基于测距系统的汽车安全座椅的改进与完善

基于测距系统的汽车安全座椅的改进与完善作者：韦浩飞
来源：《中国科技纵横》2013年第10期
【摘要】为使于超声波测距系统的汽车安全座椅早日投入实际应用，以有效降低汽车碰撞危害程度，造福于民，特对基于超声波测距系统的汽车安全座椅进行补充改进和完善。

分析了原基于超声波测距系统的汽车安全座椅的不足之处，针对这些不足提出改进建议，并介绍了这些改进建议实施的具体方式和关键。

【关键词】二次碰撞超声波测距安全架汽车安全座椅电磁离合器预测
随着社会发展，汽车给人们带来方便的同时，也带来了许多安全隐患，碰撞就是其中危害性较大的事故。

汽车与外界物体碰撞之后，驾乘人员与汽车内物件的碰撞称为二次碰撞。

基于超声波测距系统的汽车安全座椅将微型计算机智能控制技术、超声波测距技术等完美地融合到汽车座椅的设计，并创新性地将其运用到汽车安全领域。

继续发展和完善汽车安全座椅的设想对与汽车发展是具有实际意义的，尤其是对基于超声波测距系统的汽车安全座椅进行改进和完善，是我们每位科学工作者都应该为之不懈努力。

1 基于超声波测距系统的汽车安全座椅
1.1 原基于超声波测距系统的汽车安全座椅特点分析
原基于超声波测距系统的汽车安全座椅预期实现的功能和特点主要有以下几点：（1）能够准确地测定距离，可准确预测有无碰撞危险，若判断有危险，则将驾乘人员固定于座椅靠背，继而带动座椅上人员后倾，以避让二次碰撞的伤害；（2）容易实现复位，可多次使用；（3）工作可靠，稳定性好，使用方便。

1.2 拟对基于超声波测距系统的汽车安全座椅做出补充改进和完善
为了能够尽量完善基于超声波测距系统的汽车安全座椅的研究与设计工作，使得其能早日运用于汽车之上，有效降低汽车二次碰撞危害，特对原基于超声波测距系统的汽车安全座椅提出以下补充改进建议：（1）采用测距系统与测距系统相结合方法，实现动态的安全车距检测，更加科学，更加准确；（2）对控制系统进行改进，使其能够准确预测有无碰撞风险，若有风险，则座椅带动椅上人员提前后仰，而且这个动作不会妨碍驾驶员制动；（3）采用电磁离合器作为动力传递和分离的枢纽，降低后倾角度智能控制的难度；（4）对其他一些部件结进行改进和完善。

2 补充改进的要点
2.1 汽车安全座椅的构成改进
如图1所示，为改进后的新型汽车安全座椅构成图。

很明显，新型汽车安全座椅在原来的基础上增设了测速机构，采用了电磁离合器等设备，这些都将大大提高汽车安全座椅的工作性能。

2.2 座椅功能的改进
原汽车安全座椅能够预测是否有碰撞风险，在有危险时能够提前下拉安全架，将人员稳定于座椅上，只有当碰撞传感器将碰撞信号输入控制系统后，在控制系统的指挥下才能进行后仰避险，这样在后仰的过程中就需要克服较大的惯性阻力，对人体还是会有一定程度的挤压，人体仍然可能受到伤害。

为解决这个问题，特对控制系统进行改进。

控制系统采用以汽车测距防撞报警系统测距过程中的相对运动理论为基础建立的计算模型作为控制电路的设计理论基础。

可设置两级安全车距，第一级为碰撞风险非常大时，安全架前翻，第二级为碰撞即将发生时，座椅靠背带动人员后仰避险。

3 相关检测系统完善
3.1 测速机构设计
测速机构可按图2所示的电路原理图实现，其原理是连接汽车发动机主轴的磁阻式转速传感器ZS输出的转速脉冲信号经转换放大电路，转换为表示车速的直流电压值，由电位器RP 后端输出，再经A/D转换电路转换为数字信号输入控制系统。

3.2 超声波测距系统电路原理图设计
可采用超声波测距集成电路4Y4，其主要包括40KHz的超声波信号发生器和回波信号计数器。

晶振电路可以采用455KHz压电陶瓷滤波器。

超声波测距集成电路4Y4的工作原理是首先由超声波发射器发出一束超声波，然后由超声波接收器接收从目标汽车上反射的回波信号，回波信号计数器计算出从开始发射直至接收到回波信号的时间间隔T，时间间隔T与目标距离成正比。

4 结语
汽车安全座椅采用超声波的方法检测汽车与前方物体的距离，数字控制，方便实现实时监测；采用单片机分析与控制技术，实现自动控制，操作及时准确；设置安全架，既能在危险时保证人员安全需要，又能避免正常情况下影响驾乘人员的行动灵活性和舒适性；采用电动调角器，方便智能控制，可实现复位；能够预测危险，并可以提前采取保护措施，更加安全。

总之，基于超声波测距系统的汽车安全座椅能在很大程度上降低汽车碰撞时二次碰撞的危害，对汽车人性化安全化发展具有极大的积极意义。

参考文献：
[1]郑安文.高速公路行车间距分析与防追尾装置开发[J].武汉理工大学学报，2002（9）.。