基金项目:国家自然科学基金资助项目(69674012)收稿日期:2005-10-17
第23卷 第12期
计 算 机 仿 真
2006年12月
文章编号:1006-9348(2006)12-0239-05
汽车防撞预警系统的研究与发展
陈勇,黄席樾,杨尚罡
(重庆大学自动化学院导航制导实验室,重庆400044)
摘要:随着汽车工业的发展,汽车行驶速度越来越快,道路交通事故已成为世界性的社会问题。其中,碰撞事故占的比例约
80%,所以对汽车防撞研究也成为世界性课题。先对汽车防撞预警系统的原理进行分析,再结合国内外现有的汽车防撞预警
系统,如超声波防撞预警系统、雷达防撞预警系统、激光防撞预警系统、机器视觉防撞预警系统、红外线防撞预警系统以及交互式智能化防撞预警系统等,对它们的原理、特点、缺陷等方面进行分析,最后总结出现有技术的固有缺陷,提出了汽车防撞预警系统的发展方向。
关键词:汽车;防撞;预警系统;安全行驶中图分类号:TP182 文献标识码:A
Research and D evelopm en t of Autom otive Collision Avo idance System
CHEN Yong,HUA G N X i -yue,Y AN G Shang -gang
(Navigation &Guidance Lab,Automation College,Chongqing University,Chongqing 400044,China )ABSTRACT:W ith the development of automotive industry,the speed of automotive is more and more higher and lane traffic accident has become a social p roblem all over the world .Among the accidents,collision accounts for 80%.A s a result,the research of automotive collision avoidance has become a worldw ide subject .In this paper,the p rincip le of Automotive Collision Avoidance System (ACAS )is analyzed .Then,the p rincip les,characteristics and flaw s of the existing ACASs both at home and abroad are analyzed,such as supersonic -ACAS,radar -ACAS,laser -ACAS,machine vision -ACAS,infrared -ACAS and interactive intelligent -ACAS .A t last,the inherent flaw s of the existing technologies are summarized and the development trend of ACAS is p roposed .
KEYWO RD S:Automotive;Collision avoidance;W arning system;Secure travel
1 引言
随着汽车大量增加,路上车流不息,使道路交通事故逐
年大幅度增加,造成大量人员伤亡和财产损失[1]。据中国公安部2005年1月14日发布的新闻:中国在2004年总共发生交通事故567,753起,导致99,217人死亡,451,810人受伤,直接财产损失27.7亿元。交通事故的主要原因包括超速行使、占道行使、酒后驾驶、疲劳驾驶等。而碰撞是交通事故的主要表现形式,其中大部分是车-车碰撞和人-车碰撞。可以肯定,随着我国汽车保有量和生产量的快速增长,高速公路和高等级公路里程的快速延伸,如果不加大汽车交通安全控制,交通安全事故会大量增加,造成更多的伤亡和经济损失。
专家对汽车交通事故的分析结果表明[2],在所发生的交通事故中,有80%是由于驾驶员反应不及时,处置不当所造成。其中有65%的事故属汽车追尾碰撞造成,其余则属于侧面碰撞、擦挂所致。因此,德国奔驰公司的专家们在对各类交通事故进行系统研究分析后得出[4]:若驾驶员能在事故发生前提早1秒钟意识到会有交通事故发生,并采取了相应的正确措施,则绝大多数事故都可能避免。
汽车防撞预警系统对提高汽车行驶安全性十分重要。从1971年开始,国内外相继出现了超声波、雷达、激光、机器视觉、红外以及交互式等防撞预警系统的研究或者产品。本文将对各种防撞预警系统的原理、特点、缺陷等方面进行分析,并提出汽车防撞预警系统的发展方向。
2 汽车防撞预警系统的原理
汽车防撞预警系统[3]是在汽车行驶过程中,对汽车的前后以及左右方向的危险物进行检测,在汽车与危险物具有
发生碰撞危险的情况下,进行声光报警,提示驾驶员危险物的方向以及危险程度,以便让驾驶员采取相应的措施,避免追尾碰撞和侧挂等交通事故的发生。汽车防撞预警系统一般由信息采集、信息处理、信息判断、预警信息等四个部分组成。信息采集现阶段的技术有超声波、雷达、激光、机器视觉、红外以及交互式,通过这些技术采集汽车行驶过程中的四周信息;信息处理部分主要是对采集的信息进行处理分析,判断汽车行驶过程中四周是否有危险物,常用单片机、ARM、DSP等微处理器,甚至采用多CPU专用计算机来处理;信息判断就是根据本车车型、天气、时候以及本车与危险物的距离、相对速度、相对加速度等信息,通过信息融合技术,实时进行危险或安全状态的动态辨识;预警信息部分主要指信息辨识为危险时,该部分进行危险级别判断、危险方向以及相应的声光报警。由于不同的信息采集技术,其相应的汽车防撞预警系统不同,下面对各种防撞预警系统的原理、特点、缺陷等方面进行分析。
3
3.1 原理[4][5]
