一种汽车防追尾碰撞系统、方法及单片机的制作方法_3

文档序号:9934704阅读:来源:国知局
第二临界安全车距,用符号表示,二者通过如下 公式计算得到:
[0101] 其中,U0为驾驶员接到紧急制动信号时的自车车速;Tl为驾驶员反应时间、为制 动协调时间、T3为减速度增长时间;a max表示制动过程中最大制动减速度;cb表示对应可能发 生碰撞情况下的制动后两车间第一安全距离;d2表示对应碰撞不可避免情况下的制动后两 车间第二安全距离。
[0102] 据经验数据,驾驶员反应时间^取值为0.3~1.0s。对于在高速公路上行驶的驾驶 员来说,他的反应时间会加长。为保证安全性,在计算安全距离时将^取值为1. Os ;制动协 调时间^包括消除制动踏板间隙所需的时间与消除各种铰链、轴承间隙及制动摩擦片完全 贴靠在制动鼓或制动盘的时间。据相关文献分析,99%的车辆的制动协调时间^为0.2s;据 相关文献研究,减速度增长时间t3取值为0 . Is ;上述cU取值为45m、上述d2取值为2~7,优选 为5m。
[0103] 经过上述步骤S102得到两车之间的实际车距S实、第一临界安全车距DlfSl和第二临 界安全车距Dl站,之后利用这些数据进行危险程度判断,具体如后续的步骤:
[0104] 步骤S103,判断S实临2是否成立?若成立,则表明碰撞不可避免,于是执行步骤 S107;若不成立,则执行步骤S104;
[0105]步骤S104,判断D临2〈S实< D临1是否成立?若成立,则表明碰撞可能发生,于是执行步 骤S105,并同时执行步骤S106;若不成立,则返回S101,提取下一组激光雷达测距信号、自车 速度信号和相对车速信号。
[0106] 步骤S105,发生指令触发第一电磁继电器闭合。
[0107] 第一电磁继电器闭合后,触发LED指示灯启动,开始快速闪烁;触发蜂鸣器启动,开 始蜂鸣;触发辅助制动电机启动,并转动一定角度使制动卡钳推动制动片接近制动盘并开 始轻轻制动。
[0108] 可见第一电磁继电器闭合后,系统同时从视觉、听觉、触觉三个方面进行预警,提 醒驾驶员立即制动,有效减少追尾发生的概率。
[0109] 步骤S106,通知本车的0BU发射预警信号给前车。
[0110]本车车载单元0BU通过专用短程通信DSRC技术实时发射安全情况信息,一旦接收 到单片机的发射预警信号的通知,则将安全情况信息等于预警信号,并将预警信息发送到 前车0BU。
[0111] 前车0BU解析接收到的安全情况信息,发现是预警信号,则触发其电子接口产生中 断,并通过中断信号控制前车制动灯的电子开关闭合,进而前车制动灯亮起,催促本车驾驶 员制动,大大减少追尾碰撞发生的概率,提高行车安全。
[0112] 步骤S107,发送指令触发第二电磁继电器闭合。
[0113] 第二电磁继电器闭合后,安全带预紧电机启动,提前收紧安全带,减小头部和颈部 所承受的负荷;与此同时,节气门驱动电机迅速启动,将节气门关闭,对发动机动力输出进 行干预和调整,将发动机切换到怠速状态;与此同时,辅助制动电机也会启动,并转动一定 角度使制动卡钳推动制动片接近制动盘,自动施加最大减速度,降低车辆撞击时的速度来 最大限度的减轻损伤,提高行车安全,但车辆仍由驾驶员完全掌控。
[0114]考虑到制动稳定后需要尽快恢复节气门位置,上述主控单元的处理流程还可以在 步骤S107之后包括:
[0115] 步骤S108,记录碰撞时间T;
[0116]步骤S109,判断当前时间是否大于碰撞时间T+t(t为设定时间阈值),若大于,则发 送指令断开第二电磁继电器,进而放松制动卡钳和安全带,让节气门位置恢复正常;否则继 续步骤S107,即保持第二电磁继电器闭合。
[0117]由上述可以看出,前后两车的距离在Dfe〈S实<DlfSl期间,可以通过上述单片机中的 预设程序以及执行部件,有效地将实际车距拉开,因此能够大大减小追尾碰撞发生的概率。[0118]若S实2 ,则单片机预设程序还需要设定将第一电磁继电器断开(第一电磁继电 器的默认状态为断开),此时LED指示灯呈熄灭状态,蜂鸣器和辅助制动电机呈关闭状态,自 车正常驾驶。同时自车的车载单元将安全情况信号发送给前车,前车的车载单元确定安全 情况信号为安全信息时,则保持刹车开关呈断开状态,以免影响后方车辆正常行驶。
[0119] 3)执行单元30
