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CN111579095B - 一种车载低温红外探测系统 - Google Patents

一种车载低温红外探测系统 Download PDF

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CN111579095B
CN111579095B CN202010365079.3A CN202010365079A CN111579095B CN 111579095 B CN111579095 B CN 111579095B CN 202010365079 A CN202010365079 A CN 202010365079A CN 111579095 B CN111579095 B CN 111579095B
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Abstract

本发明公开了一种车载低温红外探测系统，包括中央控制单元、红外探测单元、放大比较单元和输出显示单元；中央控制单元，将探测到的信号转换为视频信号输出显示；红外探测单元，包括红外温差热电堆与热敏电阻，通过热电堆得到温度信号；放大比较单元，将探测的温度信号进行放大并与恒流供电的热敏电阻进行比较；输出显示单元，将信号转换为图像显示出来。本发明提高了车载红外探测系统对低温物体的检测，在外界可视度低，不利于肉眼观测，通过红外探测外界环境时，加强对低温的物体检测，以防止低温障碍物影响行驶。

Description

一种车载低温红外探测系统
技术领域
本发明涉及车载低温红外探测，属于红外探测领域。
背景技术
车载红外探测随着自动驾驶技术的发展而逐渐成为近来的热潮，自动驾驶车辆（或者具备ADAS功能）最基本的需求是能够在所有条件下“尽早看到”所有物体和周围环境，同时为决策提供足够的反应时间。
目前的可见光摄像头还无法满足这样的需要（尽管目前不少摄像头CMOS传感器已经加入了近红外功能，可以解决朦胧照明条件下的问题，但无法应对黑暗条件）。
为了解决这个问题，一种目前主流方案是可见光摄像头、毫米波雷达、激光雷达融合方案，但三种主流传感器仍然各自存在不小的局限。
比如微光夜视技术，可将接收的少量可见光放大，并通过屏幕（HUD、后视镜、中控屏幕等）显示出来。最近几年微光技术声名大噪，不少产品如记录仪、360全景影像系统、流媒体后视镜产品等，都在打各种“微光”、“星光”夜视功能。但本质上，微光技术还是需要足够的可见光，哪怕是肉眼不可察觉的可见光强度，否则，同样看不到与看不清。毕竟，任何依赖于反射光线的物体成像性能，都会受到反射光线数量和强度的限制。
发明内容
发明目的：提供一种车载低温红外探测系统，以解决上述问题。
技术方案：一种车载低温红外探测系统，包括中央控制单元、红外探测单元、放大比较单元和输出显示单元；
中央控制单元，将探测到的信号转换为视频信号输出显示；
红外探测单元，包括红外温差热电堆与热敏电阻，通过热电堆得到温度信号；
放大比较单元，将探测的温度信号进行放大并与恒流供电的热敏电阻进行比较；
输出显示单元，将信号转换为图像显示出来。
根据本发明的一个方面，所述中央控制单元，包括MCU控制芯片、A/D转换器，通过A/D转换器进行模数转换成数字信号，由MCU控制芯片进行数据处理，输出到所述输出显示单元。
根据本发明的一个方面，所述红外探测单元，包括红外感应模块、环境温度补偿模块，红外感应模块主要包括红外温差热电堆，根据温差电效应得到的温差电动势大小测出红外辐射效率，通过热电堆得到关于物体温度和环境温度的公式的电信号，设定温度To的物体辐射Po，可得到
Figure 318279DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 438682DEST_PATH_IMAGE002
为斯蒂芬波尔茨曼常量，
Figure 895116DEST_PATH_IMAGE003
为黑体的辐射系数，红外感应模块检测到的能量为
Figure 228009DEST_PATH_IMAGE004
，
K为传热系数，
Figure 229331DEST_PATH_IMAGE005
为物体实际的辐射系数，
Figure 989477DEST_PATH_IMAGE006
为空气的辐射系数，
Figure 944926DEST_PATH_IMAGE007
为环境温度，通过计算得到物体温度To，与环境温度补偿模块的热敏电阻进行比较，可以得到准确的低温物体温度信号。
