汽车防追尾碰撞系统的研究

文献综述毕业设计题目：汽车防撞报警系统超声波测距的研究汽车防撞报警系统的设计陈吉鸣(电子信息工程2班 Xb11610204)1 前言自从1886年1月29日卡尔•本茨发明了人类第一辆汽车，至今世界汽车工业经过了近126年的发展，当代汽车已经非常成熟和普遍了。

汽车已经渗透于国防建设、国民经济以及人类生活的各个领域之中，成为人类生存必不可少的、最主要的交通工具，为人类生存和社会的发展与进步起到了至关重要的作用。

目前，在每年的车祸中有120多万人死亡，1200多万人伤残，全球50%的交通事故受害者年龄在15-24岁，每年交通事故造成的经济损失达5180亿美元，相当于每年发生两次日本广岛核爆炸[1~2]。

美国高速公路交通安全管理局NHTSA表示，每年因倒车事故导致的平均死亡人数达292人[3]。

伴随着汽车保有量的增加和诚实布局的日益密集化，汽车活动空间越来越小，特别是汽车倒车时司机由于视野不能很好的达到后面加上车后盲区，使得倒车事故逐年上升。

对于公路交通事故的分析表明，超过65%的交通事故属于追尾相撞，80%以上的交通事故是驾驶员由于反应不及时引起的[4]。

尽管每辆车都有后视镜，但不可避免地都存在一个后视盲区，汽车防撞报警系统则可以在一定程度上帮助驾驶员扫除视角死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性，减少剐蹭事件。

因此，本次课题我们采用了基于单片机的超声波测距技术来设计汽车防撞报警系统。

2 汽车防撞报警系统的现状汽车防撞系统的快速发展始于20世纪末21世纪初，经过几年的时间，随着技术发展和用户需求的变化，汽车防撞系统在几年的时间里大致经过了六代的演变[5]。

第一代：倒车时通过喇叭提醒。

“倒车请注意”！想必不少人还记得这种声音，这就是倒车雷达的第一代产品，只要司机挂上倒档，它就会响起，提醒周围的人注意，不能算真正的倒车雷达，基本属于淘汰产品。

第二代：采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。

这是倒车雷达系统的真正开始。

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。

基于毫米波雷达的车辆防追尾预警系统的研究的开
题报告
一、研究背景
车辆追尾事故是近年来发生频率较高的交通事故类型之一，严重的
追尾事故不仅会造成人员伤亡和财产损失，也会给道路交通带来很大的
影响。

因此，研究一种车辆防追尾预警系统，对于预防追尾事故的发生
具有非常重要的意义。

当前，随着技术的不断发展，毫米波雷达成为了汽车智能化领域的
一项重要技术。

毫米波雷达可以通过发送毫米波信号并接收反射回来的
信号，以精确探测前方距离、速度和运动方向等信息。

因此，基于毫米
波雷达的车辆防追尾预警系统是一种可行的方案。

二、研究内容
本次研究计划基于毫米波雷达技术，设计并研究一种完整的车辆防
追尾预警系统。

主要研究内容包括：
1. 毫米波雷达传感器的选型和技术方案，包括信号处理、数据传输
等技术支持。

2. 设计并实现有效的车辆远距离探测算法，能够可靠地测量前方车
辆的距离、速度和行驶方向。

3. 尝试采用深度学习技术进行数据处理和分析，提高车辆检测的精
确度和准确性。

4. 实现预警系统的实时报警功能，向驾驶员提示危险前方情况。

5. 对系统进行实地测试，验证其在复杂路况下的实际可行性和效果。

三、研究意义
本次研究的意义在于通过基于毫米波雷达的车辆防追尾预警系统，
为驾驶员提供更可靠的道路安全保障。

研究成果可以应用于汽车制造业、智能驾驶技术等领域，有很强的推广和应用价值。

同时，本研究可为相
关领域的深入研究提供一定的参考和基础支持。

汽车防碰撞系统研究文献综述1.引言汽车碰撞有汽车碰撞到固定的物体或与行驶中的汽车相撞两种类型。

为了防止汽车在行驶中，特别在高速行驶时发生碰撞，一些现代汽车已装备了自动控制防碰撞系统，这是一种主动安全系统。

汽车行驶时，防碰撞系统处于监测状态，当汽车接近前车车尾或超越前车时，该系统将发出警告信号。

在发出警告后，如果驾驶员没有采取减速制动措施，该系统便启动紧急制动装置，以避免发生碰撞事故。

2.概述防碰撞控制系统装有测距传感器，它们利用激光、超声波或红外线，测得汽车与障碍物间的距离，这个距离信号，加上车速传感器和车轮转角传感器的信号送入电子控制器，通过计算求出行驶汽车与前方物体的实际距离以及相互接近的相对速度，并向驾驶员发出预告信号或显示前方物体的距离。

