汽车陡坡通过性预判与警示系统技术方案

本实用新型专利技术汽车陡坡通过性预判与警示系统，属于汽车安全领域，系统包括测距传感器、舵机、单片机、传动机构、LCD显示模块和蜂鸣器，测距传感器与单片机的输入端相连，舵机、LCD显示模块及蜂鸣器都与单片机的输出端相连；测距传感器的数量为两个，分别为测距传感器Ⅰ和测距传感器Ⅱ，测距传感器Ⅰ安装在汽车车体顶部，测距传感器Ⅱ安装在传动机构的传动齿轮Ⅰ上；舵机安装在汽车前端且处于与汽车底盘最低点同一水平面的位置上，舵机与传动机构固定连接；该系统通过对坡道信息的自动采集和单片机对实时数据的分析处理，实现了汽车陡坡通过性的预判和坡道最优通过路径的确定，并将其反馈给驾驶人员，从而避免汽车在陡坡的剐蹭。

Pre judgment and warning system for automobile steep slope

The utility model belongs to the automobile safety field. The system includes the distance sensor, the rudder, the single chip microcomputer, the transmission mechanism, the LCD display module and the buzzer. The distance sensor is connected with the input terminal of the single chip microcomputer, and the steering machine, the LCD display module and the buzzer are all the output of the single chip. The number of distance sensors is two, the range sensor I and the range sensor II, which are mounted on the top of the car body, and the range sensor II is installed on the transmission gear I of the transmission mechanism; the steering gear is mounted on the front end of the car and is at the same horizontal plane as the lowest point of the car chassis. The system has fixed connection with the transmission mechanism. Through the automatic acquisition of the information of the ramp and the analysis and processing of the real-time data by the single chip microcomputer, the system realizes the pre judgment of the vehicle steep slope and the optimal path of the ramp, and feedback it to the driver, so as to avoid the rubbing of the car on the steep slope.