根据本发明的一个方面，所述红外探测单元，还包括红外感应电路，包括红外传感器U1、运算放大器U2：A、运算放大器U2：B、运算放大器U3：A、运算放大器U3：B、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电位器RV1、电位器RV2、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，所述红外传感器U1的第1引脚与所述电容C1的一端、所述电阻R2的一端、所述电阻R6的一端、所述电阻R9的一端、所述电阻R11的一端和所述电阻R14的一端均接电源电压，所述电容C1的另一端接地，所述红外传感器U1的第2引脚与所述MOS管Q1的S极、所述电容C4的一端、所述电容C7的一端、所述电阻R7的一端、所述电阻R10的一端、所述电阻R12的一端、所述电位器RV1的第2引脚、所述电位器RV1的第3引脚、所述MOS管Q2的S极、所述电容C9的一端、所述电位器RV2的第2引脚、所述电位器RV2的第3引脚、所述电位器RV3的第2引脚、所述电位器RV3的第3引脚、所述电容C10的一端和所述MOS管Q3的D极均接地，所述红外传感器U1的第3引脚与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端分别与所述电阻R1的一端、所述电容C3的一端和所述MOS管Q1的G极连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的另一端、所述MOS管Q1的D极连接，所述电容C3的另一端与所述运算放大器U2：A的同相输入端连接，所述运算放大器U2：A的反相输入端分别与所述电容C5的一端、所述电阻R4的一端和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述电容C4的另一端连接，所述运算放大器U2：A的输出端分别与所述电容C5的另一端、所述电阻R4的另一端和所述电容C6的一端连接，所述电容C6的另一端与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述运算放大器U2：B的反相输入端、所述电容C8的一端和所述电阻R8的一端连接，所述运算放大器U2：B的同相输入端分别与所述电阻R6的另一端、所述电容C7的另一端和所述电阻R7的另一端连接，所述运算放大器U2：B的输出端分别与所述电容C8的另一端、所述电阻R8的一端、所述二极管D1的正极和所述二极管D2的负极连接，所述二极管D1的负极分别与所述电阻R11的另一端、所述电阻R12的另一端和所述运算放大器U3：A的同相输入端连接，所述二极管D2的正极分别与所述电阻R9的另一端、所述电阻R10的另一端和所述运算放大器U3：A的反相输入端连接，所述运算放大器U3：A的输出端分别与所述电阻R13的一端、所述MOS管Q2的D极连接，所述MOS管Q2的G极与所述电位器RV1的第1引脚连接，所述电阻R13的另一端与所述二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极分别与所述电容C9的另一端、所述运算放大器U3：B的同相输入端连接，所述运算放大器U3：B的反相输入端分别与所述电阻R14的另一端、所述电阻R15的一端连接，所述电阻R15的另一端与所述电位器RV2的第1引脚连接，所述运算放大器U3：B的输出端与所述二极管D4的正极连接，所述二极管D4的负极分别与所述电位器RV3的第1引脚、所述电容C10的另一端和所述MOS管Q3的G极连接，所述MOS管Q3的S极接探测信号。
根据本发明的一个方面，所述红外传感器U1为红外传感器MLX90614，探测远处所有障碍物。
根据本发明的一个方面，所述放大比较单元，包括放大电路，包括电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11、MOS管Q12、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和二极管D9，所述电容C11的一端接探测信号，所述电容C11的另一端与所述电阻R16的一端、所述电阻R17的一端、所述电容C12的一端和所述三极管Q4的基极连接，所述电阻R17的另一端接地，所述电容C12的另一端接地，所述三极管Q4的发射极分别与所述电阻R18的一端、所述三极管Q5的发射极连接，所述电阻R18的另一端与所述电阻R25的一端、所述电阻R26的一端、所述电容C16的一端、所述MOS管Q9