汽車防撞報警系統(tǒng)文獻(xiàn)綜述(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上文 獻(xiàn) 綜 述畢業(yè)設(shè)計題目： 汽車防撞報警系統(tǒng) 超聲波測距的研究 汽車防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計陳吉鳴(電子信息工程2班 Xb)1 前言自從1886年1月29日卡爾本茨發(fā)明了人類第一輛汽車，至今世界汽車工業(yè)經(jīng)過了近126年的發(fā)展，當(dāng)代汽車已經(jīng)非常成熟和普遍了。汽車已經(jīng)滲透于國防建設(shè)、國民經(jīng)濟以及人類生活的各個領(lǐng)域之中，成為人類生存必不可少的、最主要的交通工具，為人類生存和社會的發(fā)展與進步起到了至關(guān)重要的作用。目前，在每年的車禍中有120多萬人死亡，1200多萬人傷殘，全球50%的交通事故受害者年齡在15-24歲，每年交通事故造成的經(jīng)濟損失達(dá)5180億美元，相當(dāng)于每年發(fā)生兩次日

2、本廣島核爆炸12。美國高速公路交通安全管理局NHTSA表示，每年因倒車事故導(dǎo)致的平均死亡人數(shù)達(dá)292人3。伴隨著汽車保有量的增加和誠實布局的日益密集化，汽車活動空間越來越小，特別是汽車倒車時司機由于視野不能很好的達(dá)到后面加上車后盲區(qū)，使得倒車事故逐年上升。對于公路交通事故的分析表明，超過65%的交通事故屬于追尾相撞，80%以上的交通事故是駕駛員由于反應(yīng)不及時引起的4。盡管每輛車都有后視鏡，但不可避免地都存在一個后視盲區(qū)，汽車防撞報警系統(tǒng)則可以在一定程度上幫助駕駛員掃除視角死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性，減少剮蹭事件。因此，本次課題我們采用了基于單片機的超聲波測距技術(shù)來設(shè)計汽車防撞報警系

3、統(tǒng)。2 汽車防撞報警系統(tǒng)的現(xiàn)狀汽車防撞系統(tǒng)的快速發(fā)展始于20世紀(jì)末21世紀(jì)初，經(jīng)過幾年的時間，隨著技術(shù)發(fā)展和用戶需求的變化，汽車防撞系統(tǒng)在幾年的時間里大致經(jīng)過了六代的演變5。第一代：倒車時通過喇叭提醒 ?！暗管囌堊⒁狻?！想必不少人還記得這種聲音，這就是倒車?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，只要司機掛上倒檔，它就會響起，提醒周圍的人注意，不能算真正的倒車?yán)走_(dá)，基本屬于淘汰產(chǎn)品。第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員。這是倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開始。倒車時，如果車后1.8m1.5m處有障礙物，蜂鳴器就會開始工作。蜂鳴聲越急，表示車輛離障礙物越近。但沒有語音提示，也沒有距離顯示，雖然司機知道有障礙物，但不能確定障礙物離車

4、有多遠(yuǎn)，對駕駛員幫助不大。第三代：波段67顯示具體距離或者距離范圍。這代產(chǎn)品比第二代進步很多，可以顯示車后障礙物離車體的距離。如果是物體，在1.8m開始顯示；如果是人，在0.9m左右的距離開始顯示。第四代：液晶屏動態(tài)8顯示。不用掛倒檔，只要發(fā)動汽車，顯示器上就會出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤上，安裝很方便。不過LCD外觀雖精巧，但靈敏度較高，抗干擾能力不強，所以誤報也較多。第五代：魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)9。結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點，采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)，配以高速電腦控制，可全天候準(zhǔn)確地測知2m以內(nèi)的障礙物，并以不同等級的聲音提示和直觀的顯示提醒駕

5、駛員。第六代：專為高檔轎車生產(chǎn)10。第六代產(chǎn)品在第五代的基礎(chǔ)上新增了很多功能：外觀上看，比第五代產(chǎn)品更為精致典雅；功能上看，它除了具備第五代產(chǎn)品的所有功能之外，還整合了高檔轎車具備的影音系統(tǒng)，可以在顯示器上觀看DVD影像。2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的概況綜述利用信息感知、動態(tài)辨識、控制技術(shù)與方法提高的主動安全性，是先進汽車控制與安全系統(tǒng)（AVCSS）的主要研究內(nèi)容。世界各大汽車公司、大學(xué)在政府的支持下，都在開展這方面的研究與開發(fā)工作。日本各大汽車制造 企業(yè)如豐田、日產(chǎn)、馬、本田、三菱等公司，為實現(xiàn)其運輸省提出的發(fā)展“先進的安全汽車(ASV)計劃”致力于新型安全汽車技術(shù)研究開發(fā)，并取得了重要的進展。

