汽车防碰撞系统的应用与研究

汽车防碰撞系统的应用与研究

胡瑜

【摘要】摘要:介绍了汽车防碰撞控制系统的基本原理。对汽车防碰撞超声波测距系统、汽车防碰撞激光测距系统、汽车防碰撞毫米波雷达测距系统、汽车防碰撞红外测距系统的工作原理、特点和应用实例进行了归纳，总结了汽车防碰撞各种测距系统的应用范围及存在的关键问题，指出了汽车防碰撞系统的发展趋势, 即集成先进的信息处理技术、计算机技术、通信技术、电控技术、全球卫星定位技术、多传感器信息融合技术等高新技术于一身并经过优化设计的智能汽车防系统。

【期刊名称】机械工程与自动化

【年(卷)，期】2010(000)004

【总页数】3

［关键词】关键词:汽车;防碰撞系统;信息融合

0引言

汽车防碰撞系统可以减少因碰撞而引发的事故，对提高交通道路安全具有十分重要的作用。从1971年开始，相继出现过超声波、激光、红外、微波等多种方式的主动汽车防碰撞系统。本文将对汽车防碰撞系统的基本原理进行介绍,重点阐述各种防碰撞测距系统的特点、应用及其存在的关键问题,最后总结出汽车防碰撞系统的发展趋势。

1汽车防碰撞控制系统基本原理

汽车防碰撞系统是一种安装在汽车上的主动安全系统，是一种可以向驾驶员预先发出视听报警信号的探测装置。其工作原理是:在汽车正常行驶时，该系统处于非

汽车主动安全技术

汽车新技术论文 《汽车主动安全技术》 学院：汽车与交通工程学院 班级：汽服101 姓名：刘俊良 学号： 101205016 导师：秦玉英

汽车主动安全技术 【摘要】 提高汽车的主动安全性是汽车技术发展的主题之一，介绍了ABS、ASR、ESP、EPS、AFS、SBW、汽车主动避撞系统、TPMS 等几种主动安全技术，分别介绍了其结构及工作原理，指出未来的汽车安全技术将向着集成化、智能化、系统化方向发展。 关键词：汽车；主动安全；设计 1前言 汽车安全性包括主动安全性和被动安全性两大类。汽车主动安全是指事故发生前的安全，即实现事故预防和事故回避，防止事故发生。主动安全性是指通过事先预防，避免或减少事故发生的能力。被动安全性是指汽车在发生意外事故时对乘员进行有效保护的能力。汽车的主动安全性因其防患于未然，所以越来越受到汽车厂商和消费者的重视，越来越多的先进技术也被应用到汽车主动安全装置上。 汽车安全设计要从整体上来考虑，不仅要在事故发生时尽量减少乘员受伤的机率，而且更重要的是要在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的发生。过去，汽车安全设计主要考虑被动安全系统，如设置安全带、安全气囊、保险杠等。现在汽车设计师们更多考虑的则是主动安全设计，使汽车能够主动采取措施，避免事故的发生。在这种汽车上装有汽车规避系统，包括装在车身各部位的防撞雷达、多普勒雷达、红外雷达等传感器、盲点探测器等设施，由计算机进行控制。在超车、倒车、换道、大雾、雨天等易发生危险的情况下随时以声、光形式向驾驶员提供汽车周围必要的信息，并可自动采取措施，有效防止事故发生。另外在计算机的存储器内还可存储大量有关驾驶员和车辆的各种信息，对驾驶员和车辆进行监测控制。 未来汽车电子控制的重要发展方向之一是汽车安全领域，并向几个方向发展：利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统；利用近红外技术开发各种能监测驾驶员行为的安全系统；高性能的轮胎综合监测系统；自适应自动巡航控制系统；驾驶员身份识别系统；安全气囊和ABS/ASR。随着更加先进的智能型传感器、快速响应的执行器、高性能电控单元、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通信技术在汽车上的广泛应用，现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化方向发展。

汽车主动安全控制方法

(1)随着科技的进步，汽车的安全被细化，目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种概念[1]。交通安全问题已成为世界性的大问题。全世界每年因交通事故死亡的人数约50万，汽车的安全性对人类生命财产的影响是不言而喻的。随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度也相应加快，加之汽车数量增加以及交通运输日益繁忙，汽车事故增多所引起的人员伤亡和财产损失，已成为一个不容忽视的社会问题，汽车的行车安全更显得非常重要[2]。传统的被动安全已经远远不能避免交通的事故发生，主动安全的概念慢慢的行成并不断的完善。 (2)为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采取的安全设计，称为主动安全设计，如ABS，EBD，TCS，LDWS等都是主动安全设计。它们的特点是提高汽车的行驶稳定性，尽力防止车祸发生。其它像高位刹车灯，前后雾灯，后窗除雾等也是主动安全设计。目前安全技术逐渐在完善，有更多的安全技术将被开发并得到应用[3,4]。 ①ABS(防抱死制动系统)——它通过传感器侦测到的各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率，由此了解车轮是否已抱死，再命令执行机构调整制动压力，使车轮处于理想的制动状态(快抱死但未完全抱死)。对ABS功能的正确认识：能在紧急刹车状况下，保持车辆不被抱死而失控，维持转向能力，避开障碍物。在一般状况下，它并不能缩短刹车距离。 ②EBD(电子制动力分配系统)——它必须配合ABS使用，在汽车制动的瞬间，分别对四个轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出摩擦力数值，根据各轮摩擦力数值的不同分配相应的刹车力，避免因各轮刹车力不同而导致的打滑，倾斜和侧翻等危险。 ③ESP(电子稳定程序)——它实际上也是一种牵引力控制系统，与其它牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且控制从动轮。它通过主动干预危险信号来实现车辆平稳行驶。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会放慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会放慢内后轮，从而校正行驶方向。 ④EBA(紧急刹车辅助系统)——电脑根据刹车踏板上侦测到的刹车动作，来判断驾驶员对此次刹车的意图，如属于紧急刹车，则指示刹车系统产生更高的油压使ABS发挥作用，从而使刹车力更快速的产生，缩短刹车距离。 ⑤LDWS(车道偏离预警系统)——该系统提供智能的车道偏离预警，在无意识（驾驶员未打转向灯）偏离原车道时，能在偏离车道0.5秒之前发出警报，为驾驶员提供更多的反应时间，大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故，此外，使用LDWS还能纠正驾驶员不打转向灯的习惯，该系统其主要功能是辅助过度疲劳或长时间单调驾驶引发的注意力不集中等情况。 ⑥胎压监控——美国国家公路交通安全管理局(NHTSA) 已经做出要求，截止2003产品年车重小于或达到4536公斤的所有美国乘用车辆都必须配备胎压监控系统，事后宝马公司就已经把该系统用在全系轿车中。驾驶者可以通过车内提示警告系统来判断轮胎胎压情况是否正常，首先避免了因轮胎亏气出现的行车跑偏，其次在高速行驶时也对乘坐者安全是一种保障。 ⑦倒车警告/倒车影像/车外摄像头——倒车警告这项技术用于在驾驶期间以及驻车时，针对您盲区中的轿车或物体向您发出警告。通常，该系统会在您行车时已经进行响应；它可能会使后视镜内的一个警告标示进行闪烁，同时会发出声音警告，该系统是一个短程检测系统。如：上海通用别克君越车内后视镜就配备此功能，反光镜左边会有一个车体形状的图标，前/后雷达在侦测障碍物时警告

