电动车侧向防撞系统设计(附件)【字数：9982】
摘 要本次是对电动车侧向行车安全进行设计。本次设计首先简要的概述了该课题的意义并介绍了汽车防撞安全系统的发展现状，针对现有的一些问题提出相应的解决思路。再根据现实的道路参数等合理的构建数学模型，然后在车身四周装载超声波测距传感器去测量距离，当距离达到危险范围时，控制小车进行避让。为了模拟道路状况用51单片机控制的小车来验证程序的正确性以及方案的可行性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3存在的问题和解决方式 3
1.3.1存在问题 3
1.3.2解决方法 3
1.4发展前景 3
第二章 侧向安全距离模型的建立 4
2.1建立数学模型的主要参数 4
2.2碰撞情况分析 4
2.3安全距离计算 5
2.3.1纵向安全距离的计算 5
2.3.2侧向安全距离的计算 6
第三章 测距传感器的选用 8
3.1超声波测距 8
3.2激光测距 8
3.3红外线测距 8
3.4测距传感器的分析与选定 8
第四章 侧向防撞系统硬件设计 10
4.1电动车侧向防撞系统控制方案 10
4.2电动车侧向防撞系统电路设计 11
4.2.1控制电路板的电路设计 11
4.2.2超声波传感器电路设计 12
第五章 侧向防撞系统程序设计 13
5.1.超声波测距方案 13
5.1.1温度对超声波测距的影响 13
5.1.2超声波测距的时间误差 14
5.2实验用小车设计 14
5.2.1实验方案及程序 14
5.2.2实验目的 16
5.3模拟实验 16
5.3.1小车控制方案设计 16
5.3.2小车变道控制程序 16
5.3.3 试验的可行性和局限性 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
结论与展望 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1研究目的和意义
随着新能源汽车的快速发展,电动车因为自身很适合城市间的路况以及对环境的低污染、能源利用率高等优点受到政府的推崇[1]。据分析，纯电动汽车相比于其他车辆能有效的降低对环境的污染，可有效的改善我国能源结构，且随着汽车技术的不断发展，纯电动车在未来市场上也有着巨大的优势。因此，纯电动车很有可能成为未来汽车产业的主要发展方向。但由于汽车产业的不断发展，越来越多的人都拥有自己的汽车，因此不可避免的造成了交通拥挤甚至事故的发生，据不完全统计，世界上平均一分钟可能至少有一人因为事故的发生而死亡，而造成事故的主要原因是由于驾驶员的操作（对道路状况的错误判断）失误[23]。由于世界各地的交通事故频频发生，车辆的行车安全性就越来越被人重视。因为汽车的安全性具有非一般的意义，因此安全性也成为了一项重要的研究课题。电动车侧向避撞是为了提高驾驶员在行车时的安全，尽可能的减少交通事故的发生，有效保障了任命的财产和生命安全。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
由于频发的交通事故，影响了人们的生命安全，因此各国都为了提高行车安全都一一开始研究车辆避撞系统，在这之中尤其以美国、日本等国家为代表，曾一度引发了研究车辆安全的热潮。目前来说纵向防撞系统取得了不错的成就，但行车过程中有各种可能突发的状况若只有纵向安全性的考虑便不足以应对道路的各种情况，当纵向道路存在危险时驾驶员不但可能利用制动踏板制动更会选择侧向换道来防止事故的发生。为了避让车前方的阻碍而可能导致的危险情况，侧向换道是一种防止碰撞的有效措施。国内外的换道研究由于换道过程需考虑道路状况而会相对复杂因此主要集中在换道辅助系统等方面，同时行车时的平顺性和安全性也在考虑范围，M.Ruder等人开发出的HLCAM就是一套辅助换道系统。该系统不但可以实时探测道路环境，还可以判断行车过程中是否可能存在发生事故的危险，若危险存在，系统便警告驾驶员操作行车避让危险以此来提高行车时的安全。
ELA也是一种换道辅助系统[4] 是由Volvo公司研发的。该系统可以根据检测到自车车道上以及被检测的车道上存在的车辆，运用跨道时间及EKF估计的跟踪变量参数来制定避让策略（若在危险情况下则系统向车轮输出力矩使车辆转向以此规避危险）。在车辆密集地带如市中心等地容易因为车辆过多而导致驾驶员视野盲点的存在，而由荷兰大学Twente研发的VisionSense系统可以对盲区进行检测，该系统就很好的解决了这一问题。安全换预警系统[5]由德国大众公司为了提高行车安全而率先引用，其探测距离的范围是3.6到50m。
/
图11 盲点探测系统
LCA/BSD系统[6]是在汽车的后视镜上安装摄像机来实时拍摄后方的行车道路的情况，还能通过拍摄后方的行驶车辆判定侧向道路的安全性（能否换道）。如下图中绿色部分，它表示换道区是安全的可以进行换道操作。
/
图12 LCA/BSD系统试验
1.2.2国内研究现状
在国内吉林大学，西安交通大学等高校成为了侧向避让方面研究的先驱者。吉林大学在2002年开始进行电动车在匀速行驶时能够可靠安全有效的换道等相关研究，杨建国等人在针对车辆各种运动情况分析并为之建立数学模型的基础上进行了微观仿真[7]，将换道的具体过程被划分成了各个部分，并通过仿真验证了在换道中提供规则的可行性。同济大学的邹智军等人建立了换道过程中行车道路变换模型[8]。不仅仅只是国内的学者对侧向避撞安全进行研究，国内外学者也一起针对了该主题有过研讨。
