CN104590223A - 一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，预设距离障碍物的距离参数，统计红外发射电路发射红外线到红外线接收电路第一次接收到障碍物反射的红外线之间的脉冲个数；根据t=nT，s=ct/2计算出距离障碍物的距离；距离障碍物的距离与预设安全距离阈值参数进行对比；若低于安全距离阈值参数，则控制报警单元发出警报；继续将距离障碍物的距离与预设危险距离阈值参数进行对比，若低于危险距离参数，则驱动刹车减速装置，本发明精度高，有效地避免车祸的发生。

Description

一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法

技术领域

本发明涉及一种红外线测距方法，尤其涉及一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，属于电子技术领域。

背景技术

随着经济的发展，交通运输业日益繁荣，但由于道路状态、交通管理等硬件难以跟上，加上驾驶超车、出车开小差、错误估计车距等主观的原理，使相互碰撞的交通事故频频发生。解决这个问题的根本措施在于给行进中的汽车安装能自动跟踪测距，在危险距离内自动刹车的装置。

由于电子技术的发展，先后出现了激光测距、微波雷达测距、超声波测距及红外线测距。其中激光测距是靠激光束照射在前车上的反射镜（汽车尾部）反射回来的激光束探测两车距离。由于受恶劣的天气、汽车激烈的振动，反射镜表面磨损，污染等因素影响，使反射的激光束在一定功率上探测距离比可能探测的最大距离减少1/2～1/3，损失很大，影响探测的精确度；微波雷达测距技术为军事和某些工业开发采用的装备和振荡器等电路部分价格昂贵，现在几乎还没有开拓民用市场；超声波测距在国内外已有人做过研究，由于采用特殊专用元件使其价格高，难以推广；红外线作为一种特殊的光波，具有光波的基本物理传输特性—反射、折射、散射等，且由于其技术难度相对不太大，构成的测距系统成本低廉，性能优良，便于民用推广。

目前汽车防撞的手段还主要集中在能够吸收尽可能多的撞击能量的车架和车体、更合理受力的安全气囊和安全带等。这些被动防护手段可以在发生事故时保护车内人员的安全，从而降低交通事故的死亡人数。然而，最终要解决的是能够拯救更多生命、更多伤者和节省更多金钱的办法，首选是装备汽车防撞报警系统。汽车防撞报警系统主要可由以下几种技术实现：1）超声波，由于超声波能量与距离的平方成正比而衰减的，故距离越远，反射回的超声波越少，灵敏度下降，其作用距离只能达到几米到十几米，一般被用作倒车雷达。这种传感器不可能很准确地确定物体的距离，它主要用于报警系统，如探测车道上的行人。3）视频成像，由于其高成本，所以也限制了其使用。4）微波，微波容易受外界电磁波干扰。以上几种技术都有相应的局限性。

例如申请号为“201110450567.5”的一种基于脉冲激光测距的汽车防撞报警系统，属于电子技术领域，本发明通过设置以单片机STC12C5A60S2为核心的控制电路以及激光发射电路、激光接收放大电路和相关电路，在相应程序的支持下，激光脉冲信号经分光镜分光后，一路经反光镜反光，直接被PIN接收电路接收，另一路脉冲激光被前方车辆反射，然后被APD激光接收电路接收，两路脉冲激光都分别经时刻鉴别电路精确校正其接收时刻后送给单片机主控电路处理，实时监控本车与前车的距离，并且能在危险时，系统发出声光报警，同时语音提示驾驶员注意车速、保持与前车的距离，在必要时，系统输出制动信号控制汽车制动，该发明在测量精度上有待进一步的提高。