的D极、所述电容C17的一端和所述MOS管Q11的D极均接+VCC信号，所述电容C16的另一端接地，所述电容C17的另一端接地，所述三极管Q4的集电极分别与所述电阻R19的一端、所述三极管Q7的基极连接，所述电阻R19的另一端与所述电阻R20的一端、所述电阻R23的一端、所述电容C19的一端、所述MOS管Q10的D极、所述电容C20的一端和所述MOS管Q12的D极均接-VCC信号，所述电容C19的另一端接地，所述电容C20的另一端接地，所述三极管Q5的集电极分别与所述电阻R20的另一端、所述电容C14的一端和所述三极管Q6的基极连接，所述三极管Q5的基极分别与所述电容C13的一端、所述电阻R22的一端连接，所述电容C13的另一端与所述电阻R21的一端连接，所述电阻R21的另一端接地，所述三极管Q6的发射极分别与所述三极管Q7的发射极、所述电阻R23的另一端连接，所述三极管Q6的集电极分别与所述电容C14的另一端、所述电容C15的一端和所述电阻R24的一端连接，所述电容C15的另一端分别与所述电阻R24的另一端、所述二极管D5的负极连接，所述三极管Q7的集电极分别与所述电阻R27的一端、所述二极管D7的负极、所述电阻R31的一端和所述二极管D8的负极连接，所述二极管D7的正极与所述二极管D6的负极连接，所述二极管D7的正极分别与所述三极管Q8的集电极、所述电阻R28的一端、所述电阻R32的一端和所述二极管D9的正极连接，所述三极管Q8的基极分别与所述电阻R25的另一端、所述二极管D5的正极连接，所述三极管Q8的发射极与所述电阻R26的另一端连接，所述电阻R27的另一端与所述MOS管Q10的G极连接，所述MOS管Q10的S极与所述电阻R29的一端连接，所述电阻R29的另一端与所述电阻R22的另一端、所述电阻R30的一端、所述电阻R33的一端、所述电阻R34的一端和所述电容C18的一端均接放大信号，所述电容C18的另一端与所述电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端接地，所述电阻R28的另一端与所述MOS管Q9的G极连接，所述MOS管Q9的S极与所述电阻R30的另一端连接，所述电阻R31的另一端与所述MOS管Q12的G极连接，所述MOS管Q12的S极与所述电阻R34的另一端连接，所述电阻R32的另一端与所述MOS管Q11的G极连接，所述MOS管Q11的S极与所述电阻R33的另一端连接。
根据本发明的一个方面，所述放大比较单元，还包括稳压器、跟随器，对热敏电阻供电后，对稳压器进行调零，跟随器做缓冲隔离。
根据本发明的一个方面，所述输出显示单元，包括显示屏，将通过检测温度信号得到的物体通过图像显示出来，在视频信号上加入开关锁存记录电压。
根据本发明的一个方面，还包括误差修正单元，误差主要包括探测器运行时的系统误差、环境干扰的测量误差、数据处理的计算误差，通过多次模拟实验得到三种误差与真实环境的偏差数据，通过公式
Figure 81509DEST_PATH_IMAGE008
，
其中
Figure 671759DEST_PATH_IMAGE009
为误差，
Figure 461861DEST_PATH_IMAGE010
为系统误差，
Figure 622715DEST_PATH_IMAGE011
为测量误差，
Figure 782563DEST_PATH_IMAGE012
为数据处理误差，计算误差的影响，对误差进行修正，得到更准确的探测结果。
有益效果：本发明提高了车载红外探测系统对低温物体的检测，在外界可视度低，不利于肉眼观测，通过红外探测外界环境时，加强对低温的物体检测，以防止低温障碍物影响行驶。
附图说明
图1是本发明的车载低温红外探测系统的系统框图。
图2是本发明的红外感应电路的原理图。
图3是本发明的放大电路的原理图。
具体实施方式
如图1所示，在该实施例中，一种车载低温红外探测系统，包括中央控制单元、红外探测单元、放大比较单元和输出显示单元；
中央控制单元，将探测到的信号转换为视频信号输出显示；
红外探测单元，包括红外温差热电堆与热敏电阻，通过热电堆得到温度信号；
放大比较单元，将探测的温度信号进行放大并与恒流供电的热敏电阻进行比较；
输出显示单元，将信号转换为图像显示出来。
在进一步的实施例中，所述中央控制单元，包括MCU控制芯片、A/D转换器，通过A/D转换器进行模数转换成数字信号，由MCU控制芯片进行数据处理，输出到所述输出显示单元。
在进一步的实施例中，所述红外探测单元，包括红外感应模块、环境温度补偿模块，红外感应模块主要包括红外温差热电堆，根据温差电效应得到的温差电动势大小测出红外辐射效率，通过热电堆得到关于物体温度和环境温度的公式的电信号，设定温度To的物体辐射Po，可得到