超声波一般指频率在20kHz以上的机械波,具有穿透性较强、衰减小、反射能力强等特点。超声波测距仪器一般由发射器、接收器和信号处理装置三部分组成。工作时,超声波发射器不断发出一系列连续的脉冲,并给测量逻辑电路提供一个短脉冲。超声波接收器则在接收到遇障碍物反射回来的反射波后,也向测量逻辑电路提供一个短脉冲。最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理,自动计算出车与障碍物之间的距离。超声波在空气中传播的速度会受到温度、湿度、大气压力等因素的影响,在这些因素中,温度对其速度的影响更大一些,而且环境温度的变化更为经常。研究表明,声速v与热力学温度θ的平方根成正比,温度越高声速越大,温度越低声速越小。0℃时,空气中声速的实验值为331.45m/s,而空气中声速的表达式为:
v=331.45θ+273.16
273.16
/(m/s)(1)
根据计时器记录的时间t,可以计算出发射点距障碍物的距离/s,即:s=v?t/2,这就是所谓的时间差测距法。3.2 特点[6]
超声波测距原理简单、成本低、制作方便,但在高速行驶的汽车上的应用具有一定局限性,这是因为超声波的传输速度受天气影响较大,不同的天气条件下传播速度不一样。对于远距离的障碍物,由于反射波过于微弱,使得灵敏度下降,超声波的发射角度小,直线传播方式,所测得的区域小。故超声波测距一般应用于短距离测距,最佳距离为4～5m,一般应用在汽车倒车防撞系统上。目前,很多车上都装有超声波倒车防撞系统。
4 雷达汽车防撞预警系统4.1 原理[7]-[9]
雷达汽车防撞预警系统利用电磁波发射后遇到障碍物反射的回波对其不断检测和计算与前方或后方障碍物的相对速度和距离,经过分析判断,对构成危险的目标按程度不同进行报警。该系统由收发天线、定向耦合器、混频器、调频振荡器和处理单元组成。当发射机采用微波调频连续波体制时,在车辆行进中,雷达窄波束向前发射调频连续波信号,当发射信号遇到目标时,被反射回来为同一天线接收,经混频放大处理后,可用其差拍信号间相差来表示雷达与目标的距离,把对应的脉冲信号经微处理器处理计算可得到距离数值,再根据差频信号相差与相对速度关系,计算出目标对雷达的相对速度,微处理器将上述两个物理量代入危险时间函数数字模型后,即可算出危险时间。
4.2 特点
雷达探测性能稳定,不容易受对象表面形状和颜色的影响。环境适应性能好,受天气影响较大,它具有测量时间短、量程大(可达到10km以上)、精度高等优点。但是周围车辆、障碍物都会对其产生电磁波干扰,车载雷达彼此之间也存在干扰。此系统庞大,造价昂贵。在高速路上,隔离带和路两边的金属在很大程度上限制了此系统的应用。
5 激光汽车防撞预警系统
5.1 原理[10]-[12]
目前在汽车上应用较广的激光测距系统可分为非成像式激光雷达和成像式激光雷达。非成像式激光雷达根据激光束传播时间确定距离。它的工作原理是:从高功率窄脉冲激光器发出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,照射在前方车辆或其他目标上,其反射光经扫描镜、接收物镜及回输光纤,被导入到信号处理装置内光电二极管,利用计数器计数激光二极管启动脉冲与光电二极管的接收脉冲间的时间差,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。扫描成像激光雷达把激光雷达同二维光学扫描镜结合起来,利用扫描器控制激光的射出方向,通过对整个视场进行逐点扫描测量,即可获得视场内目标的三维信息。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。由于非扫描成像激光雷达测点数目大大减少,从而提高了系统三维成像速度。
5.2 特点[15]
激光汽车防撞预警系统是一种光子雷达系统,它具有测量时间短、量程较大、精度高等优点,在许多领域得到了广泛应用。但是高速运动的车体中,震动幅度比较大和激光在雾天会被吸收以及对人眼的伤害限制极大程度限制了激光汽车防撞预警系统的使用。此系统体积也比较大,要在车上安
装受到限制。
6 机器视觉汽车防撞预警系统
6.1 原理[13]-[15]
机器视觉汽车防撞预警系统是由图像传感器、图像采集装置、图像分析处理装置以及报警装置组成。通过CCD摄像机模仿人眼的光电探测汽车周围的图像,然后利用高速的数字信号处理器(DSP)来分析处理,由于汽车防撞预警系统要求实时性能高,故要求数字信号处理器处理速度高。利用图像分析、图像识别、图像跟踪的方法,对危险物进行识别和跟踪,并及时计算出危险物与本车的距离、相对速度、相对加速度等,利用专家系统的报警决策,提前4-5s对危险情况报警。
6.2 特点[16]
机器视觉汽车防撞预警系统具有尺寸小、质量轻、功耗小、视觉范围广的特点。由于模仿人体视觉原理,测量精度高。但是要求的软件、硬件的条件制约,成像速度比较慢,并且在雾天、雨天、雪天等恶劣天气条件,给人眼一样视野较近,限制了它在高速行驶领域的应用。但是正如AD I美商David Katz、Tomasz Lukasiak、R ick Gentile探索得到,随着信号处理器的增强,媒体处理器系列的出现,将会取代超声波、雷达等,推进汽车安全技术的发展。
7 红外汽车防撞预警系统
7.1 原理
红外汽车防撞预警系统由红外热成像传感器、视频采集卡、数字信号处理器、微处理器、报警终端等部分组成。其中红外热成像原理为在中红外区域(波长3～5μm)或远红外区域(波长8～12μm)。通过探测物体发出的红外辐射,热成像仪产生一个实时的图像,从而提供一种景物的热图像。红外线产生于发热物体,它除可感受波长在380～780mμm的可见光外,还可感受770～1350mμm的红外光。因红外线光波的波长比可见光长,它可以帮助我们看到肉眼观察不到的事物,并将不可见的辐射图像转变为人眼可见的、清晰的图像。热成像仪非常灵敏,能探测到小于0.1℃的温差。热成像利用光学器件将场景中的物体发出的红外能量聚焦在红外探测器上,然后来自与每个探测器元件的红外数据转换成标准的视频格式。通过视频采集卡对红外热成像进行转换成数字信息,并送到数字信号处理器(DSP)处理分析,分析结果送到微处理器判断危险物、危险级别。提前4-5s对危险情况报警,提示驾驶员采取正确措施。
7.2 特点[17]
由于红外热成像系统探测的是热而不是光,所以可全天候使用,这一特点将促进它在汽车防撞预警系统中的广泛应用,解决上面超声波、雷达、激光、机器视觉的致命缺陷,也增强了汽车在雾天、雨天、雪天等恶劣气候下的安全行驶。红外线夜视系统已经在奔驰车S-Class使用,但是对红外热成像的处理、分析、辨识等方面,在软件、硬件上要求高。
8
交互式智能化防撞预警系统
图1 交互式智能化防撞预警系统
8.1 原理
