专利名称：汽车车用安全距离检测及安全控制方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车车用安全距离检测及安全控制方法和装置，尤其是汽车高速公路行驶时确保安全用安全距离检测控制方法和装置，简称为车内“红绿灯”系统。
背景技术：
随着高速公路的发展，汽车用户的增加，汽车的安全要求越来越高。车速、安全距离、驾驶员的状态是汽车事故的主要隐患，高速行驶中如何确保车与车，或车与障碍物的安全距离，及时减速、停车是减少交通事故的有效措施。在高速公路上设有0-200m安全距离标志，提醒驾驶员注意安全距离，在道路的交叉路口设置红绿灯，这些都是简易可行的安全措施。在高速公路上汽车速度很快，驾驶员易产生疲劳，不少事故缘于超车或汽车间隔过近时的疏忽——追尾，疲劳时更需要在汽车相近时的提醒。安全距离的自动控制可减少事故的发生。
提示、告警、自动控制是保证行车安全的有效措施。目前在高速公路上使用0-200m安全距离确认标志，城市交叉路口使用的红绿灯都是保证行车有序、安全的措施之一。
中国专利89200269.7给出了一种汽车自测自控防碰装置，由电路部分及前后探头、速度检测头、电碰泵等组成，它能自动检测出汽车前方或后方的危险信号，并能根据不同情况给汽车制动系发柔和制动或紧急制动的指令，从而最大限度地减少事故的发生。其显著优点是自动检测与控制，且无论白天、黑夜、还是晴天、雨天都能可靠地工作，并能随车速的变化自动调节探安全距离检测离，不仅可防前碰撞，还能防后碰撞，反应时间短，响应速度快，实用性强。测速装置较复杂，并设有电碰操纵杆，不是着眼于在高速公路上超车或汽车间隔过近时可能追尾时的疏忽。
中国专利03220953.3给出了汽车车距预警装置，属于利用电磁波安全距离检测技术领域，包括电磁振荡发射器和电磁波接收放大器，经电磁波接收放大器放大整流的电压或电流信号输入距离显示器，所述距离显示器包括距离光标显示和/或距离声响提示，距离光标显示器的电路是由分压电阻与集成运放连接成的电压比较器与电阻和发光二极管联接成的电平指示电路，通过发光二极管发光的管数多少，同步反映电磁信号强弱，同步显示距离大小，在终端转化为距离视觉光信号和听觉声信号。这个方案不易控制车距的测量精度。且对于不能安装发送，接收装置的障碍物无法进行测距和自控。
涉及汽车控制，尤其是联动制动系统和电子控制换档的装置已经渐趋成熟，如EP-466045和CN1215005提出的联动控制装置设有联动控制的液力调节阀(电子阀门的开度控制刹车力)控制汽车的制动，并通过接受前车所发出的速度信号和制动信号来决定本车的制动动作行为，可以与手动刹车产生联动的作用，在手动疏忽时，自动产生刹车动作，更可靠的是在刹车制动力装置上设有数字控制信号。
总的而言，现有技术未将车内红绿灯的方法和装置引入。
车用记录仪被称为车用黑匣子(如南京金晓电子信息有限公司生产)亦愈来愈广泛用于与车辆的配套。可以记录行驶时间与车速的数据，也记录其它相关行车数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车车用安全距离检测及安全控制方法和装置，尤其是高速公路上使用的车用安全距离检测及安全控制方法和装置。本发明的主要目的还在于把安全距离的标志，红绿灯的习惯性安全警示装入车内，并有机的与汽车减速或刹车控制系统结合。用于在快速公路上驾驶速度很高的汽车间隔相近时的提醒。也用于超车或汽车间隔过近时可能追尾时提醒或直接对车的减油门或刹车控制，也可以帮助驾驶员在视野范围受自然环境影响时，判断车距，提醒驾驶员。本发明目的还在于将安全距离检测及安全控制参数提供给车用记录仪，作为其信息输入参数之一。
