本發(fā)明屬于車門控制系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著汽車智能化技術(shù)的快速發(fā)展，車輛的安全性和用戶體驗(yàn)成為消費(fèi)者和制造商關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的車門控制系統(tǒng)通常依賴于簡單的機(jī)械和電氣開關(guān)操作，無法應(yīng)對復(fù)雜的使用場景和環(huán)境變化。近年來，智能車門控制系統(tǒng)逐漸成為一種趨勢，通過集成多種傳感器和控制模塊，實(shí)現(xiàn)自動化、智能化的車門開啟和關(guān)閉操作。這種系統(tǒng)不僅能夠提高車主的便捷性，還能在各種天氣條件下提供可靠的操作保障，并有效避免車門開啟過程中的碰撞風(fēng)險。

2、現(xiàn)有系統(tǒng)在處理車主接近車輛、天氣變化以及周圍環(huán)境監(jiān)測等方面，往往無法做到實(shí)時響應(yīng)。主控制模塊和備用控制模塊的缺乏，使得系統(tǒng)在主控模塊失效時無法及時接管控制，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。傳統(tǒng)系統(tǒng)在處理車門開啟過程中的安全問題上存在不足，尤其是在復(fù)雜的環(huán)境下，無法有效避免車門與障礙物的碰撞?，F(xiàn)有技術(shù)的防碰撞功能有限，天氣感知能力弱，難以適應(yīng)多變的環(huán)境條件。

3、有鑒于此特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，解決了上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是：

3、一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，包括：單片機(jī)模塊，單片機(jī)模塊用于集成各個模塊；

4、主控制模塊，主控制模塊用于管理各個模塊的協(xié)調(diào)工作，處理車門的開啟和關(guān)閉命令；

5、備用控制模塊，備用控制模塊通過心跳檢測實(shí)時獲取控制模塊的信號，若檢測到主控制模塊失效時，自動接管系統(tǒng)控制，并將內(nèi)部儲存系統(tǒng)傳輸?shù)街骺刂颇K；

6、模式切換模塊，模式切換模塊用于在不同操作模式之間切換；

7、天氣感知模塊，天氣感知模塊用于通過傳感器感知當(dāng)前天氣狀況，并將數(shù)據(jù)上傳到主控制模塊中對控制車門開啟的大??；

8、防碰撞模塊，防碰撞模塊用于通過傳感器檢測周圍環(huán)境和障礙物，預(yù)測碰撞風(fēng)險；

9、視覺感應(yīng)模塊，視覺感應(yīng)模塊用于感應(yīng)獲取車主距車的距離及其前進(jìn)速度，并根據(jù)得到的距離計算出車門開啟的效率。

10、可選的，主控制模塊分配任務(wù)的步驟為：

11、主控制模塊初始使用輪詢調(diào)度算法，將任務(wù)按順序分配給每個模塊并實(shí)時監(jiān)控各個模塊的負(fù)載情況，負(fù)載情況包括cpu使用率、內(nèi)存使用情況和任務(wù)處理時間等，獲取當(dāng)前負(fù)載數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的負(fù)載監(jiān)控數(shù)據(jù)，評估當(dāng)前各模塊的負(fù)載水平，負(fù)載均衡器組件根據(jù)預(yù)設(shè)的負(fù)載閾值，動態(tài)調(diào)整任務(wù)分配策略，當(dāng)某一模塊發(fā)生故障時，主控制模塊能夠立即檢測到故障狀態(tài)，并指示其他模塊迅速接管故障模塊的任務(wù)。

12、可選的，天氣感知模塊用于通過傳感器感知當(dāng)前天氣狀況，并將數(shù)據(jù)上傳到主控制模塊中對控制車門開啟的大小的步驟為：

13、使用感知天氣狀況的傳感器，并在系統(tǒng)啟動時，初始化所有天氣傳感器，使其進(jìn)入工作狀態(tài)；

14、主控制模塊接收來自天氣感知模塊的天氣數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前的天氣狀況執(zhí)行以下控制策略，控制策略包括晴天正常開啟車門，雨天根據(jù)降雨量調(diào)整車門開啟的角度，風(fēng)天根據(jù)風(fēng)速調(diào)整車門開啟的角度。

15、可選的，備用控制模塊通過心跳檢測未收到主控制模塊的信號，確認(rèn)主控制模塊發(fā)生故障時執(zhí)行以下步驟：

16、鎖定當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)，并獲取未完成任務(wù)的信息，而后從鎖定狀態(tài)信息中恢復(fù)未完成任務(wù)，并繼續(xù)執(zhí)行；

17、在調(diào)度過程中，備用控制模塊將自身數(shù)據(jù)輸入到主控制模塊的存儲區(qū)域中，以對損失的系統(tǒng)文件進(jìn)行修復(fù)；

18、向其他所有子模塊廣播主控制模塊故障的信息，通知它們現(xiàn)在由備用控制模塊接管任務(wù)調(diào)度和管理，其他模塊收到通知后，開始將負(fù)載和狀態(tài)信息定期反饋給備用控制模塊

19、備用控制模塊記錄主控制模塊的故障事件，故障事件包括故障發(fā)生時間、故障類型、處理步驟和當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)信息，為后續(xù)故障排查和系統(tǒng)改進(jìn)提供依據(jù)；

20、在主控制模塊修復(fù)后，備用控制模塊與主控制模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，將控制權(quán)移交回主控制模塊。

