本实用新型涉及交通安全领域，尤其涉及一种汽车跟车预警系统及汽车。
背景技术：
随着我国汽车保有量的持续增长，交通安全问题也越来越成为全国比较关注的热门问题。其中由于行车过程中未能同车道前方车辆保持安全车距所造成的交通事故也经常发生。目前，驾驶员在行车过程中，都是靠自己的驾车经验与前车保持安全距离。这里有很多不确定性因素，一方面是有些驾驶员是开车新手，缺乏经验，对自己的车速和与同车道前方车辆的距离把握的不够好，很多因为没能保持安全距离发生追尾撞车事故；另一方面是驾驶环境复杂多变，晴天雨天雪天不同环境下路面的路面摩擦系数都不一样，驾驶员对安全距离的保持也只能依靠人的主观判断。在跟车行驶的过程中，如果在没有保持安全车距的情况下可以自动发出安全预警信号来提醒驾驶员，就可以减少一些车辆追尾事故的发生。
随着电子技术的发展，许多新技术在汽车上得到应用，不仅方便了使用者的操作，也提高了汽车安全的可靠性。在复杂的道路环境下通过驾驶员依靠经验来保持安全车距，人为性因素比较多，主观性因素强，稍有不慎就可能会造成悲剧。因此，一种智能的有效的汽车跟车预警系统的设计具有实际意义。
技术实现要素：
为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种汽车跟车预警系统及汽车，以解决上述背景技术中的缺点，防止汽车发生追尾事故。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种汽车跟车预警系统，包括单片机、报警装置、电源、用于切换模式的三位开关、安装于汽车车头前侧用于测量前后车车距的激光测距传感器和安装在汽车的后轮上用于测量车速的旋转编码器，报警装置、电源、三位开关、安装于汽车车头前侧的激光测距传感器和安装在汽车的后轮上旋转编码器均与单片机连接。
激光测距传感器设置三个，其中一个激光测距传感器设置在汽车车头正前侧，其余两个激光测距传感器分别设置在正前侧激光测距传感器的左右两侧，左侧的激光测距传感器检测方向向左倾斜，右侧的激光测距传感器检测方向向右倾斜。
报警装置包括蜂鸣器和警示灯，蜂鸣器和警示灯均与单片机连接。
警示灯包括红色LED灯、黄色LED灯和红色LED灯。
电源包括车载电源和LM2940芯片，车载电源通过LM2940芯片与单片机连接。
单片机为MK60DN512单片机。
一种汽车，所述汽车上设有上述汽车跟车预警系统。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型的汽车跟车预警系统通过安装在汽车车头前侧的激光测距传感器获取与同车道前方车辆的距离信息，并将距离信号传递给单片机；通过安装在汽车的后轮上的旋转编码器来获取车速信号，并将车速信号传递给单片机；单片机可以根据采集到的车速信息和模式信息自动计算安全跟车距离，在跟车过程中实时监测与同车道前车的距离信息，当汽车在跟车行驶过程中未保持安全距离时，单片机控制报警装置给驾驶员给予提示和报警；同时本实用新型还能够通过三位开关能够进行不同模式的切换，使驾驶员能够根据晴天、雨天和雪天道路的情况选择不同的模式；因此本实用新型相对于现有技术中根据经验跟车行驶，更加安全可靠。
安装了汽车跟车预警系统的汽车在形式过程中，能够通过预警系统及时提醒驾驶员进行驾驶，能够使得新手驾驶起来更加安全。
进一步的，本实用新型设置三个激光测距传感器其中一个激光测距传感器设置在汽车车头正前侧，其余两个激光测距传感器分别设置在正前侧激光测距传感器的左右两侧，左侧的激光测距传感器检测方向向左倾斜，右侧的激光测距传感器检测方向向右倾斜，因此，使得测量范围较为全面，能够准确的检测到本车道前方的车辆。
