阅读说明：本技术 一种用于盲区防撞诊断的矩阵式车头定位方法 (matrix type vehicle head positioning method for blind area collision avoidance diagnosis ) 是由 徐磊 于 2019-02-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于盲区防撞诊断的矩阵式车头定位方法,通过将初始二维空间K1和矩阵空间K2的空间范围进行合并,得到盲区检测空间K3,以盲区检测空间K3范围重新定义观测点,保证观测点能够均匀地分布在整个空间中,直到车头位置完全经过盲区涵盖区后。适用于拐角多发地带,特别针对在车辆主要避让目标出现之后发生的二次意外,以矩阵为主要计算工具加强了定位的精准性。(the invention discloses a matrix vehicle head positioning method for blind area anti-collision diagnosis, which is characterized in that a blind area detection space K3 is obtained by combining the space ranges of an initial two-dimensional space K1 and a matrix space K2, observation points are redefined within the range of the blind area detection space K3, and the observation points can be uniformly distributed in the whole space until the vehicle head position completely passes through a blind area covering area. The method is suitable for the corner multi-occurrence zone, particularly for the secondary accidents occurring after the main avoidance targets of the vehicle appear, and the positioning accuracy is enhanced by taking the matrix as a main calculation tool.)

一种用于盲区防撞诊断的矩阵式车头定位方法

本发明为分案申请，原申请的信息为申请日：2019年2月27日，申请号2019101449538，发明名称：一种矩阵式车头定位防撞装置。

技术领域

本发明涉及一种红外测距技术，尤其是一种矩阵式车头定位防撞装置。

背景技术

随着科技的不断发展，红外技术设备的应用领域也在不断增加，特别是将红外光作为探测辅助来使用的红外定位和红外识别技术，更是因为实用性很高得到了较大的重视，相关的使用设备也在不断地完善，比如汽车行业的车头红外测距系统。

随着车辆的家庭使用率的不断增高，汽车已然成为一个家庭的必需品，给人们的出行带来很高的便利度。汽车的研发技术也在随着使用率的上升不断提高，目前汽车的智能辅助系统已经成为基础配置。为了减少因为视线受阻引起的车辆碰擦事故，红外探测系统的使用十分必要。通过在车头安装红外发射和接收系统，可以对车前的大目标物体进行距离测量和避让判定，这极大程度上减少了前车碰擦事故。

但是，由于在驾驶系统中使用的判断系统是不随主要目标出现而进行改变的，这很可能会引起因为避让主要目标造成的忽视盲区目标，从而进一步造成二次意外。这也是目前市面上的行车辅助智能化不够的主要问题之一。

为了更好地提高汽车行驶的安全度，需要对智能化盲区物体判断这一问题进行具体的技术提升，这就需要投入新的研究。

发明内容

发明目的：提供一种矩阵式车头定位防撞装置，以解决上述问题。

技术方案：一种矩阵式车头定位防撞装置，包括供电系统、测距系统和控制报警系统，其特征在于，还包括一种红外距离感应电路；

供电系统，分别与测距系统和控制报警系统相连接，为整个装置的运行提供电源支撑；

测距系统，在供电系统的支持下进行距离测试工作，包括电流控制端和红外距离感应电路，前者将输入电流进行调整，输出合适的电流值给感应电路进行处理，后者通过红外感应装置对车前物体进行距离测量；

