CN107139836A - 一种大型客货车智能安全报警装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型客货车智能安全报警装置及方法，包括控制单元、分别与控制单元电性连接的信号采集单元、无线通讯单元、执行单元、电源模块，其中电源模块为整套装置供电，然后通过信号采集单元采集客货车右转向动作和路面障碍物情况，把检测数据反馈到控制单元，控制单元处理反馈信息后驱动执行单元进行声光报警并且设置的无线通讯单元辅助提醒驾驶室内的驾驶员以达到及时报警，再通过设置的投射系统利用频闪灯的光线投射到地面形成警示驾驶员的危险区域，车辆在右转过程中装置不断调整危险区域，从而指示驾驶员安全驾驶，避免大型客货车右转因视野盲区而造成交通事故。

Description

一种大型客货车智能安全报警装置及方法

技术领域

本发明涉及交通安全领域，具体的说，是一种大型客货车智能安全报警装置及方法。

背景技术

在车辆行驶中存在一个常见而又及容易引起交通事故的问题，当驾驶员位于驾驶座位置正常驾驶时，他的视线会被车体遮挡或受反光镜角度限制，总是存在不能直接观察到的区域，称为视野盲区。大型货车由于体积大、轴距长、反光镜显示角度范围有限，盲区范围比小轿车更大，在右转弯时容易发生行人被卷入车底造成伤亡的交通事故。

在专利号为ZL201220000139.2的一种基于汽车右转弯时的侧面防撞报警装置中提供了一种报警装置，能够在汽车右转向时通过车身安装的右转弯时的侧面防撞报警装置检测障碍物，然后发出报警声光提醒驾驶员以避免汽车右转弯时因视野盲区而装上障碍物或者行人。这种盲区监控装置虽然能够提示驾驶员右侧有障碍物需要注意，但是并不能对驾驶员在驾驶上做出任何指示，这样极容易造成驾驶员紧张，迫使驾驶员下车检查。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型客货车智能安全报警装置及方法，能够实现在大型客货车在右转向时不仅能够检测到行人或障碍物后报警提醒，而且能够从车体右侧安装的报警装置中投射出光线，在地面显示出一片危险区域，从而指示驾驶员避让危险区域驾驶，达到安全行驶。

本发明通过下述技术方案实现：一种大型客货车智能安全报警装置包括报警装置本体、控制单元、分别与控制单元电性连接的信号采集单元、无线通讯单元、执行单元、电源模块。

所述控制单元包括单片机处理器且单片机处理器设置与报警装置本体内部，用于接收信号采集单元采集的数据并处理后发送控制指令给执行单元，其中单片机采用STC89C52，STC89C52单片机采用C语言的编译环境，适用范围较广，而且录入控制程序简单，使用方便。

所述信号采集单元包括红外双鉴探测器和六轴传感模块，所述红外双鉴探测器为被动红外加微波式探测器，设置于报警装置本体表面且与单片机处理器电性连接，用于检测人体移动或障碍物；所述六轴传感模块包括六轴传感器和信号调制电路，六轴传感器设置于报警装置本体内部且通过信号调制电路与单片机处理器电性连接，用于检测车辆右转动作。

所述无线通讯模块包括收发天线和信号收发装置，收发天线设置与报警装置本体的顶部，无线通讯模块设置于报警装置本体内部并与单片机处理器电性连接，用于无线通讯外部设备，远程接收报警信息和处理报警信息。

