一种汽车机械撞击缓冲系统及控制方法技术方案

本发明专利技术属于汽车撞击缓冲技术领域，公开了一种汽车机械撞击缓冲系统及控制方法，系统包括：电源模块、测距模块、测速模块、单片机控制模块、数据存储模块、撞击力度预测模块、撞击模拟模块、报警模块、显示模块；同时公开一种控制方法。本发明专利技术通过撞击力度预测模块根据距离和速度来计算预测撞击力度大小，如果力度过大通过报警模块警示用户提前做好减速等防护措施；同时通过撞击模拟模块可以更加形象的展示撞击场景，更有效的警示用户，提高行驶安全；本发明专利技术利用定向天线增益高，通信距离远的特征，应用于实际环境部署，综合定位精度较高，适合户外的汽车WSN定位。

A Kind of Automotive Mechanical Impact Buffer System and Control Method

【技术实现步骤摘要】
一种汽车机械撞击缓冲系统及控制方法
本专利技术属于汽车撞击缓冲
，尤其涉及一种汽车机械撞击缓冲系统及控制方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：随着经济的发展，人们的生活水平不断提高，私家车已经越来越多进入了我们的家庭，但是随着车辆的增多，交通事故的发生量也极速增加。交通事故中，轻则造成车辆损伤，重则导致人员伤亡。虽然，汽车上都必须配置安全带，且大多数的汽车上还配置有安全气囊，通过安全带的束缚和安全气囊的缓冲来尽可能地保证汽车人员的安全，但是汽车猛烈撞击的情况下，即使有了上述的安全保护措施，仍会造成人员伤亡。然而，现有汽车无法对撞击力度进行预测，并警示用户；同时不能模拟撞击场景，给用户提供更多的数据参考。无线传感器网络(WSN)定位技术是一种关键核心支撑技术，WSN的某些拓扑控制、路由选择、负载均衡等理论都非常依赖于节点的未知信息。WSN定位基本技术原理是未知节点通过与少量已知位置信息的锚节点进行通信来估算自身的位置。近年来，WSN定位方法研究取得了大量研究成果。根据定位过程是否需要测量距离，WSN节点定位可采用基于测距的定位方法和无需测距的定位方法，其中基于测距的定位方法需要额外硬件支持，定位成本较高，定位精度高但易受环境因素影响；而无需测距的定位方法虽然定位精度较低，但成本低且不易受环境因素影响，更适合低成本WSN的应用。根据锚节点是否移动，WSN定位方法可分为静态锚节点定位和动态锚节点定位两种。通常采用静态锚节点时需要一定的密度以满足连通性需求，因此在一定范围内，锚节点数量越多，相应的未知节点定位精度也会越高，而由此也导致一些问题，如锚节点资源浪费、算法复杂度过高、定位成本增高等。而动态锚节点的使用可大大减少锚节点数量，且更灵活，近年来倍受关注，许多学者从不同的角度提出了基于移动锚节点的定位算法。早期的移动锚节点定位技术研究主要集中在锚节点的移动路径规划，探索在覆盖范围和移动路径长度方面的最优路径选择，如早期出现的Scan、DoubleScan和Hilbert路径，以及后来的Circle、S-Curve、螺旋线和随机移动模型等。近年来，针对移动锚节点的辅助定位方法，文献[1]中采用移动锚节点沿部署区域内的等边三角形轨迹遍历整个WSN的方法进行定位，以保证所有未知节点都接收到消息，并得到估计位置，相比其他方法其定位精度较高；文献[2]描述了一种基于正六边形移动轨迹的定位方法，通过多层正六边形实现WSN部署区域的全覆盖，同时针对锚节点采用定向天线，而定向天线有助于提高定位精度。以上两种定位方法虽然定位思路较新，但是在移动锚节点上均部署GPS，通过GPS提供锚节点的位置信息，然而，GPS本身误差较大，尤其是在节点高速移动过程中，其定位误差必然导致该定位方法存在天然的局限性。综上所述，现有技术存在的问题是：现有汽车无法对撞击力度进行预测，并警示用户；同时不能模拟撞击场景，给用户提供更多的数据参考。GPS在节点高速移动过程中，不能利用时间高精度的参数取代传统的GPS位置信息，WSN未知节点的高效定位存在误差的问题，不能准确测量与其它移动车辆的距离。现有技术对移动车辆的距离信息不能进行有效处理。解决上述技术问题的难度和意义：本专利技术可以更加形象的展示撞击场景，更有效的警示用户，提高行驶安全。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种汽车机械撞击缓冲系统及控制方法。