如图1所示,交互式智能化防撞预警系统由一个基于Internet的信息交换网络、MMDS宽带数字通信子站、车距信息无线交互车后单元、无线车载前机单元等组成。
车距信息无线车后单元的功能为:提供高速公路移动车辆之间车距信息交换编码(移动车辆之间重要检测参数);提供移动车辆牌照信息交换编码;采用通用的2.4GHz(或5. 8GHz)5IS M频段。数据速率为721kb/s。时分双工传输方案;支持异步数据信道,同时支撑进行车距信息信道;低功耗、小型模块化设计。无线车载前机单元基本功能为无线车载前机可通过2.4GHz IS M频段(或5.8GHz)与前方行驶车辆车距信息无线车后单元(路旁单元(Road-Side Unit,简称RS U)进行异步数据通讯,速率为721kb/s(或1M kb/s);车载前机主动与前方移动车距信息无线车后单元进行车距自动检测,可在250m内进行车距信息交换与车距检测,距离分辨率6m;车载前机与路旁单元可在200m内进行数据通讯;路旁单元最多可同时与8辆移动车辆上的车载机进行数据通讯。
用微波测距仪测量A、B两点之间的距离D,从A点出发的一个无线电测距信号传播到B点,设传播时间为t,则AB 两点之间的距离D=ct,c为无线电波在大气中传播速度。在相位法测距仪中,通常都是在B点再设置一台微波测距仪,使A点的测距仪发出的无线电波达到B点后,由B点的微波测距仪接收后再发回到A点,然后由A点的测距仪接收后,由其测相系统对无线电波在待测距离上往返传播后的相位差进行测量。这样A、B两点实际距离应为(相位法测距仪基本测距公式):
D=
λ
2
?
φ
2π
=
λ
2N+
Δφ
2π
(2)
式中N为零或正整数,对应相应变化的整周期数;λ为测距信号的波长,λ/2相当于测量电尺的长度。
8.2 特点
交互式智能化防撞预警系统不受天气条件等因素的制约、精度高、测量准确、信息化强、监控全面。它的使用将对交
通管理、交通安全具有全面信息化的作用。但是由于现阶段无线移动网络的稳定性没有得到很好地解决,且本系统的初期投入很大,MMDS宽带数字通信子站和路旁单元RS U的建立极大限制了该系统的使用。
9 综合型汽车防撞预警系统
80年代初期以来,世界上许多著名大学和研究机构,以及美国的300多家公司(包括I B M等计算机公司)都投入研究。例如①毫米波雷达的研究,汽车用雷达采用30GHZ以上的毫米波雷达,一方面可缩小从天线辐射的电磁波射束角幅度,减少由于不需要的反射所引起的误动作和干扰;另一方面由于多普勒频移大,相对速度的测量精度高。目前主要应用在宽带无线数据通信及毫米波制导武器,但是仍然没有摆脱雷达的固有的缺陷抗干扰能力差,检测视角范围小,在汽车行驶中的抖动无法适应,还有在公路转弯出的前后检测受到弯道的限制。②毫米波雷达和图像传感器的结合,有图像传感器根据路面的方向,从而控制激光或者毫米波雷达的转动方向,让激光或者毫米波雷达跟随汽车行驶车道转动。有效的解决了激光或者毫米波雷达的固有部分缺陷,即检测方向直线,视角角度小甚至为0的缺陷,但是要求图像传感器和对雷达云台控制技术高。③在算法上的改进的研究[18]-[20],如果毫米波的线性调频连续波(LF M-C M)、双线极大值匹配发、双拼检测法、高精度相位检测法、窄带补偿方法、二次相差法等等所测精度上和抗干扰上有所提高。
汽车防撞系统常常不只是用一种技术,而是充分发挥每种技术的特长,让整个系统的性能得到很大提高。如重庆安驰科技有限公司经过近十年研究出的“高速公路智能型汽车行驶主动安全预警系统”,汽车左右两边的信息监控就是超声波测距原理。超声波在短距离测距中是非常好的技术,在4 -5m范围内功能强大,而汽车在行驶中左右两边的信息都离汽车很近,所以其前后的信息采集使用图像传感器。经过近十年的研究,该公司在软件算法上已经有很大突破,随着美国TI公司的数字信号处理器的发展,该公司设计出多CPU 的处理器,让各个CPU分工合作。现在,该公司已能做到每秒能处理37帧图像,远远超过电影每秒播放的图像,达到了视频流的要求,保证了检测的实时性、准确性。
10 汽车防撞预警系统的发展
从二十世纪八十年代起,国内外著名大学、研究机构以及汽车生产厂家就积极地研究汽车防撞预警系统,各个运输公司和保险公司也非常关心如何减少交通事故的发生,其原因有以下几点:①据统计,全球每年都有约120万人死于交通事故,汽车事故的增加不仅带来了经济损失,还给城市交通带来了不必要的堵塞,给家庭带来许多创伤,使人们的生活受到负面影响,这日益成为人们关心的社会问题;②研究表明,早1s报警会减少50%～90%追尾事故;③安全一直是汽车市场的焦点,调查表明,大部分用户认为最重要考虑的问题是汽车的安全性;④系统的市场前景很大[21]。
通过对现有的各种汽车防撞预警系统的特点、性能进行分析,我们发现,超声波、雷达、激光有以下的固有缺陷:①在汽车一方出现多目标时,不能很好的辨识出最危险的目标,导致误报;②在道路弯道处不能很好检测到危险目标,受公路上栏杆影响,也导致误报和漏报;③雷达和激光都能测出上几公里的距离,但是在200m以下效果不好、成本高、大题小做,并且它们系统复杂、体积庞大、造价昂贵;④激光的视觉角度几乎为0,方向性强,天气变化鲁棒性差;⑤机器视觉的防撞预警系统的技术要求和硬件要求高,受气候影响;⑥红外防撞预警系统相对来说是最好的,可以全天候使用,抗干扰能力强,但是系统的技术要求和硬件要求也高;⑦交互式智能化防撞预警系统在交通信息化上有一定的促进作用,但是要广泛应用和汽车配套使用都需要漫长的过程。
电子技术的发展将带动防撞预警系统的发展。为了使防撞预警系统克服上面各个系统的缺陷,应该从以下几个方面去做[22-24]:①提高抗干扰能力,减少误报;②增加视觉角度,提高监控范围;③增强稳定性,减少误报、漏报;④增加驾驶员和汽车检测,因为碰撞事故中驾驶员的疲劳驾驶和汽车的性能也有关系;⑤增加报警决策因素,超声波、雷达、激光等系统报警的因素是汽车和危险物距离,应该考虑相对速度、相对加速度、车型以及天气;⑥形成智能型专家系统,提高报警的实时性、准确性,因为不同的车型和不同的天气对安全距离和安全时间要求不同;⑦形成行业标准,这是当务之急,因为产品的成功应用离不开行业标准。
防撞预警系统的应用将推动汽车的智能化、信息化,也对无人驾驶技术起到促进作用,从而让我们的行车生活处于安全、舒适、快捷之中。
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30.
