汽车防撞系统

摘要

本发明涉及一种机动车防撞系统，包含障碍物扫描机构、信号发射与处理电路，配套运用的预测碰撞计算方法和自动刹车装置，其特征是扫描器采用双旋转激光发射与接收扫描器。所述的双旋转是指激光发射信号既可在汽车行驶平面上旋转又同时具备垂直面的扇形旋转。发射的激光束同时在对平面和垂直扇面进行扫描，无论路面或汽车四周360°全方位存在的障碍物均能被扫描到。本发明采用双旋转激光信号扫描，旨在预测碰撞事故的分析计算方法，不但具有指向性好、方位准确，而且还能对车辆全方位大角度范围内进行障碍物扫描，反射回的信号经系统处理后能准确给出障碍物的方位、距离等参数，并能预测碰撞和自动实施刹车避撞控制。

主权项

权利要求书1、一种汽车防撞系统，包括发射与接收扫描器、处理电路和电动刹车装置，处理电路将接收扫描器的输入信号经配套的预测碰撞计算后，输出给电动刹车装置，其特征是扫描器采用双旋转激光发射与接收扫描器，其包括一基座、安装在基座上带发射和接收窗口的旋转体，旋转体上部安装有激光发生器、透镜组及一反射镜，反射镜出射光路对准发射窗口，反射镜背面设有一带凸轮的电机，凸轮可驱动反射镜摆动，使光路呈扇形扫描，旋转体下部安装有一激光接收装置，一锥形反射镜安装在接收窗口处，反射来激光经锥形反射镜反射到激光接收探头上，所述的反射镜及带凸轮的电机固定在旋转体上，其余部件均固定在基座上，基座上安装有一驱动电机可驱动旋转体旋转；预测碰撞的计算方法如下：·预测碰撞：假如被测点的纵向曲率半径小于0.3米满足下述方程式(1)；汽车以当时速度行驶0.23米后所升高度超过0.1米满足下述方程式(2)；而且TTC1.5秒后被监测物体的抽样质点一在激光探测束扫描中被命中者与极坐标原点的距离r和我车的几何形体存在的关系，根据TTC和被测障碍元上取得的参数V，a，r(0)，ω，β，Θ(0)，通过方程式(4)，(5)和(6)满足下述方程式(3)，可做出该障碍物将导致碰撞之判断：R＝abs{[a(1+h’(t)/v)]/h”(t)}≤0.3 (1)|r(TTC)|-ρ(Θ)≤0 (3)即根据运动学一般关系，有r(TTC)＝f[v，a，r(0)]＝TTCV+1/2*a*TTC**2+r(0) (4)ρ(Θ)＝f(Θ) (5)Θ＝f[ω，β，Θ(0)]＝TTCω+1/2*β*TTC**2+Θ(0) (6)r：在那特定的取样中，从扫描仪中心到激光波束击中目标物的距离，也用r(t)表示。单位：m；V：在那特定的取样中，目标相对于汽车激光扫描器的速度，也用Vr(t)表示。单位m/s；a：在那特定的取样中，目标相对于汽车激光扫描器相对加速度，也用a(t)表示。单位m/s**2；ω：在那特定的取样中，目标相对于汽车激光扫描器被监测物体对主车的相对角速度，单位：rad/s；β：在那特定的取样中，目标相对于汽车激光扫描器相对角加速度。单位：rad/sqs；Θ：在选定的以我车上某一点为极点的极坐标系中障碍物质点矢量0r的方向角，也用Θ(t)表示单位：rad；h：被测点高度，也用h(t)表示，单位：m；R：被测点在垂直纵向平面上的曲率半径，单位：m；ρ(Θ)：在探测激光器中心指向探测目标方向的上，从激光扫描仪中心至的本车边缘的距离.单位：m；TTC：临撞时间，典型值为1.5″，单位：秒；Δh：被测点高度对应于一定时间的变化量。单位：m；以上各变量，除了TTC可典型地定为1.5”外，为时间的变量，如r也表为r(t)；R&Δh：为被测点之纵向曲率半径和障碍物在垂直方向上的尺寸，它的数值是根据方程式(1)和(2)计算。单位：m；·预测验证：利用相邻两轮激光束扫描之间对应点的距离和时差来求相对速度，供验证前一方法之准确性，使用两种方法应指出同一结果，倘不是，对3轮扫描下来所得数据之计算结果加以权衡，至于对应点的判定则可通过模糊识别；·系统应用：系统的分析计算，决策控制均在系统应用软件之指挥和协调之下，在驾驶期间，不管任何交通地点，双回转扫描激光器保持发射和接收扫描激光脉冲，以及对所有这些讯号进行模拟的和数据的处理和运算，由于数据不断进来，真实境况改变著碰撞预计的结论，控制行为将持续改变；所有这些操作是在没有驾驶员参与的情况下自动完成；如果司机参与控制将改变检测结果，系统将及时自动综合；本系统的分析计算是按二次函数模式处理与被监测物体的相对运动关系；交通环境的障碍体定义为一个简单的个体，为简化计算，假设障碍体的所有点有同样的速度，角速度，加速度；我们运用这些数据来代表整个个体，如果来自个体上任一点的有关数据符合所列方程式，系统定义为碰撞-在短时间TTC里会发生碰撞，那么系统会采取适当控制以防止碰撞。