Figure 509211DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 126006DEST_PATH_IMAGE002
为斯蒂芬波尔茨曼常量，
Figure 728150DEST_PATH_IMAGE003
为黑体的辐射系数，红外感应模块检测到的能量为
Figure 940957DEST_PATH_IMAGE004
，
K为传热系数，
Figure 771379DEST_PATH_IMAGE005
为物体实际的辐射系数，
Figure 903283DEST_PATH_IMAGE006
为空气的辐射系数，
Figure 569887DEST_PATH_IMAGE007
为环境温度，通过计算得到物体温度To，与环境温度补偿模块的热敏电阻进行比较，可以得到准确的低温物体温度信号。
如图2所示，在进一步的实施例中，所述红外探测单元，还包括红外感应电路，包括红外传感器U1、运算放大器U2：A、运算放大器U2：B、运算放大器U3：A、运算放大器U3：B、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电位器RV1、电位器RV2、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，所述红外传感器U1的第1引脚与所述电容C1的一端、所述电阻R2的一端、所述电阻R6的一端、所述电阻R9的一端、所述电阻R11的一端和所述电阻R14的一端均接电源电压，所述电容C1的另一端接地，所述红外传感器U1的第2引脚与所述MOS管Q1的S极、所述电容C4的一端、所述电容C7的一端、所述电阻R7的一端、所述电阻R10的一端、所述电阻R12的一端、所述电位器RV1的第2引脚、所述电位器RV1的第3引脚、所述MOS管Q2的S极、所述电容C9的一端、所述电位器RV2的第2引脚、所述电位器RV2的第3引脚、所述电位器RV3的第2引脚、所述电位器RV3的第3引脚、所述电容C10的一端和所述MOS管Q3的D极均接地，所述红外传感器U1的第3引脚与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端分别与所述电阻R1的一端、所述电容C3的一端和所述MOS管Q1的G极连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的另一端、所述MOS管Q1的D极连接，所述电容C3的另一端与所述运算放大器U2：A的同相输入端连接，所述运算放大器U2：A的反相输入端分别与所述电容C5的一端、所述电阻R4的一端和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述电容C4的另一端连接，所述运算放大器U2：A的输出端分别与所述电容C5的另一端、所述电阻R4的另一端和所述电容C6的一端连接，所述电容C6的另一端与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述运算放大器U2：B的反相输入端、所述电容C8的一端和所述电阻R8的一端连接，所述运算放大器U2：B的同相输入端分别与所述电阻R6的另一端、所述电容C7的另一端和所述电阻R7的另一端连接，所述运算放大器U2：B的输出端分别与所述电容C8的另一端、所述电阻R8的一端、所述二极管D1的正极和所述二极管D2的负极连接，所述二极管D1的负极分别与所述电阻R11的另一端、所述电阻R12的另一端和所述运算放大器U3：A的同相输入端连接，所述二极管D2的正极分别与所述电阻R9的另一端、所述电阻R10的另一端和所述运算放大器U3：A的反相输入端连接，所述运算放大器U3：A的输出端分别与所述电阻R13的一端、所述MOS管Q2的D极连接，所述MOS管Q2的G极与所述电位器RV1的第1引脚连接，所述电阻R13的另一端与所述二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极分别与所述电容C9的另一端、所述运算放大器U3：B的同相输入端连接，所述运算放大器U3：B的反相输入端分别与所述电阻R14的另一端、所述电阻R15的一端连接，所述电阻R15的另一端与所述电位器RV2的第1引脚连接，所述运算放大器U3：B的输出端与所述二极管D4的正极连接，所述二极管D4的负极分别与所述电位器RV3的第1引脚、所述电容C10的另一端和所述MOS管Q3的G极连接，所述MOS管Q3的S极接探测信号。
