[实用新型]基于毫米波雷达的防爆无轨胶轮车浇封型前防撞系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于毫米波雷达的浇封型前防撞系统，属煤矿井下提高无轨胶轮车辆行驶安全及工作面人员安全的技术领域。它是针对煤矿井下防爆无轨胶轮车环境可见度低、弯道多的运行情况，而设计的较大量程的毫米波前防撞雷达系统。

背景技术

井下防爆无轨胶轮车属于井下运输系统广泛采用的运输设备，具有易维护、机动灵活、安全稳定等优点，已形成一套完整的运行方式和行业标准。

由于煤矿井下可见度较低，巷道弯道多，车辆及人员安全性是影响井下工作面正常运行的关键问题。

当前井下防爆无轨胶轮车使用的智能防撞及安全系统主要有红外测距传感器、人员接近开关及影像系统等，测量精度较高，但测量范围小，受环境影响较大，障碍物定位能力较差。

目前，雷达技术的兴起，较大程度地提高了车辆行驶时的安全性，而且具有诸多性能有点。

发明内容

为了实现对前方障碍物（弯道、车辆以及工作人员）的远距离检测、定位、预警及紧急制动，提高车辆行驶过程中的安全性，减少煤矿井下事故的发生，本发明提供较大量程的一种信号处理时间为毫米级的毫米波雷达前防撞系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

基于毫米波雷达的防爆无轨胶轮车浇封型前防撞系统，包括毫米波雷达箱体、十字槽盘头螺钉、航空插头、前盖板、雷达天线电路板、信号采集电路板、ECU电路板、信号控制电路板、单头六角柱、上连接板、立板、中连接板、底板。

毫米波雷达箱体由上箱体、下箱体组成，内部通过中连接板形成上腔、下腔，前盖板固定于上连接板上，雷达天线电路板、信号采集电路板由单头六角柱固定于箱体上连接板下端，ECU电路板、信号控制电路板由单头六角柱固定于中连接板底端，航空插头固定于箱体侧端，中连接板有线缆穿线孔，各电路板通过电缆与接线端子联接，信号控制电路板装有接线端子，与航空插头进线端连接，同时连接蜂鸣报警器、车载保护装置中车辆速度脉冲信号线及车辆制动电磁阀。

本发明对车辆行驶前方120度全面定位，根据碰撞时间判断是否系统报警或采取紧急制动措施，系统设定碰撞临界值为2s；

雷达信号采集单元获取来自雷达传感器的车辆行驶信息，包括车辆本身的行驶速度v₀，前方障碍物速度v₁、相对距离R及相对角度θ；

当v₀＞v₁时，车辆与前方障碍物发生碰撞时间t＞2s，车内蜂鸣器闪烁灯亮；

当车辆与前方障碍物发生碰撞时间t≤2s，车辆制动安全距离S_br＜R时，说明存在潜在碰撞风险，车内蜂鸣器提醒驾驶员采取制动措施；车辆制动安全距离S_br≥R时，说明车辆处于极度危险状态，车辆自动采取紧急制动措施；

其中，λ为雷达波长，ΔR为波程差，t和θ的计算公式为：

车辆与前方障碍物发生碰撞时间

车辆与前方障碍物的相对角度

3、车辆与前方障碍物的相对速度、相对距离和相对角度的获取方法：

雷达传感器采用矩阵式天线，通过ECU信号处理器对毫米波雷达高频信号进行实时采样，通过自适应滤波器去除杂波干扰信号，应用太赫兹频段LFMCW测量差拍频率计算相对速度与相对距离，通过相位法测量相对角度；

4、本发明还提供一种CAN总线控制自动识别、校准雷达信号以及控制紧急制动信号方法，所述雷达信号采集单元和ECU信号处理单元提取前方障碍物的相对速度、相对距离及相对角度信息，并将这些信息发送给信号控制单元，通过信号控制管理平台对发送来的信息计算车辆行驶状态，并对车辆安全程度进行评价控制。

本发明的雷达箱体中连接板可屏蔽电磁波，电路控制采用微计算机程序控制，天线电路采用矩阵式高频段发射，可标定不同车型速度脉冲信号，ECU采集障碍物信号并及时处理回馈到控制电路，有效量程可达15m。

本发明与背景技术相比具有明显的先进性。本发明结构紧凑、安全稳定可靠、探测量程大、误报率低、受环境影响小、高效、防尘防水。

附图说明

图1为本发明中雷达箱体主视图；

图2为雷达箱体侧视图；

图3为本发明的预警方法的流程图；