进一步的，报警装置包括蜂鸣器和警示灯，因此通过听觉和视觉上的双重感知，能够及时提醒驾驶员安全驾驶。
进一步的，警示灯为红色LED灯、黄色LED灯和绿色LED灯，这三种LED灯用于对驾驶员进行不同的提示，在大于安全距离的情况下，绿灯亮，驾驶员可以加速；在即将达到安全距离的一段范围内，黄灯亮，建议保持车距；在小于安全距离的情况下，红灯亮，蜂鸣器滴滴响，驾驶员应该减速。
进一步的，电源包括车载电源和LM2940芯片，车载电源通过LM2940芯片与单片机连接，LM2940芯片能够将车载电源电压转换为+5V电压，用于给激光测距传感器、旋转编码器、单片机和报警装置供电。
附图说明
图1为本实用新型跟车预警系统的跟车预警示意图。
图2为本实用新型的跟车预警系统的模块结构图。
图3为本实用新型的具有跟车预警系统的汽车的侧视图。
图4为本实用新型的具有跟车预警系统的汽车的俯视图。
图5为本实用新型的跟车预警流程图。
图中，1-激光测距传感器，2-旋转编码器，3-路面。
具体实施方式
下面结合附图来对本实用新型作进一步的说明。
如图2～图4所示，本实用新型的汽车跟车预警系统，包括单片机、报警装置、电源、用于切换模式的三位开关、安装于汽车车头前侧用于测量前后车车距的激光测距传感器1和安装在汽车的后轮上用于测量车速的旋转编码器2，报警装置、电源、三位开关、安装于汽车车头前侧的激光测距传感器1和安装在汽车的后轮上旋转编码器2均与单片机连接；
其中，如图3，激光测距传感器1设置三个，其中一个激光测距传感器1设置在汽车车头正前侧，其余两个激光测距传感器1分别设置在正前侧激光测距传感器1的左右两侧，左侧的激光测距传感器1检测方向向左倾斜，右侧的激光测距传感器1检测方向向右倾斜；报警装置包括蜂鸣器和警示灯，蜂鸣器和警示灯均与单片机连接；警示灯包括红色LED灯、黄色LED灯和红色LED灯；电源包括车载电源和LM2940芯片，车载电源通过LM2940芯片与单片机连接；单片机为MK60DN512单片机。在不同的情况下通过蜂鸣器和LED灯能够给驾驶员不同的提示和警示。
参见图1，结合图3和图4，本实用新型的汽车跟车预警系统通过安装在汽车车头前侧的激光测距传感器能够实时采集到与同车道前方车辆的距离信息，通过旋转编码器能够测量出汽车自身的车速，在晴天、雨天和雪天不同路面环境下，路面摩擦系数不同，分别对应的安全距离S1、S2和S3也不相同，S1＞S2＞S3。本系统能够实现在不同工况下自动分析安全距离，在驾驶员进行跟车时给驾驶员进行提示和预警。
参见图2系统模块结构图，三个激光测距传感器、一个旋转编码器、一个三位开关、蜂鸣器、MK60DN512单片机、LM2940芯片、绿色LED灯、黄色LED灯以及红色LED灯，三个激光测距传感器、一个旋转编码器、一个三位开关、蜂鸣器、LM2940芯片、绿色LED灯、黄色LED灯以及红色LED灯均与MK60DN512单片机连接。以上各个部分共同组成一种基于MK60DN512单片机的汽车跟车预警系统。
现结合具体实施方案作进一步说明：
1、选择环境模式：
本系统能够设置三种模式：晴天模式、雨天模式和雪天模式。在不同环境下，有不同的路面摩擦系数，晴天的摩擦系数大，雨天的摩擦系数小，雪天的摩擦系数更小，所以在雨天驾驶时应保持较大的车距，在雪天应保持更大的车距。针对这种情况，本系统通过一个三位开关与MK60DN512单片机相连，驾驶员可以通过三位开关切换环境模式。模式开关与K60单片机的PTB0、PTB1和PTB2口相连，另一侧都接GND，每次只打开一个开关，单片机IO口检测到低电平，代表启动该模式，采用对应的摩擦系数u。
