[发明专利]一种基于车车通信的协同避撞装置及避撞方法

权利要求书

1.一种基于车车通信的协同避撞装置，其特征在于：包括车辆运行信息采集单元、车车通信单元、信息处理控制单元、数据存储单元、报警单元和执行单元；

所述车辆运行信息采集单元包括轮速传感器和测距模块；轮速传感器通过螺丝安装在每个车轮上，用来获取各个车轮轮速信息，并将信息发送到信息处理控制单元；测距模块为超声波模块，用来实时获取距离前方车距信息，并将该信息发送至信息处理控制单元，测距模块通过支架和螺丝安装固定在车辆的前端；

所述车车通信单元由无线模块、通讯电缆和配套电源组成；通过配套电源为本发明供电；无线模块通过通讯电缆与信息处理控制单元相连接；

所述数据存储单元用于记录车辆运行信息和控制单元运算过程中的运行信息，通过数据存储单元自带接口与信息处理控制单元相连接，并与信息处理控制单元同时安装在同一个密闭的机壳里，并通过螺栓固定在车体内部；

所述的信息处理控制单元用来接收轮速传感器发送的车轮轮速信息，并对车轮轮速信息进行分析与处理，获得当前车辆的车轮轮速和车速信息，通过接收的车距信息来计算当前车距信息，并与无线模块通过通讯电缆相连，对其他车辆的运行信息进行采集；信息处理单元与数据存储单元安装在同一密闭的机壳里，并通过螺栓固定在车体内部；

所述报警单元与信息处理单元通过通讯线相连接，并受其信号控制；

所述执行单元为连接车辆油门和制动踏板电机的控制卡，分别固定在油门和制动踏板的电机附近，通过通讯线与信息处理控制单元相连接，受其信号控制，通过对电机的控制从而完成油门和制动踏板的开度控制，制动踏板的开度值正比于信息处理控制单元的减速度信号，油门踏板的开度值正比于信息处理控制单元的加速度信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于车车通信的协同避撞装置，其特征在于：所述的配套电源可采用汽车蓄电池供电或者自带可充电电池供电。

3.根据权利要求1所述的一种基于车车通信的协同避撞装置，其特征在于：所述的无线模块为wifi模块或zigbee模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于车车通信的协同避撞装置，其特征在于：所述的数据存储单元选择U盘、SD卡或移动硬盘。

5.根据权利要求1所述的一种基于车车通信的协同避撞装置，其特征在于：所述的信息处理控制单元为16位或32位以上单片机。

6.根据权利要求1所述的一种基于车车通信的协同避撞装置，其特征在于：所述的报警单元为指示灯、喇叭和显示屏。

7.一种应用权利要求1所述的基于车车通信的协同避撞装置的避撞控制方法，其特征在于：包括以下几个步骤：

步骤1：系统初始化；

将信息处理控制单元中的缓存清除，初始化各连接单元的状态，包括初始化车车通信单元中无线模块的网络连接、检测数据存储单元是否磁盘已满、信息处理控制单元是否与其他单元通讯正常；

步骤2：车辆信息采集单元实时获取车速和车距信息；

后车通过信息处理控制单元实时接收各个轮速传感器发送的车轮轮速脉冲信号，并对车轮轮速脉冲信号进行分析与处理，实时获得当前车辆的车轮轮速和车速信息；

后车通过信息处理控制单元实时接收测距模块中采集的车距信息，并对该车距信息进行分析与处理，计算安全车距其中a_dmax为最大减速度，由轮胎和路面附着系数决定，为常数；V_x为相对车速，为后车车速减去前车车速，t_min是执行机构延迟时间；

最大减速度a_dmax取值为：a_dmax＝g×φ；φ为附着系数，g为重力加速度；

步骤3：车与车之间通过车车通信单元进行信息交互；

后车通过车车通信单元实时向前车的信息处理控制单元发送当前车速、车距a_Sa以及信息处理控制单元中计算出的分配加速度值，同时接收前车辆的车速、车距以及分配减速度值，并计算和前车间车车间相对车速V_x；

步骤4：后车信息处理控制单元检测车距小于安全车距时触发避撞功能；

后车通过信息处理控制单元实时判断当前车距与安全车距的关系，当车距大于等于安全车距时，正常行驶；当车距小于安全车距时，触发内部协同避撞功能，计算后车当前期望减速度值a_Sa：

aSa=Vx2/(2×Sa);]]>

判断后车当前期望减速度值a_Sa与最大减速度a_dmax的大小关系，当后车期望减速度值a_Sa小于最大减速度a_dmax时，后车的减速度a_后执行当前期望减速度a_Sa，即a_后＝a_Sa；当后车期望减速度值a_Sa大于等于最大减速度a_dmax时，后车的减速度a_后执行最大减速度a_dmax，即a_后＝a_dmax，并经信息处理控制单元计算分配加速度值并将该分配加速度值Δa_P经车车通信单元发送到前车的信息处理控制单元中；

步骤5：前车信息处理控制单元接收到分配加速度值时触发避撞功能；

前车信息处理控制单元通过车车通信单元收到后车发送的分配加速度值Δa_P时，触发并启动其内部协同避撞功能，通过判断分配加速度值Δa_P是否大于前车的最大加速度a_amax来确定前车当前期望加速度值a_前，最大加速度a_dmax计算公式如下：

aamax=[(admax×tmin)2-Vx2]/(Sa2-Sbr);]]>

其中，S_a2是前车距离下一级前车的距离，当分配加速度值Δa_P小于最大加速度a_amax时，前车当前期望加速度值a_前执行分配加速度a_前＝Δa_P；当分配加速度值Δa_P大于等于最大加速度a_amax时，前车当前期望加速度值a_前执行最大加速度a_前＝Δa_P，同时计算分配减速度值Δa_F＝Δa_P-a_amax，并发送给后车，后车再根据当前情况重新计算分配加速度分值；

步骤7：执行单元控制车辆加速/减速；

前车和后车信息处理控制单元将计算得出的期望加/减速度的值换算成油门/制动踏板的电机控制器PWM值，由电机控制器去控制车辆油门/制动踏板的开度，控制车辆的加速/减速，从而达到避撞功能；

步骤8：报警单元报警；

当信息处理控制单元收到车车通信单元发送的触发信号执行避撞功能时，同时控制报警单元报警；

步骤9：数据存储

数据存储单元对车辆运行数据进行存储，用于记录车辆运行状态以及对交通事故进行数据分析。