大型车辆防碰撞预警系统设计
在21世纪年代，交通已起主导作用，随即安全方面越来越受社会的关注，怎样去避免车与车、人与车之间的碰撞呢？一直是科学家研究的重点。防碰撞预警系统逐渐被大家认可，使用该系统可以有效的降低汽车的碰撞概率。
本课题研究所需的硬件以红外线传感器为中心部件，在车启动的过程中，当汽车遇到障碍物，红外线传感器会通过感应，此时汽车内部各个电路输出的电压，通过相关参数推导出此时距离，驾驶凭借日常经验，可立即判断出此时车与障碍物是否存在碰撞的危险，同时汽车防碰撞预警系统也会在汽车离障碍物处于危险距离内做出报警，再次提醒驾驶员。
关键词 汽车，防碰撞，红外线传感器，电压，距离
目 录
1 绪论 1
1.1 汽车防碰撞预警系统的背景及意义 1
1.2 车辆防碰撞预警技术的国内外现状 2
1.3 论文研究内容 3
2 大型车辆行车安全预警平台总体方案设计 3
2.1 总体方案 3
2.2 系统组成及工作原理 4
2.3 子系统方案设计 4
3 大型车辆防碰撞预警系统硬件设计 6
3.1 硬件结构设计 6
3.2 车辆碰撞红外线测距原理 7
3.3 系统硬件电路设计 8
4 软件设计 11
5 实物制作与系统调试 14
5.1 调试方案 14
5.2 硬件电路调试 15
5.3 软件调试 16
5.4 调试运行 17
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
1.1 汽车防碰撞预警系统的背景及 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
意义
汽车防碰撞技术系统就是被安装在车子上，可以检测出障碍物距离自身车辆的位置，并且可以向司机事先发出视觉和听觉警告信息的一种检测设备。它被用来实现装在汽车上，能够检测出和自己所驾驶的车子正在靠近的行驶车辆、行人、或者是周围的障碍物体：然后再以声、光等信号提醒驾驶员和乘员可能会发生撞车的危险，并且提醒汽车司机应该要尽快采取适当的措施来面对危险，从而有效地避免事故的发生。汽车防碰撞技术一旦被很好地用在了现实的生活中，那么世界上的的交通事故的发生率将会直线下降，从而保护了国家和人民的财产不受损害。所以这个课题的研究是非常的重要有用的。现在全世界都已经投入了很多的优秀人才和丰富的物力到这个课题的研究中去，并且取得了一定的成果和重大的发现。从上个世纪八十年代起,全世界排名靠前的一些名牌大学乃至汽车生产商就非常重视的来研究这个课题希望取得重大发现。与此同时运输和保险两大行业也非常关心如何才能够减少甚至是避免发生各种交通事故,这里边的原因大概可以归结为以下几点:①有一项调查表明,全球大概每天有3300人死于交通事故，这些事故直接损坏了人民和国家的财产，同时还给城市的交通造成了非常严重的拥堵,也给城市中的人们带来许多出行上的问题,使得人们的日常生活受到了很大的影响 ,交通问题日渐变成了人们关心的问题，也是和人们生活离得最近的问题;②有科学数据表明,如果能够在交通事故发生时提前1秒钟报警，就能够大大的减少追尾事故发生的可能性;③安全的问题逐渐变成了各个汽车厂家关心的问题,有研究表明,绝大部分的汽车购买者首先考虑到的问题就是汽车的安全性问题;④汽车防碰撞系统研究的前景十分的广阔[1]。
