СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ АВТОМОБИЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PREVENTING COLLISION OF CARS AND DEVICE FOR REALISING SAID METHOD

Изобретение относится к системам с использованием отражения электромагнитных волн, иных чем радиоволны, например оптического излучения, а именно к системам лазерных локаторов для предотвращения столкновений и наездов автомобилей и других транспортных средств.
Известен способ предотвращения столкновения автомобиля, заключающийся в том, что принимают оптическое излучение предметов, находящихся в опасной зоне, преобразовывают его в электрические сигналы, определяют по ним расстояние I до препятствия, сравнивают его с допустимым расстоянием L, определяемым с учетом скорости, и вырабатывают предупредительный сигнал или команду на торможение в случае I≤L, при этом принимаемое оптическое излучение предметов фильтруют, подавляя сигналы в диапазоне с длиной волн менее 3 мкм, прием и преобразование осуществляют для n участков, расположенных один за другим в опасной зоне, определяют препятствия по разности электрических сигналов с соседних участков, при этом из всех участков с обнаруженными препятствиями выбирают ближний к автомобилю, до которого определяют расстояние I, при отсутствии препятствия сигналы от всех участков одинаковы за счет выбора соответствующих коэффициентов преобразования (Патент РФ на изобретение №2050561, кл. G01S 17/93, 1995).
Известно устройство для предотвращения столкновений автомобиля, содержащее оптико-электронный преобразователь, включающий оптический фокусирующий элемент, оптический фильтр, подавляющий излучения с длиной волн менее 3 мкм, n чувствительных элементов и бленду, теплоизоляцию, закрывающую оптико-электронный преобразователь со всех направлений, кроме направления приема, n добавочных сопротивлений, соединенных соответственно с n-чувствительными элементами, коммутатор определитель координат, соединенный последовательно через первый вход блока определения опасного расстояния с первым входом генератора сигнала тревоги, второй вход которого соединен со вторым выходом блока определения опасного расстояния, причем генератор сигнала тревоги содержит синтезатор речи; и последовательно соединенные генератор звуковых сигналов, элемент ИЛИ и динамик, причем выход синтезатора речи соединен со вторым входом элемента ИЛИ, вход - с первым входом генератора сигнала тревоги, второй вход которого соединен с входом генератора звуковых сигналов, второй вход блока определения опасного расстояния связан с датчиком скорости, n добавочных сопротивлений, соединенных соответственно с n чувствительными элементами, параллельно подсоединенными своими свободными концами к одному выходу источника питания, к другому выходу которого параллельно подсоединены свободные концы добавочных сопротивлений, и n-1 дифференциальных усилителей, первый вход первого и второй вход (n-1)-го из которых соединены соответственно с общими точками первых и n-х чувствительных элементов и добавочных сопротивлений, вторые входы нечетных дифференциальных усилителей, кроме (n-l)-го, и первые входы четных попарно соединены соответственно с общими точками одноименных четных чувствительных элементов и добавочных сопротивлений, вторые входы четных и первые входы нечетных дифференциальных усилителей, кроме первого, попарно подключены к общим точкам соединения таких же нечетных чувствительных элементов и добавочных сопротивлений, а выходы дифференциальных усилителей соединены с соответствующими входами коммутатора-определителя координат, при этом один из чувствительных элементов расположен в фокусе оптического фокусирующего элемента, а остальные расположены один над другим выше фокуса (Патент РФ на изобретение №2050561, кл. G01S 17/93, 1995).
