基于传感技术汽车智能双闪灯警示装置

沈 迪，冯 靖，王 谦

（长安大学 汽车学院，陕西 西安 710018）

根据《中华人民共和国交通法》规定，以及驾驶人员日常驾驶规范，在以下情况下必须使用车辆自配的双闪灯——危险报警闪光灯照明装置：雾天行车以及通过无红绿灯控制人行道须进行警示行人时。但是由于现实生活中很多车主长时间不习惯使用双闪灯，对双闪灯具体操作以及何时该使用已模糊生疏，而现有的双闪装置均需驾驶员手动操作，致使车辆在通过无红绿灯控制人行道，或者有乱闯马路行人，以及通过浓雾地区时，驾驶人员未能及时做出双闪警示动作，交通事故屡屡发生，造成了不必要的人员伤亡以及经济损失。针对现有的手动式双闪灯装置在紧急情况下的操作弊端以及警示不及时，基于传感技术汽车智能双闪灯警示装置，该装置能够在以上几种危险情况下通过自身的传感检测装置，智能的进行双闪灯警示操作，减少驾驶人员负担以及由于驾驶员疏忽造成的交通伤亡事故。

基于传感技术汽车智能双闪灯警示装置，其设计思路是基于检测、传感技术，通过本装置中的红外线探测器、能见度传感器对于车辆行驶路线区域内行人，动物的准确感知，以及对车辆所处环境能见程度的精确传感，经过各自内置的信号处理电路放大，模数转化后，使信号成为单片机可识别利用的输入量，在通过单片机执行内置算法并输出决策指令后，通过控制继电器的开闭决定双闪警示灯的工作与否；并通过车载蓄电池通过稳压后为各工作单元提供稳定工作电压。本装置中所用的各电子元器件均为市售的已知产品，本领域技术人员根据装置所要实现的技术效果即可实现各电子元器件间的连接。

红外探测器：在室温条件下，任何物品均可向外界发射红外能量。温度越高的物体，红外辐射越强。人与日常所见动物均是恒温动物，红外辐射也最为稳定。人体辐射的红外光波长3～50μm，其中 8～14μm占 46%，峰值波长在 9.5μm ，红外探测器的所能探测波长范围是8～14μm，人体辐射的红外峰值波长约为10μm，正好在范围以内。本装置采用的是多波束型被动式红外探测器，采用透镜聚焦式光学系统——多层光束结构的菲涅尔透镜。这种透镜是用特殊塑料一次成型，若干个小透镜排列在一个弧面上。警戒范围组成立体扇形感热区域，构成立体监测区域，水平可以大于90°，垂直视场角最大也可以达到90°。所有透镜都向内部设置的热释电器件聚焦，因此灵敏度较高，误报率较低，且拥有探测性能好，易安装，价格低廉等优点。红外探测器的安装位置为汽车前大灯位置，左右各一个，实时监测车辆行驶前方20～100m扇形区域内的行人和动物。

红外探测器信号处理电路（内置）：本装置采用的红外探测器，内置配有探测、采集、信号处理电路，通过该电路进行信号放大，模数转化并成为数字信号信号输出，通过数据传输接口 I/O 接口及通信模块，如 SCI、SPI、IIC、CAN、J1850 等，与微控制器间进行信号传输。

能见度传感器：该传感器基本原理是使用激光光束进行降水测量与前散原理对雾、烟尘等进行测量。传感器的变送器单元可以产生一束水平光，接收器单元可以将这束水平光转换成电子信号，在测量区域内的任意位置，当空气颗粒物降落穿过光束时，信号会发生变化。亮度变暗的程度反映空气颗粒物粒径的大小，根据信号的持续时间推导出下降速度，由此推导出探测区域内的环境能见度。本装置采用的的是HDD25-VS20-UMB型能见度传感器，能见度最大测量值为2000米，适用于道路交通检测，模拟量输出范围为 4～20mA，数字 UMB 协议（RS485接口，SDI-121.03），可用校准器(可选)，测量范围：10～2000m。安装位置为车身顶部，朝向正前方，主要目的是增大前瞻距离，检测，警示，行人、动物与行驶车辆相互规避提供充足时间。

能见度传感器信号处理电路（内置）：HDD25-VS20-UMB型能见度传感器具备信号自我处理，以及与微控制器信号传输接口搭配能力；

微控制器：微控制器作为信号处理中心，承担着存储核心算法，通过接收传入信号，执行算法来确定是否发出双闪灯工作的决策指令。主要算法为逻辑“或”，既只要规定临界条件有任一达到，便发出双闪灯工作指令。临界条件有两大方面:第一是由红外传感器探测出行驶区域内出现行人或动物；第二是能见度低于所设定的临界值，分为雾状况，烟尘状况，降雨状况。本装置的微控制器选用Freescale MC9S12XS128单片机，该单片机的工作电压为5V或12V，片内总线时钟可达40MHz，传输与运算能力快，片内拥有8KB RAM、128KB程序闪存、2KB 数据闪存， 通信模块有 SCI、SPI、IIC、CAN、J1850等，其112引脚封装I/O引脚，能够充分满足红外探测器与能见度传感器各自信号处理电路与单片机之间的数据传递；16路12位A/D转换引脚，能够充分满足单片机的决策指令与接下来的继电器传输需要。主要用于工业控制，特别适合用在汽车电子自动化控制领域。该单片机的特点是拥有工业控制专用的通信模块。

继电器控制单元：继电器受微控制器的输出电信号控制，从而实现开闭，再和双闪灯相连，以此直接控制双闪灯的工作与否。

电源单元：本装置由车载蓄电池供电，主要元件是稳压二极管，稳压电路与蓄电池、各工作模块相连，通过稳压二极管的稳压作用为各工作模块提供各自适用的工作电压，包括红外探测器，能见度传感器，和微控制器单片机；

手动单元：各类汽车均配置有双闪灯启动按钮，本装置与车辆原配手动单元共同构成手动、智能自动一体化，更加方便快捷。

基于传感技术汽车智能双闪灯警示装置，适合各类车辆在各种环境下的使用，尤其适用于恶劣驾驶环境下的车辆安全通行，具备以下优点：①能够实现多种路况下，对各种人、动物的双闪灯警示作用，包括无红绿灯人行道，以及十字路口，急拐弯路口，存在驾驶观察盲区的危险区域；②装置各原件工作范围广，能够适应在多种天气状况下，尤其是恶劣，雨雪风沙等极端气候正常工作；③装置结构简单，故障率低，智能化程度高，运用单片机为微控制器，信号处理以及指令传输速度快，能够做到实时检测，实时警示；④装置电器元件来源广泛，价格低廉，运用技术成熟，各单元间配置合理，可扩展性强；⑤利用车辆原设备，将手动启动按钮与本装置合理归并，人性化考虑全面，保证紧急情况下的装置正常工作。