我们市面上的诸多汽车防碰撞预警系统的功能和特点进行具体分析,不难得知雷达、超声波、激光等有如下的几个明显的缺点:①当在车辆的一面出现多物体的时候,这些系统不能够很好地识别出其中最危险的物体，从而导致了误报;②当车子运行在弯道的时候不能够有效地检测出危险，同时容易受到道路两边护栏的影响,从而导致了误报和漏报;③激光和雷达系统都能够测出好几里的距离,然而假如距离220m以下的时候其准确性大打折扣，同时其系统还非常的不简单，造价非常的不便宜，体积十分的巨大，不被好评。④机械视觉的防碰撞预警系统在对技术层次和零件方面都有很高的规范，而且十分容易受环境因素制约。⑤红外防撞预警系统很前面的几种比起来是最好的，它不但能在天气好的时候使用，在恶劣天气中表现的也非常的好，但是他在技术支持和硬件方面的要求也非常的高; ⑥防碰撞预警的系统对于交通方面有着十分重要的影响，然而运用于每个车辆上面还有很长的路要走。
随着电子方面技术的发展，车辆防撞性能将要更上一层楼。为了能够克服上面的这些系统的缺陷，新的防撞系统应该做到以下的几点:①增强系统的抗影响能力,最后减少误报的发生;②增加系统视觉的角度从而来提高监视控制的范围;③增强系统自身的稳定性从而减少系统的误报漏报的发生;④要求相关的部门加大对汽车驾驶人员和对汽车的监察力度，因为交通事故的发生率和这两个因素息息相关;⑤同时要增加报警考虑因素，传统的系统报警的考虑因素仅仅只是车辆与危险物之间的距离,我们应该考虑到天气、汽车的质量、加速度、体积等方面的因素。 ⑥由于不同的天气，不同的车辆，不同的速度，不同的路况对反应时间的要求不尽相同，所以要形成智能新的专家系统来面对;⑦尽快制定好行业的标准，因为只有有了标准，应用的速度才会加快[7]。
防碰撞系统的应用将大大的提升汽车的安全性能，加强汽车的信息化，智能化，同时将极快的推动无人驾驶技术的发展。
1.2 车辆防碰撞预警技术的国内外现状
在上个世纪60年代的时候，日本，德国，美国就开始积极地研究汽车防碰撞系统，并且取得了不错的成果，同时把这些成果运用到了现实中来。但是，系统防碰撞技术受到了微波理论知识和无线电技术的限制，很难运用到实践中来[4]。但是，到了20世纪八十年代的时候，由于奔驰有限公司和欧洲其他的国家发起的 “普罗米修斯策略”，好多公司又对汽车防碰撞进行研究。随着各学科和微器件的快速发展，研制出了性能较好的雷达防撞系统，在汽车领域得到了较为广泛的应用。在1995年左右时期，德国在这方面的研究一直处于全世界前列。在日本的很多的公司都加入到ASV(Advanced Safety Vehicle)的汽车安全计划中来。1995年，日本的丰田公司终于制造出了主动预防安全系统。
然而我们国家由于在汽车方面的研究开始的比较的迟，在生产系统和生产技术方面比较的落后，所以在汽车防碰撞系统的研究方面一直没有什么重大的研究成果。90年代的时候，清华大学和一些研究性机构才开始了对车辆防碰撞系统的探索。与国外先进技术相比，国内技术相对落后，瓶颈很多，且大多数研究仍处于实验室阶段。其中最具有代表意义的是上海的SAE-100型毫米波汽车防碰撞雷达模拟机器，其运用LFMCW制式，工作的F在35GHz，运用的距离超过百米。由此可见，在我国大力研究汽车防碰撞报警系统对解决交通安全问题、减少事故发生率以及生命财产损失有着极大的现实意义和广阔的应用背景[6]。
2.1 总体方案
本课题是针对大型车辆的前进的车辆安全系统进行的发明研究。现如今，车辆行车安全预警系统已成为智能交通运输系统的重要组成部分，传统的车辆行车安全系统功能元素单一，并且受天气及光线的影响较大、设备安装要求比较高，但是本课题讨论的大型车辆行车安全预警系统是一种通过报警的方法帮助驾驶员降低因为汽车偏离车辆行车道，侧翻，追尾，或者是驾驶员疲劳驾驶而发生交通事故的概率。针对传统的单一元素车辆行车安全预警系统的不足，设计出一种用于警示驾驶员的车辆行车安全预警系统，在车辆接近障碍物时，此时车辆与障碍物距离是在红外线传感器感应得到的范围内，红外线预警系统会发出警报，以提醒驾驶员，使得驾驶员有更多的时间来处理紧急情况，避免安全事故的发生[2]。
