一種基于單片機的智能車門控制系統

本發明屬于車門控制系統領域，具體地說，涉及一種基于單片機的智能車門控制系統。

背景技術：

1、隨著汽車智能化技術的快速發展，車輛的安全性和用戶體驗成為消費者和制造商關注的焦點。傳統的車門控制系統通常依賴于簡單的機械和電氣開關操作，無法應對復雜的使用場景和環境變化。近年來，智能車門控制系統逐漸成為一種趨勢，通過集成多種傳感器和控制模塊，實現自動化、智能化的車門開啟和關閉操作。這種系統不僅能夠提高車主的便捷性，還能在各種天氣條件下提供可靠的操作保障，并有效避免車門開啟過程中的碰撞風險。

2、現有系統在處理車主接近車輛、天氣變化以及周圍環境監測等方面，往往無法做到實時響應。主控制模塊和備用控制模塊的缺乏，使得系統在主控模塊失效時無法及時接管控制，導致系統運行不穩定。傳統系統在處理車門開啟過程中的安全問題上存在不足，尤其是在復雜的環境下，無法有效避免車門與障礙物的碰撞。現有技術的防碰撞功能有限，天氣感知能力弱，難以適應多變的環境條件。

3、有鑒于此特提出本發明。

技術實現思路

1、本發明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種基于單片機的智能車門控制系統，解決了上述背景技術中提出的問題。

2、為解決上述技術問題，本發明采用技術方案的基本構思是：

3、一種基于單片機的智能車門控制系統，包括：單片機模塊，單片機模塊用于集成各個模塊；

4、主控制模塊，主控制模塊用于管理各個模塊的協調工作，處理車門的開啟和關閉命令；

5、備用控制模塊，備用控制模塊通過心跳檢測實時獲取控制模塊的信號，若檢測到主控制模塊失效時，自動接管系統控制，并將內部儲存系統傳輸到主控制模塊；

6、模式切換模塊，模式切換模塊用于在不同操作模式之間切換；

7、天氣感知模塊，天氣感知模塊用于通過傳感器感知當前天氣狀況，并將數據上傳到主控制模塊中對控制車門開啟的大小；

8、防碰撞模塊，防碰撞模塊用于通過傳感器檢測周圍環境和障礙物，預測碰撞風險；

9、視覺感應模塊，視覺感應模塊用于感應獲取車主距車的距離及其前進速度，并根據得到的距離計算出車門開啟的效率。

10、可選的，主控制模塊分配任務的步驟為：

11、主控制模塊初始使用輪詢調度算法，將任務按順序分配給每個模塊并實時監控各個模塊的負載情況，負載情況包括cpu使用率、內存使用情況和任務處理時間等，獲取當前負載數據，并根據獲取的負載監控數據，評估當前各模塊的負載水平，負載均衡器組件根據預設的負載閾值，動態調整任務分配策略，當某一模塊發生故障時，主控制模塊能夠立即檢測到故障狀態，并指示其他模塊迅速接管故障模塊的任務。

12、可選的，天氣感知模塊用于通過傳感器感知當前天氣狀況，并將數據上傳到主控制模塊中對控制車門開啟的大小的步驟為：

13、使用感知天氣狀況的傳感器，并在系統啟動時，初始化所有天氣傳感器，使其進入工作狀態；

14、主控制模塊接收來自天氣感知模塊的天氣數據，根據接收到的數據判斷當前的天氣狀況執行以下控制策略，控制策略包括晴天正常開啟車門，雨天根據降雨量調整車門開啟的角度，風天根據風速調整車門開啟的角度。

15、可選的，備用控制模塊通過心跳檢測未收到主控制模塊的信號，確認主控制模塊發生故障時執行以下步驟：

16、鎖定當前系統狀態，并獲取未完成任務的信息，而后從鎖定狀態信息中恢復未完成任務，并繼續執行；

17、在調度過程中，備用控制模塊將自身數據輸入到主控制模塊的存儲區域中，以對損失的系統文件進行修復；

18、向其他所有子模塊廣播主控制模塊故障的信息，通知它們現在由備用控制模塊接管任務調度和管理，其他模塊收到通知后，開始將負載和狀態信息定期反饋給備用控制模塊

19、備用控制模塊記錄主控制模塊的故障事件，故障事件包括故障發生時間、故障類型、處理步驟和當前系統狀態信息，為后續故障排查和系統改進提供依據；

20、在主控制模塊修復后，備用控制模塊與主控制模塊進行數據同步，將控制權移交回主控制模塊。

21、可選的，模式切換模塊切換的模式包括但不限于自動模式、手動模式、緊急模式。

22、可選的，感應獲取車主距車的距離及其前進速度，并根據得到的距離計算出車門開啟的效率的步驟為：

23、視覺感應模塊定時發射信號，并接收反射信號，通過公式計算車主與車門的距離d(t)；

24、通過連續的距離測量，計算單位時間內距離的變化量，并通過公式計算得到車主的前進速度，根據車主距離d(t)和前進速度v(t)，計算車門開啟的效率，其表達式為：其中，d(t)為時間t時刻車主與車門的距離，v(t)為時間t時刻車主的前進速度，δt為連續兩次測量的時間間隔，e(t)為時間t時刻車門的開啟效率，θ(t)為時間t時刻車門的開啟角度，ω(t)為時間t時刻車門的開啟速度。