6、豐田汽車公司使用毫米波雷達(dá)和CCD攝像機對本車的距離進行動態(tài)監(jiān)測，當(dāng)兩車距離小于規(guī)定值時，系統(tǒng)將發(fā)出直觀報警信號提醒本車駕駛員。日產(chǎn)汽車公司使用緊急制動勸告系統(tǒng)，利用先進的車距監(jiān)測系統(tǒng)對跟車距離進行動態(tài)監(jiān)測，當(dāng)需要減速或制動時，用制動燈亮來提醒駕駛員，并及時監(jiān)測駕駛員操縱駕駛踏板的踏踩狀態(tài)，必要時使汽車的自動制動系統(tǒng)前起作用降低車速，在最危險時刻自動制動。本田公司使用具有扇形激光束掃描的雷達(dá)傳感器，即使車輛在彎道行使也能檢測到本車與前方汽車或障礙物的距離降到規(guī)定值時，駕駛員仍未及時采取相應(yīng)措施，便發(fā)出警告信號。三菱和日立公司在毫米波雷達(dá)防撞方面也做了大量的研究，其雷達(dá)中心頻率主要選擇6061G

7、Hz或7677GHz, 探測距離為 120米，尼桑公司為41LV-Z配備了自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用毫米波雷達(dá)作為探測器，為巡航駕駛提供了判斷依據(jù)。德國和法國等歐洲國家也對毫米波雷達(dá)技術(shù)進行了研究，特別是奔馳、寶馬等著名汽車生產(chǎn)廠商，其采用的雷達(dá)為調(diào)頻毫米波雷達(dá)（Frequency Modulation Continuous Wave）,頻段選擇7677GHz。如奔馳汽車公司和英國勞倫斯電子公司聯(lián)合研制的汽車防撞報警系統(tǒng)，探測距離為150米，當(dāng)測得的實際車間距離小于安全車間距離時，發(fā)出聲光報警信號。該系統(tǒng)已經(jīng)得到應(yīng)用。 美國的汽車防碰撞技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)先進，福特汽車公司開發(fā)的汽車防碰撞系統(tǒng)的工

8、作頻率為24.725 GHz, 探測距離約106米。據(jù)說該系統(tǒng)理論上能根據(jù)轉(zhuǎn)彎的角度信息自動適應(yīng)路面的轉(zhuǎn)彎情況，僅探測本車道內(nèi)車輛的信息，從而可避免旁車道上目標(biāo)物的影響。戴姆勒-克萊斯勒公司的防撞結(jié)構(gòu)主要是兩個測距儀和一個影像系統(tǒng)，她能夠測出安全距離，發(fā)現(xiàn)前方有障礙物，計算機能夠自動引發(fā)制動裝置。戴姆勒-克萊斯勒公司的實驗結(jié)果顯示，車速以每小時32.18公里/小時的速度行駛，在距離障礙物2.54cm的地方停下來。 我國汽車防碰撞系統(tǒng)的研究開發(fā)同國外發(fā)達(dá)國家相比，存在較大差距，近幾年相繼有一些科研院所、大專院校和公司廠家進行此方面的研究。近距離報警如倒車?yán)走_(dá)現(xiàn)已蓬勃地車輛上安裝使用，但國內(nèi)目前生

9、產(chǎn)的中遠(yuǎn)距離測量普遍達(dá)不到要求，表現(xiàn)在最遠(yuǎn)測距距離近，測距誤差大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足高速公路的安全車距離要求，需進一步研究。 2.2 汽車防撞系統(tǒng)中的測距技術(shù)聲波測距作為一種典型的非接觸測量方法，在很多場合，諸如工業(yè)自動控制，建筑工程測量，機器人視覺識別，倒車防撞雷達(dá)，海洋測量，物體識別等方面得到廣泛的應(yīng)用。超聲波具有指向性強、能量消耗緩慢且在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)的優(yōu)點。與激光測距、紅外線測距相比,超聲波對外界光線、色彩和電磁場不敏感,更適于黑暗、電磁干擾強、有毒、灰塵或煙霧的惡劣環(huán)境,可在潮濕高溫，多塵等惡劣環(huán)境下工作，例如：液位、厚度、管道長度等場合。在識別透明及漫反射性差的物體上也更有優(yōu)勢11。

10、由于聲波在空氣中傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光線和無線電波的傳播速度，對于時間測量精度的要求遠(yuǎn)小于激光測距、微波測距等系統(tǒng)。相比于其它定位技術(shù)而言，超聲波定位技術(shù)成本低、精度高、操作簡單、工作穩(wěn)定可靠，非常適合于短距離測量定位。因而超聲波測距器電路易實現(xiàn)、結(jié)構(gòu)簡單和造價低，而且以聲速傳播，便于檢測和計算。然而基于超聲波倒車預(yù)警系統(tǒng)在實際應(yīng)用也有很多局限性，這都影響了超聲波預(yù)警的精度。一是超聲波在空氣中衰減極大,由于測量距離的不同,造成回波信號的起伏,使回波到達(dá)時間的測量產(chǎn)生較大的誤差; 12二是超聲波脈沖回波在接收過程中被極大地展寬,影響了測距的分辨率,尤其是對近距離的測量造成較大的影響。這兩個是主要影響

