一种车辆在高速行驶状态下防止追尾预警及避险系统的制作方法

本发明属于车辆安全警报技术领域，特别涉及一种车辆在高速行驶状态下防止追尾预警及避险系统

背景技术：

近年来，随着国内经济的迅速发展使得汽车保有量逐年增加、高速公路建设越来越完善，汽车行驶速度越来越快。这使得生活愈加便捷，但同时高速公路的车祸发生率也居高不下，其中汽车追尾是高速公路车祸频发的一大因素，而汽车追尾主要原因是前后车距过近，后车驾驶员不能及时判断前车的减速或者刹车行为并做出反应。

目前大多数中低端汽车对于前车的减速刹车行为并没有安全警报及智能避险系统。所以为避免车辆发生追尾事故，本发明具体设计的这款车辆在高速行驶状态下防止追尾预警及智能避险系统可有效降低车辆追尾事故的发生率。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种车辆在高速行驶状态下防止追尾预警及避险系统，该系统具有直观可靠、警报效果突出以及可以在驾驶员没及时采取制动措施时自动刹车的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种车辆在高速行驶状态下防止追尾预警及避险系统，包括信号采集模块、控制模块和执行模块，

所述信号采集模块包括激光测距传感器和光电传感器，

所述控制模块包括信号处理器和比较电路，

所述执行模块包括显示器、蜂鸣器和辅助刹车装置，

其中：所述激光测距传感器和光电传感器分别连接信号处理器的输入端，信号处理器的输出端分别连接比较电路输入端和显示器，所述比较电路的输出端分别连接蜂鸣器和辅助刹车装置；

所述激光测距传感器和光电传感器安装于己车车头，所述显示器和蜂鸣器安装于己车内部，所述辅助刹车装置连接己车制动踏板。

进一步的，所述激光测距传感器，用于采集己车与前方车辆的距离信号。

进一步的，所述光电传感器为两个，分别安装于己车车头的两侧，与前方车辆的车尾灯相对应；所述光电传感器用于采集前方车辆的刹车灯信号。

进一步的，所述信号处理器是型号为at89s52的单片机。

进一步的，所述显示器安装于己车内的中空操作台上，所述显示器用于实时显示己车与前方车辆的距离。

进一步的，所述蜂鸣器包括低频率提示警报声和高频率提示警报声，其中：低频率提示警报声用于提示驾驶人员前方车辆有刹车减速动作；高频率提示警报声用于提示驾驶人员己车与前方车辆有追尾风险。

进一步的，所述辅助刹车装置为压力传感器，所述压力传感器通过电磁阀控制己车制动踏板，所述制动踏板为刹车踏板。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、信号采集模块可采集前车的刹车灯信号和己车与前方车辆的距离信号两种信号，提高了防止追尾预警及智能避险系统的可靠性；

2、比较电路对信号处理器处理过的距离信息进行化比较，判断两车距离是否小于安全距离，并把相应控制信号传输给蜂鸣器、辅助刹车装置进行警报提醒和自动刹车，进而有效防止追尾事故的发生；

3、蜂鸣器可发出高低不同频率的两种警报声来提醒驾驶员。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的模块原理图；

图3是本发明中蜂鸣器的工作电路图；

图4是本发明中辅助刹车装置的工作原理图；

其中：1-激光测距传感器，2-光电传感器，3-显示器，4-蜂鸣器，5-信号处理器，6-比较电路，7-辅助刹车装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1-4所示，一种车辆在高速行驶状态下防止追尾预警及避险系统，其特征在于：包括信号采集模块、控制模块和执行模块，所述信号采集模块包括激光测距传感器1和光电传感器2，所述控制模块包括信号处理器5和比较电路6，所述执行模块包括显示器3、蜂鸣器4和辅助刹车装置7，

其中：所述激光测距传感器1和光电传感器2分别连接信号处理器5的输入端，信号处理器5的输出端分别连接比较电路6输入端和显示器，所述比较电路6的输出端分别连接蜂鸣器4和辅助刹车装置7；所述激光测距传感器1和光电传感器2安装于己车车头，所述显示器3和蜂鸣器4安装于己车内部，显示器3具体地安装于己车内挡风玻璃后方，便于驾驶员观察，蜂鸣器4具体地安装在己车方向盘上，所述信号处理器5安装在己车方向盘下面，所述比较电路6安装在激光测距传感器1后己车的引擎盖内，所述辅助刹车装置7连接己车制动踏板，制动踏板即为己车的刹车踏板。