汽车自动防撞系统

此外，汽车倒车时司机不能观察车后情况，也往往造成撞人或撞上障碍物。分析撞车原因，大致有：驾驶不慎，能见度不高，车速过快，车距过小或汽车本身故障等。 针对上述问题, 我们设计一个基于超声波技术的汽车防撞系统能以声音和直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、起动车辆、行使等前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊（能见度低）的缺陷，提高了安全性。 本制作是基于AT89S52单片机控制的超声波技术的汽车防撞系统小车模型，通过单片机控制超声波换能器的发射与接收，利用计算收发时间差算出四周各障碍物具体距离加以显示及自动控制小车减速或停车功能，快速准确地实现自动测量显示与智能控制。超声波对外界光线和电磁场不敏感，可以用于黑暗、有灰尘、烟雾、强电磁干扰等参杂环境中，使得系统抗干扰能力、测量精度能力增强。我国是交通大国，交通驾驶安全事故频频发生，此防撞控制系统的研究将有利于交通驾驶智能控制的发展，可以使得交通事故大幅度下降。 该系统由单片机控制，体积小巧，安装灵活方便，具有一定的应用前景。 1 总体方案设计 1.1传感器的选择 智能测距主要有红外收发测距、超声波测距。 红外收发测距是利用红外线的发射与接收进行测量。其特点是外围电路简便。但是存在受外界干扰大，测量距离范围小等不足。 超声波测距是利用超声波传感器进行发射接收。超声波传感器的外围电路设计较复杂，但其干扰能力强，不受空间电磁波干扰，也不受一般机械振动的干扰，穿透性好，可在浓雾、风沙、阴雨、污染环境中工作，适合大型车辆的行驶测距。

得出距离值。那么测量最大值就是以一个周期为时间差的距离值。一般公式为: d=v×t/2最大值为： dmax＝v×T/2（T为周期） 假设室温下声波在空气中的传播速度是 335.5m/s，测量得到的声波从声源到达目标然后返回声源的时间是 t 秒，则距离 D可以由下列公式计算： D=33550(cm/s)×t(s) 因为声波经过的距离是声源与目标之间距离的两倍，声源与目标之间的距离d应该是 D/2。 如图2所示为超声波收发电路示意图。 图2 超声波收发原理框图 40KHz的方波信号由单片机的T1周期性产生，经过驱动电路推挽超声波发射头向外发出。由于在外界中存在很多的干扰，接收回来的微弱信号的波形将类似正弦波，但含有很多的杂波。我们必须报这个接收回来点波送进带通滤波器，还原出较好的波形，然后进行放大，再送进电压比较器得到较好的方波，进入单片机进行中断。单片机中断后，计算出发射到接收的时间。软件设计

汽车主动安全和被动安全

汽车安全对于车辆来说分为主动安全和被动安全两大方面。主动安全就是尽量自如的操纵控制汽车。无论是直线上的制动与加速还是左右打方向都应该尽量平稳，不至于偏离既定的行进路线，而且不影响司机的视野与舒适性。这样的汽车，当然就有着比较高的避免事故能力，尤其在突发情况的条件下保证汽车安全。被动安全是指汽车在发生事故以后对车内乘员的保护，如今这一保护的概念已经延伸到车内外所有的人甚至物体。由于国际汽车界对于被动安全已经有着非常详细的测试细节的规定，所以在某种程度上，被动安全是可以量化的。 汽车安全之主动安全设备篇 盘式制动器 盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动，制‘动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧，分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。 盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，以加速通风散热和提高制动效率。 防抱死制动系统(ABS) ABS是Anti-lockBrakingSystem缩写。世界上最早的ABS系统是首先在飞机上应用的，后来又成为高级轿车的标准配备，现在则大多数轿车都装有ABS。 众所周知，刹车时不能一脚踩死，而应分步刹车，一踩一松，直至汽车停下，但遇到急刹时，常需要汽车紧急停下来，很想一脚到