[作者简介]
陈 勇(1977-),男(汉族),四川内江人,博士
研究生,研究方向:图像处理,信息融合,汽车安
全。
黄席樾(1943-),男(回族),重庆人,博士,重
庆大学自动化学院教授,博导,研究方向:模式识
别与人工智能,知识工程与专家系统。
杨尚罡(1980-),男(汉族),重庆人,硕士生,研究方向:DSP,信息融合
(上接第135页)
精度可以在1m s以上任意设置。它每隔时间T执行一次中断处理函数向时钟线程发送时间触发器运行。同时,向仿真线程发送触发时间,使RTI按精确的时间推进(只需将T设为RT I推进的时间步长)。
为保证多级网络的同步,将基于TCP/UDP协议的网络通讯仿真周期与RT I的仿真步长设为倍数关系。在本文中,将其设为20m s。因此,该级网络时钟每运行5次与RTI级网络时钟同步一次,从而保证整个网络系统之间的数据同步。
5 结论
论文介绍了一种基于HLA的多级网络通讯模型的结构,给出了实现方案。在实践中,成功的将该多级网络通讯模型应用于某作战仿真系统中,很好的满足了该仿真系统的数据传输的要求。
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1
[作者简介]
刘 扬(1982-),男(汉族),江西南昌人,硕士
生,研究方向为计算机控制与仿真。
沈为群(1952-),女(汉族),江苏启东人,副研究
员,硕导,研究方向为计算机控制与应用、实时仿
真等。
宋子善(1933-),男(汉族),江苏武进人,博士教授,美国华盛顿大学访问教授,博导,研究方向为飞行器控制、制导与仿真,智能控制系统系统理论与应用,无人驾驶控制技术等。
基于单片机的汽车倒车雷达系统设计 摘要 随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车倒车防撞预警系统势在必行。本设计是利用最常见的超声波测距法来设计的一种基于单片机的汽车倒车雷达系统。 本设计的主要是基于STC89C52单片机利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和STC89C52单片机结合于一体，设计出一种基于STC89C52单片机的汽车倒车雷达系统。该系统采用软、硬件结合的方法，实现了汽车与障碍物之间距离的显示以及危险距离的声光报警等功能。 本设计论文概述了超声波检测的发展及基本原理，阐述了超声波传感器的原理及特性。在超声波测距系统功能和STC89C52单片运用的基础上，提出了系统的总体构成，对系统各个设计单元的原理进行了介绍，并且对组成各单元硬件电路的主要器件做了详细说明和选择。本设计论文还介绍了系统的软件结构，并通过编程来实现系统功能和要求。 关键词：汽车倒车雷达、STC89C52、超声波、测量距离、显示距离、声光报警
第一章绪论 课题设计的目的和意义 随着汽车的普及，越来越多的家庭拥有了汽车。交通拥挤状况也随之出现，撞车事件也是经常发生，人们在享受汽车带来的乐趣和方便的同时，更加注重的是汽车的安全性，许多“追尾”事故都与车距有着密切的关系。为了解决这个安全问题，设计一种汽车测距防撞报警系统势在必行。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单。所以超声波测距法是一种非常简单常见的方法，应用在汽车停车的前后左右防撞的近距离测量，以及在汽车倒车防撞报警系统中，超声波作为一种特殊的声波，具有声波传输的基本物理特性—折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波测距传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用LED 显示出来，当到达一定距离时，系统能发出报警声，进而提醒驾驶人员，起到安全的左右。 通过本课题的研究，将所学到的知识用在实践中并有所创新和进步。该设计可广泛应用在生活、军事、工业等各个领域，它需要设计者有较好的数电、模电知识，并且有一定的编程能力，综合运用所学的知识实现对超声波发射与接收信号进行控制，通过单片机程序对超声波信号进行相应的分析、计算、处理最后显示在液晶显示屏上。
AWS（Advance Collision Warning System）In order to achieve the purpose of the vehicle rollover warning and automatically ask for help when rollover occurred. The paper carried out in-depth study about vehicle rollover mechanism, vehicle attitude solver and remote communication. On this basis, combined forecasting technology and embedded software programming techniques to achieve the rollover warning and automatic alarm for rescue. The paper also used the simulation experiment and real vehicle experiment to verify the vehicle rollover warning effect. And in this paper also used the GSM/GPRS wireless communication technology to achieve alarm for rescue automatically when vehicle occurred rollover. Algorithm, the paper can get the real-time roll angle, then could be utilized in the algorithm of the ehicle rollover danger discriminant index. Then, forecast the vehicle rollover danger discriminant index rorward according to the prediction method of auto regressive model to get the future risk of the vehicle rollover. If forecast the the trend to occur rollover, then alarm the driver by voice or dangerous indicator, in order to the driver have enough time to take proper measures to avoid rollover occurred. The paper select the s3c6410 chip which embedded ARM11 processor as the processor of the main controller. Then take advantage of experiments all used J-Turn, Double lane Change and Fishhook operation
