汽车防撞控制系统

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

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摘要

随着社会的发展，经济的进步，越来越多的汽车涌上了街头，随之带来交通事故的增多。因此汽车防撞系统受到了跟多人的重视。而由毫米波雷达、激光雷达以及CCD立体视觉系统组成的汽车防撞系统因成本高而无法应用与普通的汽车。超声波测距系统组成的汽车防撞系统，具有成本低、受外界影响小的优点，因此研究大作用距离超声波测距系统组成的汽车防撞系统具有十分重要的意义。

本文采用超声换能器组成的超声波测距系统设计实现汽车防撞系统。整个系统包括超声波发射与接收系统，单片机控制器，LED显示部分，扫描驱动部分。

关键词：汽车防撞系统 超声换能器 大作用距离 测距系统

Abstract

With the development of social and economic progress, an increasing number of

cars appear on the streets, which bring more and more traffic accidents. As a result,

vehicle collision avoidance systems are paid great attention to. But the vehicle collision

avoidance system composed of millimeter-wave radar, laser radar and CCD

three-dimensional visual system are too expensive to be used in ordinary cars. The

vehicle collision avoidance system using Ultrasonic Ranging has two great

advantages, such as low cost and not subject to outside influence. So the study of vehicle

汽车防撞预警系统工作原理

汽车防撞预警系统是现代汽车上一种非常重要的安全装置，其工作原理可简单分为四个步骤：感知，识别，警告和干预。

首先，汽车防撞预警系统通过采用前向或全向雷达、摄像头或激光雷达等传感器设备来感知周围环境和其他车辆。这些传感器会不断扫描车辆前方和周围空间，获取到车辆的位置、速度和距离等信息。

接下来，系统会根据传感器获取的数据进行识别分析。它使用先进的算法和机器学习技术，将感知到的车辆与预设的车辆模型进行比对，以确定它们的类型、行驶方向和速度等。通过这样的识别分析，系统能够判断是否存在潜在的碰撞风险。

一旦系统识别到潜在的碰撞风险，它会立即通过警示器、震动座椅或者声音等方式向驾驶员发出警告。这样的警告通常是即时的，以便驾驶员能够及时做出反应，采取避免碰撞的措施。

最后，如果驾驶员没有采取相应的措施，系统还可以进行干预。例如，它可以通过自动制动系统，自动降低车速或者减小发动机输出功率，以便避免或者减轻碰撞的严重性。

汽车防撞预警系统的工作原理是基于先进的感知和识别技术，使得它能够准确地判断道路上潜在的碰撞风险。通过及时发出警告信号和进行干预，它能够大大提升驾驶员的安全意识和驾驶反应能力，从而降低交通事故的风险。 对于驾驶员而言，正确使用汽车防撞预警系统非常重要。首先，他们应该经常检查系统的工作状态，确保传感器和测试器均正常运行。此外，驾驶员在行驶过程中要时刻关注系统的警告信息，并及时采取相应的措施。最重要的是，驾驶员仍然需要保持集中注意力，遵守交通规则并保持安全驾驶。

总而言之，汽车防撞预警系统的工作原理是通过感知、识别、警告和干预等步骤来确保驾驶员在行驶过程中能够及时避免碰撞事故。正确使用系统，加强安全意识和保持良好的驾驶习惯，将为驾驶员提供更安全的行驶体验。

