雷達監控安全系統的制作方法
【專利摘要】一種雷達監控安全系統，它由帶多項控制的電源電路、雷達發射和接收控制電路、計數寄存和判別電路、低速控制電路、驅動制動和報警電路等組成；本系統電路設計具有理想的自動判別和控制功能，自動判別行駛中的車輛或船只前方物體的性質，一旦判斷有危險會自動制動和報警；可有效防止或減輕惡性交通事故；系統抗干擾性能好，檢測距離遠，適應性強。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種車輛或船只自動制動安全系統。尤其是涉及利用雷達監控的車輛 或船只自動制動安全系統。 雷達監控安全系統
【背景技術】
[0002] 目前，在全國乃至全世界范圍內，由于行駛車輛（及船只）造成的交通事故是驚人 的。嚴重威脅著人類的人身安全！在諸多的交通事故中，最重要的因素之一就是在行駛中 的車輛或船只前方突然出現障礙物時，司機來不及反應造成的惡性交通事故。即使司機正 常反應，如車輛時速為80公里，司機反應的時間（一般約0.9S)車輛已駛出二十余米！此 時事故可能早已發生。因此，隨著電子技術的發展與應用，利用電子反應代替人的反應是避 免此類惡性交通事故的唯一途徑，勢在必行！
[0003] 目前，國內外已有許多關于電子控制機動車自動安全裝置的專利出現，由于存在 這樣或那樣的問題，致使推廣應用仍存在很多問題。國外這方面的系統一般性能較好，但造 價普遍較高，使中低檔車難以接受。而國內的專利主要問題是：一、作用距離太小（如超聲 波或激光半導體發射器），不能滿足車輛高速行駛的探測距離要求：二、干擾問題，車輛本 身就是一個強干擾源，比如利用紅外線發射裝置，沒有有效的抗干擾措施，不能達到預期的 目的；三、設計太繁瑣、復雜，安裝麻煩，使用很不方便，導致汽車生產廠家與司機不愿接受， 仍然難以推廣。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種利用微功率雷達進行監測，結構簡單實用，抗干擾能 力強，有足夠的監測距離和性能安全可靠的車輛（及船只）自動制動系統。
[0005] 本發明的目的是這樣實觀的：該系統由帶多項控制的電源電路（2)、雷達發射控 制電路（3)，接收控制電路（4)，計數寄存電路（5)，判別電路（6)，低速控制電路（7)，驅動制 動和報警電路（8)等組成。工作時，由晶體振蕩器產生高頻率的振蕩脈沖。經分頻器產生 頻率低數百倍的方波組，經微功率雷達的發射機，向車輛或船只正前方定時發射，當車輛或 船只前方有障礙物時，由雷達接收機接收到回波信號，經處理后，送判別電路，判別電路將 回波時間與由車速傳感器信號變換來的延遲脈沖相比較，以判別回波信號是否在延遲脈沖 內，即確認障礙物是否在需要緊急制動的危險距離內，并判別"障礙物是否在移動"，即前方 物體是否是相對或相向行駛的車輛或船只，如果是這樣，亦即是會車或需要超車，此時報警 器報警，提醒駕駛員注意；如果前方物體是"不移動"的，則視為危險情況，報警的同時，立即 發出制動信號，關閉油門和啟動制動系統，達到緊急自動制動的目的。
[0006] 本發明所述的電源控制電路（2)由車輛（或船只）開關、轉向開關、手動開關和變 壓器隔離輸出電路或繼電器隔離輸出電路組成；所述啟動開關、轉問開關和手動開關分別 串接在電源與隔離輸出電路之間，隔離輸出電路用銅箔屏蔽。
[0007] 本發明所述的發射控制電路（3)，由晶體振蕩器、分頻器、發射天線組成，由晶體振 蕩器產生一個高頻率的脈沖，作為CP脈沖，經由計數器IC2、IC3組成的分頻器分頻，經門電 路M7?M12形成每組為8個的脈沖組，經發射機和天線向車輛或船只正前方發射.