Lin Y S和Cook G不仅采用最合理及最优秀的理念去设计换道控制器[9]，还针对不同车速下车辆换道行为进行实验验证设计的控制器的可行性并分析设计是否合理。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究目的和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3存在的问题和解决方式 3
1.3.1存在问题 3
1.3.2解决方法 3
1.4发展前景 3
第二章 侧向安全距离模型的建立 4
2.1建立数学模型的主要参数 4
2.2碰撞情况分析 4
2.3安全距离计算 5
2.3.1纵向安全距离的计算 5
2.3.2侧向安全距离的计算 6
第三章 测距传感器的选用 8
3.1超声波测距 8
3.2激光测距 8
3.3红外线测距 8
3.4测距传感器的分析与选定 8
第四章 侧向防撞系统硬件设计 10
4.1电动车侧向防撞系统控制方案 10
4.2电动车侧向防撞系统电路设计 11
4.2.1控制电路板的电路设计 11
4.2.2超声波传感器电路设计 12
第五章 侧向防撞系统程序设计 13
5.1.超声波测距方案 13
5.1.1温度对超声波测距的影响 13
5.1.2超声波测距的时间误差 14
5.2实验用小车设计 14
5.2.1实验方案及程序 14
5.2.2实验目的 16
5.3模拟实验 16
5.3.1小车控制方案设计 16
5.3.2小车变道控制程序 16
5.3.3 试验的可行性和局限性 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
结论与展望 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1研究目的和意义
随着新能源汽车的快速发展,电动车因为自身很适合城市间的路况以及对环境的低污染、能源利用率高等优点受到政府的推崇[1]。据分析，纯电动汽车相比于其他车辆能有效的降低对环境的污染，可有效的改善我国能源结构，且随着汽车技术的不断发展，纯电动车在未来市场上也有着巨大的优势。因此，纯电动车很有可能成为未来汽车产业的主要发展方向。但由于汽车产业的不断发展，越来越多的人都拥有自己的汽车，因此不可避免的造成了交通拥挤甚至事故的发生，据不完全统计，世界上平均一分钟可能至少有一人因为事故的发生而死亡，而造成事故的主要原因是由于驾驶员的操作（对道路状况的错误判断）失误[23]。由于世界各地的交通事故频频发生，车辆的行车安全性就越来越被人重视。因为汽车的安全性具有非一般的意义，因此安全性也成为了一项重要的研究课题。电动车侧向避撞是为了提高驾驶员在行车时的安全，尽可能的减少交通事故的发生，有效保障了任命的财产和生命安全。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
由于频发的交通事故，影响了人们的生命安全，因此各国都为了提高行车安全都一一开始研究车辆避撞系统，在这之中尤其以美国、日本等国家为代表，曾一度引发了研究车辆安全的热潮。目前来说纵向防撞系统取得了不错的成就，但行车过程中有各种可能突发的状况若只有纵向安全性的考虑便不足以应对道路的各种情况，当纵向道路存在危险时驾驶员不但可能利用制动踏板制动更会选择侧向换道来防止事故的发生。为了避让车前方的阻碍而可能导致的危险情况，侧向换道是一种防止碰撞的有效措施。国内外的换道研究由于换道过程需考虑道路状况而会相对复杂因此主要集中在换道辅助系统等方面，同时行车时的平顺性和安全性也在考虑范围，M.Ruder等人开发出的HLCAM就是一套辅助换道系统。该系统不但可以实时探测道路环境，还可以判断行车过程中是否可能存在发生事故的危险，若危险存在，系统便警告驾驶员操作行车避让危险以此来提高行车时的安全。
ELA也是一种换道辅助系统[4] 是由Volvo公司研发的。该系统可以根据检测到自车车道上以及被检测的车道上存在的车辆，运用跨道时间及EKF估计的跟踪变量参数来制定避让策略（若在危险情况下则系统向车轮输出力矩使车辆转向以此规避危险）。在车辆密集地带如市中心等地容易因为车辆过多而导致驾驶员视野盲点的存在，而由荷兰大学Twente研发的VisionSense系统可以对盲区进行检测，该系统就很好的解决了这一问题。安全换预警系统[5]由德国大众公司为了提高行车安全而率先引用，其探测距离的范围是3.6到50m。
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图11 盲点探测系统
LCA/BSD系统[6]是在汽车的后视镜上安装摄像机来实时拍摄后方的行车道路的情况，还能通过拍摄后方的行驶车辆判定侧向道路的安全性（能否换道）。如下图中绿色部分，它表示换道区是安全的可以进行换道操作。
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图12 LCA/BSD系统试验
1.2.2国内研究现状
在国内吉林大学，西安交通大学等高校成为了侧向避让方面研究的先驱者。吉林大学在2002年开始进行电动车在匀速行驶时能够可靠安全有效的换道等相关研究，杨建国等人在针对车辆各种运动情况分析并为之建立数学模型的基础上进行了微观仿真[7]，将换道的具体过程被划分成了各个部分，并通过仿真验证了在换道中提供规则的可行性。同济大学的邹智军等人建立了换道过程中行车道路变换模型[8]。不仅仅只是国内的学者对侧向避撞安全进行研究，国内外学者也一起针对了该主题有过研讨。
Lin Y S和Cook G不仅采用最合理及最优秀的理念去设计换道控制器[9]，还针对不同车速下车辆换道行为进行实验验证设计的控制器的可行性并分析设计是否合理。
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