Недостатком данных способа и устройства являются заниженные функциональные возможности, обусловленные тем, что отсутствует возможность постоянной записи изображения вокруг автомобиля и запись указанного изображения в блок памяти по командам от системы предупреждения столкновений или противоугонной системы. Это усложняет проведение анализа ситуации предшествующей аварийной.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности постоянной записи изображения вокруг автомобиля и записи указанного изображения в блок памяти, размещенный в защищенном корпусе, по командам от системы предупреждения столкновений или противоугонной системы.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что в способе предотвращения столкновения автомобиля, заключающемся в приеме оптического излучения предметов, находящихся на опасной зоне, преобразование его в электрические сигналы, определении по ним расстояния I до препятствия, сравнении его с допустимым расстоянием L и выработке предупредительного сигнала или команды на торможение в случае I≤L, при этом принимаемое оптическое излучение предметов фильтруют, подавляя сигналы в диапазоне с длиной волн менее 3 мкм, прием и преобразование осуществляют для n участков, расположенных один за другим в опасной зоне, определение препятствия осуществляется по разности электрических сигналов с соседних участков, при этом из всех участков с обнаруженными препятствиями выбирают ближний к автомобилю, до которого определяют расстояние I, при отсутствии препятствия сигналы от всех участков одинаковы за счет выбора соответствующих коэффициентов преобразования дополнительно осуществляют постоянную запись изображения вокруг автомобиля и запись указанного изображения в блок памяти, размещенный в защищенном корпусе, по командам от системы предупреждения столкновений или противоугонной системы автомобиля.
Описанный способ осуществляется в устройстве предотвращения столкновения автомобиля, которое содержит оптико-электронный преобразователь, включающий оптический фокусирующий элемент, оптический фильтр, подавляющий излучения с длиной волн менее 3 мкм, n чувствительных элементов и бленду, теплоизоляцию, закрывающую оптико-электронный преобразователь со всех направлений, кроме направления приема, n добавочных сопротивлений, соединенных соответственно с n-чувствительными элементами, коммутатор-определитель координат, соединенный последовательно через первый вход блока определения опасного расстояния с первым входом генератора сигнала тревоги, второй вход которого соединен со вторым выходом блока определения опасного расстояния, причем генератор сигнала тревоги содержит синтезатор речи, и последовательно соединенные генератор звуковых сигналов, элемент для передачи сигнала от генератора звукового сигнала и синтезатора речи на динамик и сам динамик, причем выход синтезатора речи соединен со вторым входом элемента для передачи сигнала от генератора звукового сигнала и синтезатора речи на динамик, вход - с первым входом генератора сигнала тревоги, второй вход которого соединен с входом генератора звуковых сигналов, второй вход блока определения опасного расстояния связан с датчиком скорости, n добавочных сопротивлений, соединенных соответственно с n чувствительными элементами, параллельно подсоединенными своими свободными концами к одному выходу источника питания, к другому выходу которого параллельно подсоединены свободные концы добавочных сопротивлений, и n-1 дифференциальных усилителей, первый вход первого и второй вход (n-1)-го из которых соединены соответственно с общими точками первых и n-х чувствительных элементов и добавочных сопротивлений, вторые входы нечетных дифференциальных усилителей, кроме (n-1)-го, и первые входы четных попарно соединены соответственно с общими точками одноименных четных чувствительных элементов и добавочных сопротивлений, вторые входы четных и первые входы нечетных дифференциальных усилителей, кроме первого, попарно подключены к общим точкам соединения таких же нечетных чувствительных элементов и добавочных сопротивлений, а выходы дифференциальных усилителей соединены с соответствующими входами коммутатора-определителя координат, при этом один из чувствительных элементов расположен в фокусе оптического фокусирующего элемента, а остальные расположены один над другим выше фокуса, дополнительно содержит блок записи изображения, блок памяти, размещенный в защищенном корпусе, и элемент ИЛИ, причем входы элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами системы предупреждения столкновений и противоугонной системы автомобиля, а выход соединен с входом блока записи, содержащим n телекамер, выходы которых соединены соответственно с входами n блоков записи информации и с первыми входами n элементов И, вторые входы которых соединены с входом блока записи изображения, а выходы являются выходами блока записи изображения и соединены с соответствующими входами блока памяти, размещенного в защищенном корпусе.