当将要碰撞时，控制器向制动装置和节气门控制电路发出控制指令，使汽车发动机降速并及时制动，从而有效地避免碰撞。

3.测距传感器（1）防碰撞传感器① CCD照相机CCD（电荷耦合器件）摄像元件可以读取受光元件接收的光通量放出的电流值，并作为图像信号输出。

在夜间，由于照相机处于低照度的环境，只有在汽车前、后照灯打开时才能确认障碍物。

汽车装设的CCD照相机如上图所示，当点火开关接通时，变速器换档杆换到前进档或倒档，多功能显示板上就能显示出车辆前方或后方的图像。

② 激光雷达激光雷达是从激光发送至被测物体，然后反射回来被接收，其间的时间差即用来计算至障碍物的距离。

早期的车用激光雷达都是发送多股激光光束，并依靠前车反射镜的反射时间来测定距离。

现代汽车除了测定前方车的距离外还要对前方多辆车的位置进行辨识，因而开始采用扫描式激光雷达。

根据物体的反射特性，激光的反射光亮变化很大，因此可能检测出的距离也是变化的。

由于车辆后部的反射镜等容易反射，故可以检测出稳定的较长距离。

有少许凹凸的铁板等因不能得到充足的反射光量，故测出的距离较短。

另外，在检测侧面方向及后方的障碍物时，与检测前方障碍物的情况不同，如果障碍物上没有反射镜，那么由于各种障碍物的反射特性变化很大，故可能稳定测出的距离 变短。

哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文）摘要汽车追尾在交通事故中占到30％-40％，为了减少交通事故和人员伤亡，研究和推广汽车防撞系统日益显得重要和迫切。

自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人、或其他障碍物体，发出警报或同时采取制动或规避等措施。

人们主要把精力集中于汽车被动安全性方面，例如，在汽车的前部或后部安装保险杠、在汽车外壳四周安装弹性材料、在车内安装安全带及安全气囊等等，以减轻汽车碰撞带来的危害。

而发展汽车防撞技术，对提高汽车智能化水平有重要意义。

防撞装置是借助于遥测技术监视汽车前方的车辆、障碍物。

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,这里应该指出，汽车安全如今越来越成为一个必须综合考量的问题，无论主动还是被动安全系统，都有互相结合的趋势。

专家们提醒，除了汽车本身以外，如果没有良好的驾驶习惯，乘员也是不安全的，甚至反而会使安全配备无法发挥其应有作用。

如驾乘不系安全带，酒后驾车，超速行驶等，如果发生险情与车辆的安全性是没有关系的。

所以安全意识才是汽车行驶安全的关键！关键词：汽车追尾防撞装置安全气囊安全性AbstractAutomobile rear end up 30%-40% in the traffic accident, in order to reduce traffic accidents and casualties, research and promotion of automobile collision avoidance system is increasingly important and urgent. Automatic discovery of possible objects and collision of vehicles, pedestrians, vehicles or other obstacles, alarm or at the same time take braking or circumvention measures. People mainly focus on automobile passive safety, for example, in the front of the car mounted on the rear bumper, or in the car shell installed around the elastic material, installation of seat belts and airbags in cars and so on, in order to reduce automobile collisions bring harm. While the development of automotive anti-collision technology, have important significance to improve the level of intelligent vehicle. Anti-collision device is the vehicle, obstacle by telemetry monitoring the front of the automobile. In theory, automobile anti-collision device can be in any weather, at any speed test measure will happen in a dangerous situation and timely to remind the driver to take measures or automatic emergency brake as soon as possible, to avoid serious accidents, it should be noted, automobile safety now has become a must consider the question, whether active or passive safety system, have the combination of trend. Experts reminded, in addition to the car itself, if there is no good driving habits, the crew is not secure, even it will make the safety equipment can not play its due role. Such as driving without a seat belt, drunk driving, speeding, if the safety accident occurs and the vehicle is it doesn't matter. So the safety awareness is the key to vehicle safety!Keywords: rear-end collision anticollision device air bag safety目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)绪论 (V)第1章构成原理作用 (6)1.1 构成 (6)1.1.1 信号采集系统 (6)1.1.2 数据处理系统 (6)1.1.3 执行机构 (6)1.2 工作原理 (7)1.2.1 跟踪识别 (7)1.2.2 智能处理 (7)1.2.3 报警提醒 (8)1.2.4减速刹车 (8)1.3 作用 (8)1.4 模式 (8)第2章国外研发 (10)2.1 戴姆勒.克莱斯勒公司研发情况 (10)2.2 沃尔沃公司研发情况 (10)第3章国内研发 (11)3.1 泰远汽车自动防撞器技术介绍 (11)3.2 研发历程 (12)第4章汽车自动防撞器的安装 (14)第5章汽车防撞系统的现状及前景 (15)5.1 发展现状 (15)5.2 发展前景 (15)第6章汽车防撞系统的性能 (17)6.1 探测距离 (17)6.2 制动性能 (17)6.3 自动防撞前方障碍物的性能 (17)6.6 开启和关闭性能 (17)第7章防碰撞预警 (18)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)绪论汽车自动防撞系统（automatic bump-shielded system of the automobile），是智能轿车的一部分。

