Устройство для предотвращения столкновений транспортного средства Советский патент 1976 года по МПК G08G1/04 G08G1/09 

Изобретение относится к автоматике, з частности к автоматике на транспорте, и может быть использовано, например, в автомобильной промышленности в качестве устройства для предотвращения столкновений и наездоз автомобилей.

Известны устройства для обнаружения объектов и определения расстояний, до них, основанные на различных фотоэлектрических методах, пассивных и активных, и выполняющие функции своевременного обнаружения опасности (фотоэлектрические барьеры), содержапще оптико-электронный преобразователь, входы которого подключены к объективу и к генератору развертки, а выход - подключен к видеоусилителю, и детектор.

Система обеспечивает обнаружение и измерение расстояния до объекта по видеосигналу, получаемому в результате сканирования, и основана на определении оптических контрастов с учетом известного спектрального (частотного) состава видеосигнала.

Однако использованию этого устройства в качестве фотоэлектрического барьера для предотвращения транспортных аварийных снтуаций, в частности столкновений и наездов автомобилей, мотоциклов н т. п., мешает то обстоятельство, чго для его работы должен быть заранее известен спектр видеосигнала, получаемого при сканировании объекта, в соответствии с которым выбирается пологовой фильтр. Поскольку в реальной ситуации на траиспорте объекты и условия их освещенности очень разнообразны, тзк же разнообразны и спектры В1 дес1оигнала. Поэтому использопакие полосо;:::)го фильтра привело бы к зависимости выходного сигнала от оптических характеристик объектов, что, в результате, снизило бы его возможности применительно к разнообразным объектам. Так. например, при несовпадении спектра видеосигнала с частотной характеристикой фильтра на выходе детектора не будет сигнала, даже если предмет находится Б золе фокусировки. Поскольку полосовой фильтр всегда характеризуется конкретными по сазателпми (центральная частота, ширина полосы и т. п.). рассматриваемая система может обнархживать только знакомые предметы, обладающие известным спектром видеосигнала. Ясно, что в реальных условиях разные предметы (автомашины, люди, столбы, ограждения и т. п.) будут давать различные спектры вттдеосигиала. и обнаружение их было бы маловероятным. Кроме того, непосредствеккое использование описанного устройства для предотвращения столкновений затрудняет отслтстзле в его составе элементов, учитыр-аюи; 1х собственную скорость автомобиля при выборе опасного расстояния и вырабтке сипгала опасности. При этом задача своевременного оонаружения объекта решается неоптимальным образом, так как не учитывается зависимость расноложения опасной зоны от скорости. Целью изобретения является обеспечение безопасности движения на транспорте. Эта цель достигается тем, что в устройство введены элемент дифференцирования, ограничитель, сигнализатор, ключевой элемент, регулятор скорости, управляемый элемент временной задержки, функциональный преобразователь скорости и блок фокусировки объектива, причем выход видеоусилителя через последовательно соединенные элемент дифференцирования, детектор и ограничитель подключен ко входу сигнализатора и первым входам ключевого элемента и управляемого элемента временной задержки, выход которого соединен со вторым входом ключевого элемента, выход ключевого элемента подключен к регулятору скорости, выходы функционального преобразователя скорости соединены со входами блока фокусировки объекта и вторым входом управляемого элемента временной задержки. На чертеже представлена блок-схема устройства. Она содержит объектив 1, оптико-электронный преобразователь 2, видеоусилитель 3, элемент 4 дифференцирования, детектор 5, функциональный преобразователь 6 скорости, ограничитель 7, ключевой элемент 8, сигнализатор 9, регулятор 10 скорости, блок 11 фокусировки объектива, генератор 12 развертки, управляемый элемент 13 временной задержкн. Объект 14 фокусировки через объектив 1 проектируется на оптико-электронный преобразователь 2 (например, передающую телевизионную трубку), выход которого через видеоусилитель 3 и элемент 4 дифференцирования подсоединен ко входу детектора 5. Вход развертки преобразователя 2 соединен с выходом генератора 12. Выход детектора 5 подсоединен к входу ограничителя 7, выход которого соединен со входами унравляемого элемепта 13 временной задерл-ски, ключевого элемента 8 и сигнализатора 9. На вход функционального преобразователя 6 скорости подается сигнал 14 скорости, а его выходы связаны со вторым входом управляемого элемента 13 временной задержки и с входом блока 11 фокусировки объектива, который воздействует на объектив. Выход элемента 13 через ключевой элемент 8 связан с выходом регулятора 10 скорости. Устройство (фотоэлектрический барьер) устанавливается на подвижный аварийноопасный объект, например автомобиль, и выполняет задачу выработки сигнала водителю или аварийного регулирования скорости автомобиля, если на опасном расстоянии от него оказывается ка-кой-либо другой объект (другой автомобиль, человек и т. п.). Устройство работает следующим образом. Пространство перед подвижным объектом {дорога перед автомобилем) через объектив 1 проектируется на оптико-электронный преобразователь, наприл1ер, передающую телевизионную трубку 2, развертка луча которой производится от генератора 12 развертки, Получаемый при сканировании видеосигнал подается па видеоусилитель 3 и далее - на элемент 4 дифференцирования. Изображения нредметов 14, находящихся в иоле обзора. фокусируются или расфокусируются в зависимости от наводки объектива на резкость и расстояния до предметов. Видеосигнал от сфокусированных изображений содержит крутые перепады, соответствующие четким границам изменения яркости. Несфокусированным изображениям соответствуют нлавные перепады видеосигнала, так как границы изменения яркости размыты. При диффереицировании видеосигнала сфокусированным изображениям соответствуют относительно большие величины производной в виде узких импульсов, а несфокусированным - меньшие, поскольку производная пропорциональная крутизне сигнала. На этой разнице и основано различение предметов, попавших в зону фокусировки или находящихся вне ее. Резкость объектива регулируется таким образом, чтобы зоне фокусировки соответствовала опасная зона перед автомобилем. При движенин автомобиля эта зона движется вместе с пим, образуя перед ним (или сзади, сбоку) как бы фотоэлектрический барьер. При попадаиии каких-либо предметов з зону фокусировки, т. е. в опасную зону перед автомобилем, производная соответствующего им видеосигнала увеличивается и после детектирования на детекторе 5 проходит через ограничитель 7 на сигнализатор 9. Уровень ограничения соответствует продетектированной величине производных от несфокусированных изображений. Таким образом, при попадании предметов в опасную зону вырабатывается сигнал водителю, который должен принять меры к предотвращению аварийной ситуации. Если такие меры не приняты, то через некоторое время производится экстренное автоматическое регулирование скорости (например, торможение). Для этого сигнал с ограничителя 7 подается на элемент 13 временной задержки, управляемый от функционального преобразователя 6 скорости. Чем выще скорость, тем меньше допустимая задержка между моментом появления предмета в опасной зоне и началом экстренного торможения. С другой стороны, задержка должна быть достаточной для того, чтобы в случае правильных действий водителя экстренное торможение не включалось. Для формирования задержки сигнал с ограничителя 7 подается на зануск элемента временной задержки, а длительность задержки определяется сигналом, поступающим с функционального преобразователя скорости. С выхода ограничителя сигнал поступает также на ключевой элемент 8. Во время задержки элемента временной