На чертеже приведена функциональная схема устройства предотвращения столкновения автомобиля, где: 1-6 - чувствительные элементы; 7-12 - добавочные сопротивления; 13-17 - дифференциальные усилители; 18 - коммутатор-определитель координат; 19 - элемент ИЛИ; 20 - блок определения опасного расстояния; 21 - генератор сигнала тревоги; 22 - синтезатор речи; 23 - генератор звуковых сигналов; 24 - элемент для передачи сигнала от генератора звукового сигнала и синтезатора речи на динамик; 25 - динамик; 26 - блок записи изображения; 27-29 - телекамеры; 30-32 - блоки записи; 33-35 элементы И; 36 - блок памяти; 37 - теплоизоляция; 38 - оптический фокусирующий элемент; 39 - оптико-электронный преобразователь; 40 - оптический фильтр; 41 - бленда.
Устройство предотвращения столкновения автомобиля содержит оптико-электронный преобразователь 39, включающий оптический фокусирующий элемент 38, оптический фильтр 40, подавляющий излучения с длиной волн менее 3 мкм, n чувствительных элементов 1-6 и бленду 41, теплоизоляцию 37, закрывающую оптико-электронный преобразователь 39 со всех направлений, кроме направления приема, n добавочных сопротивлений 7-12, соединенных соответственно с n-чувствительными элементами 1-6, коммутатор-определитель координат 18, соединенный последовательно через первый вход блока определения опасного расстояния 20 с первым входом генератора сигнала тревоги 21, второй вход которого соединен со вторым выходом блока определения опасного расстояния 20, причем генератор сигнала тревоги 21 содержит синтезатор речи 22, и последовательно соединенные генератор звуковых сигналов 23, элемент 24 для передачи сигнала от генератора звукового сигнала и синтезатора речи на динамик, а также сам динамик 25, причем выход синтезатора речи 22 соединен со вторым входом элемента 24 для передачи сигнала от генератора звукового сигнала и синтезатора речи на динамик, вход - со вторым входом генератора сигнала тревоги 21, первый вход которого соединен с входом генератора звуковых сигналов 23, второй вход блока определения опасного расстояния 20 связан с датчиком скорости, а выход соединен с входом исполнительного механизма и первым входом элемента 19 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходами датчиков других систем, а выход - с входом блока записи изображения 26, n добавочных сопротивлений 7-12, соединенных соответственно с n чувствительными элементами 1-6, параллельно подсоединенными своими свободными концами к одному выходу источника питания, к другому выходу которого параллельно подсоединены свободные концы добавочных сопротивлений 7-12, и n-1 дифференциальных усилителей 13-17, первый вход первого и второй вход (n-1)-го из которых соединены соответственно с общими точками первых и n-х чувствительных элементов 1-6 и добавочных сопротивлений 7-12, вторые входы нечетных дифференциальных усилителей 13-17, кроме (n-1)-го, и первые входы четных попарно соединены соответственно с общими точками одноименных четных чувствительных элементов 1-6 и добавочных сопротивлений 7-12, вторые входы четных и первые входы нечетных дифференциальных усилителей 13-17, кроме первого, попарно подключены к общим точкам соединения таких же нечетных чувствительных элементов 1-6 и добавочных сопротивлений 7-12, а выходы дифференциальных усилителей 13-17 соединены с соответствующими входами коммутатора-определителя координат 18, при этом один из чувствительных элементов расположен в фокусе оптического фокусирующего элемента, а остальные расположены один над другим выше фокуса, также содержит блок записи изображения 26, блок памяти 36, размещенный в защищенном корпусе, и элемент 19 ИЛИ, блок записи 26 содержит n телекамер 27-29, выходы которых соединены соответственно с входами n блоков записи информации 30-32 и с первыми входами n элементов 33-35 И, вторые входы которых соединены с входом блока записи изображения 26, а выходы являются выходами блока записи изображения 26 и соединены с соответствующими входами блока памяти 36, размещенного в защищенном корпусе.