] 2020年国家级大学生创业训练计划立项项目“车辆防碰撞系统设计”成果，项目编号：202010595287。

科学与信息化2021年1月下
检测可视化图示
主要技术内容
背景差分法被广泛应用于运动目标的检测算法，主要利用视频图像中的当前帧图像和背景模型进行比较的方法，因此该
汽车防撞系统的发展趋势将从被动防撞减少伤害逐步向主动避撞减少事故方向发展。

被动防撞主要依靠车体结构的耐撞性及座位安全带等约束系统来降低事故发生后乘客所受到的伤。

• 99•ELECTRONICS WORLD ・探索与观察超声波传感器可用于距离的检测与计算，在机器人的避障、汽车倒车、测量等许多方面都有着非常广泛的应用。

设计了一个基于超声波传感器的测距系统，包括超声波测距模块、单片机控制模块、驱动显示模块和报警模块。

当汽车与障碍物的距离低于预设报警距离，该系统会发出报警。

经测试，该系统精度能达到3mm ，报警距离可调，蜂鸣器报警以提示驾驶人员，可以有效预防碰撞。

概述：近年来随着社会的不断发展，传统的测距方法在很多场合如汽车防撞电子系统无法满足需求。

而超声波测距仪可以应用到汽车的防撞系统中，汽车发生碰撞的主要原因是由于汽车距其前方物体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。

这就可以运用到超声波测距原理，实时的检测车头或车尾与障碍物间的距离，当汽车与障碍物间的距离过近，会报警甚至紧急刹车。

这样就会大大提高汽车行驶的安全性，减少甚至避免车祸的发生（韩利凯，韩旭，基于A T89C51单片机的汽车智能防撞系统设计：电子设计工程,2017）。

19世纪末20世纪初，随着压电效应的发现，超声波可以用电子技术产生因而得到了广泛应用（杨秀增,杨仁桓，基于FPGA 的高精度超声波测距仪设计：现代电子技术,2017）。