本发明的目的是这样实现的一种汽车车用安全距离检测及安全控制方法，其特征是车前方采用光学成像视角测量或激光红外的方法对车距进行测量和判断，光学成像通过在成像靶面像的大小与距离的对应或直接距离读数发出安全或警示信号。
本发明的改进是将汽车后部设有倒车雷达或光学安全距离检测仪，用于判断倒车时或行驶时车后障碍物的距离；同时设有对汽车安全部件损坏的警告装置。
安全距离的确定根据交通法规，不同的行车条件有不同的行车要求，例如，在高速公路上标有0-200m安全距离标志，在不同道路及不同天气条件下，其行车安全距离可调节。
安全检测部分包括目前汽车已有技术的部分和本发明提出的部分，用于提供安全数据，主要项目有安全距离、车速、运动状态(指驾驶员是否在规定时间内不连续开车等)、水温、刹车等。
告警部分是以声音提示或警告当安全数据超出规定时，告警部分及时工作提醒驾驶员注意安全。提示部分是以红绿灯形式告诉驾驶员目前汽车的安全情况。
执行部分是根据安全数据对汽车运行状态进行自动控制和处理，如果安全数据超出规定，则执行部分可及时减速和停车。这部分汽车均有安装或现有技术已经有明示。
数据记录是对汽车运行或状态的记录部分可以帮助对汽车管理和事故分析，这部分随着汽车技术的发展及需要已经开发了多种装置。
本发明将目前汽车上不足的部分(安全距离的检测等)与已有的安全检测数据的执行部分、数据记录部分结成一个汽车内的安全告示警提示系统。
行车时障碍物距离的测定方法，成像靶面一般采用CCD或CMOS成像靶面像的大小与距离的对应或直接距离读数发出信号。通过设定摄像镜头的角度(一般是以水平线以下的角度)，并通过车辆聚焦区域的限定，克服实际车辆尺寸的大小造成的偏差，通过角度的判断同时获得车辆的实际距离。不至于因为车型的大小而影响距离的判断。本发明用一种光学数码方式，不同于目前使用的超声波方式，其特点是安全距离检测时间短且输出可控，不过分关注测量的精度，着重在安全距离的范围和可靠性。“红绿灯”已经是对人产生最强化和最敏感反应的安全标志，将其引入车内的过程有利于减少交通事故的产生。
本发明的改进是通过对汽车速度的同时判断采用更合理的方式进行，对汽车速度的信号可以从汽车自身的霍尔式速度计或其它速度传感器中取出，或与汽车记录仪结合时从汽车记录仪中取出。
当车速较低时，本发明方法及装置在车辆上功能停止，而当达到或超过70-80KM/H时自动挂上本发明装置的保护。
本发明将如下内容引入“红绿灯”警示及自控内容1、高速道路行车时的安全距离，2、汽车等倒车时车后障碍物的距离，3、安全速度的提高，4、汽车安全部件的损坏的警告。
本发明的测量、自动控制技术与形象的提示，告警方法相结合，构成汽车内的“红绿灯系统”，也构成了车内安全装置，是一种简易、形象与习惯相结合的方法及装置。在高速公路上或行驶中，提示驾驶员防止疲劳，及时减速停车，有效地防止交通事故。本发明还可以将相关测试数据及信息输入行车记录系统，可靠保存，以便事故的处理和分析。
图1是本发明方法系统结构示意2是本发明红绿灯结构图3是本发明告警结构图4是本发明测距系统的方法结构示意图
具体实施例方式
本发明采用的判据是使用较长焦的镜头判断160M以上间隔的车辆，此为安全间隔，示警标记是绿灯，至100M时为预警区域，此时采用示警标记是黄灯或较长间隔的声响，而当30M左右的间隔时为紧急报警区域，此时采用示警标记是红灯或短促间隔的声响，所述示警灯可以是闪烁的灯光。本发明有助于降低汽车追尾的事故发生率，也不需要前车发射数字信号，安全速度的提高到接近公路允许的最大速度时黄灯亮起，而超过最大速度时红灯亮起或闪烁，警示声亦对应响起，汽车等倒车时车后障碍物的距离的判断亦同此迫近本车数米开外绿灯，而汽车安全部件的损坏的警告指刹车液压系统的压力不足或ABS传感器不正常时的信号输出对应于上述红绿灯。