【技术实现步骤摘要】
汽车陡坡通过性预判与警示系统
本专利技术属于汽车安全领域，具体涉及一种汽车陡坡通过性预判与警示系统。
技术介绍
随着我国道路条件的不断改善和汽车保有量的不断增加，安全行驶问题日益突出。因此，如何实现汽车的安全行驶提示及控制将成为人们争相研究的热点。现行的国家道路标准规范规定，普通公路的最大纵坡度为10％，高速公路的最大纵坡度为5％，不同的设计时速的道路要求的坡度不同，最大坡度一般在3％～10％不等。但实际道路环境非常复杂，遇到一些纵坡度较大的特殊路段时，由于绝大部分汽车的接近角与离去角均小于20°，因此汽车很容易直接接触地面，造成车体损伤。现有的国内外对汽车特殊坡道碰撞的防护方法，主要有基于目测的人为减速、基于缓冲材料的被动式机械防护、基于车载GPS定位的预警系统。这些方法都属于被动防御，主动性差，无法主动对坡道进行提前检测和准确判断。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：在汽车以足够高的平均车速通过陡坡坡道时，由于接近角和离去角过小，经常会发生“触头失效”和“托尾失效”，汽车很容易直接接触地面，造成车体损伤，针对现有技术中存在的这一技术问题，提供了一种汽车陡坡通过性预判与警示系统。本专利技术采用如下的技术方案：本专利技术提出了一种汽车陡坡通过性预判与警示系统，其特征在于：包括测距传感器、舵机、单片机、传动机构、LCD显示模块及蜂鸣器，所述测距传感器的数量为两个，分别为测距传感器Ⅰ和测距传感器Ⅱ，测距传感器Ⅰ安装在汽车车体顶部，测距传感器Ⅱ安装在传动机构的传动齿轮Ⅰ上；所述舵机安装在汽车前端且处于与汽车底盘最低点同一水平面的位置上，舵机与传动机构固定连接；所述单片机的输入端连接测距传感器，单片机的输出端连接舵机、LCD显示模块及蜂鸣器；所述传动机构包括传动齿轮Ⅰ、传动齿轮Ⅱ和连杆，连杆一端与舵机连接，另一端与传动齿轮Ⅰ的中心相连接，传动齿轮Ⅰ和传动齿轮Ⅱ啮合。进一步，所述测距传感器为激光传感器。进一步，所述舵机采用SD5数字舵机。进一步，所述单片机采用STM32单片机。进一步，所述LCD显示模块的显示屏采用TFT-LCD触摸显示屏。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：1)整个汽车陡坡通过性预判与警示系统结构简单，安装调试方便。2)主动性强，能提前对坡道数据进行准确检测和处理，并通过LCD显示模块和蜂鸣器实现人机信息交互。3)充分利用激光高方向性、高单色性、高分辨率、高功率等优势，并通过滤波降噪处理提高了激光信号的抗干扰能力。4)通过单片机、舵机和激光传感器的组合技术，通过两次数据处理和决策实现坡道最优通过路径的确定，有效避免了汽车在陡坡坡道的剐蹭。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术示意性实施例及其说明用于理解本专利技术，并不构成本专利技术的不当限定，在附图中：图1为本专利技术汽车陡坡通过性预判与警示系统结构框图。图2为本专利技术汽车陡坡通过性预判与警示系统原理图。图3为本专利技术汽车陡坡通过性预判与警示系统结构示意图。图4为本专利技术的测距传感器与传动机构位置示意图。图5为传动机构左视图。图6为传动机构俯视图。图中各标记如下：1-测距传感器、101-测距传感器Ⅰ、102-测距传感器Ⅱ、2-舵机、3-单片机、4-传动机构、401-传动齿轮Ⅰ、402-传动齿轮Ⅱ、403-连杆、5-LCD显示模块、6-蜂鸣器。具体实施方式为了更清楚地表明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细的叙述。参阅图1～图6，本专利技术的汽车陡坡通过性预判与警示系统包括测距传感器1、舵机2、单片机3、传动机构4、LCD显示模块5及蜂鸣器6，所述测距传感器1的数量为两个，分别为测距传感器Ⅰ101和测距传感器Ⅱ102，测距传感器Ⅰ101安装在汽车车体顶部，测距传感器Ⅱ102安装在传动机构4的传动齿轮Ⅰ401上；所述舵机2安装在汽车前端且处于与汽车底盘最低点同一水平面的位置上，舵机2与传动机构4固定连接；所述单片机3的输入端连接测距传感器1，单片机3的输出端连接舵机2、LCD显示模块5及蜂鸣器6；所述传动机构4包括传动齿轮Ⅰ401、传动齿轮Ⅱ402和连杆403，连杆403一端与舵机2连接，另一端与传动齿轮Ⅰ401的中心相连接，传动齿轮Ⅰ401与传动齿轮Ⅱ402啮合。进一步，测距传感器1为激光传感器，测距传感器1用于检测汽车行驶过程中前方路面与测距传感器1位置之间的距离；舵机2为SD5数字舵机，舵机2的小齿轮部分与传动机构4的传动齿轮402固定连接，舵机2上具有凹槽，单片机3为STM32单片机，单片机3的数据分析计算单元定时采集测距传感器1向其发送的距离信息，并对采集到的距离信息进行分析计算，完成滤波降噪处理和系统误差修正后，求出相应的距离，并输出到LCD显示模块5，同时利用适当的公式运算并与单片机3数据库中相应的车辆通过性指标进行比较处理，确定能否安全通过坡道，进而控制舵机2、LCD显示模块5和蜂鸣器6的工作。所述传动机构4包括传动齿轮Ⅰ401、传动齿轮Ⅱ402和连杆403，连杆403一端插入舵机2的凹槽，另一端与传动齿轮Ⅰ401的中心相连接，传动齿轮Ⅰ401与传动齿轮Ⅱ402啮合，从而实现舵机2与测距传感器Ⅱ102之间的传动，并通过齿轮齿数控制改变传动比，从而调节转动速度。所述LCD显示模块5的显示屏采用TFT-LCD触摸显示屏，LCD显示模块5安装于汽车仪表盘旁边，将单片机3中的数据分析计算单元处理后的距离和通过性信息，通过LCD显示模块5的显示屏向驾驶人员提醒和警示。所述蜂鸣器6安装于汽车驾驶室内，当单片机3中数据分析计算判定陡坡坡道无法安全通过时，向驾驶人员发出语音提示报警。该汽车陡坡通过性预判与警示系统处于工作状态时，舵机2带动测距传感器Ⅱ102扫描与汽车车体等宽的坡道信息，测距传感器Ⅰ101和测距传感器Ⅱ102各自采集自身与路面之间的距离信息，并将采集到的距离信息发送给单片机3，单片机3的数据分析计算单元定时采集以上距离信息，进行滤波降噪处理和系统误差修正，分析计算出相应的距离，并输出到LCD显示模块5。将计算结果与单片机3的数据库中相应的车辆通过性指标进行比较处理，当确定无法安全通过时，单片机3控制舵机2工作，舵机2通过传动机构4使测距传感器Ⅱ102进行整个坡面线扫描，进而选择最优通过路径，同时将无法安全通过的信息输出到LCD显示模块5和蜂鸣器6，向汽车驾驶人员提出警示；当确定能够安全通过时，将该信息输出到LCD显示模块5，对驾驶人员进行提醒。实施例一下面详细阐述该汽车陡坡通过性预判与警示系统的工作流程：系统安装：测距传感器1与单片机3的输入端相连，舵机2、LCD显示模块5以及蜂鸣器6均与单片机3的输出端相连；测距传感器1的数量为两个，分别为测距传感器Ⅰ101和测距传感器Ⅱ102，测距传感器Ⅰ101安装在车身覆盖件的车顶盖前端，测距传感器Ⅱ102位于底盘覆盖件前端并安装在传动机构4的传动齿轮Ⅰ401上；舵机2固定在汽车底盘覆盖件前端且处于与汽车底盘最低点同一水平面的位置上，舵机2依次通过传动齿轮402、连杆403本文档来自技高网...

