[发明专利]一种基于回声探测的汽车防落水及高空坠落的安全避障系统及避障方法

权利要求书

1.一种基于回声探测的汽车防落水及高空坠落的安全避障系统，其特征在于，包括：

第一安全气囊组件，其设置在汽车底盘内；

多个第二安全气囊组件，其设置在汽车车门内；

第三安全气囊组件，其设置在汽车前保险杠内；

第四安全气囊组件，其设置在汽车车尾；

空气压缩机，其连通所述第一安全气囊组件、第二安全气囊组件、第三安全气囊组件和所述第四安全气囊组件；

多个电磁阀，其设置在所述安全气囊组件和所述空气压缩机之间，能够控制压缩气体进出所述安全气囊组件，调节所述安全气囊组件的刚度；

信息采集模块，其设置在所述汽车车头位置，采集路面积水时水位信息及从一定高度坠落时高度信息；

控制模块，其连接所述信息采集模块和所述安全气囊模块，用于接收并分析所述信息采集模块发送的信息，控制安全气囊组件的刚度。

2.根据权利要求1所述的基于回声探测的汽车防落水及高空坠落的安全避障系统，其特征在于，所述第一安全气囊组件包括：

第一气囊壳体，其为方形，并能够扣合在所述底盘上；

第一气囊，其一端连接所述第一气囊壳体。

3.根据权利要求2所述的基于回声探测的汽车防落水及高空坠落的安全避障系统，其特征在于，所述第一气囊内具有隔层，并将所述第一气囊分隔成四个彼此不连通的分隔气囊，所述分隔气囊均具有进气口。

4.根据权利要求3所述的基于回声探测的汽车防落水及高空坠落的安全避障系统，其特征在于，还包括防回流组件，其设置在所述分隔气囊进气口位置，能够防止第一气囊内气体回流，所述防回流组件包括：

进气筒，其为顶部具有开口的锥形筒，所述锥形筒顶端位于空气压缩机的一侧；

多个进气叶片，其设置在所述锥形筒底部，所述进气叶片充气后互相遮挡。

5.根据权利要求1所述的基于回声探测的汽车防落水及高空坠落的安全避障系统，其特征在于，所述信息采集模块包括：

回声测深仪，其设置在汽车车头、车身、车尾三个位置，车头与车尾处回声探测仪安装在一侧，车身处回声探测仪安装在另一侧，通过三点成面来确定数据协调配合；

车载传感器，其为压电式传感器，设置在汽车底板上，能够检测汽车总质量。

6.根据权利要求5所述的基于回声探测的汽车防落水及高空坠落的安全避障系统，其特征在于，还包括警示求救灯，其连接所述控制模块，与安全气囊模块同时启动，以提醒其他车辆前方路段危险和获取救援。

7.一种基于回声探测的汽车防落水及高空坠落的安全避障方法，其特征在于，包括：

采用回声探测仪检测积水深度H和淤泥深度Δh；

当积水深度H≥10cm时，开启电磁阀，向第一气囊内充入压缩空气，并采用车载传感器检测汽车总质量M_C，计算第一气囊刚度

其中，M_c为汽车总质量，α为折减系数，L为车长，H为积水深度，Δh为淤泥深度，T为第一气囊充气响应时间；h为高度系数；δ为车体横截面系数，B为车体宽度，D为第一安全气囊回弹高度；g为重力加速度，x为第一安全气囊充满气的高度。

进而计算第一气囊的充气效率：

其中，x为第一安全气囊充满气的高度，D为第一安全气囊回弹高度，t为充电时间，τ为时间间隔，取值为0.09s；

当积水深度H≥10cm且Δh≥5cm时，同时向第一气囊、第二气囊、第三气囊和第四气囊内同时充气；

充气速率为

其中，x为第一安全气囊充满气的高度，D为第一安全气囊回弹高度，t为充电时间，τ为时间间隔，取值为0.09s。

8.根据权利要求7所述的基于回声探测的汽车防落水及高空坠落的安全避障方法，其特征在于，所述积水深度的计算公式为：

式中，H为积水深度；C为声波在介质中的传播速度,t为声波从发射换能器发出到接收换能器接收到声波时间；L为发射换能器与接受换能器之间距离；E为声波传播介质的弹性模量，ρ为介质密度。

9.根据权利要求7所述的基于回声探测的汽车防落水及高空坠落的安全避障方法，其特征在于，所述淤泥深度的计算公式为：

Δh＝H_lf-H_hf；

Δh为淤泥厚度，H_lf为低频声波所测深度，H_hf为高频声波所测深度。