160M间隔采用较长焦距的镜头，一般焦距在大于4cm，尤其是4-10cm，较短焦距的镜头采用1-4cm焦距的设备。
为了保证物体的分辨率，使像的大小与物距成比例，采用多镜头的同时监测结构长焦和短焦镜头同时使用，在测量远距离时使用长焦镜头，而在测量近距时使用短焦镜头。
本发明的装置是组合式结构，行车时障碍物距离的测定本发明可用一种光学数码方式装置，简而言之可用摄像镜头来测定。
也可以采用二镜头复合结构方式，一半(上下各一半或左右各一半)为长焦，另一半为短焦镜头。CCD或CMOS成像靶面可以采用线阵列或面阵列。成像靶面像的大小与距离的对应关系通过经验值设定，经验值换算成直接距离读数发出安全或警示信号。
另外还有红外或激光安全距离检测的方式是红外或激光安全距离检测采用现有红外或激光安全距离检测器，可以使用南京兴宏公司制造的手持式红外或激光安全距离检测器，也可以采取其它现有的直读式安全距离检测仪，从数据输出口相应连接出数字信号，使对应距离160M、100M、30M时分别产生绿、黄、红信号。
红外发光管或半导体激光器向前发射，向后发射的雷达或安全距离检测仪装在后部，联动伺服系统采用类似CN1215005提出的联动控制装置设有联动控制的液力调节阀进行减速控制和刹车控制。
典型的倒车雷达由上海驰雄电子科技有限公司生产倒车电脑警示系统功能通过装在车尾部的超声波探测汽车尾部与障碍物之间的距离，并提供数码显示和逐级警报提示音，随着警示声音或数字距离的变化，驾驶者可准确判断倒车时的安全距离，为您轻松、舒适的倒车提高了极大的方便性和安全性。该功能由探测器、微电脑数码控制盒组成。数字距离显示，距离对应于障碍物100cm和50cm两个参数，大于100cm时绿灯，小于50cm时红灯，中间位置为黄灯。对应于绿黄红灯和BIBI声逐级变声报警，四个内置式超声波感应器的设计，全方位探测，无“死角”。自动测量车后物体距离，在汽车挂上倒车挡后显示窗会自动显示倒车距离，此功能完全解决了汽车司机在倒车时无法看到车后物体而带来的不便，使倒车时更方便、更安全。
如图1所示，虚线内等为现有技术。上述测距装置与行车记录仪中的速度信号均以数字显示距离，在速度在安全限速内及边缘区和超速区时对应于绿黄红灯和BIBI声逐级变声报警，行车记录仪采用如南京金晓电子信息有限公司生产的GTBX-2型记录仪，但将记录中对应安全速度和超速的信号引出，对应于作相应警示。
紧急状态时设有参照中国专利03220953.3和CN1215005的类似联动控制的液力调节阀进行减速控制和刹车控制。
本发明装置采用光学成像视角测量或激光红外装置及倒车雷达对车距进行测量的装置和无声、长节奏声响和短节奏声响指示装置及绿灯、黄灯和红灯指示电路组合而成，测试数据电位输入晶体管光声驱动电路，红黄绿灯和声响器接驱动电路输出。
图2是一种红绿灯结构，红绿灯由LED放大管等组成，当来自某一组安全数据超出标准时，均可驱动晶体管T1、T2导通，使红黄灯LEDR、LEDY点亮红灯或黄灯亮时判断哪一个或一组组数据超过标准可由控制部分显示，及时防范。
分别设有晶体管驱动红黄绿灯，测试数据的电位从晶体管T1、T2输入，T1、T2的输出端串联电阻和二极管一起并联至T3的基极，如果红黄灯LED均不工作时高电位时，T3导通，绿色LEDG指示可以安全驾驶。
图3是一种告警电路图，当安全数据超标时即黄灯点亮时，告警信号由D驱动触发部分，推动IC电路555同扬声器Y报告；当安全数据超标时，D的驱动使触发部分边疆或不断推动IC使报警声音变化，IC可以是语言芯片，也可以是铃声。
