本发明属于汽车主动安全技术领域，尤其涉及一种避免车辆发生二次碰撞的预警装置及方法。
背景技术：
目前，尽管车辆被动安全系统较为成熟，但事故发生后，后方来车对于驾驶员造成二次伤亡的事件屡见不鲜，所谓后方来车对驾驶员造成二次伤害指在前车发生交通事故后，驾驶员未及时将车辆移至安全位置，并在未注意到后方来车的情况下，驾驶员下车检查车辆碰撞情况或与其他事故参与者进行交涉，后方来车车辆驾驶员未能及时制动而造成二次事故，引起人员伤亡。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种避免车辆发生二次碰撞的预警装置及方法，能够在自身车辆发生事故后发现后方出现危险车辆时，及时地向驾驶员发出声光警报。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
技术方案一：
一种避免车辆发生二次碰撞的预警装置，所述预警装置包括：
路面模式选择模块、转角传感器、车速传感器、两个毫米波雷达、数据处理器以及闪光蜂鸣器；
所述路路面模式选择模块的信号输出端、所述转角传感器的信号输出端、所述车速传感器的信号输出端、所述两个毫米波雷达的信号输出端分别与所述数据处理器的五个信号输入端对应连接，所述数据处理器的信号输出端与所述闪光蜂鸣器的控制输入端连接。
本发明技术方案一的特点和进一步的改进为：
(1)所述路面选择模块安装在车辆仪表盘上，包含三种模式：干燥路面模式、湿滑路面模式以及冰雪路面模式，且所述干燥路面模式对应的车辆最大减速度为a，所述湿滑路面模式对应的车辆最大减速度为b，所述冰雪路面模式对应的车辆最大减速度为c；
所述转角传感器安装在车辆方向盘的转轴上，所述车速传感器安装在车辆的车轮上，所述两个毫米波雷达分别安装在车辆尾部保险扛的左右两侧，所述数据处理器安装在车辆内部，所述闪光蜂鸣器安装在车辆仪表盘上。
(2)所述干燥路面模式对应的车辆最大减速度a＝7m/s2，所述湿滑路面模式对应的车辆最大减速度b＝4.5m/s2，所述冰雪路面模式对应的车辆最大减速度c＝1.5m/s2。
(3)所述转角传感器采用89245-0n020型方向盘转角传感器；
所述车速传感器采用w211轮速传感器；
所述毫米波雷达采用esr毫米波雷达；
所述数据处理器为微处理器、单片机或arm处理器；
所述闪光蜂鸣器采用ad16-22sm型闪光蜂鸣器。
(4)路面模式选择模块，用于为驾驶员提供不同的路面模式，并将驾驶员的选择发送给所述数据处理器；
所述转角传感器，用于获取车辆方向盘的转角，并发送给所述数据处理器；
所述车速传感器，用于获取车辆的车速，并发送给所述数据处理器；
所述两个毫米波雷达，分别用于获取自车与后方左右车辆的相对距离和相对速度，并发送给所述数据处理器；
所述数据处理器，用于接收驾驶员选择的路面模式以及该模式对应的车辆最大减速度，用于接收车辆方向盘的转角，用于接收车辆的车速，以及用于接收自车与后方左右车辆的相对距离和相对速度，并向所述闪光蜂鸣器发送控制信号；
所述闪光蜂鸣器，用于根据所述控制信号，对驾驶员进行报警。
技术方案二：
一种避免车辆发生二次碰撞的预警方法，所述方法应用于如技术方案一所述的预警装置，所述预警方法包括如下步骤：
步骤1，路面模式选择模块将驾驶员选择的路面模式及其对应的车辆最大减速度发送给数据处理器；转角传感器将车辆方向盘的实时转角发送给所述数据处理器；车速传感器将车辆的实时车速发送给所述数据处理器；两个毫米波雷达分别将自车与后方左右车辆的实时相对距离和实时相对速度发送给所述数据处理器；
步骤2，所述数据处理器根据所述实时车速得到车辆的实时加速度，并根据所述实时车速和实时加速度初步判断车辆是否发生事故；
步骤3，当初步判断车辆发生事故后，所述数据处理器根据所述车辆方向盘的实时转角，再次判断车辆是否发生事故以及驾驶员是否存在移动车辆的行为；
步骤4，若再次判断车辆发生事故且驾驶员不存在移动车辆的行为，则所述数据处理器根据自车与后方左右车辆的实时相对速度、实时相对距离，以及不同路面模式下的最大减速度，计算得到后方左右车辆的实时加速度对应的实时安全距离，以及所述最大减速度对应的临界安全距离，并与实时相对距离进行比较，并向闪光蜂鸣器发出控制信号，所述控制信号为预警信号或不预警信号。
本发明技术方案二的特点和进一步的改进为：
(1)步骤2具体为：
当所述实时车速和实时加速度满足以下两条件之一时，即初步判断车辆发生事故：
(1)所述实时车速在0.1s内由正向速度降至0，且继续反方向增大后再次降至为0；
(2)所述实时加速度大于设定加速度阈值。