随着汽车数量日益增多， 车速愈来愈高，汽车交通事故 也随之增多。汽车相撞、撞人、 撞障碍物、翻车、冲出公路等 事故时有发生。尤其高速公路 上一旦出现撞车，就会造成多 车相撞。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。 从1997年开始，很多奔驰车型上安装了一种新的安全驾驶系统，即车距监控防撞系统（图1），该系统减小了驾驶员长时间驾车的劳动强度，同时提高了驾驶的安全性能。 车距监控防撞系统是一个智能型升级版的自动定速巡航系统，当驾驶者驾驶车辆处在定速巡航状态下时，该系统起作用，与前面的车子保持一定的距离,让驾驶更安全，应注意该系统与驻车防撞系统有相似，但又不同，驻车防撞系统可以在车辆停车和倒车时检测车辆前、后、侧面的障碍物距离，在靠近障碍物时 会发出声音警报。本节主要介绍车距监控 防撞系统。 1. 系统作用 车头有测距雷达，我们可以俗称其为 “电眼”，不断监测与前车的距离，根据 自身的车速、两车的距离、角度，及小（窄）路等情况，决定车辆速度，保持车头部距离。当前面的车子急刹，你就算反应不过来，“车距监控防撞系统”会立即通过电脑计算出合适的刹车力度和刹车距离，在与前车相撞之前自动刹停。
2. 系统组成 雷达传感器、DTR监控电脑、指示灯等组成。 3. 元件位置 系统工作指示灯安装在仪表内， 见图1。 雷达传感器一般安装在散热器 上，具体位置如图2。 DTR电脑一般安装在防火墙正 前或靠左侧，如图3。 4. 系统工作原理 主要通过雷达传感器侦测前方障碍物距离车头的远近，当发现障碍物已达到可测范围（距离），则危险距离警告灯会依障碍物的实际距离亮起，当距离过近时，有些车型警告喇叭会“嘀嘀”响起，以警告驾驶者注意前方障碍物已经接近车体，同时DTR电脑会通过车身电脑网络CAN-BAS与发动机电脑、变速器电脑及ESP 、ABS刹车系统电脑通讯，通过限制发动机输出转速，调节刹车作用力及变速箱挡位，控制定速巡航的车速。若前方无障碍物（100米为限）则警告灯会熄灭，车子便会加速至预设的巡航速度。 5. DTR系统的维修： 该系统元件较少，目前故障率较低。如果系统故障，要通过仪器调取其故障码，故障一般出现在传感器或电脑，当出现传感器故障码时，可测量传感器的电源搭铁是否正常，DTR 电脑提供给传感器的电源为20～24V，如果电源搭铁正常则传感器损坏。
开题报告 电气工程及其自动化 倒车防撞系统的设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 （一）国内外研究现状和发展趋势 随着社会经济的不断发展，特别是中国加入WTO以来，中国的生产总值不断上升，国际地位不断提高。特别是在2009时的世界金融危机时，世界大部分国家的汽车产业都走下坡路。然而中国的汽车行业还是在不断增长，在当年一举超过了美国成为世界第一大汽车消费国。与此同时，汽车的数量的不断增加，势必会加大交通压力，撞车事故也越来越多，停车时也越来越困难。随之而来的是倒车和停车的问题成为困扰光大驾驶员的一大难题，并且由倒车时发生的刮擦事故尤为突出。然而现在的车子还有很多汽车没有安装倒车雷达系统，归其原因就是成本较高，像倒车雷达这种产品的使用性，市场是认可的，必然会带动产品的开发与研究。倒车雷达的种类较为繁多，有红外测距的，有超声波测距的等等。如果你去百度或谷歌上去搜索，你会发现有各种各样的倒车雷达系统，其报价不一，有较为便宜的只有两三百的，但其功能非常简单只有一个报警语音提示。但是贵的就要上千，但却增加了很多功能，有的还直接带有摄像头可以看见倒车时的车尾实况，还附有倒车轨迹，并且还带有最近障碍物的距离数码显示，由于其价格偏贵，就没有推广与使用，只有些高档车上才会出现。所以经济的停车辅助功能的研制就显得尤为重要，针对这种情况，设计一种可靠性强，反应快较为经济的的汽车倒车防撞系统势在必行，而超声波是一种常见的测距方式，其有很多特点，首先可测范围较广，其次是超声波的产生较为方便并且可靠性好。出于这种原因，市面上的倒车防撞系统等一系列产品都是以超声波测距方式为主。而对超声波技术的研究是非常成熟的，接收与发射都可以非常熟练地运用。综上所述，以后的倒车防撞系统在现有的前提下会不断的改进，在加工成本上会不断的降低，技术运用会不断创新。以此来满足消费者对此类产品的需求。 （二）选题的依据和意义 微机的出现使电子数字计算机在人们的日常工作和生活中得到广泛的运用。在我们
汽车智能防撞系统的研究 摘要：本文综述世界智能车辆技术在自动防撞方面的应用现状，结合我国高速公路、驾驶习惯及现有传感器的技术状况，分析探究适合中国高速公路及现实国情的汽车智能防撞装置。根据所要实现的基本功能，对比当前采用的四种常用测距方法，最终选用红外激光测距原理，建立了系统方案。汽车红外激光智能防撞装置是一种主动式防撞系统，它能使反应时间、距离、速度三个方面都能得到良好的优化控制，可以有效地避免汽车追尾碰撞事故的发生，该系统在汽车领域的应用与其所能带来的经济效益和社会效益将会是相当可观的。 关键词：智能防撞激光测距雷达测距单片机语音报警 1 前言 1.1课题研究的价值和意义 随着我国改革开放的不断深入和社会主义经济的不断发展，人们的物质生活日益提高，汽车己经进入千家万户，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势;与此同时，也带来了一个不可避免的问题:交通事故逐年上升。 2004年，全国公安机关交通管理部门共受理道路交通事故51.8万起，造成107077人死亡，比2003年增加2705人，上升2.6%;直接财产损失23.9亿元。在各类事故形态中，机动车碰撞事故占绝大多数。2004年，全国共发生机动车碰撞事故400389起，造成77081人死亡、375620人受伤，分别占总数的77.3%、72%和78.1%。其中，正面相撞事故123577起，造成31715人死亡、128447人受伤，分别占总数的23.9%、29.6%和26.7%;侧面相撞事故196798起，造成29900人死亡、186683人受伤，分别占总数的38%、27.9%和38.8%;追尾相撞事故80014起，造成15466人死亡、60490人受伤，分别占总数的15.5%、14.4%和12.6%。从以上数据，足以说明公路交通安全已是我国面临的重大问题。 我国的高速公路起步随晚，但发展较快。据统计，高速公路每百公里事故率为普通公路的4倍多。高速公路的事故类型，大多数为车辆的追尾碰撞事故，这是由高速公路的特点所决定的。高速公路具有汽车专用、分割行驶、控制出入、全部立交、限制车速以及高标准、设施完备等特点。高速公路由于排除了行人、非机动车的干扰，从而保证车辆可以高速行驶，而具有路面宽阔、标示醒目、标线分明、全线封闭等特点。保证了高速公路具有行车速度快、交通流量大的优点。我国，一般公路平均时速为40~50Km/h，而高速公路平均时速可达80Km/h以上。高速公路车辆速度快、干扰小的特点也促使其发生的事故性质比较严重，一旦发生事故，多数是恶性的交通事故。分析高速公路交通事故的类型和原因，发现超速行驶、恶劣天气时很容易发生制动测滑、甩尾或行车视距不足而导致的追尾碰撞事故。死亡事故中65%以上是追尾相撞造成的。由此可见，如何提高汽车行驶安全性，减少交通事故及其损失，己经刻不容缓的摆在研究人员的面前。 据有关部门对交通事故的统计分析，发现在司机—汽车—环境三要素中，司机是可靠性最差的一个环节，80%以上的事故是由于司机反映不及时或判断失误引起。计算表明，司机反映迟缓1秒，速度为80Km/h的汽车要前进约22.2米，由此可能产生不堪设想的后果。若在夜间或雨、雪、雾等恶劣天气条件下，汽车在中、高速行驶时，很难及时发现前方障碍物并采取必要应急措施。统计表明，在发生撞车的事故中，45%是司机没有看清楚前面车辆所处的位置，30%是发现前方车辆但为时己晚，特别在汽车高速行驶的情况下，前方目标正确识别与否至关重要。根据汽车驾驶自动化和智能化的发展趋势，汽车防撞系统的研制有着重要的意义。 1.2研究的现状