如黄灯时，铃声为嘟......嘟......嘟如红灯时，铃声为嘟...嘟...嘟图4是一种安全距离检测方法，图中h为安装DB的高度，DB是一种数字相机，S是被安全距离检测离，A为障碍物。当DB的输出是DV数码AV讯号，如果障碍物A不进入S，AV信号设为“0”输出；如障碍物A进入S，AV信号设为“1”输出。
权利要求
1.一种汽车车用安全距离检测及安全控制方法，其特征是车前方采用光学成像视角测量或激光红外的方法对车距进行测量和判断，光学成像时通过在成像靶面像的大小与距离的对应或直接距离读数发出安全或警惕信号。
2.如权利要求1所述的汽车车用安全距离检测及安全控制方法，其特征是汽车后部设有倒车雷达或光学安全距离检测仪，用于判断倒车时或行驶时车后障碍物的距离；同时设有对汽车安全部件损坏的警告装置。
3.如权利要求1所述的汽车车用安全距离检测及安全控制方法，其特征是与前车和后车的安全距离的位置，分别采用绿灯、黄灯和红灯的方法指示。
4.如权利要求1所述的汽车车用安全距离检测及安全控制方法，其特征是与前车和后车的安全距离的位置，分别采用无声、长节奏声响和短节奏声响指示。
5.如权利要求1所述的汽车车用安全距离检测及安全控制方法，其特征是行车时障碍物距离的测定方法，成像靶面一般采用CCD或CMOS成像靶面像的大小与距离的对应或直接距离读数发出信号。
6.如权利要求1所述的汽车车用安全距离检测及安全控制方法，其特征是测量与前车距离时160M间隔以上时采用较长焦距的镜头，一般焦距在大于4cm，尤其是4--10cm，100M-30M之内时采用较短焦距的镜头。
7.如权利要求1所述的汽车车用安全距离检测及安全控制方法，其特征是采用多镜头的同时监测结构长焦和短焦镜头同时使用，在测量产远距离时使用长焦镜头，而在测量近距时使用短焦镜头。
8.如权利要求1所述的汽车车用安全距离检测及安全控制装置，其特征是采用二镜头复合结构方式，一半为长焦，另一半为短焦镜头。CCD或CMOS成像靶面可以采用线阵列或面阵列。
9.一种汽车车用安全距离检测及安全控制装置，其特征是采用光学成像视角测量或激光红外装置及倒车雷达对车距进行测量的装置和无声、长节奏声响和短节奏声响指示装置及绿灯、黄灯和红灯指示电路组合而成，测试数据电位输入晶体管光声驱动电路，红黄绿灯和声响器接驱动电路输出。
10.如权利要求9所述的汽车车用安全距离检测及安全控制装置，其特征是分别设有晶体管驱动红黄绿灯，测试数据的电位从晶体管T1、T2输入，T1、T2的输出端串联电阻和二极管一起并联至T3的基极。
全文摘要
一种汽车车用安全距离检测及安全控制方法，车前方采用光学成像视角测量或激光红外的方法对车距进行测量和判断，光学成像时通过在成像靶面像的大小与距离的对应或直接距离读数发出安全或警惕信号。安全控制装置采用光学成像视角测量或激光红外装置及倒车雷达对车距进行测量的装置和无声、长节奏声响和短节奏声响指示装置及绿灯、黄灯和红灯指示电路组合而成，测试数据电位输入晶体管光声驱动电路，红黄绿灯和声响器接驱动电路输出。本发明的测量、自动控制技术与形象的提示，告警方法相结合，构成汽车内的“红绿灯系统”，也构成了车内安全装置，是一种简易、形象与习惯相结合的方法及装置。
文档编号G01S17/00GK1632613SQ20041010324
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月31日 优先权日2004年12月31日
发明者宋岵庭, 宋少江 申请人:南京大学