专利名称：物体防撞装置及方法
技术领域：
本发明涉及碰撞检测技术领域，尤其涉及一种物体防撞装置及方法。
背景技术：
目前，应用于汽车领域的碰撞检测技术主要有汽车安全气囊，其工作原理是汽车行驶过程中，传感器系统不断向控制装置发送速度变化(或加速度)信息，由控制装置(中央控制器)对上述信息加以分析判断，如果所测的加速度、速度变化量或其它指标超过预定值(即真正发生了碰撞)，则控制装置向气体发生器发出点火命令或传感器直接控制点火，点火后发生爆炸反应，产生氮气或将储气罐中压缩的氮气释放出来充满碰撞气袋。乘员与气袋接触时，通过气袋上排气孔的阻尼吸收碰撞能量，达到保护乘员的目的。但是，汽车安全气囊使用的碰撞检测装置需要先发生碰撞，然后才可以给气囊充气，气囊充气之后才能为乘员提供保护，其安全性不高，而且汽车上的安全气囊需要采用抗碰撞的特殊材料制成，其成本高，体积大。

发明内容
本发明的主要目的在于提供一种成本低、安全性高且体积小的物体防撞装置及方法。为了达到上述目的，本发明提出一种物体防撞装置，包括控制模块、加速度传感器模块以及告警模块，其中所述加速度传感器模块，用于检测物体的加速度，并将所述加速度发送至控制模块；所述控制模块，用于根据所述加速度判断出所述物体掉落时，向所述告警模块发
送告警信号；所述告警模块，用于接收到所述告警信号后发出告警提示信息。优选地，所述控制模块还用于当所述加速度为0. 9g 1. Og时，判断出所述物体已掉落；其中g为重力加速度。优选地，该装置还包括=Zigbee模块；所述控制模块还用于当所述物体掉落后，记录物体落下的时间，根据所述物体落下的时间计算所述物体落下的高度，并将所述物体掉落的消息及落下的高度发送至所述 Zigbee 模块；所述Zigbee模块，用于将所述物体掉落的消息及落下的高度通过Zigbee告知用户终端。优选地，所述加速度传感器模块为三轴加速度传感器。优选地，所述告警模块至少为LED灯、蜂鸣器或振动器中的一种。优选地，该装置还包括电池，用于为所述装置内各功能模块提供电源。本发明还提出一种物体防撞方法，包括以下步骤
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加速度传感器模块检测物体的加速度，并将所述加速度发送至控制模块；所述控制模块根据所述加速度判断出所述物体掉落时，向告警模块发送告警信号；所述告警模块接收到所述告警信号后发出告警提示信息。优选地，所述控制模块根据所述加速度判断所述物体是否掉落的步骤包括所述控制模块在所述加速度为0. 9g 1. Og时，判断所述物体已掉落。优选地，该方法还包括当所述物体掉落后，所述控制模块记录物体落下的时间，根据所述物体落下的时间计算所述物体落下的高度，并将所述物体掉落的消息及落下的高度发送至Zigbee模块；所述Zigbee模块将所述物体掉落的消息及落下的高度通过Zigbee告知用户终端。优选地，所述加速度传感器模块为三轴加速度传感器；所述告警模块至少为LED 灯、蜂鸣器或振动器中的一种。本发明提出的一种物体防撞装置及方法，通过检测物体的加速度判断物体是否降落，当检测到物体降落时，通过告警模块发出告警提示信息，提示附近的人员有物体落下， 防止被物体砸到；同时通过Zigbee模块经由无线AP (Access Point，无线访问节点)通知用户终端。相比现有技术中利用安全气囊的碰撞检测技术，本发明在物体正处于掉下的过程中即可对物体下落进行检测，其侦测时间相对提前，更有利于保障下落物体附近人员的安全性，而且不需要在物体上安装成本高的充气气囊，使得本发明装置体积小、成本低且应用相对广泛，具有较好的实用性。


图1是本发明物体防撞装置一实施例结构示意图；图2是本发明物体防撞装置另一实施例结构示意图；图3是本发明物体防撞装置另一实施例中单片机MCU通知用户终端的工作流程示意图；图4是本发明物体防撞方法一实施例流程示意图；图5是本发明物体防撞方法另一实施例流程示意图。为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施例方式本发明实施例解决方案主要是通过检测物体的加速度判断物体是否降落，当检测到物体降落时，通过告警模块发出告警提示信息，提示附近的人员有物体落下，防止被物体砸到；同时通过Zigbee模块经由无线AP通知用户终端。本发明实施例中物体可以是小型皮包、大型物件等处于一定高度的物体，或者是高空作业装置等容易带来安全隐患的物件。本实施例中涉及数据传输的协议可以基于2007/PR0协议栈。如图1所示，本发明一实施例提出一种物体防撞装置，包括加速度传感器模块 101、控制模块102以及告警模块103，其中