控制报警系统，当测距系统的处理数据与设定的预警值范围相符合时，将触发距离过近引起的报警行为；

所述红外距离感应电路，包括光隔离器U1、集成芯片U2、电桥DB1、运算放大器AR1、运算放大器AR2、可调电阻RV1、螺纹电阻RT1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C1、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电感L1和电感L2，所述电阻R5的一端与电流信号I-in连接，所述电阻R5的另一端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极与所述集成芯片U2的第一引脚连接，所述三极管Q2的集电极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述二极管D2的负极连接，所述二极管D2的正极分别与所述集成芯片U2的第四引脚、所述光隔离器U1的第一引脚连接，所述光隔离器U1的第二引脚接地，所述集成芯片U2的第五引脚与所述电桥DB1的第一引脚连接，所述集成芯片U2的第二引脚与所述电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与所述集成芯片U2的第十三引脚连接，所述集成芯片U2的第三引脚与所述电阻R7的一端连接，所述集成芯片U2的第八引脚与所述电阻R7的另一端均接地，所述集成芯片U2的第六引脚与所述电桥DB1的第三引脚连接，所述集成芯片U2的第十五引脚与所述集成芯片U2的第九引脚、所述集成芯片U2的第十引脚、所述集成芯片U2的第十一引脚均为断路，所述集成芯片U2的第十四引脚分别与所述电阻R12的一端、所述电容C2的一端连接，所述电阻R12的另一端与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端分别与所述电容C2的另一端、所述电阻R11的一端连接，所述集成芯片U2的第十二引脚与所述电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端分别与所述二极管D1的正极、所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与所述二极管D1的负极、所述电桥DB1的第四引脚连接，所述集成芯片U2的第七引脚与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端与所述螺纹电阻RT1的第二引脚连接，所述螺纹电阻RT1的第三引脚与所述电桥DB1的第二引脚连接，所述螺纹电阻RT1的第一引脚与所述集成芯片U2的第十六引脚均与电压信号VCC连接，所述光隔离器U1的第五引脚与所述电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端与所述三极管Q3的集电极连接，所述光隔离器U1的第三引脚与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端与所述三极管Q3的基极连接，所述光隔离器U1的第四引脚与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q3的发射极与所述可调电阻RV1的一端均与电流信号I-out连接，所述可调电阻RV1的另一端分别与所述运算放大器AR2的第六引脚、所述电感L2的一端连接，所述电感L2的另一端接地，所述电阻R11的另一端与所述运算放大器AR2的第三引脚连接，所述运算放大器AR2的第一引脚与所述运算放大器AR2的第四引脚、所述运算放大器AR2的第五引脚、所述运算放大器AR2的第七引脚、所述运算放大器AR2的第八引脚均为断路，所述运算放大器AR2的第二引脚与所述二极管D3的负极连接，所述二极管D3的正极分别与所述运算放大器AR1的第六引脚、所述电阻R2的一端连接，所述运算放大器AR1的第三引脚与所述电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端接地，所述运算放大器AR1的第二引脚分别与所述三极管Q1的发射极、所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端分别与所述电阻R2的另一端、所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述三极管Q1的基极连接，所述运算放大器AR1的第一引脚与所述运算放大器AR1的第四引脚、所述运算放大器AR1的第五引脚、所述运算放大器AR1的第七引脚、所述运算放大器AR1的第八引脚均为断路。

根据本发明的一个方面，在所述红外距离感应电路中，所述二极管D2为红外二极管，所述二极管D3为光敏二极管，其感应波段与所述二极管D2的发射波段相匹配。

根据本发明的一个方面，在所述红外距离感应电路中，所述螺纹电阻RT1为三端口可调电阻，与所述电桥DB1的第二引脚连接后可以完成精确整流的作用。

根据本发明的一个方面，在所述红外距离感应电路中，所述光隔离器U1为五端口隔离器，通过与红外发光模块连接，可以去除工作环境中其他光线的干扰，保证测量的准确性。

根据本发明的一个方面，在所述红外距离感应电路中，所述集成芯片U2的型号为LM567。

根据本发明的一个方面，所述测距系统中含有电流控制端，可以根据所述红外距离感应电路的测量范围进行输入电流调节，匹配测量精度。

一种用于盲区防撞诊断的矩阵式车头定位方法，包括：

步骤1、按照传统模式以汽车车头为基准建立矩阵模型创建初始二维空间K1；

步骤11、在初始二维空间K1内部设计N个测量点，使得N个测量点均匀地分布在初始二维空间K1内部，以第一个观测点为例，可以记作A₁=[X_A1,Y_A1]，以此类推，第N个观测点的坐标就可以记作A_N=[X_AN,Y_AN]；

