汽车主动安全预警系统设计
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的来源及目的意义 1
1.2 转向系统的结构原理 1
2 转向阀的分析 2
2.1 转向阀的特点 2
2.2 转向阀的分类及工作原理 3
3 转向阀的设计 4
3.1 重型搬运车WC40EJ简介 4
3.2 转向阀的参数选择 5
3.3 转向阀控制边形状设计的依据 7
3.4 带调节凸肩的控制边 7
3.5 有倒角或异形断面的控制边 8
3.6 严格线性特性曲线的缺点 9
3.7 对温度和流量不敏感的控制的基本考虑 9
3.8 阀芯上的力 10
3.9 主要结构确定的原则 12
4 利用AMESim对转向阀建模仿真 13
4.1 AMESim简介 13
4.2 AMESim在液压系统中的应用 13
4.3 建立模型 15
4.4 参数设置 15
4.5 仿真分析 16
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 前言
1.1 课题的研究背景及意义
随着城市化的进展和车辆的普及，交通运输问题日益严重，道路拥挤，交通事故频繁发生，交通环境日益恶化。专家对汽车交通事故的分析结果表明，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、擦刮所致。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，若驾驶员能在事 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
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。 因此，大力研究开发如汽车防撞等主动式汽车安全技术，减少驾驶员的负担和判断错误，对于提高交通安全将起到重要作用。由于驾驶过程是一个高度智能化的过程，尽管学术界对汽车自动驾驶的研究投入了大量的精力，也取得了一定成果，但就目前计算机技术和人工智能的研究成果而言，尚不能建立一个确切的模型以全面真实地反映驾驶过程，因而，目前还不能依赖现有自动驾驶技术的某些功能，如自动转向、自动刹车等，来避免交通事故。另一方面，在汽车上适当的轮胎充气压力可提高燃油经济性，减少制动距离，提高操纵效率，并延长了轮胎的使用寿命，然而充气不足造成气体过热可能导致事故的发生。大约有3/4的汽车在行驶时至少有一个充气不足的轮胎。充气不足的主要原因是自然泄漏，温度的变化，以及道路危险。一般的驱动程序不检查轮胎气压，除非他们发现车辆性能异常，目视检查往往不足以确定充气不足。因此，安全预警是目前最为行之有效的技术手段。
本课题旨在结合中国道路交通安全实际，对汽车防撞报警和胎压检测系统所涉及的相关理论及技术问题进行研究，设计一种能有效防止高速公路追尾碰撞事故发生的车载设备及胎压检测设备，为提高我国道路交通安全水平，降低交通事故发生率，促进智能交通系统在我国的发展及实现做出贡献。
1.2 国内外研究状况
由于国外的汽车工业发展比较早，并且人们有很强的汽车安全意识，因此汽车的防追尾碰撞预警和胎压检测概念首先在国外提出，并且很多科研单位提出了解决方案。国内在这方面的研究起步较晚，但是随着我国汽车工业的迅速发展，我国许多汽车公司和科研单位进行了大量的研究，也取得了辉煌的成就。
1.2.1 国内外防追尾碰撞研究状况
汽车防碰撞系统的研究始于20世纪60年代，在此后的10多年时间内，以德国、美国和日本为代表的发达国家热衷于该系统的研究，但是，限于当时的微波理论水平低、硬件成本高等原因，一直没有得到突破。1986年，由德国奔驰公司发起，欧洲开始了所谓的“普罗米修斯”计划，很多机构又重新开始研究雷达系统。随着微波器件和集成技术的飞速发展，该系统在汽车运用领域获得了较快的发展。
德国和法国等欧洲国家均对毫米波雷达防撞技术进行了研究，特别是奔驰、宝马等著名汽车生产厂商，其雷达采用的方式为调频毫米波雷达FMCW。如奔驰公司和英国劳伦斯电子公司联合研制的汽车防撞报警系统，探测距离为150米，当测得的实际车间距离小于安全车间距离时，发出声光报警信号。该装置己经安装在小汽车、客车和卡车上试用多年，性能良好。
90年代以来，日本的12家大的汽车生产厂商均参与了运输省提出的称为先进安全汽车ASV（advanced safety vehicle)的计划。日本在制定未来汽车发展计划中也明确地把开发更复杂的智能汽车和安全驾驶支持系统作为交通安全的关键技术之一。1995年，丰田汽车公司研制了主动预防安全系统；三菱和日立公司在毫米波雷达防撞技术方面也做了大量的研究，其雷达采用的方式为FMCW，中心频率主要选择60~?61GHz，探测距离为120米；尼桑公司为41VL-Z配备了自适应巡航控制系统，该系统利用毫米波雷达作为探测传感器，为巡航驾驶提供判断信息。
