多次碰撞预防电控系统设计
随着汽车保有量的增多，交通事故也在增多，损失了大量财产，因此很有必要设计多次碰撞预防系统。本文研究了课题背景，发展现状，系统结构以及工作原理，对软硬件进行了总体设计，并对系统进行了仿真模拟。针对这个课题，在图书馆查找资料的基础上，设计了多次碰撞预防电控系统。该系统具备自动激活、弹开安全气囊、主动降低车速以及激活危险报警灯等功能。经过参考汽车碰撞时所能发生的各种情况，确定了多次碰撞预防电控系统能够依据汽车当前的运行情况，自动激活，并且在首次碰撞后采取相对应的措施来避免多次碰撞的发生，保障驾驶员的生命安全。关键词 多次碰撞，电控系统，AT89C51
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 本论文研究的内容 3
2 多次碰撞预防电控系统的结构及工作原理 3
2.1 多次碰撞预防电控系统的功能目标 3
2.2 多次碰撞预防电控系统组成结构 4
2.3 多次碰撞预防电控系统工作原理 6
2.4 多次碰撞预防电控系统主执行单元 7
3 多次碰撞预防电控系统硬件总体设计 8
3.1 控制模块设计 9
3.2 传感器模块设计 10
3.3 减速模块设计 12
3.4 电源模块设计 12
3.5 报警模块设计 13
3.6 显示模块设计 13
4 多次碰撞预防电控系统软件总体设计 14
4.1 软件总体流程框图 14
4.2 碰撞检测程序设计 15
4.3 系统控制减速程序设计 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
近年来，社会在不断地进步，所以汽车行业也在不断地发展，我国汽车的数量始终呈现不断快速增长的趋势。因为道路条件不断改善以及汽车自身行驶性能不断提高，所以汽车行驶速度在不断地提升，而居高不下的汽车数量又使得道路状况变得复杂，交通事故频发，对人身财产安全造成的伤害 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
也日益严重。我国道路交通安全不容乐观，追尾之后碰撞和汽车侧面发生碰撞的概率是最高的。交通事故之前，如果司机能够得到提醒，然后采取安全措施，就可以大大降低交通事故以及意外发生的概率。多次碰撞预防系统提高了车辆在行车过程中的安全性，是有效的防护措施。
多次碰撞在第一次碰撞之后是很难避免的。与路边护栏或者反向的车发生的多次碰撞是最为常见的。据统计在众多的交通事故中，多次碰撞的比例达到百分之二十多。多次碰撞预防技术在预防交通事故中的地位尤为重要，未来会不断创新，不断地向大众普及，更多的人会享受到这项技术，体会到它的重要性。这个系统不再是高端汽车才享有的，对人们的生命安全有很大的保障[1]。
1.2 国内外发展现状
国外对多次碰撞预防系统研究比较早，所以技术成果多而且先进。奔驰的历史久远，在技术上不断创新，所以早在02年就诞生了先进的PreSafe系统，之后在奔驰S级车上拥有了这个系统。这个系统是通过ESP来工作的，ESP用来监控速度，加速度和刹车。一旦发生了碰撞，这个系统就会自动收紧安全带，自动调整座椅的角度，保证驾驶员的损伤最小。在奔驰的S级车上，设计出了更加先进和完善的系统。在奔驰09款车型上，这个系统已经可以在碰撞前的0.6秒，在最大程度上控制刹车缩短距离。本田可以说是日本中的技术先进的车企，本田的CMBS系统03年就开始研发，美版雅阁最早拥有，慢慢的在讴歌的一些车型上也拥有了。本田独自开发的这套系统很智能，一旦雷达波感应到与前方汽车距离缩短时，就会缓慢使汽车减速，然后发出警报向驾驶员发出提示，从而在一定程度上避免了危险的发生。如果追尾的情况无法避免，系统会强制制动，驾驶员主动制动就会降低碰撞的车速，有效避免了追尾碰撞并且保护了人与车的安全与损失。如果车辆的车速高于10km/h，系统感应到就会自动启动。如果系统检测到有可能发生碰撞，不仅会提醒驾驶员减速，还会自动收紧安全带，对前排的乘客起到一定约束的作用。沃尔沃在中国人们都熟知，不仅仅因为它是豪华车品牌，更因为它十分安全。沃尔沃的City Safety系统是众多主动预防碰撞系统中最著名的系统之一。这个系统从开始设计出来就应用在沃尔沃许多车型上。调查说明，大半以上碰撞事故都是在30km/h这种低速情况下发生的。这个系统是通过激光束来工作的。通过激光束探测距离来告知驾驶员相关信息。在不同时速和加速度的情况下，系统会采取不同的措施来避免碰撞或者避免障碍物。这个系统解决的问题大部分是时速比较低的情况下的问题[2]。