所述执行单元包括投射系统和报警系统，所述投射系统包括设置于报警装置本体表面的频闪灯、可控挡板以及安装在报警装置本体内部与可控挡板连接的舵机，且舵机与频闪灯通过驱动电路与单片机处理器电性连接，用于辅助报警系统进行闪光报警和投射出危险区域，这里的驱动电路分别指舵机驱动电路和频闪灯驱动电路。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述投射系统在信号采集单元检测到障碍物后会自动向地面投射出光线形成区域，投射区域为危险区域以辅助驾驶员正常驾驶，完成车辆右转驶出危险区域。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述危险区域会随着车辆运动而改变，在车辆右转过程中，通过红外双鉴探测器不断采集路面情况结合六轴传感模块检测车辆右转动作的数据，传输实时数据给单片机处理器，单片机处理器处理数据后驱动舵机控制可控挡板遮挡频闪灯从而不断调整投射区域，以指示驾驶员安全驶出危险区域。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述报警系统为声音报警模块，包括高分贝喇叭且高分贝喇叭安装在报警装置本体的表面，在进行声音报警的同时，频闪灯能够辅助报警，从而达到声光报警，使报警更加醒目，更能引起驾驶员或者行人的注意。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述无线通信模块为蓝牙模块、ZIGBEE模块、WIFI模块中的任一种，可根据信息传输需求选用其中一种。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述电源模块包括电源开关按键、电源开关电路以及供电电源且电源开关电路分别与电源开关按键、供电电源、单片机处理器连接，其中供电电源为锂电池并且可以充电和拆卸。

为了更好的实现本发明，进一步地，可控挡板由反光材料制成，可以将频闪灯灯光反射到地面，其中反光材料选用反光率较高的材料，有需要的情况下，可加镀反射膜。

为了更好的实现本发明，进一步地，频闪灯为伏爆闪型频闪灯。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述信号调制电路包括稳压芯片RT9193-33和六轴传感芯片MPU6050，且MPU6050的NC引脚5与RT9193-33的MPU AD0相连接。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述外部设备可以是手机、平板电脑、笔记本等带有显示功能的移动设备，可用于接收报警信息，进一步提醒驾驶室内的驾驶员出现的紧急情况，还能够通过外部设备向控制单元发送指令停止报警。

一种大型客货车智能安全报警方法，包括以下几个步骤：

步骤S1：采集单元在大型客货车右转时进行路面信息采集；

步骤S2：采集的信息反馈到控制单元进行比较判断处理；

步骤S3：经确定有右转区域障碍物，报警装置进行声光报警提醒驾驶员和行人；

步骤S4：报警装置的投射系统在地面通过光线投射出危险区域，提醒驾驶员小心驾驶；

步骤S5：随着大型客货车右转，带有六轴传感器的报警装置调整危险区域面积大小，直到右转结束，危险区域消失，报警结束。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述步骤S1中采集单元通过采集人体红外线辐射以及微波反射来检测是否有人体移动或障碍物。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述步骤S5中报警装置调整危险区域具体通过以下步骤实现：

步骤S51：设置于报警装置中的六轴传感模块检测大型客货车右转时的倾斜角；

步骤S52：控制控制单元中的处理器通过接收并计算倾斜角数据；

步骤S53：倾斜角数据经处理器经处理后输出相对应控制舵机的PWM信号，进而控制舵机，与此同时，与舵机相连接的可控挡板随电机转动而伸缩移动，可控挡板反射频闪灯光线到地面形成危险区域，因可控挡板的伸缩即可控制危险区域的面积。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）通过采用三轴加速器与三轴陀螺仪相结合的六轴传感器感应车辆右转，三轴加速器感应X/Y/Z轴向上的加速度，三轴陀螺仪是分别感应左右倾斜、前后倾斜、左右摇摆的全方位动态信息，然后通过单片机计算处理六轴传感器所采集的数据分析出车辆右转的角度大小，进而驱动舵机控制可控档板伸缩，可控挡板的伸缩能把频闪灯光线折射到地面形成可变区域，即为危险区域，根据右转角度调节危险区域的大小，进而提醒驾驶员能够有效避开危险区域。

（2）通过采用红外双鉴检测器，探测器为被动红外与微波相结合的双鉴探测器，不仅能够微波探测器的可靠性、与热源无关的优点而且集合了被动红外探测器无需照明和亮度要求、可昼夜运行的特点，能够精准检测障碍物和行人，大大降低了误报率。