科技论坛　民营科技２０１３耳第６期　汽车防碰撞控制装置系统分析　吴中旭　（黑龙江省红星农场，黑龙江北安１６４０２２）　摘要：在对汽车防碰撞主动安全技术的现有技术水平进行分析的基础上，探讨了一种以自动制动为实现车辆控制措施的汽车防　碰撞安全系统，并称之为“汽车制动防碰撞系统”。　关键词：汽车防碰撞控制；装置系统；分析　随着我国高等级公路通车里程的不断增加，汽车的行驶速度　越来越高。在汽车高速行驶状态下，若驾驶员的反应稍有不及时，　就会发生交通事故，其中汽车发生追尾事故在交通事故中占的比　例较大。已严重危及驾驶员和乘客的安全。因此，在汽车上安装防　碰撞控制装置，有助于驾驶员适时监控影响交通安全的人、车、　路、环境，防止汽车碰撞事故的发生。汽车防碰撞控制装置主要解　决汽车行驶的安全距离问题。汽车行驶时超过了这个安全距离，　汽车防碰撞控制装置就会自动报警，并采取制动措施，使汽车处　于安全状态。　１超声波倒车防碰撞装置　１．１超声波测距基本原理。超声波是一种特殊的声波，具有声波的　反射、折射、衍射、散射等基本物理特性。超声波测距就是利用声波　的反射特性，通过超声波发射器不断地发射出超声波到障碍物后　反射回反射波，再被超声波接收器接收并将其转换为电信号。测出　发射与接收到反射波的时间差，即可算出超声波通过的距离。　１．２超声波倒车防撞装置。奥迪Ａ６轿车装有超声波倒车防撞装　置，在后保险杠部位安装有超声波传感器，超声波传感器既可以　发射超声波，又能接收超声波。电控单元向４个超声波传感器中　的一个发出命令，该传感器即发出超声波，４个传感器都可接收超　声波的返回波。变速器挂上倒挡时，超声波倒车防撞装置电路接　通，并发出“嘟嘟”的响声，表明该装置工作状态良好。当汽车与障　碍物的距离只有１．６ｍ时，便可听到间歇的报警声。离障碍物距离　越近，报警声音越急促；如果距离障碍物小于０．２ｍ，该装置就发出　连续报警声。报警声音间隔时间及报警音量通过仪器设定。　２雷达防碰撞装置　雷达是利用目标对电磁波的反射来发现目标并测定其位置的。　２．１雷达系统的组成及工作原理。雷达的组成及简单工作原理如　图１所示　图１　雷达的组成及简单工作原理　雷达工作时，定时器触发调制器，调制器产生调制脉冲，使振　荡器产生大功率脉冲信号经天线向空间辐射电磁波。在天线控制　系统的作用下，天线波束按规定方式在空间扫描。若电磁波遇到　目标，则目标反射回来的回波信号经天线接入接收机，在通过信　号处理后，最后送到终端设备，得到目标的坐标工作原理。　２．２电磁波雷达防撞装置。在汽车行驶过程中，当发射机采用微　波调频连续波体制发射电磁波时，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，被反射回来的电磁波被同一天　线接收，经混频放大处理后，可用其查拍信号间的相差来表示雷　达与目标的距离，把对应的脉冲信号经信号处理与微处理器处　理，计算得到距离数值，再根据差频信号相差与相对速度的关系，　计算出目标对雷达的相对速度。信号处理与微波处理器将上述两　个物理量代人危险时间函数数字模型后，即可算出危险时间。当　危险程度达到各种不同级别时，该装置或输出报警信号或控制车　速或制动汽车。　３汽车追尾碰撞系统　近年来，随着车速及汽车保有量的增加，交通事故也与日俱　增。为了防止高速公路上行驶车辆之间或行驶车辆与路边停放车　辆间的碰撞，最近研制和开发出一种自动控制的防追尾碰撞系　统。这是一种主动安全系统。在正常行驶时，该系统处于非工作状　态，当后车车头非常接近前车尾时，该系统将发出追尾警告，在发　出警告后，如果驾驶员没有采取制动减速措施，该系统便启动紧　急制动装置，以避免发生追尾事故。汽车追尾碰撞控制系统具有　三种功能，即环境监测功能、防碰撞判定功能和车轮控制功能。　３．１行车环境监测。行车环境监测系统由测量车间距离和前面车　辆方位的激光扫描雷达及能够判定路面状态的道路传感器所组　成。激光扫描雷达安装在车辆前端的中央位置，主要功能是测量　车距离和前面车辆的方位，并将所测数据传输到防碰撞判定系　统。激光的扫描雷达的视域和扫描角。其主要特征：一是激光束视　域窄，且在水平面上呈扇形；二是激光束能在较宽的范围内快速　扫描。通过提高激光束的能量密度，可延长激光扫描雷达的监测　距离，消除因车辆颠簸引起的误差，并能监测弯道上的障碍物。最　小的激光扫描雷达监测范围是由实际车间距离确定的。该车间距　离是指在潮湿路面状况下，保证在后面的车辆减速制动后，不至　于碰撞到前面的暂停车辆的距离。　３．２防碰撞判断。防碰撞判断分为两步。第一步是进行路径估算，　即从激光扫描雷达所获“距离与方位”的大量数据组中抽取有用　数据。第二步是进行安全危险判定，即判断追尾碰撞的危险程度。　车辆行驶路径是根据后面的汽车动力学特征，如车速、转向角及　横向摆动速率等来估算的。　根据路面状况、后面车速及相对车速，计算出“临界车间距　离”，该值是由路径估算方法确定的车间距离的微分值。判定安全，　危险的方法，就是将实际测量的车间距离与临界车间距离进行比　较。在临界车间距离非常接近实际测量的车间距离的某一时刻，　报警器发出警告信号。当临界车间距离等于或小于实际测量的车　间距离时，自动制动控制系统启动。　３．３带有自动制动操作机构的车辆控制。由安全，危险预警信号　控制的自动制动操作机构，配有防抱死制动系统，并采用高速电　磁阀进行纵向加速度反馈控制。该自动制动操作机构的优点是，　当自动操作机构处于工作状态时，如果驾驶员的脚制动力大于自　动制动控制的前动力时，那么驾驶员的脚制动力有效。一旦自动　制动操作机构失灵，脚制动系统并不受影响，由于采用液压制动　分泵，不会使两液压回路之间产生压差。　通过试验使用表明，这种基于汽车间的距离、相对速度、后面　车辆的速度及道路状况等信息建立的安全／危险情况判定法，不仅　可避免与前面暂停车辆或停驻车辆的追尾碰撞，而且还能防止与　前面实施紧急制动的车辆之间的追尾碰撞。这个系统在保护乘客　安全，防止因驾驶人员疏忽大意造成的车辆事故方面均有非常明　显的效果，将来一定会受到驾驶人员的欢迎。　参考文献　【１】旷彪．汽车追尾防碰撞控制系统的研究与仿真［Ｄ］．长沙理工大　学，２０ｌ１．　【２］马娟丽．汽车防撞控制系统的研究唧．西安：西北工业大学，２００７．