各种汽车防撞系统

第三章汽车主动防撞系统的总体工程 3.1 各种汽车防撞系统的比较 对于车辆安全来说，最主要的判断依据是两车之间的相对距离和相对速度信息，当本车以较高的速度接近前方车辆时，如果两车之间的距离太近，很容易造成追尾事故。因此，常用的防装系统都将车辆之间的相对距离最为最主要检测任务。 汽车雷达按照其探测方向的不同，主要分为倒车雷达和前视雷达两种，汽车倒车雷达由于探测距离较短，一般运用超声波或红外探测两种方式构成，该项技术已经比较成熟，国内外已经有相应的产品。而相比较来说，在高速公路中由于车速快，要求防撞雷达探测距离要长，故高速公路的防撞系统要求较高。而且在恶劣天气情况下，如雨，雪，雾等天气，以及前方车辆尾部卷起的气沫灰尘所造成视野不良等情况时，防撞预警系统应向驾驶人员提供前方车辆和障碍物的距离，相对速度等信息；在危险临近的情况下，通过警报系统发出声光警报，在极度危险的情况下可以采取转向和制动措施，从而避免碰撞，追尾等事故的发生。 目前的高速公路防撞系统按工作方式分主要有激光，超声波，红外等一些测量方法，不同的方式工作过程和工作原理上有不同之处，但它们主要作用都是通过不同的测量方法判断前方车辆与本车辆的相对距离，并根据两车之间的危险性程度做出相应的预防措施。为了更好的了解各种系统的工作原理，下面对不同的探测方式进行详细的介绍。 2.4激光测距 激光测距仪是一种光子雷达系统，它具有测量时间短，量程大，精度高等优点，在许多领域得到了广泛应用。目前在汽车上应用较广的激光测距系统可以分为非成像式激光雷达和成像式雷达。 非成像式激光雷达根据激光束传播时间确定距离。激光束在传播路上遇到前车发生反射。测量从发射时刻到反射回到发射点经过的时间t，便可以计算出车距。其计算公式同超声波测距共识，不同的是速度v为光速，v=3×108m/s。 从高功率窄脉冲激光器发射出来的激光脉冲经发射物镜聚焦成一定形状的光束后，用扫描镜左右扫描，向空间发射，照射在前方车辆或者其他目标上，其反射光经扫描镜，接受物镜及回输光纤，被导入到信号处理装置内光电二极管，利用计算器计数激光二极管启动脉冲与光电二极管的接受脉冲间的时间差，即可求得目标距离。利用扫描镜系统中的位置探测器测定反射镜的角度即可测出目标的方位。 成像式激光雷达又可分为扫描成像激光雷达和非扫描成像激光雷达。扫描激光成像雷达把激光雷达同二维光学扫描镜结合起来，利用扫描器控制出射激光的方向，通过对整个现场进行逐点扫描测量，即可获得视场内目标目标的三维信息。但扫描成像激光雷达普遍纯在成像速度过慢的问题。这有待于软件，硬件的进一步改善。非扫描成像式激光雷达将光源发出的经过强度调制的激光经分束器系统分为多束光后沿不同方向射出。照射待测区域。被测物体表面散射的光经微通道图像增强板（MCP）混频输出后，由面阵CCD等二维成像器接收，CCD每个像元的输出信号提供了相应成像区的距离信息。利用信息融合技术即可重建三维图像。由于非扫描成像激光雷达测点数目大大减少，从而提高了三维成像速度。 在汽车测距系统中，非成像激光雷达更具有使用价值。同成像式激光雷达相比，具有造价低，速度快，稳定性高等特点。 由于激光雷达测距仪工作环境处于高速运动的车体重，震动大，对其稳定性，可靠性提出了较高的要求，其体积也受到了一定的限制，同时还要考虑省电，低价，对人眼安全等因素。这些决定了其光源只能采用半导体激光器。已处于使用阶段的激光雷达所需要的光学元件在市场上有售，价格比较高。目前，在汽车

汽车安全之主动安全设备篇参考文本

汽车安全之主动安全设备 篇参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

汽车安全之主动安全设备篇参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 盘式制动器 盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状 而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制 动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随 车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动，制‘动 钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧，分泵的活塞受 油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦 制动，动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它 停下来一样。 盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。 特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕 泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制

动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，以加速通风散热和提高制动效率。 防抱死制动系统(ABS) ABS是Anti-lockBrakingSystem缩写。世界上最早的ABS系统是首先在飞机上应用的，后来又成为高级轿车的标准配备，现在则大多数轿车都装有ABS。众所周知，刹车时不能一脚踩死，而应分步刹车，一踩一松，直至汽车停下，但遇到急刹时，常需要汽车紧急停下来，很想一脚到底就把汽车停下，这时由于车轮容易发生抱死不转动，从而使汽车发生危险工况，比如前轮抱死引起汽车失去转弯能力，后轮抱死容易发生甩尾事故等等。安装ABS 就是为解决刹车时车轮抱死这个问题的，装有ABS的汽车，能有效控制车轮保持在转动状态而不会抱死不转，从而大大提高了刹车时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽

汽车主动安全调研报告

汽车主动安全调研报告

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关于汽车主动安全技术的调研报告 随着社会的发展,交通安全问题越来越凸显，汽车的安全性能也越来越受到消费者的关注。传统的针对冲撞后的乘员保护的被动安全技术已经远远不能满足现代交通对汽车安全性的要求，汽车主动安全技术应运而生。 汽车主动安全技术是指通过预先的防范避免事故发生，实现防患于未然的技术。汽车主动安全技术从研发至今,除了经典的防抱死制动系统ABS(Antiｌock Bｒake Sysｔeｍ，ABS),电子制动力分配EBD(ElｅctroniｃBraｋe foｒcｅDistriｂutiｏn,EBD）,车身电子稳定系统ＥSＰ(Elecｔrｏnic StabiliｔｙProgram，ESＰ）和牵引力控制系统TＣS(Tracｔiｏn Coｎtrol Sｙstem,TCS)外,越来越多的先进技术被应用于汽车主动安全配置中。 一.汽车主动安全技术的研究现状 汽车主动安全技术按照开发商主要分为汽车制造企业和第三方科技企业两大类。在本报告中以沃尔沃、丰田、本田、日产、通用、ＢMW几个汽车品牌为例介绍汽车制造企业开发主动安全技术的现状，以Mobileｙe公司介绍第三方科技企业开发主动安全技术的现状。 1.汽车制造企业 1)沃尔沃 在汽车安全领域,沃尔沃是有口皆碑的,除了完善的被动安全措施，沃尔沃近几年发展了一系列主动安全系统，这些主动安全配置也已成为沃尔沃车辆的重要卖点之一，主要包括:Cｉty Safeｔy城市安全系统、自适应巡航系统、带全力刹车的行人安全安全系统、盲点信息系统、车道偏离警示系统、驾驶员安全警告系统。 除此之外,沃尔沃还有六大主动安全技术还未正式推向市场，它们是沃尔沃汽车最新的安全技术,将会配备在最新的SPA可扩展平台上。其中夜间探测系统、动物探测系统、带辅助转向功能的路沿和路障探测系统、带辅助转向功能的自适应巡航系统即将和全新XＣ９０一起推向市场(20１４年底)，而车间互联和汽车自动泊车系统则将要耐心等待一段时间。 2)丰田 丰田的预碰撞安全系统叫做Pｒe-CollisｉoｎＳystem，简称PCS。丰田不仅是最早将预碰撞安全系统装备在量产车上的品牌之一，而且一直都是世界领先水平。经历了几年的发展,如今该系统主要由4个系统组成：预碰撞座椅安全带、预碰撞制动、预碰撞辅助制动和悬架控制。 此外,日本丰田公司还成功研制“丰田高级安全汽车”，包括驾驶员瞌睡预警系统、轮胎压力监测警告系统、发动机火警预报系统、前照灯自动调整系统、盲区监控系统、汽车间信息传输系统、道路交通信息引导系统、自动制动系统、

汽车自动防撞系统历史

维基百科，自由的百科全书【摘】 汽车防撞系统（英语：collision avoidance system）是一种利用通讯、控制与资讯科技侦测车辆周遭的动态状况，以辅助汽车驾驶人的安全科技。依各家车厂不同的命名，另有预防碰撞系统（pre-crash system）、前方碰撞预警系统（forward collision warning system）、减少碰撞系统（collision mitigating system）等异称。 ?车道变换辅助系统（Audi Side Assist）：车尾的雷达感测器可侦测是否有车辆位于盲点区域，若系统侦测有车辆，能在驾驶人打方向灯并变换车道时，快速闪烁车侧后视镜的LED灯号，以警告侧边有来车接近。 ?车道偏离警示系统（Audi Lane Assist）：运用摄影机侦侧车道标线，若系统发现车辆开始偏移，便以震动方向盘的方式警告驾驶人；万一仍不修正偏移，则会介入并让车辆维持在车道之中。 ?预防追撞前车系统（Audi Pre Sense Front）：以雷达侦测与前车的距离，若系统判断车距过近，先是透过警示信号提醒驾驶人减速；若驾驶人并未减速，刹车辅助系统便会介入刹车，甚至加强刹车力道。假设碰撞无可避免，此系统能够在碰撞发生前0.5秒完成所有的减速，大约可降低车速达40km/hr，同时启动警示灯后告知后方来车，且维持紧闭车窗与天窗、紧缩安全带，以减少追撞意外对乘员的伤害。

BMW 德国BMW在2013年中期发表互联驾驶系统（BMW ConnectedDrive），整合了资讯、娱乐、行车辅助等多项功能，其中跟汽车防撞相关的功能包含下列： ?主动式定速控制系统（Active Cruise Control）：此系统可与碰撞警示暨刹车启动系统、车道变换警示系统、怠速熄火功能等一同连动。在巡航定速的状态下，当前方车辆进入感测器的监控范围时，系统会自动降速以保持安全间距； 等到前方车道净空时又恢复原先设定的时速。此系统除了兼具怠速熄火功能外，和其他车厂的定速装置最大的差异是在定速状态下，可踩油门以高于定速的速度超车，放掉油门后又恢复成原先订定的时速。当前车突然刹车时，碰撞警示暨刹车启动系统会先在抬头显示器显示视觉警告，若驾驶人没有反应，系统会介入并闪烁警示灯、发出声响，驾驶人再未反应，系统直接启动刹车。 ?夜视系统：红外线感应器可在夜间侦测到行人，万一系统侦测到车辆可能撞击到行人，智能预先警示系统会将两个光点打向行人以警告之，但不会造成任何目眩影响。 ?车道偏离与车道变换警示系统：雷达与摄影镜头可监控路况，并在变换车道及与他车距离过近时发出警示。邻车处于驾驶人的视线死角或从后方快速接近时，系统会在后视镜上亮灯警告；当驾驶人浑然未觉仍要变换车道时，系统会以震动方向盘的方式发出警告，且后视镜也会出现闪烁的警告符号。当车速超过时速70公里时，系统便会监控路标、与他车的相对位置、路面或线道边缘与车辆的距离等。只要车辆不慎偏离目前的车道，系统便会震动方向盘以警告驾驶人。

