基于傳感技術汽車智能雙閃燈警示裝置

沈 迪，馮 靖，王 謙

（長安大學 汽車學院，陜西 西安 710018）

根據《中華人民共和國交通法》規定，以及駕駛人員日常駕駛規范，在以下情況下必須使用車輛自配的雙閃燈——危險報警閃光燈照明裝置：霧天行車以及通過無紅綠燈控制人行道須進行警示行人時。但是由于現實生活中很多車主長時間不習慣使用雙閃燈，對雙閃燈具體操作以及何時該使用已模糊生疏，而現有的雙閃裝置均需駕駛員手動操作，致使車輛在通過無紅綠燈控制人行道，或者有亂闖馬路行人，以及通過濃霧地區時，駕駛人員未能及時做出雙閃警示動作，交通事故屢屢發生，造成了不必要的人員傷亡以及經濟損失。針對現有的手動式雙閃燈裝置在緊急情況下的操作弊端以及警示不及時，基于傳感技術汽車智能雙閃燈警示裝置，該裝置能夠在以上幾種危險情況下通過自身的傳感檢測裝置，智能的進行雙閃燈警示操作，減少駕駛人員負擔以及由于駕駛員疏忽造成的交通傷亡事故。

基于傳感技術汽車智能雙閃燈警示裝置，其設計思路是基于檢測、傳感技術，通過本裝置中的紅外線探測器、能見度傳感器對于車輛行駛路線區域內行人，動物的準確感知，以及對車輛所處環境能見程度的精確傳感，經過各自內置的信號處理電路放大，模數轉化后，使信號成為單片機可識別利用的輸入量，在通過單片機執行內置算法并輸出決策指令后，通過控制繼電器的開閉決定雙閃警示燈的工作與否；并通過車載蓄電池通過穩壓后為各工作單元提供穩定工作電壓。本裝置中所用的各電子元器件均為市售的已知產品，本領域技術人員根據裝置所要實現的技術效果即可實現各電子元器件間的連接。

紅外探測器：在室溫條件下，任何物品均可向外界發射紅外能量。溫度越高的物體，紅外輻射越強。人與日常所見動物均是恒溫動物，紅外輻射也最為穩定。人體輻射的紅外光波長3～50μm，其中 8～14μm占 46%，峰值波長在 9.5μm ，紅外探測器的所能探測波長范圍是8～14μm，人體輻射的紅外峰值波長約為10μm，正好在范圍以內。本裝置采用的是多波束型被動式紅外探測器，采用透鏡聚焦式光學系統——多層光束結構的菲涅爾透鏡。這種透鏡是用特殊塑料一次成型，若干個小透鏡排列在一個弧面上。警戒范圍組成立體扇形感熱區域，構成立體監測區域，水平可以大于90°，垂直視場角最大也可以達到90°。所有透鏡都向內部設置的熱釋電器件聚焦，因此靈敏度較高，誤報率較低，且擁有探測性能好，易安裝，價格低廉等優點。紅外探測器的安裝位置為汽車前大燈位置，左右各一個，實時監測車輛行駛前方20～100m扇形區域內的行人和動物。

紅外探測器信號處理電路（內置）：本裝置采用的紅外探測器，內置配有探測、采集、信號處理電路，通過該電路進行信號放大，模數轉化并成為數字信號信號輸出，通過數據傳輸接口 I/O 接口及通信模塊，如 SCI、SPI、IIC、CAN、J1850 等，與微控制器間進行信號傳輸。

能見度傳感器：該傳感器基本原理是使用激光光束進行降水測量與前散原理對霧、煙塵等進行測量。傳感器的變送器單元可以產生一束水平光，接收器單元可以將這束水平光轉換成電子信號，在測量區域內的任意位置，當空氣顆粒物降落穿過光束時，信號會發生變化。亮度變暗的程度反映空氣顆粒物粒徑的大小，根據信號的持續時間推導出下降速度，由此推導出探測區域內的環境能見度。本裝置采用的的是HDD25-VS20-UMB型能見度傳感器，能見度最大測量值為2000米，適用于道路交通檢測，模擬量輸出范圍為 4～20mA，數字 UMB 協議（RS485接口，SDI-121.03），可用校準器(可選)，測量范圍：10～2000m。安裝位置為車身頂部，朝向正前方，主要目的是增大前瞻距離，檢測，警示，行人、動物與行駛車輛相互規避提供充足時間。

能見度傳感器信號處理電路（內置）：HDD25-VS20-UMB型能見度傳感器具備信號自我處理，以及與微控制器信號傳輸接口搭配能力；

微控制器：微控制器作為信號處理中心，承擔著存儲核心算法，通過接收傳入信號，執行算法來確定是否發出雙閃燈工作的決策指令。主要算法為邏輯“或”，既只要規定臨界條件有任一達到，便發出雙閃燈工作指令。臨界條件有兩大方面:第一是由紅外傳感器探測出行駛區域內出現行人或動物；第二是能見度低于所設定的臨界值，分為霧狀況，煙塵狀況，降雨狀況。本裝置的微控制器選用Freescale MC9S12XS128單片機，該單片機的工作電壓為5V或12V，片內總線時鐘可達40MHz，傳輸與運算能力快，片內擁有8KB RAM、128KB程序閃存、2KB 數據閃存， 通信模塊有 SCI、SPI、IIC、CAN、J1850等，其112引腳封裝I/O引腳，能夠充分滿足紅外探測器與能見度傳感器各自信號處理電路與單片機之間的數據傳遞；16路12位A/D轉換引腳，能夠充分滿足單片機的決策指令與接下來的繼電器傳輸需要。主要用于工業控制，特別適合用在汽車電子自動化控制領域。該單片機的特點是擁有工業控制專用的通信模塊。

繼電器控制單元：繼電器受微控制器的輸出電信號控制，從而實現開閉，再和雙閃燈相連，以此直接控制雙閃燈的工作與否。

電源單元：本裝置由車載蓄電池供電，主要元件是穩壓二極管，穩壓電路與蓄電池、各工作模塊相連，通過穩壓二極管的穩壓作用為各工作模塊提供各自適用的工作電壓，包括紅外探測器，能見度傳感器，和微控制器單片機；

手動單元：各類汽車均配置有雙閃燈啟動按鈕，本裝置與車輛原配手動單元共同構成手動、智能自動一體化，更加方便快捷。

基于傳感技術汽車智能雙閃燈警示裝置，適合各類車輛在各種環境下的使用，尤其適用于惡劣駕駛環境下的車輛安全通行，具備以下優點：①能夠實現多種路況下，對各種人、動物的雙閃燈警示作用，包括無紅綠燈人行道，以及十字路口，急拐彎路口，存在駕駛觀察盲區的危險區域；②裝置各原件工作范圍廣，能夠適應在多種天氣狀況下，尤其是惡劣，雨雪風沙等極端氣候正常工作；③裝置結構簡單，故障率低，智能化程度高，運用單片機為微控制器，信號處理以及指令傳輸速度快，能夠做到實時檢測，實時警示；④裝置電器元件來源廣泛，價格低廉，運用技術成熟，各單元間配置合理，可擴展性強；⑤利用車輛原設備，將手動啟動按鈕與本裝置合理歸并，人性化考慮全面，保證緊急情況下的裝置正常工作。