Устройство относится к локационным системам обеспечения безопасности автомобиля при движении в условиях, когда существует опасность столкновения с неожиданно появившимся препятствием.The device relates to location systems to ensure vehicle safety when driving in conditions where there is a danger of collision with an unexpected obstacle.
Известны попытки создания устройств подобного назначения для повышения безопасности управления автомобилем. Например: система предупреждения столкновений APCS фирмы «Toyota» для автомобилей серии Lexus LS, в которой используются три видеокамеры, две из которых направлены вперед в направлении движения, а третья - на лицо водителя для определения степени его внимания: адаптивная система управления скоростью автомобиля фирмы Daimler-Benz AG, представляющая собой доплеровскую РЛС: оптическая система City Safety фирмы «Вольво» для предупреждения столкновений при движении на малой скорости (менее 15 км/ч) в условиях городского движения: система радиовидения «АвтоРадар», предложенная специалистами МГАИ ("Электроника НТБ, 2000, №5"), которая работает в миллиметровом диапазоне длин волн и построена на основе классических радиолокационных принципов, использующих сканирование радиолуча в пространстве, при этом полученная информация выводится на обзорный экран, где формируется соответствующее радиолокационное изображение. Известен также радар безопасности движения, разработанный Самарским техническим университетом совместно с НИИ «Экран», в котором используются одновременно непрерывный немодулированный и импульсный зондирующий сигналы, с помощью которых оценивается скорость движения автомобиля и текущая дальность и формируется сигнал предупреждения в случае достижения критического состояния этих величин.Known attempts to create devices for this purpose to improve the safety of driving. For example: Toyota’s APCS collision avoidance system for the Lexus LS series, which uses three cameras, two of which are directed forward in the direction of travel, and the third is facing the driver’s face to determine his degree of attention: Daimler’s adaptive vehicle speed control system -Benz AG, which is a Doppler radar: City Safety optical system from Volvo for collision avoidance at low speed (less than 15 km / h) in urban traffic: AvtoRadar radio-visual system proposed by the specialists of the Moscow Aviation Institute ("NTB Electronics, 2000, No. 5"), which operates in the millimeter wavelength range and is built on the basis of classical radar principles that use scanning of the radio beam in space, and the received information is displayed on a survey screen where the corresponding radar is generated picture. A traffic safety radar developed by the Samara Technical University in conjunction with the Ekran Research Institute is also known, which uses both continuous unmodulated and pulsed sounding signals, which are used to evaluate the vehicle’s speed and current range and generate a warning signal in case of reaching a critical state of these values.
Недостатками аналогов являются применение методов сканирования пространства, ведущее к увеличению сложности устройств обеспечения безопасности автомобиля, ухудшению их массогабаритных показателей, трудности размещения на автомобиле, недостаточно высокие разрешающая способность и быстродействие, сложные и избыточные системы выдачи и отображения информации, которые затрудняют работу водителя, так как требуют отвлечения его внимания от дорожной обстановки.The disadvantages of analogues are the use of space scanning methods, leading to an increase in the complexity of vehicle safety devices, deterioration of their overall dimensions, difficulties in placing on a car, insufficient resolution and speed, complex and redundant systems for issuing and displaying information that impede the driver’s work, since require distraction of his attention from the traffic situation.
Целью изобретения является предотвращение столкновения автомобиля с препятствиями путем предупреждения водителя о наличии препятствий, направлении и расстояния до них без отвлечения его внимания от дорожной обстановки и путем включения систем управления и торможения автомобиля в случае создания аварийной обстановки.The aim of the invention is to prevent a collision of a car with obstacles by warning the driver about the presence of obstacles, direction and distance to them without distracting him from the traffic situation and by turning on the control and braking systems of the car in the event of an emergency.
Цель изобретения достигается тем, что предлагаемое устройство содержит набор идентичных интегрированных модулей, включающих в себя несканирующую, астигматическую, приемопередающую оптическую систему, которая одновременно формирует диаграммы направленности импульсного дальномерного и непрерывного доплеровского оптических локаторов, работающих в разных диапазонах длин волн. К выходу импульсного дальномерного оптического локатора каждого модуля подключены m временных селекторов, выделяющих соответствующие интервалы дистанции до препятствия. К выходу непрерывного доплеровского оптическою локатора модуля подключены k полосовых частотных фильтра, выделяющих интервалы относительных скоростей сближения с препятствием. Выходы временных селекторов и полосовых частотных каждого модуля подключены к соответствующим входам системы обработки информации, в которую также поступает информация о собственной скорости автомобиля. Выходы системы обработки информации подключены к системам светового и звукового предупреждения водителя, которые с помощью световых и звуковых сигналов сообщают о наличии, направлении и расстоянии до препятствия, а также к бортовому компьютеру, управляющему параметрами движения автомобиля.The purpose of the invention is achieved by the fact that the proposed device contains a set of identical integrated modules, including a non-scanning, astigmatic, transceiver optical system, which simultaneously generates radiation patterns of pulsed rangefinder and continuous Doppler optical locators operating in different wavelength ranges. The output of the pulsed rangefinder optical locator of each module is connected to m time selectors that select the corresponding distance intervals to the obstacle. To the output of the continuous Doppler optical module locator are connected k band-pass frequency filters, which distinguish intervals of relative speeds of approach to the obstacle. The outputs of the temporary selectors and the frequency band of each module are connected to the corresponding inputs of the information processing system, which also receives information about the vehicle’s own speed. The outputs of the information processing system are connected to the driver’s light and sound warning systems, which using light and sound signals inform about the presence, direction and distance to the obstacle, as well as to the on-board computer that controls the vehicle’s motion parameters.
Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.
На чертеже изображено: интегрированные модули 1i, несканирующие астигматические приемопередающие оптические системы 2i, импульсные дальномерные оптические локаторы 3i, непрерывные доплеровские оптические локаторы 4i, где i=1…n, временные селекторы 5ij, где j=1…m, полосовые частотные фильтры 6it, где t=1…k, система обработки информации 7, система звукового предупреждения 8, система светового предупреждения 9, измеритель собственной скорости автомобиля 10, бортовой компьютер автомобиля 11.The drawing shows: integrated modules 1 i , non-scanning astigmatic transceiver optical systems 2 i , pulsed rangefinder optical locators 3 i , continuous Doppler optical locators 4 i , where i = 1 ... n, temporary selectors 5 ij , where j = 1 ... m, band-pass frequency filters 6 it , where t = 1 ... k, information processing system 7, sound warning system 8, light warning system 9, vehicle’s own speed meter 10, vehicle’s on-board computer 11.
Устройство предупреждения столкновения автомобиля с препятствиями работает следующим образом.The device for preventing a collision of a car with obstacles works as follows.
Каждый из интегрированных модулей 1i устройства расположен и ориентирован на автомобиле таким образом, что отвечает за свой сектор наблюдения за дорожной обстановкой, при этом несканирующие астигматические приемопередающие оптические системы 2i формируют диаграммы направленности импульсного дальномерного оптического локатора 3i и непрерывного доплеровского оптического локатора 4i. Диапазон дальности обнаружения импульсного дальномерного оптического локатора 3i с помощью временных селекторов 5ij разбит на ряд интервалов, величины которых определяются совокупностью таких параметров, как дальность обнаружения, предельная относительная скорость сближения с препятствием, время реакции водителя, быстродействие системы торможения и другие. Аналогично, диапазон измерения относительных скоростей сближения с препятствием с непрерывного доплеровского оптического локатора 4i при помощи полосовых частотных фильтров 6it разбит на ряд интервалов относительных скоростей сближения. В случае появления препятствия на пути движения автомобиля сигналы с импульсного дальномерного оптического локатора 3i и непрерывного доплеровского оптического локатора 4i, несущие информацию о расстоянии, направлении и скорости сближения с препятствием, через соответствующие временные селекторы 5ij и полосовые частотные фильтры 6it поступают в систему обработки информации 7. Одновременно в нее поступают сигналы с измерителя собственной скорости автомобиля 10. Система обработки информации 7 проводит идентификацию секторов приема сигналов от препятствия, определяет интервалы расстояний до них, относительные скорости сближения и оценивает степень опасности столкновения. Сигналы предупреждения о наличии, направлении и степени сближения с препятствием выводятся на систему звукового предупреждения 8 и систему светового предупреждения 9 в наиболее простой, наглядной и эргономичной форме, не требующей отвлечения водителя от дорожной обстановки. В случае аварийной обстановки или замедленной реакции водителя система обработки информации 7 через бортовой компьютер 11 приводит в действие систему управления или экстренного торможения автомобиля.Each of the integrated modules 1 i of the device is located and oriented on the car in such a way that it is responsible for its sector of monitoring the traffic situation, while non-scanning astigmatic transceiving optical systems 2 i form the radiation patterns of a pulsed rangefinder optical locator 3 i and a continuous Doppler optical locator 4 i . The range of detection range of a pulsed rangefinder optical locator 3 i using time selectors 5 ij is divided into a number of intervals, the values of which are determined by a combination of such parameters as the detection range, the maximum relative speed of approach to an obstacle, the response time of the driver, the speed of the braking system, and others. Similarly, the range of measurements of the relative speeds of approach with an obstacle from a continuous Doppler optical locator 4 i using band-pass frequency filters 6 it is divided into a number of intervals of relative speeds of approach. In the event of an obstacle in the vehicle’s movement, signals from a pulsed rangefinder optical locator 3 i and a continuous Doppler optical locator 4 i , which carry information about the distance, direction, and speed of approach to the obstacle, through the corresponding time selectors 5 ij and bandpass filters 6 it enter information processing system 7. At the same time, it receives signals from the vehicle’s own speed meter 10. The information processing system 7 identifies the signal receiving sectors fishing from an obstacle, determines the distance intervals to them, the relative speed of approach and estimates the degree of danger of a collision. Warning signals about the presence, direction and degree of approach to the obstacle are output to the sound warning system 8 and the light warning system 9 in the most simple, clear and ergonomic form, which does not require distracting the driver from the traffic situation. In the event of an emergency or a delayed reaction of the driver, the information processing system 7 through the on-board computer 11 activates a control system or emergency braking of the car.
Состав устройства, его автономность от стандартной электроники автомобиля позволяет сформировать систему с использованием идентичных конструктивных модулей, которые благодаря малым габаритам могут быть расположены совместно с передними (задними) фарами автомобиля.The composition of the device, its autonomy from the standard electronics of the car allows you to form a system using identical structural modules, which due to their small size can be located together with the front (rear) headlights of the car.