25、可選的，根據實時采集的數據，通過公式和動態調整車門的開啟速度θ(t)和角度ω(t)，以調整車門開啟效率，確保車主能夠順利進入車輛，其中，ωmax為車門最大開啟速度，vth為速度閾值。

26、可選的，視覺感應模塊、天氣感知模塊、防碰撞模塊依照優先級順序排列，其中，防碰撞模塊的優先級大于視覺感應模塊、天氣感知模塊的優先級的，在執行開門操作的時候優先執行防碰撞模塊的控制策略。

27、可選的，防碰撞模塊用于通過傳感器檢測周圍環境和障礙物，預測碰撞風險的步驟為：

28、防碰撞模塊通過傳感器實時檢測車門周圍的障礙物，對采集到的環境數據進行處理，識別障礙物的位置和速度；

29、根據障礙物的位置和速度，預測碰撞風險，根據車門開啟角度、速度和障礙物信息，評估碰撞風險，其表達式為：其中，tp(t)為時間t時刻預測的碰撞時間，rp(t)為時間t時刻碰撞風險系數。

30、采用上述技術方案后，本發明與現有技術相比具有以下有益效果，當然，實施本發明的任一產品并不一定需要同時達到以下所述的所有優點：

31、通過模塊化結構，單片機模塊能夠集成并協調各個子模塊的工作，使整個系統具有高度的集成性和靈活性。主控制模塊管理各個子模塊的協調工作，處理車門的開啟和關閉命令，確保系統的正常運行。備用控制模塊通過心跳檢測實時獲取控制模塊的信號，在主控制模塊失效時，自動接管系統控制，并將內部儲存系統傳輸到主控制模塊，保證系統的穩定性和可靠性。

32、下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的描述。

技術特征：

1.一種基于單片機的智能車門控制系統，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種基于單片機的智能車門控制系統，其特征在于，主控制模塊分配任務的步驟為：

3.根據權利要求1所述的一種基于單片機的智能車門控制系統，其特征在于，天氣感知模塊用于通過傳感器感知當前天氣狀況，并將數據上傳到主控制模塊中對控制車門開啟的大小的步驟為：

4.根據權利要求1所述的一種基于單片機的智能車門控制系統，其特征在于，備用控制模塊通過心跳檢測未收到主控制模塊的信號，確認主控制模塊發生故障時執行以下步驟：

5.根據權利要求1所述的一種基于單片機的智能車門控制系統，其特征在于，模式切換模塊切換的模式包括但不限于自動模式、手動模式、緊急模式。

6.根據權利要求1所述的一種基于單片機的智能車門控制系統，其特征在于，感應獲取車主距車的距離及其前進速度，并根據得到的距離計算出車門開啟的效率的步驟為：

7.根據權利要求6所述的一種基于單片機的智能車門控制系統，其特征在于，根據實時采集的數據，通過公式和動態調整車門的開啟速度θ(t)和角度ω(t)，以調整車門開啟效率，確保車主能夠順利進入車輛，其中，ωmax為車門最大開啟速度，vth為速度閾值。

8.根據權利要求1所述的一種基于單片機的智能車門控制系統，其特征在于，視覺感應模塊、天氣感知模塊、防碰撞模塊依照優先級順序排列，其中，防碰撞模塊的優先級大于視覺感應模塊、天氣感知模塊的優先級的，在執行開門操作的時候優先執行防碰撞模塊的控制策略。

9.根據權利要求1所述的一種基于單片機的智能車門控制系統，其特征在于，防碰撞模塊用于通過傳感器檢測周圍環境和障礙物，預測碰撞風險的步驟為：

技術總結
本發明公開了一種基于單片機的智能車門控制系統，涉及車門控制系統技術領域。本發明包括單片機模塊，單片機模塊用于集成各個模塊；主控制模塊，主控制模塊用于管理各個模塊的協調工作，處理車門的開啟和關閉命令；備用控制模塊，備用控制模塊通過心跳檢測實時獲取控制模塊的信號。本發明通過模塊化結構，單片機模塊能夠集成并協調各個子模塊的工作，使整個系統具有高度的集成性和靈活性。主控制模塊管理各個子模塊的協調工作，處理車門的開啟和關閉命令，確保系統的正常運行。備用控制模塊通過心跳檢測實時獲取控制模塊的信號，在主控制模塊失效時，自動接管系統控制，并將內部儲存系統傳輸到主控制模塊，保證系統的穩定性和可靠性。

技術研發人員：吳國文
受保護的技術使用者：廣州科技職業技術大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21