基于超声波的汽车防撞系统设计

摘要 随着中国工业经济的不断高速发展，汽车行业成为了促进中国经济发展的不可或缺的一部分，近年来我国高速公路追尾碰撞事故频繁发生，而车载追尾碰撞预警系统在解决高速公路行车安全中具有良好的前景，科学技术的快速发展使得超声波技术在汽车领域中的应用越来越广泛。本文对超声波汽车防撞系统进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口技术、超声波换能器、以及超声波在介质中的传播特性等知识，采用以stc89c51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距的硬件电路和软件电路设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件个软件实现各个功能模块。 该设计由超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、数码显示以及声光告警显示模块等部分组成，文中详细介绍了测距器的硬件组成、检测原理、方法以及软件结构。超声波发射模块中采用555定时器构成的时基电路，接收电路使用SONY公司的CX20106A红外检测专用芯片，该芯片常用于38kHz的检波电路，文中通过对芯片内部电路的仔细分析，设计出能够成功对40kHz超声波检波的硬件电路，并且增益可调，与传统超声波检波电路相比，电路变得精简，调试变得相对容易。测距器使用数码管显示目标物的距离。 为了保证超声波汽车防撞系统的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射装置、接收装置、超

声微弱信号放大、波形整形、速度变换电路及系统功能软件等做了详细说明.实现障碍物的测距、显示和报警，超声波测距范围0.6-2.0米，精度在10厘米左右。关键词：汽车防撞报警系统、STC89C51、传感器、LED显示、测量距离 Abstract With the rapid development of China industrial economy, the automotive industry has become an indispensable part of China promote economic development in recent years, the rear end collision accidents occur frequently in China, and the vehicle rear end collision warning system in the settlement of expressway traffic safety has a good prospect, the rapid development of science and technology makes the ultrasonic technology applied in automotive more widely in the field of. This paper analyses the theory of ultrasonic wave automotive collision avoidance system, the use of analog electronics, digital electronics, computer interface technology, ultrasonic transducer, and the ultrasonic propagation in the medium of knowledge, using low cost, using

汽车主动安全技术论文

《汽车文化》结课论文论文题目：汽车主动安全技术 班级：11023801 专业：生物工程 姓名：万伟玮 学号：1102380117 序号：24 2013 年 5 月 11 日 成绩评定表 平时 论文 内容 总成绩摘要 参考文献 字数

汽车主动安全技术 摘要：交通安全问题已成为世界性的大问题。据报道，全世界每年因交通事故死亡的人数约50万，因此汽车的安全性对人类生命财产的影响是不言而喻的。随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度也相应加快，加之汽车数量增加以及交通运输日益繁忙，汽车事故增多所引起的人员伤亡和财产损失，已成为一个不容忽视的社会问题，汽车的行车安全更显得非常重要。 关键词：主动安全技术；智能；弊端。 正文： 一、汽车主动安全技术的背景与发展趋势 随着社会的发展，交通安全问题越来越凸显，传统的汽车安全理念也在逐渐发生变化，传统的安全理念很被动比如安全带、安全气囊、保险杠等多是些被动的方法并不能有效解决交通事故的发生，随着科技的进步，汽车的安全被细化，目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种概念。 主动安全是指能够避免车祸发生的安全保护装置，而被动安全是指在车祸发生之后保护乘员生命安全的装置。显而易见，传统的被动安全已经远远不能避免交通的事故发生，因此主动安全的概念慢慢的行成并不断的完善。 汽车安全设计要从整体上来考虑，不仅要在事故发生时尽量减少乘员受伤的机率，而且更重要的是要在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的发生。而被动安全技术和主动安全技术是保证汽车乘员安全的重要保障。过去，汽车安全设计主要考虑被动安全系统，如设置安全带、安全气囊、保险杠等。现在汽车设计师们更多考虑的则是主动安全设计，使汽车能够主动采取措施，避免事故的发生。在这种汽车上装有汽车规避系统，包括装在车身各部位的防撞雷达、多普勒雷达、红外雷达等传感器、盲点探测器等设施，由计算机进行控制。在超车、倒车、换道、大雾、雨天等易发生危险的情况下随时以声、光形式向驾驶员提供汽车周围必要的信息，并可自动采取措施，有效防止事故发生。另外在计算机的存储器内还可存储大量有关驾驶员和车辆的各种信息，对驾驶员和车辆进行监测控制。例如，根据日