11、倒車預(yù)警系統(tǒng)的精度因素，當(dāng)然還有一些其他的因素,諸如環(huán)境溫度、風(fēng)速等也會對測量造成一定的影響,這些因素都限制了超聲波測距在一些對測量精度要求較高的場合的應(yīng)用,由于汽車倒車預(yù)警系統(tǒng)對精度要求并不是那么，這些誤差都是在允許接受的范圍內(nèi)的13。2.3 選題主要研究內(nèi)容 本課題主要研究的是如何避免汽車在倒車的時候發(fā)生與物體的碰撞而引起交通事故，因為汽車在倒車的時候后視鏡只能看到車尾左右的車況而不能看到尾部正中央的情況，所以在這種情況下很容易發(fā)生碰撞事故。而我們選的這個課題可以通過模擬制作車尾部的超聲波測距器來模擬車在倒車時候與物體之間是否有碰撞，通過超聲波測距器不斷的發(fā)射超聲波和接收超聲波來模擬車與障

12、礙物之間是否有碰撞，并且顯示具體還剩的距離，這樣駕駛員就可以清晰的了解到車后的情況從而避免碰撞事故的發(fā)生。2.4 主要技術(shù) 超聲波在空氣中的傳播速度為340米/秒（因溫度大小會有規(guī)律變化），因此，如果能測出超聲波在空氣中的傳播時間，就能算出其傳播的距離。超聲波測距是一種利用聲波特性、電子計數(shù)、光電開關(guān)相結(jié)合來實現(xiàn)非接觸式距離測量的方法。它在很多距離探測應(yīng)用中有很重要的用途，包括非損害測量、過程測量、機器人檢測和定位、以及流體液面高度測量等。所謂的時間測距法，即通過測定超聲波傳播的時間間隔來測出聲波傳送的距離就是超聲波測距的一種。單片機因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個芯片上而得名，具體說就是把中央處

13、理器、隨機存儲器、只讀存儲器、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器以及I/O（Input/Output）口電路等主要微型機部件，集成在一塊芯片上。雖然單片機只是一個芯片，但從組成和功能上看，它已具有了計算機系統(tǒng)的屬性。單片機主要應(yīng)用于控制領(lǐng)域，用以實現(xiàn)各種測試和控制功能，為了強調(diào)其控制屬性，也可把它稱為微控制器MCU（Micro Controller Unit）。而本課題的實現(xiàn)，需要運用到我們所學(xué)的模擬電路與單片機兩本書內(nèi)的知識。首先我們需要通過proteus仿真軟件來模擬一個超聲波測距電路，再使用編程軟件keil來編寫程序?qū)肽M的AT89C52芯片中，達(dá)到測距與顯示和報警的效果。我們先要針對超聲波測距

14、來制作超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路，測距開始時發(fā)出一連串脈沖信號，單片機開啟計數(shù)器，當(dāng)單片機接受到反射回來的回波后，運行中斷程序來關(guān)閉計數(shù)器，根據(jù)計數(shù)周期T，得到過渡時間。3 總結(jié)部分基于超聲波的倒車預(yù)警系統(tǒng)因其具有精度高，抗干擾能力強，成本低，安全，操作簡單、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點目前已經(jīng)成功的應(yīng)用在汽車領(lǐng)域。在目前的倒車預(yù)警系統(tǒng)中，主要朝著高精度，高可靠性，低成本方面發(fā)展，其在汽車領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用也越來越廣泛。參考文獻(xiàn)1 張維剛，汽車碰撞安全性設(shè)計與改進技術(shù)D.湖南大學(xué)博士學(xué)位論文,2002年10月.10152 雷正保.汽車縱向碰撞控制結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論與方法M.長沙：湖南大學(xué)出版社，2000.50

15、603 中國機械工程學(xué)會，超聲波檢測M.北京：機械工業(yè)出版社,2005.30454 馬義德，李柏年，申建軍，汽車防撞系統(tǒng)研究J.刑警與科技，2004 7.5 紀(jì)壽文等，國內(nèi)外智能車輛研究進展.中國交通研究與探索.第三屆全國交通領(lǐng)域青年學(xué)者會議武漢.2001.60706 林莉，李喜孟.超聲波頻譜分析技術(shù)及其應(yīng)用.機械工業(yè)出版社，2009.60757 史亦韋.超聲檢測.機械工業(yè)出版社，2005.55688 田民波，葉鋒.TFT液晶顯示原理與技術(shù).科學(xué)出版社，2010.77849 Sekine,M.;Senoo,T.;Morita,I.;Endo,H;Design method for an automotive laser radar system and future prospects for laser radar;Intelligent Vehicles92 Symposium.10 王振成，劉愛榮.自動檢測技術(shù).北京理工