一种超声波智能测距报警系统及追尾防撞方法和超车侧向防撞方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超声波智能测距报警系统及追尾防撞方法和超车侧向防撞方法，包括单片机控制模块、超声波测距模块、报警模块和显示模块，单片机控制模块用以通过内部定时器进行计数，记录超声波发射点至障碍物之间往返传播所用的时间，并计算障碍物与超声波发射点之间的距离；将该距离与单片机控制模块内部预设的报警阈值进行比较，当该距离小于报警阈值时，发送一报警信号至报警模块；超声波测距模块与单片机控制模块电性连接用以将单片机控制模块输出的脉冲信号发射出去，并接收超声波回波信号输入至单片机控制模块；报警模块与单片机控制模块电性连接用以根据单片机控制模块发送的报警信号进行报警；显示模块与单片机控制模块电性连接用以显示超声波发射点与障碍物之间的距离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆倒车超车
，具体涉及一种超声波智能测距报警系统及追尾防撞方法和超车侧向防撞方法。
技术介绍
我国社会经济的不断发展，人们对汽车这种交通工具的依赖性也越来越大，导致了车辆的日益增加在给城市交通不断施加压力的同时，也引发了非常多行车的安全问题。一些由驾驶员反应不够迅速而导致的汽碰擦，还有很多时候是由于驾驶员对离障碍物的距离判断不准确而造成的，如果驾驶员能提前知道障碍物的存在并且知道障碍物的距离，那么驾驶员就能及时地采取措施，从而能避免事故的发生。因此，许多安全系统也应运而生，诸如为了避免交通事故发生的主动安全系统和在发生事故时的防护安全的被动安全系统，而主动安全系统对汽车交通事故的发生能起到避免的作用，所以，主动安全系统的研究更为重要。随着汽车数量的增加，停车场的数量也急剧增加，停车车辆密集，停车人多，所以汽车碰撞亦逐渐增多。而本专利技术的汽车防撞装置就是主动安全系统，通过对汽车与障碍物之间距离的提示报警避免汽车与障碍物之间的擦碰。本专利技术要求设计的汽车防撞装置能减少驾驶员的驾驶压力和判断错误，使驾驶员泊车倒车更加安全方便，本专利技术将对提高交通安全起到重要作用。本专利技术基于单片机实现汽车防撞，将超声波测距和传感器联系在一起，利用单片机的实时控制和数据处理功能测量并显示汽车与障碍物之间的距离，并在不同距离利用蜂鸣器不同频率发出不同声音及时报警。这样驾驶员就能通过测距的显示甚至不同的声音来直接判断汽车与障碍物之间的距离。本专利技术的设计简易、规模小、外围电路简单、调试方便、成本低廉、器件更换容易、灵活性高，而且能完全满足驾驶员泊车时的需要，可以完全解除驾驶员在倒车过程中的顾虑和困扰，提高泊车的安全。汽车防撞装置这种汽车安全辅助装置能大大减少汽车驾驶员在倒车的时候顾虑和对距离判断的失误，从而能够避免倒车的安全问题的发生，故此装置对于提高交通安全将起到重要的作用。所以，本专利技术的基于单片机的汽车防撞装置将具有极大的现实意义和市场。
技术实现思路
为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种超声波智能测距报警系统，具有结构简单、测量精确、成本低廉的特点。本专利技术还提供了一种一种追尾防撞方法。本专利技术另外提供了一种一种超车侧向防撞方法。为了达到上述专利技术目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术公开了一种超声波智能测距报警系统，包括单片机控制模块、超声波测距模块、报警模块和显示模块，其中：所述单片机控制模块，用以：通过内部的定时器进行计数，记录超声波发射点至障碍物之间往返传播所用的时间，并计算障碍物与超声波发射点之间的距离；将障碍物与超声波发射点之间的距离与所述单片机控制模块内部预设的报警阈值进行比较，当障碍物与超声波发射点之间的距离小于报警阈值时，发送一报警信号至所述报警模块；所述超声波测距模块与所述单片机控制模块电性连接，用以：将所述单片机控制模块输出的脉冲信号发射出去，并接收超声波回波信号输入至所述单片机控制模块；所述报警模块与所述单片机控制模块电性连接，用以根据所述单片机控制模块发送的报警信号进行报警；所述显示模块与所述单片机控制模块电性连接，用以显示超声波发射点与障碍物之间的距离。进一步的，所述超声波测距模块包括超声波发射电路和超声波接收电路，其中：所述超声波发射电路包括超声波放大器和超声波发射探头，所述超声波放大器将所述单片机控制模块输出的脉冲信号进行放大后经所述超声波发射探头转换成机械波发射出去，所述超声波放大器采用74LS04放大电路；所述超声波接收电路包括超声波接收探头、集成电路CX20106A芯片电路，所述超声波接收探头接收所述超声波发射探头发射的机械波经障碍物反射回来的超声波信号，所述CX20106A芯片电路用以对接收到的超声波信号进行放大、限幅、带通滤波、峰值检波、整形、比较；所述超声波发射探头和超声波接收探头位于同一水平平行直线上，且两者之间的距离在5cm-8cm之间。