1 绪论 1
1.1 汽车防碰撞预警系统的背景及意义 1
1.2 车辆防碰撞预警技术的国内外现状 2
1.3 论文研究内容 3
2 大型车辆行车安全预警平台总体方案设计 3
2.1 总体方案 3
2.2 系统组成及工作原理 4
2.3 子系统方案设计 4
3 大型车辆防碰撞预警系统硬件设计 6
3.1 硬件结构设计 6
3.2 车辆碰撞红外线测距原理 7
3.3 系统硬件电路设计 8
4 软件设计 11
5 实物制作与系统调试 14
5.1 调试方案 14
5.2 硬件电路调试 15
5.3 软件调试 16
5.4 调试运行 17
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
1.1 汽车防碰撞预警系统的背景及 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
意义
汽车防碰撞技术系统就是被安装在车子上，可以检测出障碍物距离自身车辆的位置，并且可以向司机事先发出视觉和听觉警告信息的一种检测设备。它被用来实现装在汽车上，能够检测出和自己所驾驶的车子正在靠近的行驶车辆、行人、或者是周围的障碍物体：然后再以声、光等信号提醒驾驶员和乘员可能会发生撞车的危险，并且提醒汽车司机应该要尽快采取适当的措施来面对危险，从而有效地避免事故的发生。汽车防碰撞技术一旦被很好地用在了现实的生活中，那么世界上的的交通事故的发生率将会直线下降，从而保护了国家和人民的财产不受损害。所以这个课题的研究是非常的重要有用的。现在全世界都已经投入了很多的优秀人才和丰富的物力到这个课题的研究中去，并且取得了一定的成果和重大的发现。从上个世纪八十年代起,全世界排名靠前的一些名牌大学乃至汽车生产商就非常重视的来研究这个课题希望取得重大发现。与此同时运输和保险两大行业也非常关心如何才能够减少甚至是避免发生各种交通事故,这里边的原因大概可以归结为以下几点:①有一项调查表明,全球大概每天有3300人死于交通事故，这些事故直接损坏了人民和国家的财产，同时还给城市的交通造成了非常严重的拥堵,也给城市中的人们带来许多出行上的问题,使得人们的日常生活受到了很大的影响 ,交通问题日渐变成了人们关心的问题，也是和人们生活离得最近的问题;②有科学数据表明,如果能够在交通事故发生时提前1秒钟报警，就能够大大的减少追尾事故发生的可能性;③安全的问题逐渐变成了各个汽车厂家关心的问题,有研究表明,绝大部分的汽车购买者首先考虑到的问题就是汽车的安全性问题;④汽车防碰撞系统研究的前景十分的广阔[1]。
我们市面上的诸多汽车防碰撞预警系统的功能和特点进行具体分析,不难得知雷达、超声波、激光等有如下的几个明显的缺点:①当在车辆的一面出现多物体的时候,这些系统不能够很好地识别出其中最危险的物体，从而导致了误报;②当车子运行在弯道的时候不能够有效地检测出危险，同时容易受到道路两边护栏的影响,从而导致了误报和漏报;③激光和雷达系统都能够测出好几里的距离,然而假如距离220m以下的时候其准确性大打折扣，同时其系统还非常的不简单，造价非常的不便宜，体积十分的巨大，不被好评。④机械视觉的防碰撞预警系统在对技术层次和零件方面都有很高的规范，而且十分容易受环境因素制约。⑤红外防撞预警系统很前面的几种比起来是最好的，它不但能在天气好的时候使用，在恶劣天气中表现的也非常的好，但是他在技术支持和硬件方面的要求也非常的高; ⑥防碰撞预警的系统对于交通方面有着十分重要的影响，然而运用于每个车辆上面还有很长的路要走。