加速度传感器模块101，用于检测物体的加速度，并将加速度发送至控制模块 102 ；控制模块102，用于根据加速度判断出物体掉落时，向告警模块103发送告警信号；告警模块103，用于接收到告警信号后发出告警提示信息。本实施例物体防撞装置可以设置在物体上，位于物体内部或外部均可。其中加速度传感器模块101为三轴加速度传感器，可以检测物体在正交的三个方向上(x、y、z)的加速度。本实施例以检测物体y方向的加速度为例进行说明。本实施例中控制模块102可以为MCU(Micro Controller Unit，多点控制单元，又称单片微型计算机，简称单片机)；MCU可以选用Ti的cc2530芯片。加速度传感器模块101实时检测物体的加速度，当物体下落时，需要判断物体y轴方向的加速度是否是由于物体自由落体造成。由于物体在下落的过程中还存在空气阻力的影响。空气阻力与外界环境有关，为了精确测量物体下落的高度，有必要通过实验测定空气阻力对物体降落时加速度的影响。关于物体降落时加速度的测定技术，现有技术中已有成熟方案，在此不作详述。本实施例设定物体y方向的加速度为0. 9g 1. Og时，认为物体已掉落；其中g为重力加速度。当控制模块102接收到来自加速度传感器模块101的数据显示加速度为0. 9g 1. Og时，则判断出物体处于下落状态。当加速度接近0时(可以设定物体接触到地面时的加速度的临界值)，则认为物体已经接触到了地面。当控制模块102根据加速度判断出物体处于下落状态时，向告警模块103发出告警信号，以便通过告警模块103向周围的人们发出告警提示信息。本实施例中，告警模块103可以为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯、 蜂鸣器或振动器，通过LED等发出闪烁信号，通过蜂鸣器发出蜂鸣音，或者通过振动器发出振动信号，提示下落物体附近的人们有物体降落，小心被砸到。本实施例中可以安装电池，也可以通过外接电源为本实施例装置提供电源。本实施例通过检测物体的加速度判断物体是否降落，当检测到物体降落时，通过告警模块发出告警提示信息，提示附近的人员有物体落下，防止被物体砸到。相比现有技术中利用安全气囊的碰撞检测技术，本发明在物体正处于掉下的过程中即可对物体下落进行检测，其侦测时间相对提前，更有利于保障下落物体附近人员的安全性，而且不需要在物体上安装成本高的充气气囊，使得本发明装置体积小、成本低且应用相对广泛，具有较好的实用性。如图2所示，本发明另一实施例提出一种物体防撞装置，在上述实施例的基础上， 还包括=Zigbee模块104及电池105，均与控制模块102连接；在本实施例中，控制模块102还用于当物体掉落后，记录物体落下的时间，根据物体落下的时间计算物体的落下的高度，并将物体掉落的消息及落下的高度发送至Zigbee 模块104 ；Zigbee模块104，将物体掉落的消息及落下的高度通过Zigbee告知用户终端。电池105用于为装置内各功能模块提供电源。
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具体地，本实施例在上述实施例的基础上，利用Zigbee技术将物体掉落的消息及落下的高度告知用户终端。Zigbee为短距离无线通信技术，其为IEEE802. 15. 4协议的代名词，俗称紫峰。 Zigbee是一种价廉的、低功耗的近距离无线组网通讯技术。其名称源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在的方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。本实施例装置充分利用了 Zigbee低功耗的特点，在低功耗待机模式下，采用2节普通的5号电池即可维持6 M个月，甚至更长，而且在低成本的情况下，可通过无线通讯功能将物体的掉落参数发送给用户。下面以控制模块102为MCU为例，说明MCU在物体掉落后通知用户终端的工作流程。如图3所示，当MCU接收来自加速度传感器传送的y方向的加速度Ay，当加速度 0. 9g < Ay < 1. Og时，判定物体开始下落，此时开始计时，当y方向的加速度Ay降为0左右时，停止计时，判定物体已接触到地面，记录物体落下的时间，根据物体落下的时间计算物体的落下的大致高度，并通过Zigbee将物体落下的信息以及物体掉落的大致高度告知用户终端。