（3）报警系统有频闪灯辅助高分贝喇叭实现声光一体报警，并增设可控挡板将频闪灯灯光投射到地面，实现地面危险区域警示功能，其中频闪灯采用伏爆闪型频闪灯，耗电量小发光强度大，即使在日照强度很强时，地面上的灯光投射区域依然清晰可见，以指示驾驶员安全驾驶。

（4）通过采用增添无线通讯模块，可将报警信号通过无线传输到其他可以无线通讯的外部设备，让驾驶员在驾驶室里也可收到报警信息，进一步起到了报警提示的作用，并且可以通过外部设备向控制单元无线发送控制指令以关闭报警装置。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明的具体原理框图。

图3为本发明的智能报警装置结构示意图。

图4为本发明智能报警装置的截面图

图5为投射系统的投射区域示意图。

图6为投射区域放大后示意图。

图7为舵机控制电路原理图。

图8为六轴传感模块电路原理图。

图9为六轴传感模块工作流程图。

其中，1、投射系统；2、声音报警模块；3、控制单元；4、收发天线；5、可控挡板；6、频闪灯；7、舵机；8、高分贝喇叭；9、电源开关按键；10、锂电池；11、红外双鉴探测器；12、单片机处理器；13、无线通讯模块；14、六轴传感模块。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种大型客货车智能安全报警装置，如图1所示：主要包括报警装置本体、控制单元3、分别与控制单元3电性连接的信号采集单元、无线通讯单元、执行单元、电源模块，其中，无线通讯单元与外部设备无线通讯，其工作原理为：电源模块为整套装置供电，然后通过信号采集单元采集客货车右转向动作和路面障碍物情况，把检测数据反馈到控制单元3，控制单元3处理反馈信息后驱动执行单元进行声光报警并且设置的无线通讯单元辅助提醒驾驶室内的驾驶员以达到及时报警，再通过设置的投射系统1把光线投射到地面形成警示驾驶员的危险区域。

具体的，如图2、图3、图4所示：所述控制单元3包括单片机处理器12且单片机处理器12设置与报警装置本体内部，用于接收信号采集单元采集的数据并处理后发送控制指令给执行单元；所述信号采集单元包括红外双鉴探测器11和六轴传感模块14，所述红外双鉴探测器11为被动红外加微波式探测器，设置于报警装置本体表面且与单片机处理器12电性连接，用于检测人体移动或障碍物；所述六轴传感器设置与报警装置本体内部且与单片机处理器12电性连接，用于检测车辆右转动作；所述无线通讯模块13包括收发天线4和信号收发装置，收发天线4设置与报警装置本体的顶部，无线通讯模块13设置于报警装置本体内部并与单片机处理器12电性连接，用于无线通讯外部设备，远程接收报警信息和处理报警信息；所述执行单元包括投射系统1和报警系统，所述投射系统1包括设置于报警装置本体表面的频闪灯6、可控挡板5以及安装在报警装置本体内部与可控挡板5连接的舵机7，且舵机7与频闪灯6通过驱动电路与单片机处理器12电性连接，用于辅助报警系统进行闪光报警和投射出危险区域。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，所述投射系统1在信号采集单元检测到障碍物后会自动向地面投射出光线形成区域，投射区域为危险区域以辅助驾驶员正常驾驶，完成车辆右转驶出危险区域。

所述危险区域会随着车辆运动而改变，在车辆右转过程中，通过红外双鉴探测器11不断采集路面情况结合六轴传感模块14检测车辆右转动作的数据，传输实时数据给单片机处理器12，单片机处理器12处理数据后驱动舵机7控制可控挡板5遮挡频闪灯6从而不断调整投射区域，以指示驾驶员安全驶出危险区域。

所述报警系统为声音报警模块2，包括高分贝喇叭8且高分贝喇叭8安装在报警装置本体的表面，在进行声音报警的同时，频闪灯6能够辅助报警，从而达到声光报警，使报警指示更加醒目，更能引起驾驶员或者行人的注意。