国内对于多次碰撞预防技术的研究相较于欧美等发达国家就要落后很多，在倒车辅助防撞传感器方面的研究与其他国家相比就比较先进，制造了很多相关的产品，但是在多次碰撞预防方面的研究则以高校和研究院为主，相关产品也比较少，所以实现产业化的难度相比发达国家比较大。汽车工业随着时代不断向前发展，国内的一些公司也研究出了相关的预防碰撞的产品，但是研究时间精力少，所以规模也就很小，与其他发达国家相比差距较大。90年代后期，以清华大学为主的研究机构和院校才开始进行这方面的研究。当时资料和资源都比较少，所以遇到了许多难题，研究过程中面临着很大的困难。如今华中理工大学与广西大学一同研究碰撞预防系统。他们共同研发了一个系统，选取单片机作为控制器，通过雷达来运行。吉林大学在汽车方面的研究一直处于国内领先的地位。对于碰撞预防系统，他们创建了人与车的系统模型，可以通过这个模型仿真模拟碰撞预防的情况，在国内比较先进[3]。上海交通大学的师生一同开发了一种主动安全系统。这个系统会主动对人的安全、汽车车的运行情况以及路况进行分析，用于提高驾驶员的安全性。这个主动安全系统在建立的模型基础上，可以对各种情况进行仔细的分析。重庆大学对于行车安全问题十分重视，在主动预防碰撞系统的基础上，建立了汽车与周围环境模型。这个模型通过测量车与车之间的距离以及相对车速，对环境进行感知，对碰撞进行预防，对汽车的状态进行决策。湖南大学设计了汽车碰撞预防系统的总体方案，运用相关的软件，创建了汽车动力模型。这个模型建立了碰撞预防的相关算法，对于这个系统，他们根据要求还设计了相关的控制器，利用软件进行仿真实验，多次实验的结果表明这套算法能够达到碰撞预防控制系统的要求。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 本论文研究的内容 3
2 多次碰撞预防电控系统的结构及工作原理 3
2.1 多次碰撞预防电控系统的功能目标 3
2.2 多次碰撞预防电控系统组成结构 4
2.3 多次碰撞预防电控系统工作原理 6
2.4 多次碰撞预防电控系统主执行单元 7
3 多次碰撞预防电控系统硬件总体设计 8
3.1 控制模块设计 9
3.2 传感器模块设计 10
3.3 减速模块设计 12
3.4 电源模块设计 12
3.5 报警模块设计 13
3.6 显示模块设计 13
4 多次碰撞预防电控系统软件总体设计 14
4.1 软件总体流程框图 14
4.2 碰撞检测程序设计 15
4.3 系统控制减速程序设计 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
近年来，社会在不断地进步，所以汽车行业也在不断地发展，我国汽车的数量始终呈现不断快速增长的趋势。因为道路条件不断改善以及汽车自身行驶性能不断提高，所以汽车行驶速度在不断地提升，而居高不下的汽车数量又使得道路状况变得复杂，交通事故频发，对人身财产安全造成的伤害 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
也日益严重。我国道路交通安全不容乐观，追尾之后碰撞和汽车侧面发生碰撞的概率是最高的。交通事故之前，如果司机能够得到提醒，然后采取安全措施，就可以大大降低交通事故以及意外发生的概率。多次碰撞预防系统提高了车辆在行车过程中的安全性，是有效的防护措施。