又如申请号为“201210178595.0 ”的一种基于超声波测距的汽车防撞报警系统。它包括AT89C2051控制模块、超声波测距模块、报警模块、显示模块和电源模块。当超声波测距模块将检测到的距离转化为电平信号传输到AT89C2051控制模块，AT89C2051控制模块将接收到的信号进行处理并与设定的最大距离值进行比较，如果此距离小于设定的最大距离值，AT89C2051控制模块将向报警模块发送指令，使报警器发出声音提醒司机，同时将距离值通过显示模块进行显示。该发明满足一般近距离测距的要求，但是成本较高且测量精度有待进一步提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，其方法简单且能够通过精确计算车距有效地避免了车祸的发生。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，具体包含如下步骤：

步骤1，预设距离障碍物的距离参数，包含危险距离和安全距离阈值参数；在车身前部设有红外发射电路和红外接收电路；

步骤2，采用红外发射电路发射红外线同时发送启动信号开始脉冲计数；当红外线接收电路第一次接收到障碍物反射的红外线时，发送停止信号停止脉冲计数；

步骤3，统计红外发射电路发射红外线到红外线接收电路第一次接收到障碍物反射的红外线之间的脉冲个数；

步骤4，根据步骤3统计出的脉冲个数，用脉冲的周期T乘以脉冲个数n即得出发射红外线到接收红外线的时间差t，即t=nT；用光速c乘以时间差t的一半即得出距离障碍物的距离，即s=ct/2；

步骤5，根据步骤4计算出的距离障碍物的距离与预设安全距离阈值参数进行对比；若低于安全距离阈值参数，则控制报警单元发出警报；继续将距离障碍物的距离与预设危险距离阈值参数进行对比，若低于危险距离参数，则驱动刹车减速装置。

作为本发明一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法的进一步优选方案，所述危险距离阈值参数为20m。

作为本发明一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法的进一步优选方案，所述安全距离阈值参数为30m。

作为本发明一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法的进一步优选方案，所述红外发射电路包含依次连接的振荡器、恒流发射发路、第一指令发射电路和发射探头。

作为本发明一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法的进一步优选方案，所述红外线接收电路包含依次连接的红外线接收头、放大电路、整形电路、第二指令发射电路。 

作为本发明一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法的进一步优选方案，在步骤5中，所述显示单元为LCD显示屏。

作为本发明一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法的进一步优选方案，所述报警单元为声光报警单元。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明方法简单、易于实现且测量精度高；

2、本发明采用“计数”方式，通过计算在收到红外接收器发送的计数启动信号和计数停止信号之间的脉冲个数，使测量准确度有了很大提高；

3、本发明能够通过精确计算车距及时提醒驾车者，有效地避免了车祸的发生。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

 一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，具体包含如下步骤：

 步骤1，预设距离障碍物的距离参数，包含危险距离和安全距离阈值参数；在车身前部设有红外发射电路和红外接收电路；

步骤2，采用红外发射电路发射红外线同时发送启动信号开始脉冲计数；当红外线接收电路第一次接收到障碍物反射的红外线时，发送停止信号停止脉冲计数；

步骤3，统计红外发射电路发射红外线到红外线接收电路第一次接收到障碍物反射的红外线之间的脉冲个数；

步骤4，根据步骤3统计出的脉冲个数，用脉冲的周期T乘以脉冲个数n即得出发射红外线到接收红外线的时间差t，即t=nT；用光速c乘以时间差t的一半即得出距离障碍物的距离，即s=ct/2；

步骤5，根据步骤4计算出的距离障碍物的距离与预设安全距离阈值参数进行对比；若低于安全距离阈值参数，则控制报警单元发出警报；继续将距离障碍物的距离与预设危险距离阈值参数进行对比，若低于危险距离参数，则驱动刹车减速装置。

其中，所述极限距离阈值参数为20m，所述正常距离阈值参数为30m，所述红外发射电路包含振荡器、恒流发射发路、第一指令发射电路和发射探头，所述红外线接收电路包含红外线接收头、放大电路、整形电路、第二指令发射电路，所述显示单元为LCD显示屏，所述报警单元为声光报警单元。