(2)步骤3具体为：
当初步判断车辆发生事故后的1min内，车辆方向盘的实时转角没有发生任何变化，则再次判断确定车辆发生事故且驾驶员不存在移动车辆的行为。
(3)步骤4具体为：
(1)计算后方左右车辆的实时加速度对应的实时安全距离r1：
其中，u表示后方左右车辆的实时相对车速，a1为后方左右车辆的实时加速度；
(2)计算不同路面模式下的最大减速度对应的临界安全距离r2：
其中，u表示后方左右车辆的实时相对车速，amax为后方左右车辆在对应路面模式下的最大减速度；
(3)记自车与后方左右车辆的实时相对距离为r；
若r2≤r≤r1，或者r≥r1≥r2，则数据处理器向闪光蜂鸣器发出控制信号，所述控制信号不预警信号；
若r≤r2≤r1，则数据处理器向闪光蜂鸣器发出控制信号，所述控制信号为预警信号。
本发明的避免车辆二次碰撞造成人员伤亡系统作为一种主动安全系统，它可以准确判断出本车车辆是否发生事故，实时探测到后方左右两道车辆的行驶速度及行驶距离，发现潜在危险，及时向驾驶员发出警告，紧急情况下驾驶员可选择弃车并移至安全位置，避免造成人员伤亡。自身车辆发生事故后保持静止状态，后方左右车道来车以速度u行驶，为保证前车人员安全，两车之间的行驶距离必须大于后车以最大减速度制动的临界安全距离，当两车之间的行驶距离小于或等于后方潜在危险车辆的临界安全距离时，系统就应该判断出潜在的纵向碰撞，并向驾驶员发出警告；能够在自身车辆发生事故后发现后方出现危险车辆时，及时地向驾驶员发出声光警报。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种避免车辆发生二次碰撞的预警装置的原理示意图；
图2为本发明实施例提供的一种避免车辆发生二次碰撞的预警装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种避免车辆发生二次碰撞的预警方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参照图1，为本发明的一种用于避免车辆发生二次碰撞造成人员伤亡的报警装置的原理示意图，自身车辆发生事故后保持静止状态，后方左右车道来车以速度u行驶，为保证前车人员安全，两车之间的行驶距离r必须大于后车的临界安全距离r2，当两车之间的行驶距离r小于或等于后方来车的临界安全距离r2时，车辆就应该判断出潜在的纵向碰撞，并向驾驶员发出警告。
目前，尽管车辆被动安全系统较为成熟，但事故发生后，后方来车对于驾驶员造成二次伤亡的事件屡见不鲜，所谓后方来车对驾驶员造成二次伤害指在前车发生交通事故后，驾驶员未及时将车辆移至安全位置，并在未注意到后方来车的情况下，驾驶员下车检查车辆碰撞情况或与其他事故参与者进行交涉，后方来车车辆驾驶员未能及时采取制动措施而造成二次事故，引起人员伤亡。
针对上述缺陷，本发明实施例提出了一种用于避免车辆发生二次碰撞造成人员伤亡的报警装置及方法，该预警装置包括毫米波雷达，毫米波雷达分为两个，分别固定安装在车辆尾部的左右转向灯处，用于探测后方车辆。具体地说，毫米波雷达用于探测后方车辆与本车辆之间的相对距离、后方车辆与本车辆之间的相对速度。本发明实施例中，所述毫米波雷达采用delphi公司的esr-毫米波雷达，但不限于该种型号的毫米波雷达。
该避免车辆发生二次碰撞造成人员伤亡的报警装置还包括车速传感器，车速传感器固定安装在车辆前车轮的转向节上，用于实时采集驾驶员所在车辆的速度，并将采集到的数据传送给数据处理单元。本发明实施例中，车速传感器采用w221轮速传感器，车速传感器可以利用车辆自身携带的车速传感器，有利于降低成本。
该避免车辆发生二次碰撞造成人员伤亡的报警装置还包括方向盘转角传感器，用于实时检测方向盘转角，并将数据传送给数据处理单元，用于确定是否发生事故，本发明实施例中，方向盘转角传感器采用chhk品牌的89245-0n020型方向盘转角传感器，方向盘转角传感器可以利用车辆自身携带的方向盘转角传感器，有利于降低成本。
该避免车辆发生二次碰撞造成人员伤亡的报警装置还包括路面模式选择模块，路面模式选择模块采用按键开关，驾驶员选择不同行驶路况对应着大小不同的最大减速度。
该避免车辆发生二次碰撞造成人员伤亡的报警装置还包括数据处理单元和报警器。参照图2，为本发明的避免车辆发生二次碰撞造成人员伤亡的报警装置的电路连接示意图。该数据处理单元的输入端分别电连接路面模式选择模块输出端、车速传感器的输出端、方向盘转角传感器输出端和毫米波雷达的输出端；数据处理单元的输出端电连接所述闪光蜂鸣报警器。数据处理单元用于接收本车速度，方向盘转角及路面模式，并根据计算得到的临界安全距离，实时安全距离与毫米波雷达实时探测到的行车距离进行比较，根据比较结果控制闪光蜂鸣器工作。