多次碰撞在第一次碰撞之后是很难避免的。与路边护栏或者反向的车发生的多次碰撞是最为常见的。据统计在众多的交通事故中，多次碰撞的比例达到百分之二十多。多次碰撞预防技术在预防交通事故中的地位尤为重要，未来会不断创新，不断地向大众普及，更多的人会享受到这项技术，体会到它的重要性。这个系统不再是高端汽车才享有的，对人们的生命安全有很大的保障[1]。
1.2 国内外发展现状
国外对多次碰撞预防系统研究比较早，所以技术成果多而且先进。奔驰的历史久远，在技术上不断创新，所以早在02年就诞生了先进的PreSafe系统，之后在奔驰S级车上拥有了这个系统。这个系统是通过ESP来工作的，ESP用来监控速度，加速度和刹车。一旦发生了碰撞，这个系统就会自动收紧安全带，自动调整座椅的角度，保证驾驶员的损伤最小。在奔驰的S级车上，设计出了更加先进和完善的系统。在奔驰09款车型上，这个系统已经可以在碰撞前的0.6秒，在最大程度上控制刹车缩短距离。本田可以说是日本中的技术先进的车企，本田的CMBS系统03年就开始研发，美版雅阁最早拥有，慢慢的在讴歌的一些车型上也拥有了。本田独自开发的这套系统很智能，一旦雷达波感应到与前方汽车距离缩短时，就会缓慢使汽车减速，然后发出警报向驾驶员发出提示，从而在一定程度上避免了危险的发生。如果追尾的情况无法避免，系统会强制制动，驾驶员主动制动就会降低碰撞的车速，有效避免了追尾碰撞并且保护了人与车的安全与损失。如果车辆的车速高于10km/h，系统感应到就会自动启动。如果系统检测到有可能发生碰撞，不仅会提醒驾驶员减速，还会自动收紧安全带，对前排的乘客起到一定约束的作用。沃尔沃在中国人们都熟知，不仅仅因为它是豪华车品牌，更因为它十分安全。沃尔沃的City Safety系统是众多主动预防碰撞系统中最著名的系统之一。这个系统从开始设计出来就应用在沃尔沃许多车型上。调查说明，大半以上碰撞事故都是在30km/h这种低速情况下发生的。这个系统是通过激光束来工作的。通过激光束探测距离来告知驾驶员相关信息。在不同时速和加速度的情况下，系统会采取不同的措施来避免碰撞或者避免障碍物。这个系统解决的问题大部分是时速比较低的情况下的问题[2]。
国内对于多次碰撞预防技术的研究相较于欧美等发达国家就要落后很多，在倒车辅助防撞传感器方面的研究与其他国家相比就比较先进，制造了很多相关的产品，但是在多次碰撞预防方面的研究则以高校和研究院为主，相关产品也比较少，所以实现产业化的难度相比发达国家比较大。汽车工业随着时代不断向前发展，国内的一些公司也研究出了相关的预防碰撞的产品，但是研究时间精力少，所以规模也就很小，与其他发达国家相比差距较大。90年代后期，以清华大学为主的研究机构和院校才开始进行这方面的研究。当时资料和资源都比较少，所以遇到了许多难题，研究过程中面临着很大的困难。如今华中理工大学与广西大学一同研究碰撞预防系统。他们共同研发了一个系统，选取单片机作为控制器，通过雷达来运行。吉林大学在汽车方面的研究一直处于国内领先的地位。对于碰撞预防系统，他们创建了人与车的系统模型，可以通过这个模型仿真模拟碰撞预防的情况，在国内比较先进[3]。上海交通大学的师生一同开发了一种主动安全系统。这个系统会主动对人的安全、汽车车的运行情况以及路况进行分析，用于提高驾驶员的安全性。这个主动安全系统在建立的模型基础上，可以对各种情况进行仔细的分析。重庆大学对于行车安全问题十分重视，在主动预防碰撞系统的基础上，建立了汽车与周围环境模型。这个模型通过测量车与车之间的距离以及相对车速，对环境进行感知，对碰撞进行预防，对汽车的状态进行决策。湖南大学设计了汽车碰撞预防系统的总体方案，运用相关的软件，创建了汽车动力模型。这个模型建立了碰撞预防的相关算法，对于这个系统，他们根据要求还设计了相关的控制器，利用软件进行仿真实验，多次实验的结果表明这套算法能够达到碰撞预防控制系统的要求。
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