所述激光测距传感器1，用于采集己车与前方车辆的距离信号。

所述光电传感器2为两个，分别安装于己车车头的两侧，与前方车辆的车尾灯相对应；所述光电传感器2用于采集前方车辆的刹车灯信号。

所述信号处理器5是型号为at89s52的单片机。

所述显示器3安装于己车内的中空操作台上，显示器3具体地安装于己车内挡风玻璃后方，便于驾驶员观察，所述显示器3用于实时显示己车与前方车辆的距离。

所述蜂鸣器4包括低频率提示警报声和高频率提示警报声，其中：低频率提示警报声用于提示驾驶人员前方车辆有刹车减速动作；高频率提示警报声用于提示驾驶人员己车与前方车辆有追尾风险，若蜂鸣器在发出高频率提示警报声后，驾驶员没有采取减速制动措施，该系统便启动辅助刹车装置，加大与前车的安全距离，避免汽车在高速行驶状态下发生追尾事故。

所述辅助刹车装置7为压力传感器，所述压力传感器通过电磁阀控制己车制动踏板，所述制动踏板为刹车踏板。

如图2所示，本发明的原理为：激光测距传感器1采集己车与前方车辆的距离信号，并将信号传输给信号处理器5；光电传感器2采集前方车辆刹车灯信号，并将信号传输给信号处理器5；信号处理器5将前者传输过来的信号传输给比较电路6和显示器3；显示器3接收到信号处理器5传输的距离信息可实时显示与前方车辆的距离；比较电路6接收到信号处理器5传输的刹车灯信号和距离信息，比较电路对距离信息进行比较，比较原则如下：

1)前方刹车灯亮起，但两车距离大于安全距离(d>s)，比较电路6对蜂鸣器4发出低频警报的控制信号，蜂鸣器4发出低频率提示警报声，提醒驾驶员前方车辆有刹车减速行为；

2)两车距离小于安全距离但大于极限距离(ds<d<s)，比较电路6对蜂鸣器4发出高频警报的控制信号，蜂鸣器4发出高频率提示警报声，提醒驾驶员己车与前方车辆有追尾风险；

3)两车距离小于极限距离(d<ds)，比较电路6对辅助刹车装置7发出自动刹车的控制信号，使制动踏板执行刹车功能而降低车速来加大与前车距离，防止追尾事故发生。

根据汽车理论可知己车与前方车辆安全车距的数学模型如下：

式中：s己车到前方车辆的安全距离，单位为m；v1己车行驶速度，单位为m/s；a1

己车减速度，单位为m/s2；τ1为驾驶员反应时间，单位为s；τ2′为制动器协调时间，单

位为s；τ2″为制动减速度增长时间，单位为s。

式中：ds己车到前方车辆的极限距离，单位为m；v2前方车辆行驶速度，单位为m/s；t′驾驶员对前方车辆的反应临界时间，单位为s；a2前方车辆制动加速度，单位为m/s2。

己车与前方车辆的实际车距：

式中：d为实际车距，单位为m；c为光速，单位为m/s；t为光波往返时间，单位为s。

如图3所示，蜂鸣器经信号处理器和比较电路控制，有两种不同的工作状态，即高频工作状态和低频工作状态：

激光测距传感器把采集到的距离信号和光电传感器把采集到的前车刹车灯信号传输给信号处理器，经过信号处理器传输给比较电路，经过比较电路比较确定d>s，比较电路对蜂鸣器发出低频警报的控制信号，此时蜂鸣器处于低频工作状态，发出低频的警报声，提醒驾驶员前方车辆有刹车减速行为。若经过智能电路比较确定ds<d<s，比较电路对蜂鸣器发出高频警报的控制信号，此时蜂鸣器处于高频工作状态，发出高频的警报声，警示驾驶员与前车间的距离已经小于安全距离，有追尾的风险。

如图4所示，若经过比较电路比较确定d<ds，比较电路对辅助刹车装置的内置压力传感器发出控制信号，经过压力传感器来控制电磁阀通过电磁阀来控制制动踏板执行刹车功能，进而自动刹车降低车速，加大与前车距离，防止追尾事故发生。

本发明不仅能够发出高低频警报提醒驾驶员注意，还能在驾驶员反应不及时自动启动辅助刹车装置进行自动刹车，更加安全有效地防止追尾事故的发生。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。