21、可選的，模式切換模塊切換的模式包括但不限于自動模式、手動模式、緊急模式。

22、可選的，感應(yīng)獲取車主距車的距離及其前進(jìn)速度，并根據(jù)得到的距離計算出車門開啟的效率的步驟為：

23、視覺感應(yīng)模塊定時發(fā)射信號，并接收反射信號，通過公式計算車主與車門的距離d(t)；

24、通過連續(xù)的距離測量，計算單位時間內(nèi)距離的變化量，并通過公式計算得到車主的前進(jìn)速度，根據(jù)車主距離d(t)和前進(jìn)速度v(t)，計算車門開啟的效率，其表達(dá)式為：其中，d(t)為時間t時刻車主與車門的距離，v(t)為時間t時刻車主的前進(jìn)速度，δt為連續(xù)兩次測量的時間間隔，e(t)為時間t時刻車門的開啟效率，θ(t)為時間t時刻車門的開啟角度，ω(t)為時間t時刻車門的開啟速度。

25、可選的，根據(jù)實(shí)時采集的數(shù)據(jù)，通過公式和動態(tài)調(diào)整車門的開啟速度θ(t)和角度ω(t)，以調(diào)整車門開啟效率，確保車主能夠順利進(jìn)入車輛，其中，ωmax為車門最大開啟速度，vth為速度閾值。

26、可選的，視覺感應(yīng)模塊、天氣感知模塊、防碰撞模塊依照優(yōu)先級順序排列，其中，防碰撞模塊的優(yōu)先級大于視覺感應(yīng)模塊、天氣感知模塊的優(yōu)先級的，在執(zhí)行開門操作的時候優(yōu)先執(zhí)行防碰撞模塊的控制策略。

27、可選的，防碰撞模塊用于通過傳感器檢測周圍環(huán)境和障礙物，預(yù)測碰撞風(fēng)險的步驟為：

28、防碰撞模塊通過傳感器實(shí)時檢測車門周圍的障礙物，對采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，識別障礙物的位置和速度；

29、根據(jù)障礙物的位置和速度，預(yù)測碰撞風(fēng)險，根據(jù)車門開啟角度、速度和障礙物信息，評估碰撞風(fēng)險，其表達(dá)式為：其中，tp(t)為時間t時刻預(yù)測的碰撞時間，rp(t)為時間t時刻碰撞風(fēng)險系數(shù)。

30、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果，當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以下所述的所有優(yōu)點(diǎn)：

31、通過模塊化結(jié)構(gòu)，單片機(jī)模塊能夠集成并協(xié)調(diào)各個子模塊的工作，使整個系統(tǒng)具有高度的集成性和靈活性。主控制模塊管理各個子模塊的協(xié)調(diào)工作，處理車門的開啟和關(guān)閉命令，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。備用控制模塊通過心跳檢測實(shí)時獲取控制模塊的信號，在主控制模塊失效時，自動接管系統(tǒng)控制，并將內(nèi)部儲存系統(tǒng)傳輸?shù)街骺刂颇K，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

32、下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

技術(shù)特征：

1.一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，其特征在于，主控制模塊分配任務(wù)的步驟為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，其特征在于，天氣感知模塊用于通過傳感器感知當(dāng)前天氣狀況，并將數(shù)據(jù)上傳到主控制模塊中對控制車門開啟的大小的步驟為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，其特征在于，備用控制模塊通過心跳檢測未收到主控制模塊的信號，確認(rèn)主控制模塊發(fā)生故障時執(zhí)行以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，其特征在于，模式切換模塊切換的模式包括但不限于自動模式、手動模式、緊急模式。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，其特征在于，感應(yīng)獲取車主距車的距離及其前進(jìn)速度，并根據(jù)得到的距離計算出車門開啟的效率的步驟為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)實(shí)時采集的數(shù)據(jù)，通過公式和動態(tài)調(diào)整車門的開啟速度θ(t)和角度ω(t)，以調(diào)整車門開啟效率，確保車主能夠順利進(jìn)入車輛，其中，ωmax為車門最大開啟速度，vth為速度閾值。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，其特征在于，視覺感應(yīng)模塊、天氣感知模塊、防碰撞模塊依照優(yōu)先級順序排列，其中，防碰撞模塊的優(yōu)先級大于視覺感應(yīng)模塊、天氣感知模塊的優(yōu)先級的，在執(zhí)行開門操作的時候優(yōu)先執(zhí)行防碰撞模塊的控制策略。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，其特征在于，防碰撞模塊用于通過傳感器檢測周圍環(huán)境和障礙物，預(yù)測碰撞風(fēng)險的步驟為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于單片機(jī)的智能車門控制系統(tǒng)，涉及車門控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括單片機(jī)模塊，單片機(jī)模塊用于集成各個模塊；主控制模塊，主控制模塊用于管理各個模塊的協(xié)調(diào)工作，處理車門的開啟和關(guān)閉命令；備用控制模塊，備用控制模塊通過心跳檢測實(shí)時獲取控制模塊的信號。本發(fā)明通過模塊化結(jié)構(gòu)，單片機(jī)模塊能夠集成并協(xié)調(diào)各個子模塊的工作，使整個系統(tǒng)具有高度的集成性和靈活性。主控制模塊管理各個子模塊的協(xié)調(diào)工作，處理車門的開啟和關(guān)閉命令，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。備用控制模塊通過心跳檢測實(shí)時獲取控制模塊的信號，在主控制模塊失效時，自動接管系統(tǒng)控制，并將內(nèi)部儲存系統(tǒng)傳輸?shù)街骺刂颇K，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：吳國文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州科技職業(yè)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21