在此实施例中，所述红外传感器U1探测到前方人体辐射出的红外线信号时，由内部转换成一个微弱的低频信号，经所述MOS管Q1、所述运算放大器U2：A放大器放大后使信号输出电压高于参考电压，输入所述运算放大器U2：B，经所述运算放大器U2：A、所述运算放大器U2：B两级放大后，这时所述运算放大器U2：B的输出端输出高电平。
所述二极管D1、所述二极管D2、所述电阻R9、所述电阻R10、所述电阻R11、所述电阻R12及所述运算放大器U3：A组成双门限比较器，因所述红外传感器U1感生的信号电压可正可负，故所述运算放大器U2：B的输出端输出的电压亦可正可负。当其输出的电压达到4.1V以上时，通过所述二极管D1施加于所述运算放大器U3：A的同相输入端的电压高于所述运算放大器U3：A的反相输入端的电压，使所述运算放大器U3：A的输出端输出高电位；而当所述运算放大器U2：B的输出端输出的电位低于2V时，则所述运算放大器U3：A的反相输入端的电压将下降至2.7V以下，所述运算放大器U3：A的输出端也输出高电位。
平时无信号时，由于所述运算放大器U3：A的反相输入端的电位3.3V高于所述运算放大器U3：A的同相输入端，故所述运算放大器U3：A的输出端无输出。当所述红外传感器U1接收到信号时，所述运算放大器U3：A的输出端就一定输出高电位，通过所述二极管D3、所述电阻R13给所述电容C9充电，使所述运算放大器U3：B的同相输入端电位高于所述运算放大器U3：B的反相输入端，其所述运算放大器U3：B的输出端输出高电位经所述二极管D4给所述电容C10充电，所述MOS管Q3迅速饱和导通。
当所述红外传感器U1停止工作，由于所述电容C8所储电能通过所述电阻R19、所述电位器RV2放电需时约2分钟，故在此2分钟内系统的输出显示单元可一直显示最后探测结果。当所述电容C9上的电压低于所述运算放大器U3：B的反相输入端的电压时，所述运算放大器U3：B的输出端无输出。
如图3所示，在进一步的实施例中，所述放大比较单元，包括放大电路，包括电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11、MOS管Q12、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和二极管D9，所述电容C11的一端接探测信号，所述电容C11的另一端与所述电阻R16的一端、所述电阻R17的一端、所述电容C12的一端和所述三极管Q4的基极连接，所述电阻R17的另一端接地，所述电容C12的另一端接地，所述三极管Q4的发射极分别与所述电阻R18的一端、所述三极管Q5的发射极连接，所述电阻R18的另一端与所述电阻R25的一端、所述电阻R26的一端、所述电容C16的一端、所述MOS管Q9的D极、所述电容C17的一端和所述MOS管Q11的D极均接+VCC信号，所述电容C16的另一端接地，所述电容C17的另一端接地，所述三极管Q4的集电极分别与所述电阻R19的一端、所述三极管Q7的基极连接，所述电阻R19的另一端与所述电阻R20的一端、所述电阻R23的一端、所述电容C19的一端、所述MOS管Q10的D极、所述电容C20的一端和所述MOS管Q12的D极均接-VCC信号，所述电容C19的另一端接地，所述电容C20的另一端接地，所述三极管Q5的集电极分别与所述电阻R20的另一端、所述电容C14的一端和所述三极管Q6的基极连接，所述三极管Q5的基极分别与所述电容C13的一端、所述电阻R22的一端连接，所述电容C13的另一端与所述电阻R21的一端连接，所述电阻R21的另一端接地，所述三极管Q6的发射极分别与所述三极管Q7的发射极、所述电阻R23的另一端连接，所述三极管Q6的集电极分别与所述电容C14的另一端、所述电容C15的一端和所述电阻R24的一端连接，所述电容C15的另一端分别与所述电阻R24的另一端、所述二极管D5的负极连接，所述三极管Q7的集电极分别与所述电阻R27的一端、所述二极管D7的负极、所述电阻R31的一端和所述二极管D8的负极连接，所述二极管D7的正极与所述二极管D6的负极连接，所述二极管D7的正极分别与所述三极管Q8的集电极、所述电阻R28的一端、所述电阻R32的一端和所述二极管D9的正极连接，所述三极管Q8的基极分别与所述电阻R25的另一端、所述二极管D5的正极连接，所述三极管Q8的发射极与所述电阻R26的另一端连接，所述电阻R27的另一端与所述MOS管Q10的G极连接，所述MOS管Q10的S极与所述电阻R29的一端连接，所述电阻