中国测试技术研究所的李茂山对超声波测距原理、误差产生等进行了研究测试。

西安交通大学的雷鸣雳、周功道、冯祖仁分析了超声波回波反射法定位的缺点，提出了一种基于伪码技术的超声波无线电定位法。

实验表明，此方法提高了定位的准确性，扩大了有效应用范围（雷鸣雳,周功道,冯祖仁,基于伪码相关技术的超声波—无线电定位系统:微电子学与计算机，2004）。

日本的Takanori EMARU 提出了一种基于双频超声波的相位检测法，该方法的测量精度高。

本文首先研究了超声波测距的原理，介绍了超声波测距防撞系统的方案。

然后，详细阐述了超声波测距系统硬件电路和软件程序的设计。

最后，对系统进行测试分析。

汽车防撞预警系统设计一、系统概述汽车防撞预警系统主要由传感器、控制器、报警装置和执行机构四部分组成。

传感器负责实时监测车辆周围的环境信息，控制器对收集到的信息进行处理和分析，判断是否存在碰撞风险，如有风险，立即启动报警装置并控制执行机构进行干预。

二、传感器选型与布局1. 传感器选型为实现全天候、全方位的监测，本系统选用毫米波雷达、摄像头和超声波传感器三种传感器。

毫米波雷达具有穿透力强、抗干扰能力强等优点，适用于雨雾等恶劣天气；摄像头可识别道路标志、行人和车辆等目标；超声波传感器则用于检测车辆周围的近距离障碍物。

2. 传感器布局根据车辆结构和行驶需求，本系统将传感器均匀分布在车辆的前后左右四个方向，确保无死角监测。

具体布局如下：（1）前方：安装两个毫米波雷达，分别位于车辆前保险杠两侧，覆盖前方120°的监测范围。

（2）后方：安装一个毫米波雷达，位于车辆后保险杠中央，覆盖后方60°的监测范围。

（3）左右两侧：各安装一个摄像头，分别位于车辆左右两侧，覆盖左右两侧60°的监测范围。

（4）四周：安装四个超声波传感器，分别位于车辆前后保险杠和左右两侧，用于检测近距离障碍物。

三、控制器设计1. 算法设计（1）数据预处理：对传感器采集到的数据进行去噪、滤波等处理，提高数据质量。

（2）目标检测与识别：通过摄像头识别道路标志、行人和车辆等目标，结合毫米波雷达和超声波传感器数据，确定目标的位置、速度等信息。

（3）碰撞风险评估：根据目标的位置、速度等信息，计算与本车的相对距离和相对速度，预测未来一段时间内可能发生的碰撞情况。

（4）预警决策：根据碰撞风险评估结果，判断是否触发预警。

2. 硬件设计控制器硬件部分主要包括处理器、存储器、通信接口等。

处理器选用高性能、低功耗的嵌入式芯片，满足系统实时性和稳定性的需求；存储器用于存储算法模型和运行数据；通信接口负责与传感器、报警装置和执行机构进行数据交互。

基于激光雷达汽车防撞预警系统的设计与实现一、激光雷达汽车防撞预警系统的原理激光雷达是一种通过测量光的时间差来确定目标距离的传感器。

在汽车防撞预警系统中，激光雷达主要用来探测前方障碍物的距离和速度，从而实现对潜在碰撞危险的监测和预警。

激光雷达汽车防撞预警系统的工作原理如下：当汽车发动机启动后，激光雷达系统开始工作，通过激光发射器发出一束激光，在宽度范围内扫描前方的障碍物。

当激光束遇到障碍物时，一部分激光会被反射回来，激光雷达系统通过接收器接收反射回来的激光，并通过测量激光的时间差来确定障碍物的距离和速度。

系统会将这些数据与车辆自身的速度和加速度等信息结合起来，通过算法分析得出可能的碰撞危险，并及时做出警告或者自动刹车等措施，从而避免碰撞事故的发生。

1. 系统硬件设计激光雷达汽车防撞预警系统的硬件主要包括激光发射器、接收器、信号处理器、控制器等组成部分。

激光发射器用于产生激光束，接收器用于接收反射回来的激光，信号处理器用于对接收到的激光信号进行处理，控制器用于系统的整体控制和数据处理。

在设计时，需要根据汽车的实际情况和需要，选择合适的硬件设备，并设计相应的电路和系统结构。

激光雷达汽车防撞预警系统的软件设计包括激光雷达信号处理算法、碰撞检测算法、预警系统算法等。

激光雷达信号处理算法主要用于对接收到的激光信号进行滤波、增强和去噪等处理，以提高系统的性能和稳定性。

碰撞检测算法主要用于对处理后的激光信号进行分析，判断潜在的碰撞危险。

预警系统算法主要用于根据检测到的碰撞危险，做出相应的警告和控制决策。

软件设计时需要根据系统的实际需求和硬件设备的特点，选择合适的算法，并进行相应的优化和调试，以确保系统的准确性和稳定性。

3. 系统集成与测试在硬件和软件设计完成后，需要对系统进行集成和测试。

集成阶段主要包括硬件设备的安装和连接，软件的加载和配置等。

测试阶段主要包括系统的功能测试、性能测试和稳定性测试等。

通过集成和测试，可以发现和解决系统中可能存在的问题，确保系统能够正常工作和达到预期的效果。

预防汽车追尾技术汽车追尾事故是一种常见但又十分危险的交通事故，严重的情况下可能导致人员伤亡和车辆损坏。

为了预防这种事故的发生，汽车制造商和技术公司开发了许多技术来帮助驾驶员提高安全性能。

本文将介绍一些常用的预防汽车追尾技术。

1. 自动刹车系统：自动刹车系统是一种基于雷达或摄像头等传感器的技术，可以监测前方的车辆和障碍物。

当系统检测到有碰撞的风险时，它会自动触发刹车系统，帮助驾驶员及时避免事故。

这种技术在低速行驶或者停车场等拥挤环境中特别有用。