本专利技术是这样实现的，一种汽车机械撞击缓冲系统包括：电源模块、测距模块、测速模块、单片机控制模块、数据存储模块、撞击力度预测模块、撞击模拟模块、报警模块、显示模块；电源模块，与单片机控制模块连接，用于对各个电器元件进行供电；测距模块，与单片机控制模块连接，用于通过超声波测距传感器测量行车距离；测速模块，与单片机控制模块连接，用于通过超声波相对速度测量器前后行车相对速度；单片机控制模块，与电源模块、测距模块、测速模块、数据存储模块、撞击力度预测模块、撞击模拟模块、报警模块、显示模块连接，用于控制调度各个工作模块；数据存储模块，与单片机控制模块连接，用于存储行车距离数据、行车相对速度数据；撞击力度预测模块，与单片机控制模块连接，用于根据行车距离数据、行车相对速度数据计算撞击力度；撞击模拟模块，与单片机控制模块连接，用于根据行车距离数据、行车相对速度数据模拟撞击场景；报警模块，与单片机控制模块连接，用于对撞击力度超过危险值进行报警；显示模块，与单片机控制模块连接，用于对行车距离数据、行车相对速度数据、撞击力度、撞击模拟场景进行显示。本专利技术的另一目的在于提供汽车机械撞击缓冲系统中的控制方法，包括以下步骤：步骤一，使用时，电源模块给各个电器元件进行供电；步骤二，测距模块、测速模块将测量的行车距离数据、行车相对速度数据通过数据存储模块进行存储；步骤三，通过撞击力度预测模块根据行车距离数据、行车相对速度数据计算撞击力度；通过撞击模拟模块根据行车距离数据、行车相对速度数据模拟撞击场景；步骤四，如果撞击力度超过危险值通过报警模块进行报警；步骤五，通过显示模块对行车距离数据、行车相对速度数据、撞击力度、撞击模拟场景进行显示。所述测距模块的测距方法包括：1)首先假定未知节点随机分布在一方形区域内，以方形区域中心点为原点建立坐标系，以固定间隔R画出螺旋线作为锚节点的移动路径，区域长为L，螺旋线分为n段，移动锚节点装备双向定向天线移动，按固定角速度ω移动，且定向天线中心轴始终与移动方向垂直，移动路径为固定多层螺旋线，移动过程是由内而外，在坐标原点左侧坐标处开始计时移动，由00:00开始，周期性广播数据包，持续这个过程直到锚节点移动到右侧(R·n/2,0)坐标点时终止；2)随着锚节点的移动，待定位节点将集中接收到锚节点广播的数据包，当第一次接收到数据包时，将第一次接收到数据包时的时刻值标记为T1(1)，并检测第一次接收到数据包时的信号强度值，记为RSSI1(1)；当第二次接收到数据包时，将第二次接收到数据包时的时刻值标记为T2(1)，并检测第二次接收到数据包时的信号强度值，记为RSSI2(1)；重复以上过程，直到不再检测到数据包为止；最后检测到的时刻值为Tn(1)，信号强度值为RSSIn(1)；3)未知节点根据T1(1)，Tn(1)及角速度ω计算出目前所处圆弧段及角度，得虚拟锚节点中间点的角度及当未知节点分布在螺旋线外侧时，只接收到一轮数据包，而当未知节点分布在螺旋线内侧时，集中接收到两轮数据包，分别位于不同弧段的相同角度方向，第二轮接收到的时刻值和信号强度分别标记为和第二轮计算过程与第一轮相同，得到中间点角度及值；4)每个未知节点若只检测到一轮数据，则定位于该未知节点圆弧外侧距离d1的位置，d1由信号衰落模型转化得出，然后根据角度值确定该未知节点坐标；若检测到两轮数据，则根据RSSI值较小的轮次信息来确定该未知节点坐标，RSSI越小，对应距离越大，进而待定位节点所接收到的数据越多；5)对接收到的数据的载波频率的发送规律进行估计，再与已知跳频频率序列进行比较，与相应时间上的载波频率相等则记为1，与相应时间上的载波频率不相等记为0；6)将比较得到的序列与发送端相同的混沌序列异或，经N倍压缩得到真实的待定位节点信息。进一步，待定位节点P的坐标计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车机械撞击缓冲系统中的控制方法，其特征在于，所述汽车机械撞击缓冲系统中的控制方法包括以下步骤：步骤一，使用时，电源模块给各个电器元件进行供电；步骤二，测距模块、测速模块将测量的行车距离数据、行车相对速度数据通过数据存储模块进行存储；步骤三，通过撞击力度预测模块根据行车距离数据、行车相对速度数据计算撞击力度；通过撞击模拟模块根据行车距离数据、行车相对速度数据模拟撞击场景；步骤四，如果撞击力度超过危险值通过报警模块进行报警；步骤五，通过显示模块对行车距离数据、行车相对速度数据、撞击力度、撞击模拟场景进行显示。