[0120]执行单元30包括设置在自车中的LED指示灯、蜂鸣器、辅助制动电机、安全带预紧 电机、节气门驱动电机以及设置在前车中的前车制动灯。
[0121]自车中的LED指示灯、蜂鸣器、辅助制动电机、安全带预紧电机由上述主控单元20 中的第一电磁继电器控制;自车中的辅助制动电机、安全带预紧电机、节气门驱动电机由上 述主控单元20中的第二电磁继电器控制;
[0122] LED指示灯:该LED指示灯安装在仪表盘上,若主控单元判断碰撞可能发生,此LED 指示灯闪烁;
[0123] 蜂鸣器:蜂鸣器安装在LED指示灯附近,若主控单元判断碰撞可能发生,蜂鸣器被 触发开始蜂鸣;
[0124]辅助制动电机:辅助制动电机接收到主控单元30中的单片机的命令后,实现对电 机的控制。若主控单元判断碰撞可能发生,辅助制动电机在第一电磁继电器闭合后启动,并 转动一定角度使制动卡钳推动制动片接近制动盘并开始轻轻制动。一方面以身体感知警示 驾驶员,另一方面可以增大两车车距,减少碰撞发生的概率;若主控单元判断碰撞不可避 免,即使没有驾驶员的制动操作,辅助制动电机在第二电磁继电器闭合后也会自动辅助制 动电机转动一定角度给自车施加最大减速度,降低车辆撞击时的速度来最大限度的减轻损 伤,,保证车辆以及车主的安全但车辆仍由驾驶员完全掌控;
[0125]安全带预紧电机:若主控单元判断碰撞不可避免,安全带预紧电机接收到单片机 的命令后,电机迅速启动预先收紧安全带,减小头部和颈部所承受的负荷;
[0126]节气门驱动电机:若主控单元判断碰撞不可避免,节气门驱动电机接收到单片机 的命令后,节气门驱动电机迅速启动将节气门关闭节气门,对发动机动力输出进行干预和 调整,将发动机切换到怠速状态。
[0127]前车制动灯:若主控单元判断碰撞可能发生,前车车载单元会从接收到的安全情 况信息中解析到预警信号,则通过电子接口产生中断信号,并通过中断信号控制前车制动 灯电子开关闭合,进而前车制动灯亮起,催促本车驾驶员制动,大大减少追尾碰撞发生的概 率,提高行车安全。
[0128] 由上述可以看出LED指示灯、蜂鸣器和辅助制动电机被第一电磁继电器控制;辅助 制动电机、安全带预紧电机和节气门驱动电机被的第二电磁继电器控制。可见第一电磁继 电器和第二电磁继电器对辅助制动电机的控制是并联的,即任意一个继电器闭合,辅助制 动电机都会启动,只是电机转动的程度不一样。
[0129] 车载单元40
[0130] 车载单元40包括由无线发射模块和无线接收模块组成的无线通信模块以及电子 硬件接口。无线接收模块用于接收周围车上的车载单元发送过来的车辆信息。无线发射模 炔基于专用短程通信DSRC技术通过车载自组网(Vehicular Ad-hoc Network,VANET)将安 全情况信息实时地发送到前车上的车载单元,该安全情况信息包括安全信号或预警信号。
[0131] 若前车上的车载单元解析到安全情况信息为预警信号,则触发其电子硬件接口产 生中断,并通过中断信号控制前车制动灯的电子开关闭合,进而前车制动灯亮起,催促本车 驾驶员制动,大大减少追尾碰撞发生的概率,提高行车安全。
[0132] IEEE/ETSI的标准规定DSRC由V2I(Vehicular to Infrastructure)和V2V (Vehicle to Vehicle)两部分组成,后者又称VANET J2I通信当中,基础通信设施通常固定 在路边,称为路侧单元(Road Side Unit,RSU),车上通信设施称为OBUJANET是一种多跳 的、无中心的、自组织无线网络,整个网络没有固定的基础设施,每个节点具备在一定的可 移动性的同时都能动态地保持与其它节点的通信,这一特点正与车辆的移动性完美的契 合。特别是对于有些需要能够临时快速自动组网的移动网络特殊场合来说,每一个节点可 以看作是一个路由器,可以协助其它节点进行分组转发以及发现、维持到其它节点路由。这 样,两个无法直接进行通信的节点,在车辆自组网中实现了相互间的数据交换。与普通的无 线通信网络相比,首先,Ad hoc网络中无中心节点,也就是说所有节点的地位平等。其中任 何一个节点的加入或离开都不会对整个网络产生影响,该网络可以随时加入节点和去除节 点,具有很强的牢固性。第二,在Ad hoc网络中节点可以协调各自的行为。通过相关分层协
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