优选的，所述超声波发射探头、超声波接收探头、集成电路CX20106A芯片电路和74LS04放大电路集成为一个HR-SR04超声波集成模块。进一步的，还包括按键输入模块，所述按键输入模块与所述单片机控制模块连接，用以设定报警距离。优选的，所述显示模块为4位共阴极数码管。优选的，所述单片机控制模块为STC89C52型单片机。优选的，所述报警模块为蜂鸣器。本专利技术另外公开了一种追尾防撞方法，利用上述任意一项所述的超声波智能测距报警系统，其步骤包括：步骤1：通过单片机控制模块接收超声波测距模块中的测试数据，并计算前车静止或前方为障碍物时，自车与前车的危险报警距离和提醒报警距离；步骤2：计算前车匀速行使时，自车与前车的危险报警距离和提醒报警距离；步骤3：计算前车减速行使时，自车与前车的危险报警距离和提醒报警距离。进一步的，步骤1中，前车走过的距离X2为0，报警距离d为自车走过的距离X1加上安全间距d0之和，具体包括以下步骤：步骤11：计算危险报警距离；X1=v1(ta+ts2)+v122a1]]>故，其中，X1代表自车走过的距离，单位为m；v1代表自车速度，单位为m/s；ta代表制动器协调时间，单位为s；ts代表制动减速度增长时间，单位为s；a1代表自车制动减速度，单位为m/s2；db代表危险报警距离，单位为m；d0代表安全间距，单位为m；步骤12：计算提醒报警距离；X1=v1(ta+tr+ts2)+v122a1]]>故，其中，tr代表驾驶员反应时间，单位为s；dw代表提醒报警距离，单位为m。进一步的，步骤2中，报警距离d加上前车走过的距离X2之和等于自车走过的距离X1加上安全间距d0之和，具体包括以下步骤：步骤21：计算危险报警距离；X1＝s1+s2+s3，其中，X1代表自车走过的距离，单位为s；s1、s2、s3为自车在制动器协调时间ta、制动减速度增长时间ts、驾驶员反应时间tr三个时间段内行驶过的距离，s1＝v1ta其中，v1代表自车速度，单位为m/s；在制动减速度增长时间ts末，自车的末速度v’1为v1,=v1-a12tst2]]>令t＝ts，则：v1,=v1-a1ts2]]>其中，a1代表自车制动减速度，单位为m/s2；设在干燥路面上制动减速度为6m/s2，ts为0.2s，则v1-v1,=a1ts2]]>代入参数，可计算出自车在ts末速度将降低0.6m/s，当前后车速相差小于0.6m/s时，自车制动减速度不用达到最大值自车速度就会比前车速度还低，设此时自车制动减速度的增长时间为t’，s2=∫0t(v1-a12tst2)dt=v1t,-a1t,36ts]]>t,=2vreltsa1]]>X1=v1ta+v1t,-a1t,36ts]]>X2＝v2ta+v2t’故，令vrel＝v1-v2db=vrel(ta+t,)-a1t,36ts+d0]]>其中，vrel代表相对速度，单位为m/s；X2代表前车走过的距离，单位为m；db代表危险报警距离，单位为m；v2代表前车速度，单位为m/s；d0代表安全间距，单位为m；当前后车速相差大于等于0.6m/s时，自车制动减速度将会达到最大值并会存在持续制动时间，设此时自车持续制动时间为t’v，tv,=2vrel-a1ts2a1]]>X1=v1(ta+t本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波智能测距报警系统，其特征在于，包括单片机控制模块、超声波测距模块、报警模块和显示模块，其中：所述单片机控制模块，用以：通过内部的定时器进行计数，记录超声波发射点至障碍物之间往返传播所用的时间，并计算障碍物与超声波发射点之间的距离；将障碍物与超声波发射点之间的距离与所述单片机控制模块内部预设的报警阈值进行比较，当障碍物与超声波发射点之间的距离小于报警阈值时，发送一报警信号至所述报警模块；所述超声波测距模块与所述单片机控制模块电性连接，用以：将所述单片机控制模块输出的脉冲信号发射出去，并接收超声波回波信号输入至所述单片机控制模块；所述报警模块与所述单片机控制模块电性连接，用以根据所述单片机控制模块发送的报警信号进行报警；所述显示模块与所述单片机控制模块电性连接，用以显示超声波发射点与障碍物之间的距离。

【技术特征摘要】