R29的另一端与所述电阻R22的另一端、所述电阻R30的一端、所述电阻R33的一端、所述电阻R34的一端和所述电容C18的一端均接放大信号，所述电容C18的另一端与所述电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端接地，所述电阻R28的另一端与所述MOS管Q9的G极连接，所述MOS管Q9的S极与所述电阻R30的另一端连接，所述电阻R31的另一端与所述MOS管Q12的G极连接，所述MOS管Q12的S极与所述电阻R34的另一端连接，所述电阻R32的另一端与所述MOS管Q11的G极连接，所述MOS管Q11的S极与所述电阻R33的另一端连接。
在此实施例中，所述三极管Q4、所述三极管Q5组成差动信号输入电路，所述三极管Q8作为激励放大器，所述三极管Q6、所述三极管Q7组成互补推挽输出级，差动信号输入电路、激励放大器和互补推挽输出级构成运算放大电路。各级间均为直接耦合，放大信号的频率范围从直流开始，高频可达30 MHz。加上所述MOS管Q9、所述MOS管Q10、所述MOS管Q11、所述MOS管Q12作为放大器进一步放大信号。
在进一步的实施例中，所述放大比较单元，还包括稳压器、跟随器，对热敏电阻供电后，对稳压器进行调零，跟随器做缓冲隔离。
在进一步的实施例中，所述输出显示单元，包括显示屏，将通过检测温度信号得到的物体通过图像显示出来，在视频信号上加入开关锁存记录电压。
在进一步的实施例中，还包括误差修正单元，误差主要包括探测器运行时的系统误差、环境干扰的测量误差、数据处理的计算误差，通过多次模拟实验得到三种误差与真实环境的偏差数据，通过公式
Figure 337117DEST_PATH_IMAGE008
，
其中
Figure 772778DEST_PATH_IMAGE009
为误差，
Figure 465796DEST_PATH_IMAGE010
为系统误差，
Figure 354118DEST_PATH_IMAGE011
为测量误差，
Figure 925039DEST_PATH_IMAGE012
为数据处理误差，计算误差的影响，对误差进行修正，得到更准确的探测结果。
在更进一步的实施例中，当驾驶员启动车载低温红外探测系统后，红外探测单元开始感应外界的红外线将信号，红外探测单元中的红外感应模块包括红外温差热电堆，根据温差电效应得到的温差电动势大小测出红外辐射效率，通过热电堆得到关于物体温度和环境温度的电信号，与红外探测单元中的环境温度补偿模块的热敏电阻进行比较，可以得到准确的低温物体温度信号。放大比较单元，将探测的温度信号进行放大并与恒流供电的热敏电阻进行比较，通过对放大比较单元内的稳压器进行调零，跟随器做缓冲隔离，使信号放大的同时保持稳定。因为红外探测过程中不可避免会因为各种因素出现误差，所以设计了误差修正单元，来使探测结果更接近真实环境，误差主要包括探测器运行时的系统误差、环境干扰的测量误差、数据处理的计算误差，通过多次模拟实验得到三种误差与真实环境的偏差数据，在探测结果上进行数据修正。中央控制单元通过A/D转换器进行模数转换成数字信号，由MCU控制芯片进行数据处理，通过误差修正单元对数据结果进行修正，输出到所述输出显示单元。输出显示单元，在视频信号上加入开关锁存记录电压，将通过检测温度信号得到的物体通过图像在显示屏上显示出来，使驾驶员能直观看到外界环境。
总之，本发明具有以下优点：提高了车载红外探测系统对低温物体的检测，在外界可视度低，不利于肉眼观测，通过红外探测外界环境时，加强对低温的物体检测，以防止低温障碍物影响行驶。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，用于通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (5)

1.一种车载低温红外探测系统，包括中央控制单元、红外探测单元、放大比较单元和输出显示单元；
中央控制单元，将探测到的信号转换为视频信号输出显示；
红外探测单元，包括红外温差热电堆与热敏电阻，通过热电堆得到温度信号；
放大比较单元，将探测的温度信号进行放大并与恒流供电的热敏电阻进行比较；
输出显示单元，将信号转换为图像显示出来；
误差修正单元，包括探测器运行时的系统误差、环境干扰的测量误差、数据处理的计算误差，通过多次模拟实验得到三种误差与真实环境的偏差数据，通过公式