所述频闪灯6为伏爆闪型频闪灯，采用伏爆闪型频闪灯，耗电量小发光强度大，即使在日照强度很强时，地面上的灯光投射区域依然清晰可见。

所述无线通信模块13为蓝牙模块、ZIGBEE模块、WIFI模块中的任一种，可根据信息传输需求选用其中一种，最低配置为蓝牙模块，蓝牙模块的传输距离为10m左右，在驾驶员不离开驾驶室的情况下，完全不影响通讯，而且信息传输稳定，网络响应较快，成本不高，使用也简单。若是对通讯距离有要求，可以需求选用WIFI或者ZIGBEE模块来实现信息远距离传输。

所述电源模块包括电源开关按键9、电源开关电路以及供电电源且电源开关电路分别与电源开关按键9、供电电源、单片机处理器12连接，其中供电电源为锂电池10并且可以充电和拆卸，可以单独对装置进行供电并电压为12伏的锂电池，使用方便，而且能够体积很小，不必占用更多的空间。

所述可控挡板5由反光材料制成，可以将频闪灯6灯光反射到地面，反光材料的反光率越高越好，且如果有需要可以镀一层反射膜，来增强反射率。

所述外部设备可以是手机、平板电脑、笔记本等带有显示功能的移动设备，报警信息可以在显示屏上显示，并且可以向报警装置发送停止报警的指令来解除报警状态。

所述信号调制电路包括稳芯片RT9193-33和六轴传感芯片MPU6050，且MPU6050的NC引脚5与RT9193-33和MPU AD0相连接。

实施例3：

本实施例的一种大型客货车智能安全报警装置，其中，六轴传感模块14中的电路原理图也就是信号调制电路如图8所示：信号调制电路包括稳压芯片RT9193-33和六轴传感芯片MPU6050，且MPU6050的NC引脚5与RT9193-33的MPU AD0相连接。其与单片机连接关系为：SCL和SDA是连接单片机处理器的IIC接口，单片机处理器通过这个IIC接口来控制MPU6050，另外还有一个IIC接口：AUX_CL和AUX_DA，这个接口可用来连接外部从设备，比如磁传感器。VLOGIC是IO口电压，该引脚最低可以到1.8V，我们一般直接连接VDD即可。AD0是从IIC接口接单片机处理器的地址控制引脚，该引脚控制IIC地址的最低位。如果接GND，则MPU6050的IIC地址是：0X68，如果接VDD，则是0X69，这里的地址是不包含数据传输的最低位的，因为最低位用来表示读写的。

其六轴传感模块14工作流程如图9所示：首先初始化传感器，其实就是让MPU6050内部所有寄存器恢复默认值，通过对电源管理寄存器0X6B的bit7写1实现。复位后，电源管理寄存器1恢复默认值0X40，然后必须设置该寄存器为0X00，以唤醒MPU6050，进入正常工作状态。

通过设置在前端的角速度传感器（陀螺仪）和加速度传感器采集X轴Y轴的数据，并且存储数据到存储器中。接着通过置系统时钟源来使能角速度传感器和加速度传感器，这里采用SCL时钟来进行判断，同样是通过电源管理寄存器 1（0X1B）来设置，该寄存器的最低三位用于设置系统时钟源选择。再是读取MPU6050加速度计输出值，去除零点漂移，通过自带的运算处理器计算得到角度（弧度），并将弧度转化成度。读取MPU6050陀螺仪输出值，去除零点漂移，计算得到角速度，角速度积分计算得到角度值。最后将得到的角度和角速度输入卡尔曼滤波器进行滤波，经滤波过后，并计算得到车辆右转时的倾角。