【技术特征摘要】
1.一种汽车机械撞击缓冲系统中的控制方法，其特征在于，所述汽车机械撞击缓冲系统中的控制方法包括以下步骤：步骤一，使用时，电源模块给各个电器元件进行供电；步骤二，测距模块、测速模块将测量的行车距离数据、行车相对速度数据通过数据存储模块进行存储；步骤三，通过撞击力度预测模块根据行车距离数据、行车相对速度数据计算撞击力度；通过撞击模拟模块根据行车距离数据、行车相对速度数据模拟撞击场景；步骤四，如果撞击力度超过危险值通过报警模块进行报警；步骤五，通过显示模块对行车距离数据、行车相对速度数据、撞击力度、撞击模拟场景进行显示。2.如权利要求1所述的汽车机械撞击缓冲系统中的控制方法，其特征在于，所述测距模块的测距方法包括：1)首先假定未知节点随机分布在一方形区域内，以方形区域中心点为原点建立坐标系，以固定间隔R画出螺旋线作为锚节点的移动路径，区域长为L，螺旋线分为n段，移动锚节点装备双向定向天线移动，按固定角速度ω移动，且定向天线中心轴始终与移动方向垂直，移动路径为固定多层螺旋线，移动过程是由内而外，在坐标原点左侧坐标处开始计时移动，由00:00开始，周期性广播数据包，持续这个过程直到锚节点移动到右侧(R·n/2,0)坐标点时终止；2)随着锚节点的移动，待定位节点将集中接收到锚节点广播的数据包，当第一次接收到数据包时，将第一次接收到数据包时的时刻值标记为T1(1)，并检测第一次接收到数据包时的信号强度值，记为RSSI1(1)；当第二次接收到数据包时，将第二次接收到数据包时的时刻值标记为T2(1)，并检测第二次接收到数据包时的信号强度值，记为RSSI2(1)；重复以上过程，直到不再检测到数据包为止；最后检测到的时刻值为Tn(1)，信号强度值为RSSIn(1)；3)未知节点根据T1(1)，Tn(1)及角速度ω计算出目前所处圆弧段及角度，得虚拟锚节点中间点的角度及当未知节点分布在螺旋线外侧时，只接收到一轮数据包，而当未知节点分布在螺旋线内侧时，集中接收到两轮数据包，分别位于不同弧段的相同角度方向，第二轮接收到的时刻值和信号强度分别标记为和第二轮计算过程与第一轮相同，得到中间点角度及值；4)每个未知节点若只检测到一轮数据，则定位于该未知节点圆弧外侧距离d1的位置，d1由信号衰落模型转化得出，然后根据角度值确定该未知节点坐标；若检测到两轮数据，则根据RSSI值较小的轮次信息来确定该未知节点坐标，RSSI越小，对应距离越大，进而待定位节点所接收到的数据越多；5)对接收到的数据的载波频率的发送规律进行估计，再与已知跳频频率序列进行比较，与相应时间上的载波频率相等则记为1，与相应时间上的载波频率不相等记为0；6)将比较得到的序列与发送端相同的混沌序列异或，经N倍压缩得到真实的待定位节点信息。3.如权利要求2所述的汽车机械撞击缓冲系统中的控制方法，其特征在于，待定位节点P的坐标计算方法为：利用公式(1)计算出第k轮次的中间时刻点：其中，n为第k轮次中接收到的数据包次数；然后利用公式(2)计算出中间点的角度值:同理其信号强度值为：根据RSSI测距模型公式：RSSI＝-(A+10nlgd)(4)计算出该时刻锚节点与待定位节点之间的距离dk，式中A为距离发射节点1m处接收信号强度的绝对值，n是路径损耗系数，当未知节点只接收到一轮数据时，d＝d1；当未知节点接收到两轮数据时，取然后，设未知节点坐标为(xi,yi)，根据式(6)计算出该未知节点所在弧段的半径，r＝R·m/2+d(6)其中最后，根据以上计算所得，代入...

【专利技术属性】
技术研发人员：范若寻，甘树坤，刘杰，王伟军，
申请(专利权)人：吉林化工学院，
类型：发明
国别省市：吉林,22