本实施例通过检测物体的加速度判断物体是否降落，当检测到物体降落时，通过告警模块发出告警提示信息，提示附近的人员有物体落下，防止被物体砸到；同时通过 Zigbee模块经由无线AP通知用户终端。相比现有技术中利用安全气囊的碰撞检测技术，本发明在物体正处于掉下的过程中即可对物体下落进行检测，其侦测时间相对提前，更有利于保障下落物体附近人员的安全性，而且不需要在物体上安装成本高的充气气囊，使得本发明装置体积小、成本低且应用相对广泛，具有较好的实用性。如图4所示，本发明一实施例提出一种采用上述装置实现物体防撞的方法，包括步骤S201，加速度传感器模块检测物体的加速度，并将加速度发送至控制模块；其中加速度传感器模块为三轴加速度传感器，可以检测物体在正交的三个方向上 (x、y、z)的加速度。本实施例以检测物体y方向的加速度为例进行说明。本实施例中控制模块可以为MCU，MCU可以选用Ti的cc2530芯片。加速度传感器模块实时检测物体的加速度，当物体下落时，需要判断物体y轴方向的加速度是否是由于物体自由落体造成。由于物体在下落的过程中还存在空气阻力的影响。空气阻力与外界环境有关，为了精确测量物体下落的高度，有必要通过实验测定空气阻力对物体降落时加速度的影响。关于物体降落时加速度的测定技术，现有技术中已有成熟方案，在此不作详述。本实施例设定物体y方向的加速度为0. 9g 1. Og时，认为物体已掉落；其中g为重力加速度。步骤S202，控制模块根据加速度判断出物体掉落时，向告警模块发送告警信号；当控制模块接收到来自加速度传感器模块的数据显示加速度为0. 9g 1. Og时， 则判断出物体处于下落状态。当加速度接近0时(可以设定物体接触到地面时的加速度的临界值)，则认为物体已经接触到了地面。当控制模块根据加速度判断出物体处于下落状态时，向告警模块发出告警信号， 以便通过告警模块向周围的人们发出告警提示信息。步骤S203，告警模块接收到告警信号后发出告警提示信息。本实施例中，告警模块可以为LED灯、蜂鸣器或振动器，通过LED等发出闪烁信号， 通过蜂鸣器发出蜂鸣音，或者通过振动器发出振动信号，提示下落物体附近的人们有物体降落，小心被砸到。 此外本实施例中可以安装电池，也可以通过外接电源为本实施例装置提供电源。如图5所示，本发明另一实施例提出一种物体防撞方法，包括步骤S301，加速度传感器模块检测物体的加速度，并将加速度发送至控制模块；步骤S302，控制模块根据加速度判断物体掉落是否掉落，若是，则进入步骤S303 ； 否则，返回步骤S301 ；步骤S303，控制模块向告警模块发送告警信号；记录物体落下的时间，根据物体落下的时间计算物体落下的高度，并将物体掉落的消息及落下的高度发送至Zigbee模块；步骤S304，告警模块接收到告警信号后发出告警提示信息；Zigbee模块将物体掉落的消息及落下的高度通过Zigbee告知用户终端。本实施例在上述实施例的基础上，利用Zigbee技术将物体掉落的消息及落下的高度告知用户终端。Zigbee为短距离无线通信技术，其为IEEE802. 15. 4协议的代名词，俗称紫峰。 Zigbee是一种价廉的、低功耗的近距离无线组网通讯技术。其名称源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在的方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。本实施例装置充分利用了 Zigbee低功耗的特点，在低功耗待机模式下，采用2节普通的5号电池即可维持6 M个月，甚至更长，而且在低成本的情况下，可通过无线通讯功能将物体的掉落参数发送给用户。在实际应用中，以物体为行李包为例，当用户把行李包放在行李架上或者放在其它高处的地方时，加速度传感器模块可以感测到行李包在y方向的加速度，如果加速度在0 左右变化，则认为行李包没有掉下，否则如果加速度的值为0. 9g 1. Og之间，则认为行李包已经掉下。防撞装置把行李包落下的消息及落下的高度通过zigbee协议通知附近的无线AP，然后由无线AP通知用户，以此同时，告警模块比如蜂鸣器进行报警，通知附近的人拾起行李包，或通知附近的人防止被行李包砸到。本发明实施例物体防撞装置及方法，通过检测物体的加速度判断物体是否降落， 当检测到物体降落时，通过告警模块发出告警提示信息，提示附近的人员有物体落下，防止被物体砸到；同时通过Zigbee模块经由无线AP通知用户终端。