实施例4：

本实施例在实施例3通过六轴传感模块14计算出车辆右转时倾斜角度的基础上进一步详述其投射系统的工作原理，结合图5、图6说明：在车辆驶入右方道路使，开始进行右转向，六轴传感器采集到车右转的方位数据，将数据传给单片机，单片机通过内部算法处理后计算出内轮差范围，再将内轮差范围经过进一步处理后输出为PWM舵机控制信号，已知舵机的转动位置是靠控制PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比来实现的，因此通过生成的PWM舵机控制信号来调节舵机7的转向角度，因舵机7通过齿轮与挡板相连接，进而可以调节挡板的前后移动伸缩，因可控挡板5长度17.2cm，装置的安装高度为2.2m至3.0m，这样可使投射区域最小宽度为17.2cm，而最大宽度远大于内轮差宽度，投射区域长度最小可为0m，则投射区域面积可以随意更改，挡板前移则投射区域增大，后移则投射区域减小，投射区域由两个半圆和一个矩形组成，则可以算出投射区域面积和挡板前后移动的比例关系，再由内轮差的大概计算方式，内轮差=转向角*前后两轮的轴距*0.01，计算出此时内轮差大小，最后根据内轮差大小控制挡板前后移动距离，随着车的右转投射区域跟着转动，同时也投射范围不断改变，最终投射的总范围与图中内轮差区域大小相近，并且投射范围是一个红色区域它能警示行人和司机远离该区域。

实施例5：

本实施例的一种大型客货车智能安全报警装置，其红外双鉴探测器11中的工作原理为：电路接通电源后，微波振荡电路产生的、单频幅值信号由外部天线发射到空间，产生一个三维空间微波防护区，天线同时也能收到回音。反射回来的微波信号与原始信号的频率之间混合后产生微弱的频移信号，该信号经放大器放大，放大后发送到鉴幅比较器，比较后将一定强度的检测信号转换为宽度不同幅值脉冲输出，从而判定所检测区域是否有障碍物或者行人。

热释电人体红外传感器检测人体辐射的红外线能量的变化，利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿，当红外线辐射到传感器时，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜，将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号，并对信号进行滤波、放大延迟、比较等处理，当环境温度接近人体温度时，为减小误报而外加温度检测电路。最后将红外和微波探测器信号输入到一个或门，将输入都为低电平视为有效信号，这样只有当都为低电平时才会输出低电平，起到共同检测的效果。

舵机7的驱动电路如图7所示：接入7.2V的电源电压，需一个外围电压转换电路将电源电压转换为舵机7的工作电压6 V，通过采用LM2596电流输出降压开关型集成稳压芯片，具有很好的线性和负载调节特性，可调版本可以输出小于37V的各种电压，并且能够实现振荡频率误差在±15%的范围内；可以用仅80μA的待机电流，实现外部断电，并具有自我保护电路，这样极大地简化了开关电源电路的设计，电流再经过整流二极管进行整流等处理，最终向PWM输出6V的电压，通过控制PWM输出来调节舵机7的转向角度。

实施例6：

本实施例的一种大型客货车智能安全报警方法，其具体工作过程为：先将安全报警装置安装在车辆右侧，将开关打开让电源对设备进行供电，当六轴传感器检测到车辆右转，频闪灯6立即点亮和红外双鉴探测器11立即打开，并通过可控挡板5将灯光投射到地面，得以显示出危险范围，危险范围是一个红色区域它能警示行人和司机远离该区域，六轴传感器将检测到的车右转方位数据传给单片机处理器12，单片机处理器12通过程序设定控制舵机7的转向角度，进而调整可控挡板5的前后移动，从而改变地面投射灯光的范围，当红外双鉴探测器11检测到有障碍物在危险区域内时，触发高分贝喇叭声音报警，频闪灯6不停闪烁报警，同时无线通信模块向外部设备发送报警信号，并可以通过外部设备控制其报警，当避开障碍物时便关闭声音报警和频闪灯6停止闪烁，并将危险范围继续投射到地面，直至检测到右转结束关闭检测和停止投射。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型客货车智能安全报警装置，包括报警装置本体，其特征在于：还包括控制单元（3）以及分别与控制单元（3）电性连接的信号采集单元、无线通讯单元、执行单元、电源模块；