汽车防撞雷达系统的设计

-126- 度高的酒精误差小，这也是设计的该酒精浓度探测仪适合与检测酒后驾车的原因，因为人在饮酒后，从呼吸道呼出的酒精气体浓度一般都不是很高。因此，经过适当的改进，可以用于 检测酒后驾车。 参考文献 [1]彭军.传感器与检测技术[M].西安:西安电子科技大学 大学出版社,2003. [2]高伟.51单片机原理及应用[M].北京:国防工业出版社,2008. 汽车防撞雷达系统的设计 德州学院汽车工程学院 寻 莹 【摘要】随着我国汽车行业不断发展，公路交通随着出车流密集化和驾驶员非职业化，交通事故越来越多。本文设计的汽车防撞雷达系统，就是当汽车与障碍物的距离较近时即可向司机预先发出报警信号，可及时有效的防止交通事故的发生。【关键词】单片机；报警系统；防撞雷达 1.引言 随着人民经济水平的提高，汽车已经走进我们的家庭中。但汽车相撞的交通事故发生增加了人民财产的损失。为了减少这种损失，设计一种能够提前预知前方行驶车辆的速度和距离的安全避撞装置是非常必要的。该汽车防撞雷达系统是以MCS-51系列单片机为核心器件，结合比较常规的超声波测距器件和霍尔车速传感器以及价格低廉的电子元件组成，包括硬件设计和软件设计两部分。本系统具有低误差、高精度和低成本的特点。 2.系统总体设计原理 设计的基本思路：通过对速度和距离的感知与计算，判断驾驶状态是否安全，并报警提醒驾驶员。系统总体方框图如图1所示。利用AT89S51单片机为核心器件并结合常规的超声波测距探头和霍尔车速传感器以及价格低廉的电子元件完成的。硬件电路由超声波信号发生电路、超声波信号接收电路、、单片机控制电路以及显示电路组成。测量获得的距离、速度信息都传递给单片机，单片机根据设计的计算模型，分析计算所获得的各种信息来判断与前方障碍物距离是否安全，并决定是否需要 图1?系统总体方框图 当40kHz的超声波发送脉冲信号由单片机送出，（其脉冲宽度及发送间隔均由软件控制），经多路选择开关按序分别送到前左、前右、后左、后右4路发送换能器上，由接收电路接收反射波，通过多级放大，整形后，待将交流信号整形输出一个方波信号时，由单片机检测此信号，从而检测出前进和倒车方向障碍物距离，通过显示单元显示距离和方位，起到提示和警戒的作用。 3.硬件电路设计 控制系统采用单片机为主控部件。单片机本身是一个最小的应用系统，但由于应用系统中有一些功能器件无法集成到芯片内部，需在片外加接相应的外围电路。汽车防撞系统的硬件电路是由超声波信号发生电路、超声波信号 接收电路、感应信号放大及处理电路、中央处理单元电路、测速电路等其他电路组成。 3.1 主控芯片 本设计选用AT89S51为主控芯片，充分利用了AT89S51的片内资源，即可在很少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统，而且AT89S51的性价比较高。AT89S51的主要技术参数如表1所示。 3.2 超声波信号发射电路 超声波信号发射电路如图2所示，包括超声波信号的产生、多路选择及换能器等。超声波探头选用压电超声波换能器。压电超声波换能器是利用压电材料的压电效应来工作的。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一超声波发生探头；如没加电压，当共振板接受到超声波时，将压迫压电振荡器作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接受探头。超声波发射换能器与接受换能器其结构 稍有不同。 图2?超声波信号发射电路 3.3 超声波信号接收电路 超声波信号接收电路如图3所示，由接收换能器、多路选择开关、放大及控制等电路组 成。 4.软件设计 主程序包括初始化和各个子程序的调用，最后把结果用LCD显示出来，并作出判断。系统主程序流程图如图4所示。 显示子程序流程图如图5所示。超声波发射极和接收极距离较近，当发射极发射超声波以后，有部分超声波没经过障碍物反射就直接绕射到接收极上，这部分信号是无用的，会引起系统误测。设计中采用延时技术来解决这个问题，并设定延时时间为1ms，即在发射极发射超声波1ms内，通过软件关闭所有中断，接收电路对此期间接收到的任何信号不予理睬，1ms后立即启动中断程序，这时接收到的信号才有效，并在接受到回波信号的同时，中断程序停。此时中断程序所记录的CPU发送脉冲信号的前沿到回波脉冲信号之间的时间才是需要的。因此，系统存在测量盲区。最后把测量结果存储并通过LCD液晶显示电路显示出来，完 图4?系统主程序流程图 图5?显示子程序流程图 表1?AT89S51的主要技术参数 (1)与MCS-51产品指令系统完全兼容；(2)4K字节可编程FLASH存储； (3)1000次擦/写循环；(4)4.0～5.5V的工作电压范围；(5)全静态工作：0Hz-24KHz；(6)三级程序存储器保密锁定； (7)128*8位内部RAM；(8)32条可编程I/O线；(9)两个16位可编程定时/计数器；(10)6个中断源；(11)2个全双工串行通信口；(12)可直接驱动LCD；(13)5个中断优先级；(14)2层中断嵌套中断；(15)片内时钟振荡器；(16)看门狗(WDT)电路； (17)低功耗空闲和掉电保护。

汽车自动防撞系统设计综述

汽车自动防撞系统的设计 前言: 近年来，随着我国经济和道路交通的迅猛发展，国内汽车保有量逐年在增长，2009年我国汽车共销售1364万辆，已经成为全球第一大新车市场。我国是世界上交通事故死亡人数最多的国家之一，从二十世纪八十年代末中国交通事故年死亡人数首次超过五万人至今，中国(未包括港澳台地区)每年发生交通事故50万起，因交通事故死亡人数均超过1 0万人，已经连续十余年居世界第一。2009年，中国汽车保有量约占世界汽车保有量的百分之三，但交通事故死亡人数却占世界的百分之十六，汽车交通安全已经成为公共安全问题中举足轻重的问题按汽车工业发展的趋势看，有关部门预计到2020年我国的汽车保有量将超过两亿辆，如果到时现有交通管理体制没有大的变化，由此带来的汽车交通安全问题将更加突出。目前,已提出许多方案用来降低追尾事故的发生,通过阅读相关文献和对有关方法的比较,笔者提出了一点初步想法:防撞系统的核心内容就是实时测距及实时侧速,目前的方法有超声波法,毫米波雷达法和激光测距法等,这三种方法各有优缺点,又有论文提出基于视觉的防撞系统具有合理性和可行性,而FPGA可实现实时图像采集功能,并且FPGA本身具有现场可编程和集成度高的强大优势。由此我们可以尝试开发基于FPGA的视觉防撞系统。 研究发展： 美国、日本、德国等欧美发达国家的汽车公司在二十世纪七十年代开始了安全实验车(Experimental SafetyVehicle)的研锘fl，同时在此基础上又进行了高水平汽车综合安全系统的研发，相继其他各国的汽车制造厂商和一些专业研究机构也开展了对汽车安全性的研究，并取得了一些突破性的进展和成果，汽车安全性技术的研究也逐渐从相关的汽车技术研究领域分离出来，形成了一个独立的分支。汽3车防碰撞预警控制系统的研究也始于此时，它是一种安装在自车上的主动安全技术。汽车防碰撞预警控制系统主要由测距传感器、车轮转速传感器、微机控制单元等组成，通过各种传感器，系统能实时探测自车的运行工况和行驶环境中的车辆、障碍物、行人等，再将测量获得的信息输入系统控制单元，经过系统的运算分析判断自车的行驶安全状况，当检测到自车会发生碰撞危险，能及时向驾驶员发出报警提醒，使驾驶员采取相应的措施来避免事故发生，如果报警提醒后驾驶员没能做出相应反应，系统将采取自动制动措施等来预防碰撞事故的发生。日本自二十世纪七十年代开始，率先进行了对防碰撞系统的研究。日本在追尾碰撞预警系统的研发上，第一代产品以手动操作为主，第二代产品才主要研发自动化控制，一些装有激光雷达和微波雷达测距的防／避撞控制系统