[0008] 本發明所述的接收控制電路（4)，由接收天線，接收機及由時基電路IC4、IC5等組 成的車速信號變換電路組成。經發射機發射的脈沖，一旦車輛或船只前方有障礙物時，便產 生回波信號，由接收天線接收，經接收機處理后，與車速變換脈沖相比較。車速變換電路是 由機動車點火開關處取出其開閉信號（開閉頻率與車速成正比），形成平均值的電壓信號， 經時基電路IC4等電路變換為一個延遲脈沖信號，如回波信號（前沿）在此延遲脈沖內，即 為"危險距離"（車速的"危險距離"依據由公安交通菅理部門的相關資料擬定）。框圖（1) 是車速傳感器。
[0009] 本發明所述的計數寄存電路（5)與判別電路（6)，由計數器IC7,移位寄存器IC8， 減法器IC9及二進制計數器IC10,單穩態觸發器IC12,數值比較器IC14等組成。當發射機 發射脈沖的同時，計數器IC7開始計數，產生回波時計數停止（沒有回波則計數清除）。之 后，將計數數值移位到寄存器IC8寄存，當第二次發射脈沖又產生回波時，計數器的數值與 寄存器的數值送到函數發生器IC9相減，以減數判斷前方障礙物性質。如果減數為零（±1 的誤差），則回波可能是公路上的隔離柵或者是前方車速相等的行駛中的車輛所致，此時勿 需處理；如減數不是零，則減數送到數值比較器IC14與由555時基電路IC4與IC7二進制計 數器（電路4)組成的車速變換數字信號相比較，如減數大于車速數值則為會車；小于車速 數值，則為前方有向前行駛的車輛，且車速低于本車（可以超車）；數值相等，則前方為"不 移動物體"，此時即為危險情況，信號由觸發器IC15存儲，送到驅動系統（圖8)控制油門及 啟動制動。
[0010] 車輛制動采用脈沖式，一方面保證了車輛的平穩，更重要的是起到了判別"障礙物 是否始終存在"的作用，因為每發射一次脈沖，產生一次制動信號，如障礙物一直存在，則車 輛一直間斷地制動，直到車輛停止。如果障礙物一閃而過（如掠過的飛鳥，快速跑過的獸 類，快速橫向通過的車輛等）。車輛僅在障礙物存在的時間內間斷地制動，障礙物消失，制動 信號隨之消失，車輛繼續行駛。
[0011] 同時，用第二次回波與第一次回波相減，亦有抑制"一閃而過"物體的作用。
[0012] 由觸發器IC12、IC13組成的電路為"緊急制動電路"。當車輛前方障礙物的距離低 于30M(可調）時，立即報警關閉油門并緊急制動。關閉油門可用電動泵，緊急制動對于具 有ABS功能的機動車給出制動信號即可，無此功能的車輛可使用電磁閥。
[0013] 本發明所述的低速控制電路（7)由雙穩態觸發器和繼電器等組成，其雙穩態觸發 器IC16的輸入端由車速變換電路的延遲信號和由觸發器IC17等組成的延遲電路產生的延 遲信號（可調）經門電路M42、M39送入相比較，車速低于設定值時，繼電器J2吸合。所述 繼電器串接在發射電路中，在車速低于一定數值時，自動切斷發射電路。
[0014] 本發明與其他的汽車安全系統相比具有如下特點：
[0015] 1、電路設計簡易可行，針對性強。具有比較理想的自動判斷和控制功能。
[0016] 2、抗干擾性強。除采取了變壓器隔離和薄銅箔屏蔽的防干擾措施，有效地避免了 外界及本車的電磁干擾外，電路本身亦有較好的抑制干擾性能。
[0017] 3、檢測距離遠，適應不同車速的要求。
[0018] 4、車輛制動采用脈沖式，一方面保證了車輛的平穩剎車，同時也起到隨時判別"障 礙物是否始終存在"的作用，障礙物消失，制動信號隨之消失。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發明提供的雷達監控車輛安全系統的組成框圖。
[0020] 圖2是本發明提供的雷達監控車輛安全系統帶多項控制的電源電路圖。
[0021] 圖3是本發明提供的雷達監控車輛安全系統的發射控制電路圖。
[0022] 圖4是本發明提供的雷達監控車輛安全系統的接收控制電路圖。
