汽车防追尾智能系统研究

2013年7月（下）[摘要]针对汽车追尾事故频繁发生，本文对汽车防追尾智能系统进行了研究。通过信息采集模块实时采集前后车相应车距，并将结果反馈给中央处理单元的单片机进行数据处理。当两车间距处于临界安全距离时，单片机启动声光报警系统提示驾驶员采取相应的防范措施，当跟车距离小于极限安全距离时，单片机发出控制信号，启动自动制动模块，从而达到自动刹车的作用。同时，小车尾部警示灯亮起，警示后车，防止连环追尾事故。本系统测距精度高，控制速度快，安全可靠，可有效的避免小车追尾事故的发生，应用前景广泛。[关键词]防追尾；信息采集；单片机；声光报警系统；自动刹车汽车防追尾智能系统研究黄丽华胡古月高越（南京农业大学工学院，江苏南京210031）1研究背景随着城市经济的增长，城市车流量越来越大，在城市行车过程中，追尾现象屡见不鲜。据统计，今年来追尾占所有交通事故的36%～40%，且呈逐年上升趋势，因此造成的人员死伤以及财产损失惨重。我国的汽车防追尾进展较为缓慢，国内近年来也出现了轮胎气压检测、汽车防追尾仪和防追尾指示灯等汽车防追尾装置的研发与投产，但这类装置有些只为解决由于汽车硬件故障造成防追尾事故而设计，有些装置虽然以发出警示信息等方式，为驾驶者在突发状况下采取应急措施提供条件，但都在很大程度上忽略了人为因素对追尾事故的影响，此外这类装置较高的成本也阻碍其投产与推广。国外在智能防追尾方面的研究较早，研究成果较多：自二十世纪七十年代开始，日本最先进行了汽车碰撞系统的研究。日本的Smart-Way计划（智能公路计划）中，提出要在车辆上采用诸如车道保持、十字路口防撞、行人避让和车距保持等智能车辆技术。2003年日本己经开始实施这个示范计划，到2015年将在日本全国范围内实施SmartWay计划。但是国内外在交通情况上存在差异，本文针对上述问题设计了一种确保安全、简单有效、成本低廉、易于推广且符合国内交通状况的防追尾系统。2设计原理2.1设计思路汽车防追尾智能系统的主要作用是实时监测前后两车的距离，当前后两车间距为临界安全距离时，系统通过单片机控制声光报警系统向驾驶员发出报警信号，使驾驶员在追尾之前作出相应的防范措施。当汽车跟车距离小于极限安全距离时，则进入自动刹车阶段，系统自动采取制动措施。同时汽车尾部警示灯亮起，用于警示后车，避免连环追尾事故的发生。由系统的主要功能可知，系统需要包括以下几个功能模块：负责对自车和车距监控的信息采集单元，进行数据处理及决策的中央控制单元及信息执行单元。系统硬件框图如图1所示。图1系统硬件结构2.2系统主要模块设计1）信息采集单元。信息采集单元包括测距传感器和自车速度传感器，主要提供车辆行驶运动参数和相应车距。a.超声波测距模块。运用HC-SR04超声波测距模块，测距精度可达3mm，模块包括超声波发射器，接收器及控制电路组成。采用IO口TRIG触发测距自动发送8个40kHZ的方波，自动检测是否有信号返回，通过IO口ECHO输出1个高电平，测试距离=高电平时间×声速（340m/s）/2。b.自车速度传感器。车速传感器根据霍尔效应原理制成，由磁场对运动电荷的作用即洛伦兹力来实现，通过电磁变换产生相应的电动势。传感器的转轴旋转一周产生一个脉冲信号。将传感器产生的脉冲电压信号送给中央处理器便可计算出当前自车的速度。2）中央处理单元。根据信息单元提供的信息，计算实时跟车状况的安全距离，判断车辆是否处于安全行驶状态，并发出相应指令控制信息执行单元执行相应操作。主控单元硬件以80C51微处理器为核心。该型号单片机具有功耗低、成本低、速度快、可靠性高、抗静电、抗干扰等优点，具有较高的性价比。3）信息执行单元。信息执行单元包括安全报警电路，信息输出单元及自动制动模块，用于执行中央处理单元发出的相关信息。a.安全报警电路。安全报警系统采用灯光与蜂鸣器相结合的报警方式，当中央处理单元判断存在危险时，向报警单元发出报警指令，报警系统执行操作。该电路对驾驶员产生视觉及听觉上的刺激，引起驾驶员的注意同时引导其采取合适动作，从而避免事故的发生。b.信息输出单元。信息输出单元主要功能是给驾驶员提供行车辆行驶中的相关运动参数，如自车速度，自车与前车之间的相对距离等。该部分采用1602液晶显示屏（LCD）来实现。c.自动制动模块。当汽车跟车距离小于极限安全距离时，自动刹车模块启动，装置通过内部的电机限速系统使小车强行制动。4）电源电路。通过变压器将220V的交流电转化为8V的直流电源，利用7805稳压块进行稳压到5V，给超声波传感器、51单片机及电机供电，应用更加方便简洁。3创新特点汽车防追尾智能系统具有以下创新特色。1）主控模块采用80C51单片机操作简单便于使用，电流控制电机运动实现自动刹车，简单易行。2）利用超声波传感器检测距离，精度高，范围大，抵抗外界干扰能力强。并将测量结果显示在LCD液晶显示屏上，提供了良好的人机界面。3）采用声光结合的报警方式，提高了安全报警系统的有效程度。4应用前景在区域社会经济与交通运输业高速发展,汽车的保有量持续增加的形势下，交通事故也随之增加，追尾事故更是常见，汽车安全系统更加凸显出它的现实意义。通过对系统整体方案的设计，对智能系统的软、硬件设计进行了详细的研究。通过实验验证，设计的汽车智能防追尾系统灵活方便，工作稳定可靠，抗干扰能力强，精确度高，能过有效地防止小车追尾事故的发生，证明了智能防追尾系统的可行性。本系统结构简单，布线方便，系统成本低只要通过改变系统相应参数，增加机械转化和控制装置便可在实际汽车上实现相应的功能，具有很强的应用普及性。作者简介：黄丽华，女，江苏省南京市南京农业大学工学院，学生，本科学历；胡古月，男，江苏省南京市南京农业大学工学院，学生，本科学历；高越，男，江苏省南京市南京农业大学工学院，学生，本科学历。［参考文献］[1]吴海波,石磊磊.汽车防追尾及自动减速系统设计[J].北京汽车,2012.[2]张建林,王炳艳.汽车防追尾报警技术方案及控制模型[J].包头职业技术学院学报,2009.[3]张波,王明亮.基于STC89C51单片机的超声波测距系统的设计[J].机床与液压,2010.[4]刘欣,梁笑纳,方家宝.车载超声波测距系统的开发[J].汽车零部件,2010.[5]冀晓强,赵静.汽车防追尾报警系统研究[J].企业技术开发,2011.6PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建