题目: 基于单片机的汽车倒车防撞系统的 设计与制作 毕业设计说明书（论文）中文摘要
随着社会经济的发展和交通运输业的不断兴旺，汽车的数量在不断的增加。交通拥挤状况也日益严重，撞车事件也经常发生，造成了很多不可避免的人声伤亡和经济损失，面对这种情况，设计一种响应快、可靠性高并且比较经济的汽车防撞预警系统显得非常的重要。超声波测距法是一种最常见的距离测量方法。本文介绍的就是利用超声波测距法设计一种倒车防撞报警系统。 本文的内容是基于超声波测距的倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和51单片机结合于一体，设计出一种基于51单片机的倒车防撞系统。本系统采用软硬结合的方法，具有模块化和多用化的特点。 关键词防撞超声波测距单片机
毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Automobile back-draft collision avoidance system based on single chip design and production Abstract With the social and economic development and transportation continues to boom, the automobile quantity climbs in the first mate. Traffic congestion condition also day by day serous, the collision event occurred repeatedly, has caused the inevitable person casualties and the economic loss, in view of this kind of situation, designed one kind to respond quickly, the reliability was high also a more economical automobile guards against hits the early warning system imperative, the ultrasonic wave range finding was the most common one distance range finder method, this article introduces is guards against using the ultrasonic wave range finding design one kind of reversing collision avoidance system. The paper is based on the ultrasonic distance reversing collision avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration AT89S51 monolithic integrated circuit, AT89S51 monolithic integrated circuit based on the design of a reverse collision avoidance warning systems. The system used software and hardware integrated approach of modular and multi-use characteristics. Keywords Impact-proof Ultrasonic ranging Microcontroller
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
浅谈桥梁防撞预警系统 发表时间：2019-08-12T10:34:11.150Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：李欢生[导读] 避免安全事故的发生。同时还可根据视频监控信息，对肇事船舶进行追责。 广东省交通规划设计研究院股份有限公司广东广州 510507 摘要：桥梁被船舶撞击会造成重大安全事故，采用雷达系统和监控系统可实现全天候监控，对船舶行驶行为异常，可能发生碰撞事件发出预警信息，避免安全事故的发生。同时还可根据视频监控信息，对肇事船舶进行追责。关键词：桥梁防撞；预警；雷达一、项目背景 近年来，随着国内国民经济的高速增长，内河航运事业发展迅速，内河航运交通变得十分繁忙，船舶撞击桥梁的重大事故也频频发生，对桥梁造成了严重危害。对于撞桥事故的处理，第一时间获知事故信息从速处置，以免造成其他连带后续事故发生显得尤为重要，桥梁防撞预警系统为处理此类事故提供了可行方案。 二、桥梁防撞系统 1、系统概述 桥梁防撞预警系统通过对江面船只与物体进行识别和跟踪，在雾天、黑夜等视觉系统不可见的环境下，有效去除干扰，实现全天候敏感区域监控。监控信号通过网络传输，主控室内可控制雷达，设定警戒区，并与海图实现数据融合。可为光电系统提供目标信息，包括经纬度、方位、距离等数据。通过设定警戒区，可对进入警戒区中的目标进行持续跟踪与报警，并联动光电系统进行目标定位，实现大桥的防撞监控。 2、系统主要功能（1）传感器 传感器都用于对船只的发现、身份识别和行为预判，传感器相互补充配合，可有效提高发现概率、识别和行为预判的准确率，切实提高监管效能。 通过视频监控系统，观察即将通过通航孔船只的行驶情况。系统可对视频画面进行智能分析，当发现船舶行驶行为异常，可能发生碰撞事件时，进行声光报警。雷达设备：提供雷达图像及基于雷达图像的跟踪识别目标，相比于AIS信号，雷达是一种主动探测手段，可发现未开AIS船只的位置、速度及航向；同时可获得更高刷新率（通常为3秒）的船舶位置信息。相比于视频监控，雷达能在各种光照和气候条件下进行24小时不间断工作。 AIS：接收船只发出的动态、静态信息，了解船舶的位置、身份、船型及载货等信息。（2）监管平台。信号叠加显示：在电子海图平台上叠加显示AIS目标、雷达视频及雷达跟踪目标。以供监管人员掌握通航情况，人工发现识别碰撞风险。 自动报警： 可通过AIS和雷达发现速度、航向异常的船舶，并进行自动报警。可通过固定摄像机发现航向异常的船舶，并进行自动报警。调查取证：可针对区域或单个船舶，进行AIS/雷达和监控视频的同步回放，还原事故过程。 3、技术方案 3.1雷达子系统（1）系统描述 雷达系统是将雷达扫描出的模拟信号输出进行数字化，并对数字化后的雷达视频进行点迹提取，进而实现移动船舶的目标跟踪，一旦发现船舶进入禁止航行的桥区预警水域或报警水域即产生预报警。雷达系统主要目标：基于X波段监控雷达对水面区域主动式扫描。可全天候探测水面以上各类目标。高分辨率、高灵敏度及恶劣气候下的高效杂波能力，满足大桥监控的各类需求。监控雷达可安装在无人值守的大桥周边，通过TCP/IP网络实现远程操作，包括雷达控制、量程切换、ARPA开启关闭、警戒区设定等。 监控雷达可全屏幕自动扫描1000个目标，并提供CPA/TCPA信息和危险目标提示。ARPA目标信息（包含位置信息、航速航向、CPA/TCPA、目标大小等）可通过串口RS422传输或网络远程传输，符合IEC61162标准协议。监控雷达可设定警戒区，可自动对进入警戒区的目标进行持续跟踪与报警，并通过网络接口通知指挥中心。（2）系统构成 雷达系统由雷达硬件设备、雷达数字化处理软件、雷达跟踪识别软件组成。其产生的信号有两种，分别是雷达视频信号和雷达跟踪目标。 雷达视频信号是对雷达回波进行数字化、滤波和压缩后绘制出的视频图像；而雷达目标是对雷达视频进行分析计算后，提取出的目标（船舶）点迹信息。 3.2监管平台 （1）电子海图平台
