РАДАР БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА Российский патент 1997 года по МПК G01S13/93 

Изобретение относится к технике ближней радиолокации и может быть использовано, например, в качестве датчика системы предупреждения водителей о возможном столкновении автомобиля с препятствием в возникающей аварийной ситуации, для обеспечения безопасности движения автомобиля в транспортном потоке или же для повышения эффективности действия процесса торможения автомобиля, снабженного антиблокировочной системой, и в других случаях.

Радар безопасности движения автомобильного транспорта работает следующим образом.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Генератор непрерывных колебаний 1 формирует непрерывные колебания радиочастоты, поступающие одновременно:
на модулятор 2, в котором формируются радиоимпульсы, усиленные в первом усилителе мощности 3, поступающие на сумматор 4, а с него через циркулятор 5 излучаются через антенну 6 в пространство;
на первый гетеродинный вход смесителя 7, на второй вход которого поступает через антенну 6 и циркулятор 5 радиосигнал, отраженный от препятствия;
на вход второго усилителя мощности 12, выходной радиосигнал которого через сумматор 4, циркулятор 5 и антенну 6 также излучается в пространство.

Таким образом, антенной 6 одновременно излучаются в пространство импульсный и непрерывный радиосигнал. Сигнал на выходе смесителя 7 несет информацию о дальности до препятствия и путевой скорости, если луч диаграммы направленности антенны 6 облучает препятствие, находящееся перед автомобилем, а боковой лепесток антенного луча соприкасается с земной поверхностью.

Измерение дальности до препятствия и скорости сближения с ним после смесителя 7 осуществляется преобразователем частоты 8, с выхода которого сигнал, преобразуясь в детекторе 9, поступает на первые входы регистратора дальности 10 и первого регистратора скорости 11, на вторые входы которых поступают радиоимпульсы, сформированные в модуляторе 2.

Первый регистратор скорости 11 выдает информацию на третий вход вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения 15, в котором скорость сближения автомобиля с препятствием вычисляется как скорость изменения приращения дальности во времени dt, так что
.

С регистратора 10 сигнал поступает на второй вход вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения 15.

Оценка путевой скорости осуществляется выделением сигнала сформированного после смесителя 7, затем фильтром доплеровских частот 13, при помощи второго регистратора скорости 14.

Численно величина путевой скорости движения автомобиля V_ам прямопропорциональна доплеровской частоте F_д и при определенной длине волны радиосигнала λ и угле a облучения антенной дорожного покрытия находится по зависимостям

откуда

Таким образом, с выхода второго регистратора скорости 14 сигнал поступает на первый вход вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения 15, на второй его вход сигнал поступает с выхода регистратора скорости 10 и на третий его вход сигнал поступает с выхода первого регистратора скорости 11, а с выхода вычислителя 15 подается команда на исполнительную схему, например звуковую или световую индикацию.

Вычислитель опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения 15 производит вычисления и на его выходе появляется сигнал-команда при достижении опасного расстояния R_тор, т.е. между автомобилем и впереди находящимся препятствием (движущимся или неподвижным), при этом производится анализ трех текущих значений:
1) путевой скорости движения автомобиля (относительно земли) - V_ам;
2) скорости сближения с препятствием V_сбл;
3) текущей дальности до препятствия R_тек.

Критические значения этих величин оцениваются при ситуациях:
1) автомобиль движется в сторону неподвижного или встречно движущегося препятствия;
2) автомобиль движется в потоке, в котором все транспортные средства движутся в одну сторону с одинаковой скоростью.

При движении автомобиля в направлении на неподвижное препятствие или на препятствие движущееся встречно расчет опасного расстояния R_тор1 производится по классической формуле; опасное расстояние зависит от скорости сближения автомобиля с препятствием V_сбл, времени срабатывания тормозного привода t₁, времени нарастания ускорения t₂, коэффициента сцепления шин с покрытием дороги v величины уклона дороги - j, коэффициента эксплуатационных условий торможения K_э следующим образом:

При использовании для расчетов вычислительной техники коэффициенты, характеризующие состояние тормозной системы автомобиля и дорожного покрытия, могут устанавливаться программно.

При движении автомобиля в потоке, в котором все транспортные средства движутся в одну сторону, скорость относительного сближения двух движущихся транспортных средств может быть равна нулю (V_сбл=0), но расстояние R_тор2, на котором необходимо выдать команду об опасном расстоянии, должно быть не ниже значения ΔR, которое зависит как от величин путевой скорости автомобиля V_ам, так и от времени реакции водителя автомобиля t_вод:
DR = v_ам•t_вод.

Тогда общий тормозной путь может быть найден по формуле
R_тор2= R_тор1+ ΔR.

Следовательно, вычислитель опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения 15 выдает исполнительную команду по результатам вычислений совместных величин: текущей дальности до препятствия R_тек, скорости сближения с препятствием V_сбл и путевой скорости автомобиля V_ам, только в случае достижения критического состояния этих величин, при которых неизбежно опасное столкновение как с подвижным, так и неподвижным препятствием.

Изобретение относится к технике ближней радиолокации и может быть использовано, главным образом, в качестве датчика системы предупреждения водителей о возможном столкновении автомобиля с препятствием в возникающей аварийной ситуации, для обеспечения безопасности движения автомобиля в транспортном потоке или же для повышения эффективности действия процесса торможения автомобиля, снабженного, например, антиблокировочной системой, и в других случаях. Особенностью предлагаемого устройства является то, что в нем используется один генератор радиочастоты, часть сигнала которого облучает земную поверхность боковым лепестком однолучевой антенны, тем самым оценивается путевая скорость автомобиля по частоте Доплера, а другая часть радиосигнала формируется в виде коротких импульсов и направляемых той же радиоантенной в переднюю сторону движения автомобиля. Вычислительное устройство оценивает текущую дальность, скорость сближения с препятствием и путевую скорость, выдавая сигнализацию в случае достижения критического состояния этих величин, при которых неизбежно опасное столкновение как с подвижным, так и неподвижным препятствием. 1 ил.

Радар безопасности движения автомобильного транспорта, содержащий антенну, модулятор, первый усилитель мощности, смеситель, преобразователь частоты, детектор, первый и второй регистраторы скорости, регистратор дальности и вычислитель опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, отличающийся тем, что в него введены генератор непрерывных колебаний, второй усилитель мощности, сумматор, циркулятор и фильтр доплеровских частот, причем выход генератора непрерывных колебаний соединен с входом модулятора, первым входом смесителя и входом второго усилителя мощности, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя мощности, вход которого соединен с выходом модулятора, выход сумматора соединен с вторым входом циркулятора, первый вход которого соединен с антенной, а выход с вторым входом смесителя, выход которого соединен с входами преобразователя частоты и фильтра доплеровских частот, выход которого соединен с входом второго регистратора скорости, выход которого соединен с первым входом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, выход преобразователя частоты через детектор соединен с первыми входами регистратора дальности и первого регистратора скорости, выход модулятора соединен с вторыми входами первого регистратора скорости и регистратора дальности, выход которого соединен с вторым входом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, выход первого регистратора скорости соединен с третьим входом вычислителя опасного расстояния по дальности, путевой скорости и скорости сближения, выход которого связан с исполнительной схемой.