美国防撞雷达的研究相对于欧洲和日本来说起步较晚，但目前美国的汽车防撞技术已经处于世界领先水平。福特公司开发的汽车防撞系统的工作频率为2.4725GHZ，探测距离约106米。该系统理论上能根据转弯的角度信息自动适应路面的转弯情况，只探测本车道内车辆的信息，从而可避免旁车道上目标物的影响。但实际上由于虚警率和价格等因素的影响，还不能达到实际应用的目的。
90年代中期以来，我国开始跟踪国际上RRS的发展。近年来，以清华大学、吉林大学、长安大学和东南大学等为代表的科研院所也开始热衷于车辆防碰撞系统的研究，目前清华大学已经开发了一套汽车纵向主动避撞系统。
1.2.2 国内外胎压监测研究状况
20世纪90年代，欧洲和美国已经开始了胎压监测系统的应用。2007年前后，美国，欧洲、日本和韩国纷纷制定了胎压监测系统的技术标准。美国联邦运输法规定，在2003年后的所有新车出厂时必须安装胎压监测系统，到2006年11月所有在高速路上行驶的车辆都必须安装胎压监测系统。相关标准和法规的出台刺激了大批芯片公司为胎压监测系统提出解决方案，例如：英飞凌、Freescale和GE等公司。随着集成电路技术和微波技术的发展，这些芯片厂家纷纷推出了集成压力传感器、温度传感器、电压传感器、微处理器和射频发射接收模块等功能的高度集成的传感器芯片。国内对胎压监测系统的研究较晚，目前主要是对传感器芯片的研制和新测试技术的研发，现在已经取得了显著的成果，比如：吉利汽车公司推出的爆胎监测与安全控制系统(Blow-out Monitoring and Brake system， BMBS)，上海交通大学、深圳大学和哈尔滨工业大学等高校研究基于声面波的无源胎压监测系统。
图3.1 车载雷达防追尾预警系统组成方框图
3.2 探测系统的选用
信息采集系统由诸多传感器组成，用来获取本车速度、目标车辆速度、相对距离和道路状况等信息。其中最主要的是目标探测设备，目前应用较多的主要有三大类，表 2.1 列出了不同目标探测系统优缺点的比较。
N
Y
N
1 绪论 1
1.1 课题的来源及目的意义 1
1.2 转向系统的结构原理 1
2 转向阀的分析 2
2.1 转向阀的特点 2
2.2 转向阀的分类及工作原理 3
3 转向阀的设计 4
3.1 重型搬运车WC40EJ简介 4
3.2 转向阀的参数选择 5
3.3 转向阀控制边形状设计的依据 7
3.4 带调节凸肩的控制边 7
3.5 有倒角或异形断面的控制边 8
3.6 严格线性特性曲线的缺点 9
3.7 对温度和流量不敏感的控制的基本考虑 9
3.8 阀芯上的力 10
3.9 主要结构确定的原则 12
4 利用AMESim对转向阀建模仿真 13
4.1 AMESim简介 13
4.2 AMESim在液压系统中的应用 13
4.3 建立模型 15
4.4 参数设置 15
4.5 仿真分析 16
结 论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
1 前言
1.1 课题的研究背景及意义
随着城市化的进展和车辆的普及，交通运输问题日益严重，道路拥挤，交通事故频繁发生，交通环境日益恶化。专家对汽车交通事故的分析结果表明，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、擦刮所致。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，若驾驶员能在事 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
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。 因此，大力研究开发如汽车防撞等主动式汽车安全技术，减少驾驶员的负担和判断错误，对于提高交通安全将起到重要作用。由于驾驶过程是一个高度智能化的过程，尽管学术界对汽车自动驾驶的研究投入了大量的精力，也取得了一定成果，但就目前计算机技术和人工智能的研究成果而言，尚不能建立一个确切的模型以全面真实地反映驾驶过程，因而，目前还不能依赖现有自动驾驶技术的某些功能，如自动转向、自动刹车等，来避免交通事故。另一方面，在汽车上适当的轮胎充气压力可提高燃油经济性，减少制动距离，提高操纵效率，并延长了轮胎的使用寿命，然而充气不足造成气体过热可能导致事故的发生。大约有3/4的汽车在行驶时至少有一个充气不足的轮胎。充气不足的主要原因是自然泄漏，温度的变化，以及道路危险。一般的驱动程序不检查轮胎气压，除非他们发现车辆性能异常，目视检查往往不足以确定充气不足。因此，安全预警是目前最为行之有效的技术手段。