2. 碰撞警告系统：碰撞警告系统利用雷达或摄像头等传感器监测前方车辆的距离和速度。

当系统检测到与前方车辆距离过近或即将发生碰撞时，会通过声音、光线或振动等方式通知驾驶员。

这样驾驶员能够及时采取措施减少碰撞的风险。

3. 车道保持辅助系统：车道保持辅助系统使用摄像头等传感器来监测车辆在车道内的位置。

当车辆偏离预定的车道时，系统会通过声音、光线或振动等方式提醒驾驶员。

有些车辆还可以主动转向以帮助驾驶员纠正方向。

这项技术可以帮助防止驾驶员分神或疲劳导致的事故。

4. 主动巡航控制系统：主动巡航控制系统是一种可以自动调整车辆速度和与前方车辆的距离的技术。

这项技术使用雷达或摄像头等传感器来监测前方车辆的速度和位置，并根据需求调整车辆的速度和刹车压力。

这样不仅可以减少驾驶员的疲劳，还可以避免与前方车辆太近或太远而导致的事故。

5. 盲点监测系统：盲点监测系统使用侧方的摄像头或雷达来监测车辆周围的盲点区域。

当驾驶员打方向灯或有车辆进入盲点区域时，系统会通过声音或光线等方式提醒驾驶员。

这项技术可以帮助驾驶员避免在变道时与其他车辆发生碰撞。

除了上述技术之外，完善的驾驶员教育和培训也是预防汽车追尾事故的重要手段。

驾驶员应该时刻保持专注和警觉，不开车打手机、喝酒驾车等危险行为。

此外，保持车辆的正常状态、定期检查和维护车辆也是非常重要的。

只有综合运用这些技术和措施，才能有效地预防汽车追尾事故的发生。

毕业论文课题：汽车防碰撞报警系统摘要论文介绍了一种基于单片机的超声波汽车防撞测距报警系统，此系统利用AT89S52单片机作为主控制器，结合超声波测距原理，来实现智能汽车防撞测距报警功能，并进行了系统硬件和软件的设计。

通过多种发射接收电路设计方案比较，得出了最佳的设计方案，并对系统各个单元的原理进行了介绍。

对组成的各系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。

此系统具有结构简单，精度高，使用方便等特点。

介绍了系统软件结构，通过编程来实现系统功能。

AbstractPaper describes a microcontroller-based ultrasonic ranging automotive anti-collision warning system, this system uses AT89S52 microcontroller as the main controller, combined with ultrasonic distance measurement principle, to achieve the smart car crash ranging alarm, and make the system hardware and software design. Through a variety of transmitting and receiving circuit design compared to arrive at the best design, and system the principle of each unit are described. Circuit composed of the various systems on a chip was introduced, and explained how they work. This system has a simple structure, high precision, easy to use and so on. Describes the system software architecture, programmed to achieve system functionality.目录摘要 (II)Abstract (III)目录 (IV)第1章绪论 (1)1.1 背景 (1)1.1.1 超声波测距发展综述 (1)1.2 研究内容 (2)第2章超声波测距原理及构想 (3)2.1 超声波传感器介绍 (3)2.1.1 超声波传感器的特性 (4)2.2超声波测距的原理 (5)2.3系统设计原理 (5)2.4系统主要参数 (7)2.4.1 测距仪的工作频率 (7)2.4.2声速 (7)2.4.3 发射脉冲宽度 (7)2.4.4 测量盲区 (7)第3章超声波测距系统方案设计 (9)3.1 发射与接收电路的设计方案 (9)3.2 显示报警单元方案设计 (10)3.2.1系统报警电路设计 (11)3.3 单片机复位电路 (11)3.4 时钟电路 (12)3.5 温度补偿电路 (13)3.6 74HC04N芯片介绍 (14)3.7 探头介绍 (14)第4章系统软件结构 (15)第5章结论 (17)5.1 误差产生原因分析 (18)5.1.1 温度对超声波声速的影响 (18)5.2 针对误差产生原因的系统改进方案 (19)致谢 (21)参考文献 (22)附录1 原理图 (24)附录2源代码 (25)附录3 电子器件列表清单 (30)第1章绪论1.1 背景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。