[0023] 圖5是本發明提供的雷達監控車輛安全系統的計數寄存電路圖。
[0024] 圖6是本發明提供的雷達監控車輛安全系統判別電路圖。
[0025] 圖7是本發明提供的雷達監控車輛安全系統低速控制電路圖。
[0026] 圖8是本發明提供的雷達監控車輛安全系統驅動制動和報警電路示意圖。 具體實施方案
[0027] 下面就附圖敘述本系統的實施方案：圖1中的1是電路的電源部分，ZK是車輛或 船只上的電源總開關，K1是自動監控安全系統的開關，D1是開關中的指示燈，關閉時指示 燈閃光，提醒司機該系統在關閉狀態。D2、D3是轉向燈，K2是轉向開關，即當轉向開關撥向 轉向方時，繼電器J1吸合，J1的常閉觸點斷開，系統的電源關閉，停止工作。系統正常工作 時，由車輛的電源（一般+12V)，經由穩壓電路IC1、電阻R1、電容C1、三極管G1等組成的多 諧振蕩器產生振蕩，經變壓器B1隔離輸出之后，整流濾波后供給全系統電源VC(+12V) 〇
[0028] 如遇緊急情況需轉向，司機來不及打轉向燈，自動制動系統應該減速，以防不測事 故的發生。
[0029] 圖1中的3是系統的發射控制部分。由晶體振蕩器等組成振蕩源，發出高頻率的 脈沖，Ml為整形非門，該脈沖經由計數器IC2、IC3組成的分頻器，再經或門M7與非門M8? 12形成8個脈沖組，經發射機由發射天線向車輛或船只正前方定向發射，作用距離應不低 于 150M。
[0030] QL1?5為清零信號。QL1、QL2為每個脈沖清除一次，QL3、QL4為每發射一次清除 一次，QL5為無回波信號清除。
[0031] 圖1中（4)是系統的接收控制部分。發射信號一旦遇到障礙物，便產生回波信號， 經處理后與由時基電路IC4等組成的車速變換脈沖比較，如回波信號在車速延遲信號內， 說明障礙物在危險區域內，回波信號由觸發器IC6存儲，存儲信號（H2)控制計數電路計數 停止。
[0032] 圖1中的（5)為計數寄存電路，（6)為判別電路。在發射機發射脈沖的同時，計 數器IC8開始計數，產生回波后計數停止，計數完畢（8個脈沖后）計數器將其后5位并行 移位到移位寄存器IC9寄存（因兩次回波信號的最大可能不會超過30,故只需取后五位即 可）在計數器第二次計數后，將計數器與寄存器的數值送往IC10相減以得到兩次回波信號 的差值。
[0033] 由時基電路IC5等組成的延時線路，將點火開關的信號轉換為依車速變化的延時 脈沖，并在發射的同時，亦由計數器IC7計數，延遲時間決定計數器的數值，故其應與不同 車速時一次發射時間的車行距離的回波時間相符（圖4)，由計數器IC10相減后的數值與 IC7計數的數值在比較器IC14相比較，如減數大于IC7計數的數值，則為會車，如減數小，則 為前方有向前行駛的車輛，此時送出HX信號，由觸發器IC18(圖8)延時并驅動報警；如數 值相等（允許±1的誤差），則為車輛前方有停滯的障礙物，此時由觸發器IC15寄存，由門 電路M36、M37輸出，以192ms的周期驅動電磁線圈，控制油門及制動系統進行脈沖式制動。
[0034] 觸發器IC12、IC13等組成"危險距離緊急制動"線路，當回波時間小于由IC12、電 阻R12、電容C11組成的延時線路的延時時間時，（延時時間即最危險距離。如25M，可調） 即為"危險距離"，信號由觸發器IC13、電阻R13、電容C12組成的延時電路轉換成為1/2S的 延時信號，經門電路M37送驅動電路進行"緊急制動由于脈沖制動的時間長，故而增加了 制動力度。