步骤12、标记初始二维空间K1中的物体坐标点，其中，以红外反射量最大的物体为主要目标，坐标记作B1=[X _B1,Y _B1]；

步骤13、画出盲区范围，以主要目标为中心判断最短距离点，记住盲区最短距离点，该点记作C1=[X _C1,Y _C1]；

步骤2、计算主要目标点与盲区最短距离点之间的距离，计算过程为D²=（X _B1- X _C1）²+（Y _B1- Y _C1）²，将计算出来的距离D的值与任意两个最近测量点之间距离的三倍进行比较，如果D值更大，则保持原有的二维空间不变，否则进入步骤3；

步骤3、由于盲区最短距离点与主要目标点之间的距离过小，需要对汽车车头建立的二维空间进行进一步更新，以防止在避让主要目标的时候出现盲区撞击意外，具体方案如下：

步骤31、以主要目标点B1为矩阵中心，重新建立一个与初始二维空间K1大小一致的矩阵空间K2；

步骤32、通过将初始二维空间K1和矩阵空间K2的空间范围进行合并，得到盲区检测空间K3，以盲区检测空间K3范围重新定义观测点，保证观测点能够均匀地分布在整个空间中，直到车头位置完全经过盲区涵盖区后，重复步骤1，完成盲区检测周期。

根据本发明的一个方面，完全适用于拐角多发地带，特别针对在车辆主要避让目标出现之后发生的二次意外，以矩阵为主要计算工具加强了定位的精准性。

有益效果：本发明能够解决现有技术存在的车辆盲区的忽视问题，具体为可以解决对盲区的突发意外进行提前测量的难点；通过以主要避让目标为中心更新测量矩阵，合理扩大了检测范围，同时规避了因避让主要目标引起的二次意外；简便的矩阵算法减小了普通定位算法的运算量，从而提高了定位的精确度。具体将在下文描述。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的红外距离感应电路的原理图。

图3是本发明的实例中初始二维空间K1的建立图。

图4是本发明的实例中以主要目标点为中心新建的二维空间矩阵图。

具体实施方式

如图1所示，在该实施例中，一种矩阵式车头定位防撞装置，主要包括供电系统、测距系统和控制报警系统，其中，测距系统中还包括一种红外距离感应电路。

供电系统，分别与测距系统和控制报警系统相连接，为整个装置的运行提供电源支持；

测距系统，在供电系统的支持下进行距离测试工作，包括电流控制端和红外距离感应电路，前者将输入电流进行调整，输出合适的电流值给感应电路进行处理，后者通过红外感应装置对车前物体进行距离测量；