2、距离实时采集：
对同车道前方车辆距离的检测，是通过激光测距来实现的，3个激光测距传感器分别被安装在车头的中间和两侧，如图3和图4所示：中间的激光测距传感器测量正前方向，两测的激光测距传感器测量方向略微向外侧呈一定角度，使得测量范围较为全面，能够准确的检测到本车道前方的车辆。
MK60DN512单片机的PTC0口作为3个激光测距传感器的控制端口，在给出一个超过10ms的高电平后，触发超声波测距仪测距，通过一定频率的速率将P0.0口置为高电平，可以实时采集距离信息。3个激光测距传感器的输出端口分别与K60单片机的PTC1、PTC2和PTC3这三个端口连接，激光测距传感器输出的信号为持续一段时间的高电平信号，并且高电平持续的时间为传感器从发射到返回的总时间t，在光波传播速率3×108m/s已知的情况下，通过距离公式S＝V×t/2，MK60DN512单片机可以分别计算出3个激光测距传感器测量的距离。
3、车速实时采集：
对自身车速的检测，是通过安装在后轮上的旋转编码器来实现的，如图3所示：旋转编码器安装在后轮上，能够记录后轮的旋转速度，在后轮半径已知的前提下，通过周长公式可以计算出车速V。MK60DN512单片机的PTB18和PTB19口与旋转编码器连接，获取编码器的正反转信号，本系统中只用正转信号来计算车速。
4、安全性实时分析：
在获取到摩擦系数u和车速V后，根据安全距离与车速成正比，与路面摩擦系数成反比，可以用S1＝K*V2/u表示，其中K为比例系数，不同路面环境下的u不同。将实时采集的距离S与安全距离S1作对比：S远大于S1，在绿灯亮，驾驶员可以加速；在即将达到安全距离S1的一段范围内，黄灯亮，建议保持车距；S小于S1的情况下，红灯亮，蜂鸣器滴滴响，驾驶员应该减速。蜂鸣器的电路和LED灯由MK60DN512单片机控制，作为给驾驶员的提示和警示信息。
5、控制系统：
本实用新型中选用MK60DN512单片机作为控制器的核心芯片，主要是MK60DN512单片机的功能强大，运算器度快，可以保证本系统的实时性。
6、供电系统：
车载电源系统提供的是+12V的电源，但本实用新型的跟车预警系统需要+5V的电压，在此通过LM2940芯片将+12V电压转换为+5V的电压，以满足系统的电压需求。
7、跟车预警总流程：
本实用新型的跟车预警总流程如图5所示：在开始后首先进行模式选择来确定对应工况下的路面摩擦系数，接下来采集车速信号获取汽车的车速信息，根据摩擦系数和获取的车速以及当前的模式来确定安全的跟车距离，在汽车行驶过程中，通过激光测距传感器获取跟车距离，将实际检测到的跟车距离与安全跟车距离进行比较大小，当实际检测到的跟车距离小于安全跟车距离时，单片机控制蜂鸣器鸣响以及红色LED灯亮起，以提示驾驶员减速行驶，驾驶员开始进行减速行驶；当实际检测到的跟车距离大于安全跟车距离时，单片机再判断实际检测到的跟车距离是否临近安全跟车距离，如果是，则单片机控制黄色LED灯亮起，以建议驾驶员减速行驶；当当实际检测到的跟车距离大于安全跟车距离时，单片机再判断实际检测到的跟车距离是否临近安全跟车距离，如果否，则单片机控制绿色LED灯亮起，以提示驾驶员可以加速行驶。
以上内容描述了本实用新型的基本原理和实施细则。本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。