路电容感应终端(传感器)如图5(501)(502)(601)(602)所示，通过有线方式连接一组恒流源与比较器技术电路如图5(503)(603)所示，所述的恒流源与比较器计数电路，由一组参考电压驱动芯片如图5(505)(605)所示提供参考电压，所述的恒流源与比较器计数电路和一组微机电陀螺仪传感器如图5(504)(604)所示，通过有线方式连接一组数字信号处理器如图5(506)(606)所示，所述的数字信号处理器通过异步串行通信方式连接一组ble模块如图5(507)(607)所示，还包括一组车载12v电池转5v电路如图5(508)(608)所示，为所述的恒流源与比较器计数电路、参考电压驱动芯片、微机电陀螺仪传感器、数字信号处理器和ble模块提供供电。所述的恒流源与比较器计数电路，可采用分立元器件搭建电路，也可选择集成电路芯片方案实现，如cypress公司的mbr3系列电容式感应芯片方案，mbr3是电容式近距离感应开关芯片，配合所述的电容式感应终端，可用于计算汽车和前车、后车的相对距离；所述的数字信号处理器，实施方案可选用德州仪器公司的多核数字信号处理器c66x系列，提高运算速度，所述的ble电路模块可选用nordic公司的ble模块；所述的参考电压驱动芯片，实施方案可选用德州仪器公司的ref31-q1产品，提供稳定参考电压，所述的微机电陀螺仪传感器，可选用adi公司的adxl357，具有超低噪声、低功耗、低温漂的特性，可用于复杂环境下汽车加速度的精确测量。

所述的中央处理模块，其特征在于，位于汽车驾驶位控制面板内，包括六路ble模块如图6(701)(702)(703)(704)(705)(706)所示，通过有线方式连接一路数字信号处理器如图6(708)所示，所述的数字信号处理通过有线方式连接wifi模块如图6(707)所示，并通过并口总线方式连接一路并口转控制器局域网络(controllerareanetwork,can)总线接口模块如图6(710)所示，还包括一组并口nor型闪存存储器如图6(709)所示。所述的六路ble模块并联，分别用于同时接收所述的电感电容复式车速传感模块、距离及加速度采集模块中六组ble模块发送来的数据，采用nordic公司的ble模组，所述的数字信号处理器，实施方案可选用德州仪器公司的多核数字信号处理器c66x系列，提高运算速度，尽量降低由于运算导致的反应速度降低，所述的并口nor型闪存存储器mt28fw02g系列，具有高安全性、读写速度快的特点，用于存储车速、加速度、与前后车相对距离等历史数据，所述的wifi模块，实施方案可采用博通bcm43362，通过spi方式，使用有线方式和所述的数字信号处理器连接，所述的并口转can总线接口，实施方案可采用nxp公司的s12g系列，具有低成本、低功耗、卓越的emc性能和代码效率等优势。

所述的外置气囊动作模块，其特征在于，共两组分别位于车头前、车尾部，所述的外置气囊动作模块中的每一路，包括一路can总线转并口接口模块如图7(801)(901)所示，通过有线方式连接一路信号隔离模块如图7(802)(902)所示，所述的信号隔离模块通过有线方式，连接火花塞电子开关如图7(803)(903)所示，所述的火花塞电子开关通过继电器接控制结构，使用有线方式连接一组电子火花塞如图7(804)(904)所示，所述的电子火花塞安装在一组气瓶及气囊模块如图7(805)(905)所示的气瓶口部，还包括车载12v供电如图7(806)(906)所示，作为所述的电子火花塞的点火激励，通过有线方式，受控于所述的火花塞电子开关。所述的can总线转并口接口，实施方案可采用nxp公司的s12g系列，具有低成本、低功耗、卓越的emc性能和代码效率等优势，所述的信号隔离模块，实施方案可采用adi公司的adum315高速信号隔离芯片方案，所述的火花塞电子开关可采用稳定性极高的cd4066芯片，外置气囊的气口连接气瓶，气瓶内盛放nan3固体，气瓶上安装火花塞，当系统预测到危险电火花点火，外置气囊膨胀，通过外置气囊吸收汽车在碰装时产生的冲击力，可以有效地阻止或减小车祸的危害，从而可减少人体受伤害及汽车被破坏的程度。安全外置气囊将刚性碰撞转化为弹性碰撞，增大了力的作用时间，有效的减小了碰撞时的危害。下面可通过一个简单的运算来验证：a车的质量为m1，b车的质量为m2。两车相撞情况下（可同向可相向），作用力和反作用力相同，记为f。两车正常碰撞时间为t，原始车速为v1和v2，速度变化量为δv1和δv2。碰撞瞬间，f*t=m1*δv1，f*t=m2*δv2，以a车为例装置外置气囊装置后碰撞是产生的力为f=m1*δv1/t如果a车使用了外置气囊将刚性碰撞转化为刚性碰撞增大缓冲时间，假定作用时间t增大为4t则f就变为f/4大大的减少了碰撞产生的力。使车祸的伤害减少到最低。

所述的机器学习式外置气囊动作判定算法，存储在在远程云端进行更新和优化，所述的机器学习式外置气囊动作判定算法如图8所示，以归一化的车速向量、归一化的加速度向量、归一化的车前后车距向量、归一化的目标结果向量为初始输入，从三层神经网络分类器、模糊判定分类器、高斯粒度分类器为中间层预分类并将选出分类准确度最高的分类器，并将所述的准确度最高的分类器作为新分类器，并增加该分类器的归一化的历史准确率增加作为新的输入，将产生的新的分类器用于未来外置气囊是否弹出判断的新分类器并存储于云端。

根据上述分析，本发明的优点是：在汽车碰撞中将刚性碰撞转化为弹性碰撞，碰撞前的巨大动能转化为弹性势能，增大了缓冲时间，安全外置气囊发生弹性碰撞时冲击力受到缓解，使汽车和乘客不直接受到碰撞的巨大冲击，极大的减小了汽车和乘客所受的伤害。