下面对数据处理单元和报警器进行举例说明，数据处理单元为微处理器、单片机或arm处理器；上述闪光蜂鸣器为ad16-22sm型闪光蜂鸣器。另外报警器的控制可以通过继电器来实现，此时，报警器的电源端串接有继电器的辅助开关，继电器的控制端电连接数据处理单元的输出端。当数据处理单元向继电器发送控制信号后，继电器的工作状态会发生改变，这样，报警器可以开始报警或者停止报警。
参照图3，为本发明的避免车辆发生二次碰撞造成人员伤亡的报警方法的流程示意图。该避免车辆发生二次碰撞造成人员伤亡的报警方法方法包括以下步骤：
s1.当驾驶员起动车辆时，按键选择路面模式选择模块，数据处理单元根据不同路况模式选择对应的最大减速度。
s2.当车辆行驶时，车速传感器实时采集驾驶员所在车辆的速度，并将实时车速数据发送至数据处理单元，数据处理单元根据实时车速数据得出车辆加速度数据。
数据处理单元根据接收到的车速数据及计算得到的车辆加速度数据，初步判断车辆是否发生事故：当车辆满足以下两条件之一时，即初步判断为发生事故，执行步骤s3。
(1)车速在0.1s内由正向速度急降至0，且继续反方向增大后再次降至为0；(2)加速度数据大于设定加速度阈值。
条件(2)中，所述设定加速度阈值为83.3m/s2。
s3.方向盘转角传感器将实时采集的方向盘转角数据传送至数据处理器，二次判断车辆是否发生事故及发生事故后是否存在驾驶员移动车辆的行为：当车速或者车辆加速度数据发生步骤s2中所述变化后的1min内，车辆方向盘转角数据没有发生任何变化，确定车辆发生事故，且驾驶员没有发生移动车辆行为，执行步骤s4。
s4.毫米雷达波实时对车辆行驶的道路后方左右两道车辆的行驶数据进行探测，所述后方左右两道车辆的行驶数据包括：后方左右两道车辆与本车之间的距离，后方左右两道车辆的行驶速度；毫米波雷达将探测到的后方左右两道车辆的行驶数据发送至数据处理单元。
s5.数据处理单元接收到的后方左右两道车辆的行驶数据，根据后方左右车辆的行驶速度、行车距离，以及不同路面模式下的最大减速度计算得到后方左右道路车辆当前加速度对应的实时安全距离、最大减速度对应的临界安全距离，并与实际的行车距离进行比较，并发出控制信号：预警或不介入。
在步骤s1中，不同路面的最大减速度在驾驶员起动车辆时对路面模式选择模块进行按键选择时得到，在驾驶途中发现路面模式改变可手动变更，由于不同路面的最大减速度只与路面状况相关，可在s5的计算中默认为潜在车辆的最大减速度。
在步骤s2中，当车辆满足以下两条件之一时，系统只能初步判断车辆发生事故，只有进行s3步骤之后才可最终确定车辆存在安全隐患，数据处理单元才可进行s5步骤中的计算；
(1)车速在0.1s内由正向速度急降至0，且继续反方向增大后再次降至为0；(2)加速度数据大于设定加速度阈值，当数据处理单元检测到车辆的实时车速及加速度都不满足s2步骤中所述的两个条件，或者满足其中一个条件，但不满足s3步骤中的条件时，数据处理单元放弃该操作及后述步骤，减少误报的概率。
(2)在步骤s5中，计算后方左右车道潜在危险车辆在不碰撞前车情况下的临界制动距离r2，
如果后方左右车道潜在危险车辆的驾驶员发现前方事故并做出制动措施，则以上的最大减速度应替换成毫米波雷达检测到的后方潜在危险车辆的实时加速度，求得实时安全距离r1，
在步骤s5中，数据处理单元在接收到毫米波雷达探测到的后方左右两道车辆的行驶数据后，数据处理单元根据根据制动距离公式计算出实时安全距离、临界安全距离，并与毫米波雷达探测到的实时行驶距离进行比较，当两车之间的实际距离r总是大于实时安全距离时，即r≥r1≥r2，表明潜在危险车辆的驾驶员可在现有的行车距离内进行安全制动，系统不介入；当两车之间的行车距离r小于实时安全距离，但大于临界安全距离时，即r2≤r≤r1，表明潜在危险车辆驾驶员采取的制动力度不足，当以最大减速度制动时，可能会安全制动，此时，系统应继续监测该危险车辆的速度及加速度变化，一旦发现r≤r2≤r1，表明潜在危险车辆不能在仅有的行车距离内进行安全制动，系统应立即进行预警，提醒驾驶员及车内乘员弃车转移至安全位置。
综上所述，本发明主要通过对对车辆后方道路来车的临界安全距离、实时安全距离与实际探测到的两车距离进行比较，判断是否会发生二次事故，有效地减少因驾驶员未注意后方来车的情况下发生二次伤亡的概率。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。