红外线接收器：由40kHz振荡器，恒流发射发路和发射探头等组成，振荡器产生占空比非常小的窄脉冲，采用恒流源提供20mA左右的电流，这样减小了功耗，提高了发射功率，最后红外线由发射探头聚焦，以散射角小于2°发射。

红外线接收器：由红外线接收头、第1级放大电路、第2级放大电路、整形、AGC控制增益等电路组成，红外线接收头接收信号后经第1级与第2级放大电路放大，由施密特触发器电路整形，送入单片机处理。其中AGC控制接收电路的增益，保证恒幅输出。

单片机：由时钟振荡器和微控制器模块组成，经过编程，单片机实现自动计数、计算时间t和测量距离s，并将测量距离连续输出给显示装置，同时在车间距离为30m时产生报警信号同时产生自动刹车减速信号。

显示单元：由译码电路、显示器组成，单片机输出的距离信号经译码器译码，通过显示器显示出来，可动态显示车与障碍物的距离。

报警单元：由触发器、驱动电路和小喇叭组成。当车间距为30m时单片机给触发器一个信号，使触发器置位产生一组脉冲，通过驱动电路，使小喇叭发出报警声，当大于30m时，触发器复位，停止产生脉冲。

刹车减速单元：由开关K和自动刹车减速装置组成，当司机认为必要用到自动刹车减速装置时，闭合开关K。当车间距小于20m时，单片机提供一个信号，启动自动刹车减速装置，防止碰撞。

当前测距系统所用的测距基本原理都是建立在测量时间差的基础上，而测量时间的方法主要有“脉冲方式”和“调频2连续波方式”。这两种测量方式都是以模拟电路来实现，由于器件延时的影响，使测量精度大大下降。本发明采用“计数”方式，通过单片机处理，使测量准确度有了很大提高。

本技术领域技术人员可以理解的是，可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流图中的框的组合。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专业计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来生成机器，从而通过计算机或其他可编程数据处理方法的处理器来执行的指令创建了用于实现结构图和/或框图和/或流图的框或多个框中指定的方法。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，其特征在于：具体包含如下步骤：

    步骤1，预设距离障碍物的距离参数，包含危险距离和安全距离阈值参数；在车身前部设有红外发射电路和红外接收电路；

步骤2，采用红外发射电路发射红外线同时发送启动信号开始脉冲计数；当红外线接收电路第一次接收到障碍物反射的红外线时，发送停止信号停止脉冲计数；

步骤3，统计红外发射电路发射红外线到红外线接收电路第一次接收到障碍物反射的红外线之间的脉冲个数；

步骤4，根据步骤3统计出的脉冲个数，用脉冲的周期T乘以脉冲个数n即得出发射红外线到接收红外线的时间差t，即t=nT；用光速c乘以时间差t的一半即得出距离障碍物的距离，即s=ct/2；

步骤5，根据步骤4计算出的距离障碍物的距离与预设安全距离阈值参数进行对比；若低于安全距离阈值参数，则控制报警单元发出警报；继续将距离障碍物的距离与预设危险距离阈值参数进行对比，若低于危险距离参数，则驱动刹车减速装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，其特征在于：所述危险距离阈值参数为20m。

3.根据权利要求1所述的一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，其特征在于：所述安全距离阈值参数为30m。

4.根据权利要求1所述的一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，其特征在于：所述红外发射电路包含依次连接的振荡器、恒流发射发路、第一指令发射电路和发射探头。

5.根据权利要求1所述的一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，其特征在于：所述红外线接收电路包含依次连接的红外线接收头、放大电路、整形电路、第二指令发射电路。

6.根据权利要求1所述的一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，其特征在于：在步骤5中，所述显示单元为LCD显示屏。

7.根据权利要求1所述的一种基于红外线脉冲计数的汽车防撞控制方法，其特征在于：所述报警单元为声光报警单元。