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为误差，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为系统误差，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为测量误差，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为数据处理误差，计算误差的影响，对误差进行修正，得到更准确的探测结果；
所述红外探测单元，包括红外感应模块、环境温度补偿模块，红外感应模块主要包括红外温差热电堆，根据温差电效应得到的温差电动势大小测出红外辐射效率，通过热电堆得到关于物体温度和环境温度的公式的电信号，设定温度To的物体辐射Po，可得到
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为斯蒂芬波尔茨曼常量，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为黑体的辐射系数，红外感应模块检测到的能量为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，
K为传热系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为物体实际的辐射系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为空气的辐射系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为环境温度，通过计算得到物体温度To，与环境温度补偿模块的热敏电阻进行比较，可以得到准确的低温物体温度信号；
所述中央控制单元包括MCU控制芯片、A/D转换器，通过A/D转换器进行模数转换成数字信号，由MCU控制芯片进行数据处理，输出到所述输出显示单元；
所述红外探测单元包括红外感应电路，包括红外传感器U1、运算放大器U2：A、运算放大器U2：B、运算放大器U3：A、运算放大器U3：B、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电位器RV1、电位器RV2、电位器RV3、MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4，所述红外传感器U1的第1引脚与所述电容C1的一端、所述电阻R2的一端、所述电阻R6的一端、所述电阻R9的一端、所述电阻R11的一端和所述电阻R14的一端均接电源电压，所述电容C1的另一端接地，所述红外传感器U1的第2引脚与所述MOS管Q1的S极、所述电容C4的一端、所述电容C7的一端、所述电阻R7的一端、所述电阻R10的一端、所述电阻R12的一端、所述电位器RV1的第2引脚、所述电位器RV1的第3引脚、所述MOS管Q2的S极、所述电容C9的一端、所述电位器RV2的第2引脚、所述电位器RV2的第3引脚、所述电位器RV3的第2引脚、所述电位器RV3的第3引脚、所述电容C10的一端和所述MOS管Q3的D极均接地，所述红外传感器U1的第3引脚与所述电容C2的一端连接，所述电容C2的另一端分别与所述电阻R1的一端、所述电容C3的一端和所述MOS管Q1的G极连接，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的另一端、所述MOS管Q1的D极连接，所述电容C3的另一端与所述运算放大器U2：A的同相输入端连接，所述运算放大器U2：A的反相输入端分别与所述电容C5的一端、所述电阻R4的一端和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端与所述电容C4的另一端连接，所述运算放大器U2：A的输出端分别与所述电容C5的另一端、所述电阻R4的另一端和所述电容C6的一端连接，所述电容C6的另一端与所述电阻R5的一端连接，所述电阻R5的另一端分别与所述运算放大器U2：B的反相输入端、所述电容C8的一端和所述电阻R8的一端连接，所述运算放大器U2：B的同相输入端分别与所述电阻R6的另一端、所述电容C7的另一端和所述电阻R7的另一端连接，所述运算放大器U2：B的输出端分别与所述电容C8的另一端、所述电阻R8的一端、所述二极管D1的正极和所述二极管D2的负极连接，所述二极管D1的负极分别与所述电阻R11的另一端、所述电阻R12的另一端和所述运算放大器U3：A的同相输入端连接，所述二极管D2的正极分别与所述电阻R9的另一端、所述电阻R10的另一端和所述运算放大器U3：A的反相输入端连接，所述运算放大器U3：A