1.一种超声波智能测距报警系统，其特征在于，包括单片机控制模块、超声波测距模块、报警模块和显示模块，其中：所述单片机控制模块，用以：通过内部的定时器进行计数，记录超声波发射点至障碍物之间往返传播所用的时间，并计算障碍物与超声波发射点之间的距离；将障碍物与超声波发射点之间的距离与所述单片机控制模块内部预设的报警阈值进行比较，当障碍物与超声波发射点之间的距离小于报警阈值时，发送一报警信号至所述报警模块；所述超声波测距模块与所述单片机控制模块电性连接，用以：将所述单片机控制模块输出的脉冲信号发射出去，并接收超声波回波信号输入至所述单片机控制模块；所述报警模块与所述单片机控制模块电性连接，用以根据所述单片机控制模块发送的报警信号进行报警；所述显示模块与所述单片机控制模块电性连接，用以显示超声波发射点与障碍物之间的距离。2.根据权利要求1所述的一种超声波智能测距报警系统，其特征在于，所述超声波测距模块包括超声波发射电路和超声波接收电路，其中：所述超声波发射电路包括超声波放大器和超声波发射探头，所述超声波放大器将所述单片机控制模块输出的脉冲信号进行放大后经所述超声波发射探头转换成机械波发射出去，所述超声波放大器采用74LS04放大电路；所述超声波接收电路包括超声波接收探头、集成电路CX20106A芯片电路，所述超声波接收探头接收所述超声波发射探头发射的机械波经障碍物反射回来的超声波信号，所述CX20106A芯片电路用以对接收到的超声波信号进行放大、限幅、带通滤波、峰值检波、整形、比较；所述超声波发射探头和超声波接收探头位于同一水平平行直线上，且两者之间的距离在5cm-8cm之间。3.根据权利要求2所述的一种超声波智能测距报警系统，其特征在于，所述超声波发射探头、超声波接收探头、集成电路CX20106A芯片电路和74LS04放大电路集成为一个HR-SR04超声波集成模块。4.根据权利要求1或2所述的一种超声波智能测距报警系统，其特征在于，还包括按键输入模块，所述按键输入模块与所述单片机控制模块连接，用以设定报警距离。5.根据权利要求1所述的一种超声波智能测距报警系统，其特征在于，所述显示模块为4位共阴极数码管。6.根据权利要求1所述的一种超声波智能测距报警系统，其特征在于，所述单片机控制模块为STC89C52型单片机。7.根据权利要求1所述的一种超声波智能测距报警系统，其特征在于，所述报警模块为蜂鸣器。8.一种追尾防撞方法，其特征在于，利用权利要求1-7中任意一项所述的超声波智能测距报警系统，其步骤包括：步骤1：通过单片机控制模块接收超声波测距模块中的测试数据，并计算前车静止或前方为障碍物时，自车与前车的危险报警距离和提醒报警距离；步骤2：计算前车匀速行使时，自车与前车的危险报警距离和提醒报警距离；步骤3：计算前车减速行使时，自车与前车的危险报警距离和提醒报警距离。9.根据权利要求8所述的一种追尾防撞方法，其特征在于，步骤1中，前车走过的距离X2为0，报警距离d为自车走过的距离X1加上安全间距d0之和，具体包括以下步骤：步骤11：计算危险报警距离；X1=v1(ta+ts2)+v122a1]]>故，其中，X1代表自车走过的距离，单位为m；v1代表自车速度，单位为m/s；ta代表制动器协调时间，单位为s；ts代表制动减速度增长时间，单位为s；a1代表自车制动减速度，单位为m/s2；db代表危险报警距离，单位为m；d0代表安全间距，单位为m；步骤12：计算提醒报警距离；X1=v1(ta+tr+ts2)+v122a1]]>故，其中，tr代表驾驶员反应时间，单位为s；dw代表提醒报警距离，单位为m。10.根据权利要求8所述的一种追尾防撞方法，其特征在于，步骤2中，报警距离d加上前车走过的距离X2之和等于自车走过的距离X1加上安全间距d0之和，具体包括以下步骤：步骤21：计算危险报警距离；X1＝s1+s2+s3，其中，X1代表自车走过的距离，单位为s；s1、s2、s3为自车在制动器协调时间ta、制动减速度增长时间ts、驾驶员反应时间tr三个时间段内行驶过的距离，s1＝v1ta其中，v1代表自车速度，单位为m/s；在制动减速度增长时间ts末，自车的末速度v’1为v1,=v1-a12tst2]]>令t＝ts，则：v1,=v1-a1ts2]]>其中，a1代表自车制动减速度，单位为m/s2；设在干燥路面上制动减速度为6m/s2，ts为0.2s，则v1-v1,=a1ts2]]>代入参数，可计算出自车在ts末速度将降低0.6m/s，当前后车速相差小于0.6m/s时，自车制动减速度不用达到最大值自车速度就会比前车速度还低，设此时自车制动减速度的增长时间为t’，s2=∫0t(v1-a12tst2)dt=v1t,-a1t,36ts]]>t,=2vreltsa1]]>X1=v1ta+v1t,-a1t,36ts]]>X2＝v2ta+v2t’故，令vrel＝v1-v2db=vrel(ta+t,)-a1t,36ts+d0]]>其中，vrel代表相对速度，单位为m/s；X2代表前车走过的距离，单位为m；db代表危险报警距离，单位为m；v2代表前车速度，单位为m/s；d0代表安全间距，单位为m；当前后车速相差大于等于0.6m/s时，自车制动减速度将会达到最大值并会存在持续制动时间，设此时自车持续制动时间为t’v，tv,=2vref-a1ts...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勤，居敏花，汤小兰，罗红艳，杭海梅，
申请(专利权)人：苏州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32