задержки на второй вход ключевого элемента подается сигнал, закрывающий ее. По окончании задержки сигнал с ограничителя нроходит через ключевой элемент на регулятор скорости, который воздействует непосредственно на органы торможения. Чем выше скорость автомобиля, тем дальше должен быть расположен барьер, чтобы обеспечить необходимый для торможения путь. Для этого преобразователь 6 под воздействием сигнала скорости 15, поступаюпдего, например, от спидометра, вырабатывает сигнал, который через блок 11 фокусировки устанавливает зону резкости объектива в нужное положение с учетом известных соотношений между скоростью и тормозным путем. При этом тормозные характеристики автомобиля и состояние дороги могут быть учтены вводом некоторых коэффициентов. В результате перед автомобилем образуется защитный фотоэлектрический барьер, движущийся вместе с ним, расположение которого относительно автомобиля меняется в зависимости от скорости последнего.

Предложенная схема позволяет относительно простыми средствами обеспечивать сохранение необходимой между движущимися автомобилями дистанции, своевременно предупреждать водителя об опасности наезда или столкновения и в случае необходимости автоматически осуществлять экстренное торможение. Использование дифференцирующей цепи вместо полосового фильтра, примененного в известном устройстве, уменьшает зависимость сигнала от частотного состава видеосигнала и, тем са.мы.м придает большую универсальность предлагаемому устройству, что очень важно в реальных условиях эксплуатации.

Введение зависимости расположения зоны фокусировки от скорости автомобиля обеспечивает своевременное обнаружение опасности.

Использование двух видов исполнительных устройств - сигнализатора для водителя и

схемы экстренного автоматического регулирования скорости - повышает надежность действия, н в то же время позволяет водителю принимать оптимальные решения.

В целом введенные узлы и связи существенно расширяют возможности устройства применительно к задаче превращения аварийных ситуаций на транспорте. Исследования на макете подтвердили работоспособность прибора.

Формула изобретения

Устройство для предотвращения столкновений транспортного средства, содержащее оптико-электронный преобразователь, входы которого подключены к объективу и к генератору развертки, а выход подключен к видеоусилителю, и детектор, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены элемент

дифференцирования, ограничитель, сигнализатор, ключевой элемент, регулятор скорости, управляемый элемент временной задержки, функциональный преобразователь скорости и блок фокуснровки объектива, причем выход

видео-,тилителя через последовательно соединенные э. дифференцирования, детектор и огра 1имитель нодключен ко входу сигнализатора и первым входам ключевого элемента и управляемого элемента временной

задержки, выход которого соединен со вторым входом ключевого элемента, выход ключевого элемента подключен к регулятору скорости, выходы функционального преобразователя скорости соединены со входами блока

фокусировки объектива и вторым входом управляемого элемента временной задержки.

7«