【技术保护点】
汽车陡坡通过性预判与警示系统，其特征在于：包括测距传感器(1)、舵机(2)、单片机(3)、传动机构(4)、LCD显示模块(5)及蜂鸣器(6)，所述测距传感器(1)的数量为两个，分别为测距传感器Ⅰ(101)和测距传感器Ⅱ(102)，测距传感器Ⅰ(101)安装在汽车车体顶部，测距传感器Ⅱ(102)安装在传动机构(4)的传动齿轮Ⅰ(401)上；所述舵机(2)安装在汽车前端且处于与汽车底盘最低点同一水平面的位置上，舵机(2)与传动机构(4)固定连接；所述单片机(3)的输入端连接测距传感器(1)，单片机(3)的输出端连接舵机(2)、LCD显示模块(5)及蜂鸣器(6)；所述传动机构(4)包括传动齿轮Ⅰ(401)、传动齿轮Ⅱ(402)和连杆(403)，连杆(403)一端与舵机(2)连接，另一端与传动齿轮Ⅰ(401)的中心相连接，传动齿轮Ⅰ(401)和传动齿轮Ⅱ(402)啮合。

【技术特征摘要】
1.汽车陡坡通过性预判与警示系统，其特征在于：包括测距传感器(1)、舵机(2)、单片机(3)、传动机构(4)、LCD显示模块(5)及蜂鸣器(6)，所述测距传感器(1)的数量为两个，分别为测距传感器Ⅰ(101)和测距传感器Ⅱ(102)，测距传感器Ⅰ(101)安装在汽车车体顶部，测距传感器Ⅱ(102)安装在传动机构(4)的传动齿轮Ⅰ(401)上；所述舵机(2)安装在汽车前端且处于与汽车底盘最低点同一水平面的位置上，舵机(2)与传动机构(4)固定连接；所述单片机(3)的输入端连接测距传感器(1)，单片机(3)的输出端连接舵机(2)、LCD显示模块(5)及蜂鸣器(6)；所述传动机构(4)包括传动齿轮Ⅰ(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世武，张召丽，杨春苇，田铮，韩丽鸿，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22