[發明專利]一種基于回聲探測的汽車防落水及高空墜落的安全避障系統及避障方法

有效

• 申請號: 201811128266.9
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109131184B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 陳書明;孟豪
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B60R21/01
• 分類號: B60R21/01;B60S9/02
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 姜美洋

1.一種基于回聲探測的汽車防落水及高空墜落的安全避障系統，其特征在于，包括：

第一安全氣囊組件，其設置在汽車底盤內；

多個第二安全氣囊組件，其設置在汽車車門內；

第三安全氣囊組件，其設置在汽車前保險杠內；

第四安全氣囊組件，其設置在汽車車尾；

空氣壓縮機，其連通所述第一安全氣囊組件、第二安全氣囊組件、第三安全氣囊組件和所述第四安全氣囊組件；

多個電磁閥，其設置在所述安全氣囊組件和所述空氣壓縮機之間，能夠控制壓縮氣體進出所述安全氣囊組件，調節所述安全氣囊組件的剛度；

信息采集模塊，其設置在所述汽車車頭位置，采集路面積水時水位信息及從一定高度墜落時高度信息；

控制模塊，其連接所述信息采集模塊和所述安全氣囊模塊，用于接收并分析所述信息采集模塊發送的信息，控制安全氣囊組件的剛度。

2.根據權利要求1所述的基于回聲探測的汽車防落水及高空墜落的安全避障系統，其特征在于，所述第一安全氣囊組件包括：

第一氣囊殼體，其為方形，并能夠扣合在所述底盤上；

第一氣囊，其一端連接所述第一氣囊殼體。

3.根據權利要求2所述的基于回聲探測的汽車防落水及高空墜落的安全避障系統，其特征在于，所述第一氣囊內具有隔層，并將所述第一氣囊分隔成四個彼此不連通的分隔氣囊，所述分隔氣囊均具有進氣口。

4.根據權利要求3所述的基于回聲探測的汽車防落水及高空墜落的安全避障系統，其特征在于，還包括防回流組件，其設置在所述分隔氣囊進氣口位置，能夠防止第一氣囊內氣體回流，所述防回流組件包括：

進氣筒，其為頂部具有開口的錐形筒，所述錐形筒頂端位于空氣壓縮機的一側；

多個進氣葉片，其設置在所述錐形筒底部，所述進氣葉片充氣后互相遮擋。

5.根據權利要求1所述的基于回聲探測的汽車防落水及高空墜落的安全避障系統，其特征在于，所述信息采集模塊包括：

回聲測深儀，其設置在汽車車頭、車身、車尾三個位置，車頭與車尾處回聲探測儀安裝在一側，車身處回聲探測儀安裝在另一側，通過三點成面來確定數據協調配合；

車載傳感器，其為壓電式傳感器，設置在汽車底板上，能夠檢測汽車總質量。

6.根據權利要求5所述的基于回聲探測的汽車防落水及高空墜落的安全避障系統，其特征在于，還包括警示求救燈，其連接所述控制模塊，與安全氣囊模塊同時啟動，以提醒其他車輛前方路段危險和獲取救援。

7.一種基于回聲探測的汽車防落水及高空墜落的安全避障方法，其特征在于，包括：

采用回聲探測儀檢測積水深度H和淤泥深度Δh；

當積水深度H≥10cm時，開啟電磁閥，向第一氣囊內充入壓縮空氣，并采用車載傳感器檢測汽車總質量M_C，計算第一氣囊剛度

其中，M_c為汽車總質量，α為折減系數，L為車長，H為積水深度，Δh為淤泥深度，T為第一氣囊充氣響應時間；h為高度系數；δ為車體橫截面系數，B為車體寬度，D為第一安全氣囊回彈高度；g為重力加速度，x為第一安全氣囊充滿氣的高度。

進而計算第一氣囊的充氣效率：

其中，x為第一安全氣囊充滿氣的高度，D為第一安全氣囊回彈高度，t為充電時間，τ為時間間隔，取值為0.09s；

當積水深度H≥10cm且Δh≥5cm時，同時向第一氣囊、第二氣囊、第三氣囊和第四氣囊內同時充氣；

充氣速率為

其中，x為第一安全氣囊充滿氣的高度，D為第一安全氣囊回彈高度，t為充電時間，τ為時間間隔，取值為0.09s。

8.根據權利要求7所述的基于回聲探測的汽車防落水及高空墜落的安全避障方法，其特征在于，所述積水深度的計算公式為：

式中，H為積水深度；C為聲波在介質中的傳播速度,t為聲波從發射換能器發出到接收換能器接收到聲波時間；L為發射換能器與接受換能器之間距離；E為聲波傳播介質的彈性模量，ρ為介質密度。

9.根據權利要求7所述的基于回聲探測的汽車防落水及高空墜落的安全避障方法，其特征在于，所述淤泥深度的計算公式為：

Δh＝H_lf-H_hf；

Δh為淤泥厚度，H_lf為低頻聲波所測深度，H_hf為高頻聲波所測深度。