Устройство функционирует следующим образом. Оптическое излучение находящихся в опасной зоне предметов, в том числе отраженное, принимается оптико-электронным преобразователем 39, при этом излучение с длинами волн менее 3 мкм отсекается оптическим фильтром 40. Подобно тому, как в автомобильной фаре расположение нитей накала осветительных ламп в разных точках (в фокусе и выше фокуса) гиперболического зеркала создает освещенность в разных местах дороги (дальний свет, ближний свет и т.п.), так и в оптико-электронном преобразователе 39 чувствительные элементы 1, 2 … 6, из которых элемент 6 размещен в фокусе, а остальные - один над другим выше фокуса гиперболического зеркала 38, воспринимают излучение от разных участков опасной зоны. Излишние участки отсекаются блендой 41. Чем ближе к фокусу зеркала оптический элемент, тем меньше наклон участка приема и тем дальше расположен соответствующий участок. Чувствительному элементу 6, расположенному в фокусе, соответствует наиболее дальний участок опасной зоны. Расположение зон определяется наклоном самого зеркала. Поступающее на оптические элементы 1…6 оптическое ИК-излучение нагревает эти элементы и меняет их сопротивление. При движении автомобиль покачивается в продольном направлении, угол приема излучения меняется во времени, а вместе с ним и принимаемая мощность. К этому же приводят неоднородности профиля дороги. В результате потенциал в общей точке, например между шестым добавочным сопротивлением 12 и шестым чувствительным элементом 6, изменяется во времени даже при отсутствии препятствия. Однако практически так же меняется и потенциал в параллельной ветви, в точке между пятым чувствительным элементом 5 и пятым добавочным сопротивлением 11. При настройке аппаратуры в условиях, имитирующих отсутствие препятствий, величины добавочных сопротивлений 7…12 подобраны так, что потенциалы в параллельных ветвях изменяются практически одинаково и в рабочей обстановке, если нет препятствий. Поэтому разностный потенциал, поступающий на вход пятого дифференциального усилителя 17, близок к нулю. Соответственно при отсутствии препятствий не срабатывают пороговые элементы коммутатора-определителя координат 18 и на блок определения опасного расстояния 20 не выдаются координаты участков.
Однако при появлении на участке препятствия возникает изменение потенциала в общей точке соответствующего чувствительного элемента и добавочного сопротивления. Поскольку в этот момент препятствие еще не находится в зоне действия соседнего участка приема, на входе соответствующего дифференциального усилителя возникает разность потенциалов, а на его выходе соответствующий импульс, превышающий пороговый потенциал коммутатора-определителя координат 18, последний срабатывает и выдает код, соответствующий данному участку, на блок 20 определения опасного расстояния, который сравнивает расстояние, соответствующее этому участку (I) с допустимым расстоянием L и в случае I≤L, выдает команду на генератор звукового сигнала 23, чей выходной сигнал через элемент 24 для передачи сигнала от генератора звукового сигнала и синтезатора речи на динамик поступает на указанный динамик 25. Если по этому звуковому сигналу водитель не притормозил и препятствие продолжает приближаться, то оно оказывается на ближнем участке, и на выходе коммутатора 18 определителя координат формируется код соответствующего участка.
Поскольку это препятствие ближе, чем ранее обнаруженное, то при сохранении сигнала предыдущего участка и выполнении условия I≤L, блок 20 определения опасного расстояния выдает команду генератору 23 сигнала тревоги усилить величину звукового сигнала. При этом может включаться и автоматическое торможение и меняться частота звука. Если же к этому моменту водитель снизил скорость, но недостаточно, то громкость звука устанавливается, как для предыдущего момента. Если препятствие обнаружено одновременно на нескольких участках, то блок 20 определения опасного расстояния выбирает из них ближайший к автомобилю и сравнивает расстояние I до него с допустимым расстоянием L.
Тональный звук может сопровождаться речевым сигналом, вырабатываемым синтезатором 22 речи по коду участка, поступающему от блока 20 определения опасного расстояния и отражающему примерное расстояние до ближнего препятствия в метрах, например «Сорок».
Блок записи 26, содержащий n телекамер 27-29, выходы которых соединены соответственно с входами n блоков записи информации 30-32, осуществляет постоянную запись видеоизображения вокруг автомобиля. При поступлении сигнала с блока 20 определения опасного расстояния или противоугонной системы на выходе элемента 19 ИЛИ формируется сигнал, поступающий на вторые входы n элементов 33-35 И. При этом начинается запись видеоизображения в блок памяти 36, размещенный в защищенном корпусе. При необходимости видеоизображение может быть считано из блока памяти 36.