控制报警系统，当测距系统的处理数据与设定的预警值范围相符合时，将触发距离过近引起的报警行为；

所述红外距离感应电路，包括光隔离器U1、集成芯片U2、电桥DB1、运算放大器AR1、运算放大器AR2、可调电阻RV1、螺纹电阻RT1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C1、电容C2、电容C3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、电感L1和电感L2，所述电阻R5的一端与电流信号I-in连接，所述电阻R5的另一端与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极与所述集成芯片U2的第一引脚连接，所述三极管Q2的集电极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端与所述二极管D2的负极连接，所述二极管D2的正极分别与所述集成芯片U2的第四引脚、所述光隔离器U1的第一引脚连接，所述光隔离器U1的第二引脚接地，所述集成芯片U2的第五引脚与所述电桥DB1的第一引脚连接，所述集成芯片U2的第二引脚与所述电感L1的一端连接，所述电感L1的另一端与所述集成芯片U2的第十三引脚连接，所述集成芯片U2的第三引脚与所述电阻R7的一端连接，所述集成芯片U2的第八引脚与所述电阻R7的另一端均接地，所述集成芯片U2的第六引脚与所述电桥DB1的第三引脚连接，所述集成芯片U2的第十五引脚与所述集成芯片U2的第九引脚、所述集成芯片U2的第十引脚、所述集成芯片U2的第十一引脚均为断路，所述集成芯片U2的第十四引脚分别与所述电阻R12的一端、所述电容C2的一端连接，所述电阻R12的另一端与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端分别与所述电容C2的另一端、所述电阻R11的一端连接，所述集成芯片U2的第十二引脚与所述电阻R8的一端连接，所述电阻R8的另一端分别与所述二极管D1的正极、所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端分别与所述二极管D1的负极、所述电桥DB1的第四引脚连接，所述集成芯片U2的第七引脚与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端与所述螺纹电阻RT1的第二引脚连接，所述螺纹电阻RT1的第三引脚与所述电桥DB1的第二引脚连接，所述螺纹电阻RT1的第一引脚与所述集成芯片U2的第十六引脚均与电压信号VCC连接，所述光隔离器U1的第五引脚与所述电阻R13的一端连接，所述电阻R13的另一端与所述三极管Q3的集电极连接，所述光隔离器U1的第三引脚与所述电阻R1的一端连接，所述电阻R1的另一端与所述三极管Q3的基极连接，所述光隔离器U1的第四引脚与所述三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q3的发射极与所述可调电阻RV1的一端均与电流信号I-out连接，所述可调电阻RV1的另一端分别与所述运算放大器AR2的第六引脚、所述电感L2的一端连接，所述电感L2的另一端接地，所述电阻R11的另一端与所述运算放大器AR2的第三引脚连接，所述运算放大器AR2的第一引脚与所述运算放大器AR2的第四引脚、所述运算放大器AR2的第五引脚、所述运算放大器AR2的第七引脚、所述运算放大器AR2的第八引脚均为断路，所述运算放大器AR2的第二引脚与所述二极管D3的负极连接，所述二极管D3的正极分别与所述运算放大器AR1的第六引脚、所述电阻R2的一端连接，所述运算放大器AR1的第三引脚与所述电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端接地，所述运算放大器AR1的第二引脚分别与所述三极管Q1的发射极、所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端分别与所述电阻R2的另一端、所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述三极管Q1的基极连接，所述运算放大器AR1的第一引脚与所述运算放大器AR1的第四引脚、所述运算放大器AR1的第五引脚、所述运算放大器AR1的第七引脚、所述运算放大器AR1的第八引脚均为断路。

在进一步的实施例中，如图2所示，所述二极管D2与所述电阻R4、所述电阻R5、所述三极管Q2、所述光隔离器U1共同组成红外发光模块，所述二极管D2通过发射红外光对车头的物体进行探测，当红外光触碰到物体的时候反射，根据发射的角度和发射前后红外光总光量的对比，可以确定物体的具体距离和大小；所述光隔离器U1的作用是消除空气 中存在的红外光干扰信号，保证测量的整个过程不受外界影响；所述三极管Q2的作用是在所述电阻R4和所述电阻R5的稳定下，对光度引起的电流量进行小倍数放大。

在更进一步的实施例中，如图2所示，所述集成芯片U2与所述电桥DB1、所述螺纹电阻RT1、所述电阻R6、所述电阻R7、所述电阻R8、所述电阻R9、所述电感L1、所述二极管D1组成电流处理模块，所述电桥DB1完成电流整流，保证电路模块内部运行电流的稳定性；所述二极管D1和所述电阻R6并联组成了模拟开关，保证所述集成芯片U2在电流足够的情况下运行，避免因为电流过小引起的元件损坏。

在更进一步的实施例中，如图2所示，所述运算放大器AR1与所述运算放大器AR2、所述二极管D3、所述可调电阻RV1、所述三极管Q1、所述三极管Q3、所述电容C1、所述电容C2、所述电容C3、所述电感L2、所述电阻R1、所述电阻R2、所述电阻R3、所述电阻R10、所述电阻R11、所述电阻R12、所述电阻R13组成数据测量模块；所述运算放大器AR1与所述三极管Q1、所述电容C1、所述电阻R3组成一级电流放大支路，放大电流；所述二极管D3通过接收与所述二极管D2的同一发射波段的红外光，对测量目标的距离进行电流转换；所述运算放大器AR2的作用是对转换的电流值进行数据放大，并在所述可调电阻RV1的控制下，完成电流值的倍数放大和传输。