汽车主动安全技术

概述 主动安全技术将成未来汽车的研发重点 现代汽车主动安全技术的发展趋势 汽车主动安全系统 汽车主动安全技术 综述 概述 主动安全技术将成未来汽车的研发重点 现代汽车主动安全技术的发展趋势 汽车主动安全系统 汽车主动安全技术 综述 展开 概述 随着社会的发展，交通安全问题越来越凸显，传统的汽车安全理念也在逐渐发生变化，传统的安全理念很被动比如安全带、安全气囊、保险杠等多是些被动的方法并不能有效解决交通事故的发生，随着科技的进步，汽车的安全被细化，目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种概念。 主动安全技术将成未来汽车的研发重点 交通安全问题已成为世界性的大问题。据报载，全世界每年因交通事故死亡的人数约50万，因此汽车的安全性对人类生命财产的影响是不言而喻的。随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度也相应加快，加之汽车数量增加以及交通运输日益繁忙，汽车事故增多所引起的人员伤亡和财产损失，已成为一个不容忽视的社会问题，汽车的行车安全更显得非常重要。而传统的被动安全已经远远不能避免交通的事故发生，因此主动安全的概念慢慢的行成并不断的完善。 现代汽车主动安全技术的发展趋势 汽车安全设计要从整体上来考虑，不仅要在事故发生时尽量减少乘员受伤的机率，而且更重要的是要在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的发生。现代汽车的安全技术包括主动安全技术和被动安全技术两方面。而被动安全技术和主动安全技术是保证汽车乘员安全的重要保障。过去，汽车安全设计主要考虑被动安全系统，如设置安全带、安全气囊、保险杠等。现在汽车设计师们更多考虑的则是主动安全设计，使汽车能够主动采取措施，避

免事故的发生。在这种汽车上装有汽车规避系统，包括装在车身各部位的防撞雷达、多普勒雷达、红外雷达等传感器、盲点探测器等设施，由计算机进行控制。在超车、倒车、换道、大雾、雨天等易发生危险的情况下随时以声、光形式向驾驶员提供汽车周围必要的信息，并可自动采取措施，有效防止事故发生。另外在计算机的存储器内还可存储大量有关驾驶员和车辆的各种信息，对驾驶员和车辆进行监测控制。例如，根据日本政府“提高汽车智能和安全性的高级汽车计划”，由日本丰田公司研制成功的“丰田高级安全汽车”即具有驾驶员瞌睡预警系统、轮胎压力监测警告系统、发动机火警预报系统、前照灯自动调整系统、盲区监控系统、汽车间信息传输系统、道路交通信息引导系统、自动制动系统、紧急呼叫(SOS)停车系统、灭火系统以及各向安全气囊系统等，其中有些单项设备已投放市场。 汽车100多年的发展史中，有关汽车的安全性能的研究和新技术的应用也发生了日新月异的变化，从最初的保险杠减振系统、乘客安全带系统、安全气囊到汽车碰撞试验、车轮防抱制动系统(ABS)、驱动防滑系统(ASR)，到无盲点、无视差安全后视镜及儿童座椅系统的研究，汽车的安全性能正日趋完善。特别是近几年，随着科学技术的迅速发展，越来越多的先进技术被应用到汽车上。目前，世界各国都在运用现代高新科，加紧研制汽车安全技术，一批批有关汽车安全的前沿技术、新产品陆续装车使用，使未来的汽车更加安全。 未来汽车电子控制的重要发展方向之一是汽车安全领域，并向几个方向发展：利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统；利用近红外技术开发各种能监测驾驶员行为的安全系统；高性能的轮胎综合监测系统；自适应自动巡航控制系统；驾驶员身份识别系统；安全气囊和ABS/ASR。随着更加先进的智能型传感器、快速响应的执行器、高性能电控单元、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通信技术在汽车上的广泛应用，现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化方向发展。 汽车主动安全系统 为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采取的安全设计，称为主动安全设计，如ABS，EBD，TCS，LDWS等都是主动安全设计。它们的特点是提高汽车的行驶稳定性，尽力防止车祸发生。其它像高位刹车灯，前后雾灯，后窗除雾等也是主动安全设计。目前安全技术逐渐在完善，有更多的安全技术将被开发并得到应用。 汽车主动安全技术 ABS（防抱死制动系统） 它通过传感器侦测到的各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率，由此了解车轮是否已抱死，再命令执行机构调整制动压力，使车轮处于理想的制动状态（快抱死但未完全抱死）。对ABS功能的正确认识：能在紧急刹车状况下，保持车辆不被抱死而失控，维持转向能力，避开障碍物。在一般状况下，它并不能缩短刹车距离。