所述控制单元（3）为用于接收信号采集单元采集的数据并处理后发送控制指令给执行单元的单片机处理器（12）且单片机处理器（12）设置于报警装置本体内部；

所述信号采集单元包括用于检测人体移动或障碍物的红外双鉴探测器（11）和用于检测车辆右转动作的六轴传感模块（14）；所述红外双鉴探测器（11）为被动红外/微波式探测器，设置于报警装置本体表面且与单片机处理器（12）电性连接；所述六轴传感模块（14）包括六轴传感器和信号调制电路，六轴传感器设置于报警装置本体内部且通过信号调制电路与单片机处理器（12）电性连接；

所述无线通讯模块（13）包括用于接收和发射无线信号的收发天线（4）和用于处理无线信号的信号收发装置，收发天线（4）设置于报警装置本体的顶部，无线通讯模块（13）设置于报警装置本体内部并与单片机处理器（12）电性连接；

所述执行单元包括投射系统（1）和报警系统，所述投射系统（1）包括设置于报警装置本体表面的频闪灯（6）、可控挡板（5）以及安装在报警装置本体内部与可控挡板（5）连接的舵机（7），且舵机（7）与频闪灯（6）分别通过驱动电路与单片机处理器（12）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种大型客货车智能安全报警装置，其特征在于：所述可控挡板（5）设置于频闪灯（6）外，且与用于控制可控挡板（5）的伸缩的舵机（7）连接。

3.根据权利要求2所述的一种大型客货车智能安全报警装置，其特征在于：所述可控挡板（5）由反光材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种大型客货车智能安全报警装置，其特征在于：所述频闪灯（6）为伏爆闪型频闪灯。

5.根据权利要求1所述的一种大型客货车智能安全报警装置，其特征在于：所述报警系统为声音报警模块（2），声音报警模块（2）为安装在报警装置本体的表面的高分贝喇叭（8）。

6.根据权利要求1所述的一种大型客货车智能安全报警装置，其特征在于：所述电源模块包括电源开关按键（9）、电源开关电路以及供电电源，电源开关电路分别与电源开关按键（9）、供电电源、单片机处理器（12）连接，其中供电电源为可拆卸式、可反复充放电的锂电池（10）。

7.根据权利要求1所述的一种大型客货车智能安全报警装置，其特征在于：所述信号调制电路包括稳压芯片RT9193-33和六轴传感芯片MPU6050，且MPU6050的NC引脚5与RT9193-33的MPU AD0引脚相连接。

8.一种大型客货车智能安全报警方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤S1：采集单元在大型客货车右转时进行路面信息采集；

步骤S2：采集的信息反馈到控制单元（3）进行比较判断处理；

步骤S3：经确定有右转区域障碍物，报警装置进行声光报警提醒驾驶员和行人；

步骤S4：报警装置的投射系统（1）在地面通过光线投射出危险区域，提醒驾驶员小心驾驶；

步骤S5：随着大型客货车右转，带有六轴传感器的报警装置调整危险区域面积大小，直到右转结束，危险区域消失，报警结束。

9.根据权利要求8所述的一种大型客货车智能安全报警方法，其特征在于：所述步骤S1中采集单元通过采集人体红外线辐射以及微波反射来检测是否有人体移动或障碍物。

10.根据权利要求8所述的一种大型客货车智能安全报警方法，其特征在于：所述步骤S5中报警装置调整危险区域具体通过以下步骤实现：

步骤S51：设置于报警装置中的六轴传感模块（14）检测大型客货车右转时的倾斜角；

步骤S52：控制控制单元（3）中的处理器通过接收并计算倾斜角数据；

步骤S53：倾斜角数据经处理器经处理后输出相对应控制舵机（7）的PWM信号，进而控制舵机（7），与此同时，与舵机（7）相连接的可控挡板（5）随电机转动而伸缩移动，可控挡板（5）反射频闪灯（6）光线到地面形成危险区域，因可控挡板（5）的伸缩即可控制危险区域的面积。