本课题旨在结合中国道路交通安全实际，对汽车防撞报警和胎压检测系统所涉及的相关理论及技术问题进行研究，设计一种能有效防止高速公路追尾碰撞事故发生的车载设备及胎压检测设备，为提高我国道路交通安全水平，降低交通事故发生率，促进智能交通系统在我国的发展及实现做出贡献。
1.2 国内外研究状况
由于国外的汽车工业发展比较早，并且人们有很强的汽车安全意识，因此汽车的防追尾碰撞预警和胎压检测概念首先在国外提出，并且很多科研单位提出了解决方案。国内在这方面的研究起步较晚，但是随着我国汽车工业的迅速发展，我国许多汽车公司和科研单位进行了大量的研究，也取得了辉煌的成就。
1.2.1 国内外防追尾碰撞研究状况
汽车防碰撞系统的研究始于20世纪60年代，在此后的10多年时间内，以德国、美国和日本为代表的发达国家热衷于该系统的研究，但是，限于当时的微波理论水平低、硬件成本高等原因，一直没有得到突破。1986年，由德国奔驰公司发起，欧洲开始了所谓的“普罗米修斯”计划，很多机构又重新开始研究雷达系统。随着微波器件和集成技术的飞速发展，该系统在汽车运用领域获得了较快的发展。
德国和法国等欧洲国家均对毫米波雷达防撞技术进行了研究，特别是奔驰、宝马等著名汽车生产厂商，其雷达采用的方式为调频毫米波雷达FMCW。如奔驰公司和英国劳伦斯电子公司联合研制的汽车防撞报警系统，探测距离为150米，当测得的实际车间距离小于安全车间距离时，发出声光报警信号。该装置己经安装在小汽车、客车和卡车上试用多年，性能良好。
90年代以来，日本的12家大的汽车生产厂商均参与了运输省提出的称为先进安全汽车ASV（advanced safety vehicle)的计划。日本在制定未来汽车发展计划中也明确地把开发更复杂的智能汽车和安全驾驶支持系统作为交通安全的关键技术之一。1995年，丰田汽车公司研制了主动预防安全系统；三菱和日立公司在毫米波雷达防撞技术方面也做了大量的研究，其雷达采用的方式为FMCW，中心频率主要选择60~?61GHz，探测距离为120米；尼桑公司为41VL-Z配备了自适应巡航控制系统，该系统利用毫米波雷达作为探测传感器，为巡航驾驶提供判断信息。
美国防撞雷达的研究相对于欧洲和日本来说起步较晚，但目前美国的汽车防撞技术已经处于世界领先水平。福特公司开发的汽车防撞系统的工作频率为2.4725GHZ，探测距离约106米。该系统理论上能根据转弯的角度信息自动适应路面的转弯情况，只探测本车道内车辆的信息，从而可避免旁车道上目标物的影响。但实际上由于虚警率和价格等因素的影响，还不能达到实际应用的目的。
90年代中期以来，我国开始跟踪国际上RRS的发展。近年来，以清华大学、吉林大学、长安大学和东南大学等为代表的科研院所也开始热衷于车辆防碰撞系统的研究，目前清华大学已经开发了一套汽车纵向主动避撞系统。
1.2.2 国内外胎压监测研究状况
20世纪90年代，欧洲和美国已经开始了胎压监测系统的应用。2007年前后，美国，欧洲、日本和韩国纷纷制定了胎压监测系统的技术标准。美国联邦运输法规定，在2003年后的所有新车出厂时必须安装胎压监测系统，到2006年11月所有在高速路上行驶的车辆都必须安装胎压监测系统。相关标准和法规的出台刺激了大批芯片公司为胎压监测系统提出解决方案，例如：英飞凌、Freescale和GE等公司。随着集成电路技术和微波技术的发展，这些芯片厂家纷纷推出了集成压力传感器、温度传感器、电压传感器、微处理器和射频发射接收模块等功能的高度集成的传感器芯片。国内对胎压监测系统的研究较晚，目前主要是对传感器芯片的研制和新测试技术的研发，现在已经取得了显著的成果，比如：吉利汽车公司推出的爆胎监测与安全控制系统(Blow-out Monitoring and Brake system， BMBS)，上海交通大学、深圳大学和哈尔滨工业大学等高校研究基于声面波的无源胎压监测系统。
图3.1 车载雷达防追尾预警系统组成方框图
3.2 探测系统的选用
信息采集系统由诸多传感器组成，用来获取本车速度、目标车辆速度、相对距离和道路状况等信息。其中最主要的是目标探测设备，目前应用较多的主要有三大类，表 2.1 列出了不同目标探测系统优缺点的比较。
N
Y
N
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/1791.html