的输出端分别与所述电阻R13的一端、所述MOS管Q2的D极连接，所述MOS管Q2的G极与所述电位器RV1的第1引脚连接，所述电阻R13的另一端与所述二极管D3的正极连接，所述二极管D3的负极分别与所述电容C9的另一端、所述运算放大器U3：B的同相输入端连接，所述运算放大器U3：B的反相输入端分别与所述电阻R14的另一端、所述电阻R15的一端连接，所述电阻R15的另一端与所述电位器RV2的第1引脚连接，所述运算放大器U3：B的输出端与所述二极管D4的正极连接，所述二极管D4的负极分别与所述电位器RV3的第1引脚、所述电容C10的另一端和所述MOS管Q3的G极连接，所述MOS管Q3的S极接探测信号。
2.根据权利要求1所述的一种车载低温红外探测系统，其特征在于，所述红外传感器U1为红外传感器MLX90614。
3.根据权利要求1所述的一种车载低温红外探测系统，其特征在于，所述放大比较单元，包括放大电路，包括电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11、MOS管Q12、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8和二极管D9，所述电容C11的一端接探测信号，所述电容C11的另一端与所述电阻R16的一端、所述电阻R17的一端、所述电容C12的一端和所述三极管Q4的基极连接，所述电阻R17的另一端接地，所述电容C12的另一端接地，所述三极管Q4的发射极分别与所述电阻R18的一端、所述三极管Q5的发射极连接，所述电阻R18的另一端与所述电阻R25的一端、所述电阻R26的一端、所述电容C16的一端、所述MOS管Q9的D极、所述电容C17的一端和所述MOS管Q11的D极均接+VCC信号，所述电容C16的另一端接地，所述电容C17的另一端接地，所述三极管Q4的集电极分别与所述电阻R19的一端、所述三极管Q7的基极连接，所述电阻R19的另一端与所述电阻R20的一端、所述电阻R23的一端、所述电容C19的一端、所述MOS管Q10的D极、所述电容C20的一端和所述MOS管Q12的D极均接-VCC信号，所述电容C19的另一端接地，所述电容C20的另一端接地，所述三极管Q5的集电极分别与所述电阻R20的另一端、所述电容C14的一端和所述三极管Q6的基极连接，所述三极管Q5的基极分别与所述电容C13的一端、所述电阻R22的一端连接，所述电容C13的另一端与所述电阻R21的一端连接，所述电阻R21的另一端接地，所述三极管Q6的发射极分别与所述三极管Q7的发射极、所述电阻R23的另一端连接，所述三极管Q6的集电极分别与所述电容C14的另一端、所述电容C15的一端和所述电阻R24的一端连接，所述电容C15的另一端分别与所述电阻R24的另一端、所述二极管D5的负极连接，所述三极管Q7的集电极分别与所述电阻R27的一端、所述二极管D7的负极、所述电阻R31的一端和所述二极管D8的负极连接，所述二极管D7的正极与所述二极管D6的负极连接，所述二极管D7的正极分别与所述三极管Q8的集电极、所述电阻R28的一端、所述电阻R32的一端和所述二极管D9的正极连接，所述三极管Q8的基极分别与所述电阻R25的另一端、所述二极管D5的正极连接，所述三极管Q8的发射极与所述电阻R26的另一端连接，所述电阻R27的另一端与所述MOS管Q10的G极连接，所述MOS管Q10的S极与所述电阻R29的一端连接，所述电阻R29的另一端与所述电阻R22的另一端、所述电阻R30的一端、所述电阻R33的一端、所述电阻R34的一端和所述电容C18的一端均接放大信号，所述电容C18的另一端与所述电阻R35的一端连接，所述电阻R35的另一端接地，所述电阻R28的另一端与所述MOS管Q9的G极连接，所述MOS管Q9的S极与所述电阻R30的另一端连接，所述电阻R31的另一端与所述MOS管Q12的G极连接，所述MOS管Q12的S极与所述电阻R34的另一端连接，所述电阻R32的另一端与所述MOS管Q11的G极连接，所述MOS管Q11的S极与所述电阻R33的另一端连接。
4.根据权利要求3所述的一种车载低温红外探测系统，其特征在于，所述放大比较单元，还包括稳压器、跟随器，对热敏电阻供电后，对稳压器进行调零，跟随器做缓冲隔离。
5.根据权利要求1所述的一种车载低温红外探测系统，其特征在于，所述输出显示单元，包括显示屏，将通过检测温度信号得到的物体通过图像显示出来，在视频信号上加入开关锁存记录电压。
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