随着电子方面技术的发展，车辆防撞性能将要更上一层楼。为了能够克服上面的这些系统的缺陷，新的防撞系统应该做到以下的几点:①增强系统的抗影响能力,最后减少误报的发生;②增加系统视觉的角度从而来提高监视控制的范围;③增强系统自身的稳定性从而减少系统的误报漏报的发生;④要求相关的部门加大对汽车驾驶人员和对汽车的监察力度，因为交通事故的发生率和这两个因素息息相关;⑤同时要增加报警考虑因素，传统的系统报警的考虑因素仅仅只是车辆与危险物之间的距离,我们应该考虑到天气、汽车的质量、加速度、体积等方面的因素。 ⑥由于不同的天气，不同的车辆，不同的速度，不同的路况对反应时间的要求不尽相同，所以要形成智能新的专家系统来面对;⑦尽快制定好行业的标准，因为只有有了标准，应用的速度才会加快[7]。
防碰撞系统的应用将大大的提升汽车的安全性能，加强汽车的信息化，智能化，同时将极快的推动无人驾驶技术的发展。
1.2 车辆防碰撞预警技术的国内外现状
在上个世纪60年代的时候，日本，德国，美国就开始积极地研究汽车防碰撞系统，并且取得了不错的成果，同时把这些成果运用到了现实中来。但是，系统防碰撞技术受到了微波理论知识和无线电技术的限制，很难运用到实践中来[4]。但是，到了20世纪八十年代的时候，由于奔驰有限公司和欧洲其他的国家发起的 “普罗米修斯策略”，好多公司又对汽车防碰撞进行研究。随着各学科和微器件的快速发展，研制出了性能较好的雷达防撞系统，在汽车领域得到了较为广泛的应用。在1995年左右时期，德国在这方面的研究一直处于全世界前列。在日本的很多的公司都加入到ASV(Advanced Safety Vehicle)的汽车安全计划中来。1995年，日本的丰田公司终于制造出了主动预防安全系统。
然而我们国家由于在汽车方面的研究开始的比较的迟，在生产系统和生产技术方面比较的落后，所以在汽车防碰撞系统的研究方面一直没有什么重大的研究成果。90年代的时候，清华大学和一些研究性机构才开始了对车辆防碰撞系统的探索。与国外先进技术相比，国内技术相对落后，瓶颈很多，且大多数研究仍处于实验室阶段。其中最具有代表意义的是上海的SAE-100型毫米波汽车防碰撞雷达模拟机器，其运用LFMCW制式，工作的F在35GHz，运用的距离超过百米。由此可见，在我国大力研究汽车防碰撞报警系统对解决交通安全问题、减少事故发生率以及生命财产损失有着极大的现实意义和广阔的应用背景[6]。
2.1 总体方案
本课题是针对大型车辆的前进的车辆安全系统进行的发明研究。现如今，车辆行车安全预警系统已成为智能交通运输系统的重要组成部分，传统的车辆行车安全系统功能元素单一，并且受天气及光线的影响较大、设备安装要求比较高，但是本课题讨论的大型车辆行车安全预警系统是一种通过报警的方法帮助驾驶员降低因为汽车偏离车辆行车道，侧翻，追尾，或者是驾驶员疲劳驾驶而发生交通事故的概率。针对传统的单一元素车辆行车安全预警系统的不足，设计出一种用于警示驾驶员的车辆行车安全预警系统，在车辆接近障碍物时，此时车辆与障碍物距离是在红外线传感器感应得到的范围内，红外线预警系统会发出警报，以提醒驾驶员，使得驾驶员有更多的时间来处理紧急情况，避免安全事故的发生[2]。
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