在进一步的实施例中，在所述红外距离感应电路中，所述二极管D2为红外二极管，所述二极管D3为光敏二极管，其感应波段与所述二极管D2的发射波段相匹配。

在进一步的实施例中，在所述红外距离感应电路中，所述螺纹电阻RT1为三端口可调电阻，与所述电桥DB1的第二引脚连接后可以完成精确整流的作用。

在进一步的实施例中，在所述红外距离感应电路中，所述光隔离器U1为五端口隔离器，通过与红外发光模块连接，可以去除工作环境中其他光线的干扰，保证测量的准确性。

在进一步的实施例中，在所述红外距离感应电路中，所述集成芯片U2的型号为LM567，通过与红外感应模块相连接，控制红外感应模块的数据处理。

在进一步的实施例中，所述测距系统中含有电流控制端，可以根据所述红外距离感应电路的测量范围进行输入电流调节，匹配测量精度。

一种用于盲区防撞诊断的矩阵式车头定位方法，包括：

步骤1、按照传统模式以汽车车头为基准建立矩阵模型创建初始二维空间K1；

步骤11、在初始二维空间K1内部设计N个测量点，使得N个测量点均匀地分布在初始二维空间K1内部，以第一个观测点为例，可以记作A₁=[X_A1,Y_A1]，以此类推，第N个观测点的坐标就可以记作A_N=[X_AN,Y_AN]；

步骤12、标记初始二维空间K1中的物体坐标点，其中，以红外反射量最大的物体为主要目标，坐标记作B1=[X _B1,Y _B1]；

步骤13、画出盲区范围，以主要目标为中心判断最短距离点，记作盲区最短距离点，该点记作C1=[X _C1,Y _C1]；

步骤2、计算主要目标点与盲区最短距离点之间的距离，计算过程为D²=（X _B1- X _C1）²+（Y _B1- Y _C1）²，将计算出来的距离D的值与任意两个最近测量点之间距离的三倍进行比较，如果D值更大，则保持原有的二维空间不变，否则进入步骤3；

步骤3、由于盲区最短距离点与主要目标点之间的距离过小，需要对汽车车头建立的二维空间进行进一步更新，以防止在避让主要目标的时候出现盲区撞击意外，具体方案如下：

步骤31、以主要目标点B1为矩阵中心，重新建立一个与初始二维空间K1大小一致的矩阵空间K2；

步骤32、通过将初始二维空间K1和矩阵空间K2的空间范围进行合并，得到盲区检测空间K3，以盲区检测空间K3范围重新定义观测点，保证观测点能够均匀地分布在整个空间中，直到车头位置完全经过盲区涵盖区后，重复步骤1，完成盲区检测周期。

在进一步的实施例中，如图3所示，一个传统模式下的初始二维空间需要16个观测点，也就是可以组成4*4的正矩阵，则第一个观测点就可以标定为A₁=[0,0]，以此类推，第16个观测点的坐标就可以记作A₁₆=[4,4]；假设，经过系统测量后的主要目标的坐标为B1=[3.1,4]，盲区最短距离点为C1=[1,4]；

那么，主要目标点与盲区最短距离点之间的距离，就可以根据公式： D²=（X _B1- X _C1）²+（Y _B1- Y _C1）²计算得出，具体为D=2.1，这个数值和任意两个最近测量点之间距离的三倍，也就是3相比，要小一些，需要对二维空间的范围进行更新；

已经得知主要目标点B1的坐标为[3.1,4]，如图4所示，以此为矩阵中心，重新建立一个4*4的矩阵，并与初始的矩阵相加，完成最后的最终的测距矩阵，并根据初始的观测点之间的距离重新完成观测点设立。

在进一步的实施例中，完全适用于拐角多发地带，特别针对在车辆主要避让目标出现之后发生的二次意外，以矩阵为主要计算工具加强了定位的精准性。

总之，本发明具有以下优点：面对车辆驾驶的一些特定场景下，比如拐角地带，可以对盲区的物体进行提前预警；同时在传统测距算法的基础上，做了矩阵化的改进，使得计算量大大减小，计算过程十分简便，从而提高了定位的精准性；测距所使用的电路有特定的光隔离模块和电流处理模块，提高了测量结果的可靠性。本发明使用了简单的算法加强了汽车距离感应系统的测量精准性，同时提高了对汽车驾驶盲区的针对测量度，有益于避免因避让主要目标引起的车辆盲区碰擦，实用性很高。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。