车辆防碰撞系统

车辆防碰撞系统 随着现在人们生活水平的提高，汽车可以说是我们做常用的交通工具，越来越多的人拥有汽车，对于汽车的性能与配备也是越来越先进，智能车辆成为了现在人们研究的热点，在交通拥挤，技术发展的背景下，将各种先进技术运用到汽车工程中，减少交通事故，提高运输效率，减轻驾驶员的劳动负荷的思想就应运而生，从而产生了智能车辆系统。 车辆的增多使得交通事故频频发生，全球每年由交通事故造成的人员和财产损失的数目是惊人的，因此，车辆安全问题已引起人们的高度重视。对大量交通事故的分析表明，80%以上的车祸是由于驾驶员反应不及时引起的，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞和正面相撞。有关研究表明，若驾驶员能够提早1s意识到有事故危险并采取相应的措施，则90%的追尾事故和60%的正面碰撞事故都可以避免。为了减少交通事故，个人在车载系统的功能将得到改善。最起码的信息和预警系统，已经在市场上出现的，而驾驶辅助和自动化技术在地平线上的进一步定位。在驾驶员信息系统的关键技术挑战是降低生产成本，同时提供动态的路线引导能力。例如，目前大多数系统提供基于“静态”地图交通的考虑，不论路由。动态路径诱导系统基础上，当时的“实时”条件下的巷道，如事故或施工造成的瓶颈的位置，可确定最佳路线。防撞系统开发技术的主要挑战是降低成本的同时，也提高了感应功能，以提高准确性和可靠性。自动车将共享许多防撞系统的传感元件，还必须具备的情报，可以不断地评估不断变化的环境和驾驶环境的情况下。 汽车发生碰撞的主要原因是由于汽车距其前方物体（如汽车、行人或其他障碍物）的距离与汽车本身的车速不相称造成的，即距离近而相对速度又太高。为了防止汽车与前方物体发生碰撞，汽车的车速就要根据与前方物体的距离变化由执行机构进行控制，使汽车始终在安全车速下行驶。这样就会大大提高汽车行驶的安全性，减少车祸的发生。 发展汽车防撞技术，对提高汽车智能化水平有重要意义。据统计，危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30%，路面相关事故的50%，迎面撞车事故的60%; 1秒钟的预警时间可防止90%的追尾碰撞和60%的迎头碰撞。理论上，汽车防撞装置可在任何天气、任何车速状态下探测出将要发生的危险情况并及时提醒司机及早采取措施或自动紧急制动，避免严重事故发生。汽车防撞装置是借助于遥测技术监视汽车前方和后方的车辆、障碍物，并根据当时的车速自动判断是否达到危险距离，及时向司机发出警告，必要时还可进行自动关车、自动紧急刹车。 德国和法国等欧洲国家也对毫米波雷达技术进行了研究，特别是奔驰、宝马等著名汽车生产厂商，其采用的雷达为调频毫米波雷达（Frequency Modulation Continuous Wave）,频段选择76~77GHz。如奔驰汽车公司和英国劳伦斯电子公司联合研制的汽车防撞报警系统，探测距离为150米，当测得的实际车间距离小于安全车间距离时，发出声光报警信号。该系统已经得到应用。

汽车防碰撞系统的软件设计

汽车防碰撞系统的软件设计 单片机对于现代汽车越来越重要，广泛用于汽车的各个方面，并与各个部件融合在一起，发挥出更大的效能。当然这也引发一些隐患，如车速的提高，以及来自外部环境的影响，很容易发生交通事故，而这个防碰撞系统的软件设计就是采用红外、超声波、纳米波等雷达来检测外部环境，反馈、分析、判断、帮助辅助驾驶员做出更好的判断，减少交通事故的发生。 1 系统设计及原理 该系统采用超声波测量前方的相对距离，当有音波传回时，说明前方有障碍物并判断前方物体时有无运动，若有运动，则它的运动的方向与本车同向还是反向，从而进行警报、自动制动以及自动转向，而转向前还要通过侧面红外线监测侧面是否有障碍物，再进行转向与否。系统最主要在于超声波测距测速，STC89C52单片机对信息的处理反馈判断。测速与测距是根据波的反射原理，利用波的收发以及收发的时间差来测距与测速。波是直線传播的，向一个方向发射，可以检测前方有无障碍物。当然超声波的传递会受到外界的影响，不过可以忽略不计，按照在20 ℃，干燥，无风的环境，声波以340 m/s的速度来计算。当有回波时，记录收发的时间差，采集本车的速度，后进行计算、判断、处理反馈显示到显示屏上，以及是否要进行制动、自动转向，必要时还要进行紧急警报。系统的大体结构图如图1所示。 2 程序设计

当车辆启动后，系统将STC89C52单片机、LCD12864显示器等进行初始化，然后系统的超声波，各项传感器等开始工作，采集所有数据并比较，当车辆处于危险状态，系统就发出警报提醒驾驶员进行制动，车辆进入安全行驶状况后就解除报警。若发现驾驶员没有任何转向或制动行为，系统将进行控制辅助制动及转向，避免事故的发生。主流程序如图2所示。 启动车辆后，系统就进行采集、计算、分析及处理。当车辆前方有障碍物时，超声波对其进行检测并反馈到单片机中，计算出两者间的距离，在与系统中设定的距离S1（20 cm）进行比较，还要调用本车的实际车速与设定的车速V1（15 km/h）进行比较。当SS1、Vv1时，车辆属于安全状态；当ss1、vv1时，车辆有一定危险，系统发出报警；当ss1、vV1时，车辆有危险，系统要进行紧急报警、辅助制动及转向。 在距离、障碍物速度、方向检测中，系统会先关闭中断定时器，后发射超声波信号，当有回波时，系统开启中断，并启动定时器，当有结果之后，就进行计算，第一个先数出两者间的距离，有第二次回波后，结合两次以及本车车速，计算障碍物的速度，将它们套入同向与反向的方式中，判断方向。程序流程图如图3所示。 3 结语 该设计系统与之前的进行对比，其优点主要在能够检测前方障碍物无论运动与否，能够判断出车辆处在危险还是安全状态中，并且有自主制动，转向的功能，可以有效地保证车辆的安全。而显示器上把车速