相比现有技术中利用安全气囊的碰撞检测技术，本发明在物体正处于掉下的过程中即可对物体下落进行检测，其侦测时间相对提前，更有利于保障下落物体附近人员的安全性，而且不需要在物体上安装成本高的充气气囊，使得本发明装置体积小、成本低且应用相对广泛，具有较好的实用性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理物体括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种物体防撞装置，其特征在于，包括控制模块、加速度传感器模块以及告警模块，其中所述加速度传感器模块，用于检测物体的加速度，并将所述加速度发送至控制模块； 所述控制模块，用于根据所述加速度判断出所述物体掉落时，向所述告警模块发送告警信号；所述告警模块，用于接收到所述告警信号后发出告警提示信息。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于当所述加速度为 0. 9g 1. Og时，判断出所述物体已掉落；其中g为重力加速度。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括紫峰Zigbee模块；所述控制模块还用于当所述物体掉落后，记录物体落下的时间，根据所述物体落下的时间计算所述物体落下的高度，并将所述物体掉落的消息及落下的高度发送至所述Zigbee 模块；所述Zigbee模块，用于将所述物体掉落的消息及落下的高度通过Zigbee告知用户终端。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述加速度传感器模块为三轴加速度传感器。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述告警模块至少为LED灯、蜂鸣器或振动器中的一种。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括电池，用于为所述装置内各功能模块提供电源。
7.—种物体防撞方法，其特征在于，包括以下步骤加速度传感器模块检测物体的加速度，并将所述加速度发送至控制模块； 所述控制模块根据所述加速度判断出所述物体掉落时，向告警模块发送告警信号； 所述告警模块接收到所述告警信号后发出告警提示信息。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制模块根据所述加速度判断所述物体是否掉落的步骤包括所述控制模块在所述加速度为0. 9g 1. Og时，判断所述物体已掉落。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括当所述物体掉落后，所述控制模块记录物体落下的时间，根据所述物体落下的时间计算所述物体落下的高度，并将所述物体掉落的消息及落下的高度发送至Zigbee模块； 所述Zigbee模块将所述物体掉落的消息及落下的高度通过Zigbee告知用户终端。
10.根据权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，所述加速度传感器模块为三轴加速度传感器；所述告警模块至少为发光二极管LED灯、蜂鸣器或振动器中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种物体防撞装置及方法，该装置包括加速度传感器模块，用于检测物体的加速度，并将加速度发送至控制模块；控制模块用于根据加速度判断出物体掉落时，向告警模块发送告警信号；告警模块用于接收到告警信号后发出告警提示信息。本发明通过检测物体的加速度判断物体是否降落，当检测到物体降落时，通过告警模块发出告警提示信息，提示附近的人员有物体落下，防止被物体砸到；同时通过Zigbee模块通知用户终端。相比现有技术中利用安全气囊的碰撞检测技术，本发明侦测时间相对提前，更有利于保障下落物体附近人员的安全性，且不需要在物体上安装成本高的充气气囊，装置体积小、成本低且应用相对广泛，具有较好的实用性。
文档编号G01P15/00GK102353809SQ201110175300
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者曾国坤, 潘正祥, 许志宇, 魏伟 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院