[0035] 圖1中（7)是由觸發器IC16、時基電路IC17等組成的車輛低速控制電路，（具體 電路見圖7)當車速較低時（如30KM/H，可調），此時可能有堵車等現象，且低速行車時，司 機不至于反應不過來，因此，此時勿需自動監控，發射機自動關閉，制動全部由人工控制。電 路是這樣工作的：當車速變換信號（由電路4產生的H4信號）小于由IC17產生的低速延 時脈沖時，信號由IC16存儲，并經三極管G2放大，使繼電器J2吸合，發射機的發射信號中 斷，系統停止搜索；當車速大于擬定數值（即車速變換脈沖寬于低速延遲脈沖）時，經門電 路M40、M41、M42形成一個負脈沖，清除存儲，系統繼續工作。可變電容C12可調節所需低速 數值范圍。
[0036] 圖8是驅動制動和報警電路示意圖。車輛會車或需要超車時，（前方有車速低于 本車的行駛中的車輛），信號經時基電路IC18變換為約1S的脈沖信號，使蜂鳴器斷續鳴叫， 以提醒司機注意！當出現緊急情況需制動時，制動信號ZD經三極管G4、G5驅動后，控制電 磁閥，以便控制油門的電子泵關閉油門（對于電動汽車只需切斷電動機電源）及制動系統 的制動（對于具有ABS系統的車輛只需給出電子制動信號即可），從而達到了自動制動。自 動制動時報警器亦然報警，促請司機進一步進行人工控制制動，最終達到避免或減輕惡性 交通事故的目的。
[0037] 車輛電磁控制示意圖中，電磁閥X1、X3安裝在制動系統處，X2、X4為油門控制處電 子泵控制線圈。
[0038] 線路中 IC1、IC4、IC5、IC12、IC13、IC17、IC18、IC19、IC20 為 555 時基電路（或用 單穩態觸發器），IC2、IC3為4位二進制同步計數器，IC8為并行移位寄存器，IC7、IC9、ICI1 為5位二進制計數器，IC6、IC15、IC16、IC21、IC22為JK觸發器，IC10為多功能子函數發生 器（用A-B功能），IC14為4位數值比較器。各種門電路此不贅述。
【權利要求】
1. 一種雷達監控安全系統，其特征在于：該系統由帶多項控制的電源電路（2)、雷達發 射控制電路（3)、接收控制電路（4)、計數寄存電路（5)、判別電路￠)、低速控制電路（7)、驅 動制動和報警電路（8)組成。
2. 如權利要求1所述的一種雷達監控安全系統，其特征在于：帶多項控制的電源電路 (2)由車輛或船只啟動開關、轉向開關、手動開關和變壓器隔離輸出電路或繼電器隔離輸出 電路組成；所述車輛啟動開關、轉向開關和手動開關分別串接在電源與隔離輸出電路之間。
3. 如權利要求1所述的一種雷達監控安全系統，其特征在于：所述的雷達發射控制電 路（3)和接收控制電路（4)，由晶體振蕩器、分頻器、接收和發射天線、接收機及車速信號 變換電路組成，晶體振蕩器的輸出與由計數器IC2、計數器IC3組成的分頻器相連接，經門 電路M7?M12送到發射機A，經發射天線向車輛正前方發射，接收天線接收到回波信號，經 接收機與車速變換電路，經門電路M16送到觸發器IC6寄存，寄存信號H2送到移位寄存器 IC8,車速變換電路由車輛點火開關處取得開閉信號。
4. 如權利要求1所述的一種雷達監控安全系統，其特征在于：所述的計數寄存電路（5) 與判別電路（6)，由計數器IC7,移位寄存器IC8,減法器IC9及二進制計數器IC10,單穩態 觸發器IC12,數值比較器IC14組成，計數器IC7與寄存器IC8的數值送到函數發生器相減， 以減數判斷前方障礙物性質，判斷為危險情況時，信號由觸發器IC15存儲，送到驅動系統 控制油門及啟動制動。
5. 如權利要求1所述的一種雷達監控安全系統，其特征在于：所述的低速控制電路（7) 由雙穩態觸發器IC16和繼電器J2組成，IC16的輸入端由車速變換電路和延遲電路的延遲 信號經門電路M42、M39送入相比較，車速低于設定值時，繼電器J2吸合，切斷發射電路。
【文檔編號】B60T7/12GK104118409SQ201310150956
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月27日 優先權日:2013年4月27日
【發明者】張洪羿 申請人:張洪羿, 張燕存, 李學敏