单位代码：005 分类号：IN 大学创新学院 本科毕业论文（设计） 题目：汽车倒车防撞系统设计专业：电子信息工程 姓名：楠楠
学号：0903024119 指导教师：延宁 职称：教授 毕业时间：二零一三年六月
汽车倒车防撞系统设计 摘要：本次设计主要是以AT89S52单片机作为主体设计的汽车倒车防撞系统，这种智能的系统给汽车在倒车时提供较高的安全性。该系统利用了超声波不用接触就能进行测量距离的特点，系统主要包括超声波发射电路模块,超声波接受电路模块，液晶显示模块以及声光报警电路模块。超声波探头主要是进行超声波的发射和接受部分，液晶显示主要是显示障碍物与车之间的距离，在超出所设定的距离时，蜂鸣器报警，同时发光二极管亮，提醒驾驶员采相应的措施。提高汽车在倒车过程中的安全性，能很有效的减少交通事故。 关键词：AT89S52；超声波；测量距离；防撞
The Design about Collision Avoidance System of Revering Abstract：This design is mainly based on AT89S52 single chip microcomputer as the main design of the automobile back-draft anti-collision system, this system of intelligent car provides high security in reverse. The system uses ultrasonic without contact can characteristics of distance measurement, system mainly consists of ultrasonic transmitting circuit module, ultrasonic receiving circuit module, liquid crystal display module and an acousto-optic alarm circuit module. The ultrasonic probe is mainly the ultrasonic transmitting and receiving part, LCD display between the obstacle and the vehicle distance, beyond the set distance, the buzzer alarm, at the same time the bright light emitting diodes, to remind the driver to adopt the corresponding measures. Improve the safety car in reversing the process, can be very effective to reduce traffic accidents. KEY WORDS: AT89S52, ultrasonic, measuring the distance,collision avoidance
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
汽车防撞预警系统毕业设计论文修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
学号：*********** 毕业论文 汽车防撞报警系统设计 学院计算机与电子信息学院专业电子信息科学与技术班级电子09-1 学生 *** 指导教师（职称）刘利民（讲师） 完成时间 2013年03月25日至2013年06月15日
摘要 随着经济的高速发展和居民生活水平的不断提高，我国汽车数量逐年递增，各类交通事故频发, 其中多为汽车碰撞事故。为此本文设计了一种以超声波测距和AT89C51 单片机为核心的汽车防撞报警系统，以期提高汽车运行的安全性，减少交通事故。该系统根据超声波测距原理，以AT89C51为核心，设计了汽车防撞报警系统，主要是将单片机控制模块、超声波测距模块、蜂鸣器报警模块、4位数码管显示模块这几个模块结合起来，通过编写的Keil C51“.C”文件来实现测量距离，当距离小于阈值时，发出报警。本设计的核心是超声波测距模块，其他相关模块都是在测距的基础上拓展起来的，测距模块是利用超声波传感器。该系统可提高汽车行进过程中的安全性，构建汽车安全空间。 关键词：超声波传感器；测距；防撞；报警； AT89C51 ABSTRACT With the high-speed development of economy and people life level unceasing enhancement, car ownership in China increasing every year, all kinds of frequent traffic accidents, mostly car collision accident. This paper designed a kind of ultrasonic ranging and AT89C51 as the core of automotive anti-collision alarm system, so as to enhance the safety of vehicle running, reduce traffic accidents. According to the principle of ultrasonic ranging, this system usesUSES AT89C51 as the core, the design of the automotive anti-collision alarm system, the main is the single-chip microcomputer control module, ultrasonic distance measuring module, a buzzer alarm module, the four digital tube display module that combines several modules, written by Keil C51. "C" files to achieve the measurement distance, when the distance is less than the threshold, issued a report to the police. This design is the core of the ultrasonic ranging module, on the basis of other related modules are in the range expansion, ranging
毕业设计任务书专业电子工艺与管理
超声波倒车雷达 摘要 倒车雷达又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时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的缺陷，提高了安全性。一般由超声波传感器(俗称探头）、控制器和显示器等部分组成,现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理,驾驶者在倒车时,启动倒车雷达，在控制器的控制下,由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物,产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数,使倒车变得更轻松。倒车雷达的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；接收方式有无线传输和有线传输等。本方案采用语音提示的方式，本文介绍了以ＳPCE0６1A单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化,并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统。利用SＰCE061Ａ单片机所具备的单芯片语音功能,外接三个超声波测距模组,组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警(0.35m~1.５ｍ)范围内的障碍物。 关键词:倒车雷达超声波单片机ＳＰCE０６1A
目录 第1章前言..............................................................................１第2章实现功能 (2) 第3章核心器件简介……………………………………………………………３ 3.１SPCE０6１ A ……………………………………………………………………………３ ３． 1.１SPＣE０61Ａ简介 (4) 3.1.2 芯片特性……………………………………………………………………４ 3.2 SPCE０61A精简开发板 (4) 3．3 超声波测距模组 (5) 3.4 转接板 (9) 第4章系统总体方案 (11) 第5章系统硬件设计 (12) 5．1 SPCE061A精简开发板电路原理 (12) 5． 1.1ＳPCＥ0６1最小系统 (12) 5.1.2 电源模板 (12) 5．1.３放音模板……………………………………………………………１3 5．2 超声波测距模组电路原理……………………………………………………1３ 5.2． 1 超声波谐振频率发生电路、调理电
科技开放与实践创新项目 结题验收报告 项目名称：基于单片机的汽车防撞报警系统指导老师： 项目组员： 参赛学院：电子与信息工程学院 日期：2014/12/17
目录 第一部分系统方案··································· 1.1 功能模块的比较与选择 1.1.1 单片机的比较选择 1.1.2 超声波测距法的论证与选择 1.1.3 显示器的选择 1.1.4 蓝牙模块的选择 1.2 方案描述 第二部分理论分析及计算·································· 2.1 超声波传感器的分析与计算 2.3 蓝牙通信模块的分析处理 第三部分电路及程序设计······························· 3. 1系统总体框图 3. 1.1 各模块原理图及电路 3.2 各模块程序设计 第四部分测试方案与测试结果······························· 4.1 硬件测试 4.2 软件测试 4.3 测试结果 第五部分总结······························· 附录1：电路原理图 附录2：源程序
摘要 本设计是以STC90C51 单片机配合HC-06 蓝牙模块控制的汽车防撞报警系统。该装置将单片机的实时控制及数据处理功能与超声波的测距技术相结合，通过蓝牙模块控制小车的运行状态并检测汽车运行中与前方障碍物的距离，通过LCD显示装置显示距离，由蜂鸣器根据距离远近发出警告声。 关键词：STC90C51 、蓝牙、超声波传感器测距、报警、LCD 一、系统方案 本系统主要由超声波检测模块、蓝牙模块、LED显示模块、电源模块、声光报警模块（蜂鸣器、LED），下面分别论证这几个模块的选择。 1.1 比较与选择 1.1.1 单片机的比较选择 单片机芯片选型时,总的原则是: (1)芯片含有功能或数量略大于设计需求,设计需求尽可能用芯片完成，少用外围器件。 (2)技术性:要从单片机的技术指标角度,对单片机芯片进行选择,以保证单片机应用系统在一定的技术指标下可靠运行; (3)实用性:要从单片机的供货渠道、信誉程序等角度，对单片机的生产厂家进行选择以保证单片机应用系统在能长期、可靠运行； (4)可开发性：选用的单片机要有可靠的可以开发手段，如程序开发工具、仿真调试手段等。 STC90C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含有4KB的可反复擦写的只读程序存储器和128字节的随机存储器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 STC90C51功能性能:与MCS-51成品指令系统完全兼容；4KB可编程闪速存储器；寿命：1000次写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0-24MHz；三级程序存储器锁定；128*8B内部RAM；32个可编程I/O口线；2个16位定时/计数器；5个中断源；可编程串行UART通道；片内震荡器和掉电模式。 1.1.2 超声波测距法的论证与选择 方案一：强度法是利用声波在空气中的传输损耗值来测量被测物的距离，被测物越远其反射信号越弱，根据反射信号的强弱就可以知道被测物的远近，但在使用这种方法时由于换能器之间的直接耦合信号很难消除，在放大器增益较高时这一直接耦合信号就使放大器饱和从而使整套系统失效，由于直接耦合信号的影响强度法测距只使用与较短距离的且精度要求不高的场合。 方案二：往返时间检测法其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波借助空气媒介传播，到达测量目标或障碍物后反射回来，经反射后由超声波接收器接收脉冲，其所经历的时间即往返时间。往返时间与超声波传播的路程的远近有
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。