貨車防追尾撞擊安全防護(hù)技術(shù)分析

1、貨車防追尾撞擊安全防護(hù)技術(shù)分析第一章：前言1.1貨車防追尾安全防護(hù)技術(shù)的研究背景1.2研究的目的和意義1.3國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀1.3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀1.3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀第二章：貨車防追尾安全防護(hù)技術(shù)的組成系統(tǒng)及工作原理2.1防追尾安全防護(hù)技術(shù)的組成系統(tǒng)2.1.1組成系統(tǒng)概述2.1.2測(cè)距傳感器單元2.1.3控制單元與執(zhí)行單元2.2防追尾安全防護(hù)技術(shù)的工作原理2.3防追尾安全防護(hù)技術(shù)的系統(tǒng)處理流程第三章：行車安全距離及其模型分析3.1行車安全距離3.1.1行車安全距離的定義3.1.2行車安全距離分析的前提條件3.2行車安全距離模型的分析3.2.1車輛制動(dòng)減速過(guò)程的分析3.2.2后車制動(dòng)分析3.2

2、.3前車制動(dòng)分析3.2.4行車安全距離的確定第四章：防追尾功能的實(shí)現(xiàn)4.1距離信息的接受4.2兩車相對(duì)速度計(jì)算4.3本車速度信息的收集4.4前車速度計(jì)算4.5行車臨界安全車距計(jì)算4.6安全/危險(xiǎn)判斷4.7報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)第五章：貨車防追尾安全防護(hù)技術(shù)應(yīng)用前景分析第六章：結(jié)論摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，貨車越來(lái)越普及，交通事故也逐年 增多，道路交通安全形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，已成為世界性的嚴(yán)重問(wèn)題。據(jù) 有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，在眾多的交通事故中，追尾碰撞引起的事故占最 多數(shù)。而貨車因其載重量多，慣性大，剎車?yán)щy，更易引起追尾事故， 且在事故中造成的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失都是巨大的。因此，研發(fā)一種 高性能的貨車防

3、追尾撞擊安全防護(hù)技術(shù)成為迫切的需要。目前，世界各國(guó)都在研究更加實(shí)時(shí)可靠適應(yīng)性好的貨車防追尾防護(hù) 技術(shù)，以進(jìn)一步提高貨車行駛的安全。貨車防追尾撞擊安全防護(hù)技術(shù) 就是在貨車有追尾碰撞危險(xiǎn)時(shí)，能立刻發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提醒司機(jī)處理， 并在必要的時(shí)候自動(dòng)啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，盡量避免交通事故的發(fā)生。本文在借鑒了國(guó)內(nèi)外諸多貨車防追尾防護(hù)技術(shù)研究成果的基礎(chǔ)上， 從車輛動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)兩方面分析了貨車的制動(dòng)過(guò)程，介紹了安全行 車距離等相關(guān)概念。通過(guò)對(duì)整個(gè)技術(shù)的組成系統(tǒng)：各種傳感器、數(shù)據(jù) 采集電路、控制電路、聲光報(bào)警電路、液晶顯示電路等的解述，介紹 了貨車防追尾技術(shù)的工作原理和防追尾功能的實(shí)現(xiàn)。對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用 前景也作了簡(jiǎn)單

4、的分析。最后，對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，指出了該技術(shù)的 的不足之處，并提出了一些改進(jìn)建議，希望能夠?qū)σ院蟠思夹g(shù)的發(fā)展 有所幫助。關(guān)鍵詞：防追尾技術(shù)安全防護(hù)行車安全距離第一章刖言第一章刖言1.1貨車防追尾安全防護(hù)技術(shù)的研究背景貨車給人們帶來(lái)了方便，但同時(shí)隨之而來(lái)的問(wèn)題也顯而易見(jiàn)，隨著 車輛的增多，交通事故越來(lái)越頻繁，導(dǎo)致的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡數(shù)目 驚人。交通事故己成為世界第一害。為此研發(fā)的智能安全氣囊、安全 帶等安全裝置的出現(xiàn)雖然能減小交通事故中人員的傷害，但都是事發(fā) 后起應(yīng)急保護(hù)的被動(dòng)式防撞擊保護(hù)裝置，作用有限。通過(guò)對(duì)交通事故的分析，80%以上的車禍?zhǔn)怯捎隈{駛員沒(méi)有及時(shí) 做出反應(yīng)造成的，超過(guò)65%的車輛

5、間相撞屬于追尾碰撞，如下表1-1 所示。表1-1各種類型的交通事故所占比例交通佯故類犁迫尾事故接觸事故翻卑邪故沖撞防護(hù)欄其他交通佯故類犁迫尾事故接觸事故翻卑邪故沖撞防護(hù)欄其他所占比例（%）33A4.028.324.9而追尾事故中最嚴(yán)重的就是貨車追尾，無(wú)論是從事故的數(shù)量上還是嚴(yán)重程度上來(lái)說(shuō)，貨車追尾都是對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)的重要威脅，因此， 研究出一種主動(dòng)防追尾撞擊的技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。1.2研究的目的和意義貨車發(fā)生碰撞的主要原因是貨車距其前方物體（如貨車、行人或其 它障礙物）的距離與貨車本身的車速不相稱，即距離近而相對(duì)速度又 太高。為了防止貨車與前方物體發(fā)生碰撞，貨車的車速就要根據(jù)與前 方物體的距離變化

6、由執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，使貨車始終在安全車速下行 駛。貨車防追尾撞擊安全技術(shù)作為一種主動(dòng)安全技術(shù)，它可以準(zhǔn)確的 測(cè)出前方目標(biāo)的速度和距離，發(fā)現(xiàn)潛在危險(xiǎn)時(shí)及時(shí)向司機(jī)發(fā)出報(bào)警， 緊急情況下可以自動(dòng)做出反應(yīng)，避免事故的發(fā)生。因此，貨車避撞等 主動(dòng)安全裝置的大力研究開(kāi)發(fā)具有重要意義，可以減少駕駛員的負(fù)擔(dān) 和判斷錯(cuò)誤，對(duì)于提高交通安全將起到重要作用。顯然，貨車防追尾 撞擊主動(dòng)安全技術(shù)的研究具有極大的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。1.3國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀1.3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀貨車安全性研究是貨車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的重要項(xiàng)目。發(fā)達(dá)的 貨車工業(yè)國(guó)家都耗費(fèi)了巨大的人力、物力、財(cái)力不斷研制新型的貨車 安全裝置，并在國(guó)家的

7、法規(guī)、政策指導(dǎo)下，開(kāi)發(fā)了各種安全運(yùn)行的交 通系統(tǒng)，。此后，國(guó)際貨車界獲得了一些富有突破性的成果。進(jìn)人二 十世紀(jì)90年代，由日本運(yùn)輸省為主導(dǎo)，制定了稱為“先進(jìn)安全貨車 (ASv)”的第一期計(jì)劃(1991 一 1995年)，該計(jì)劃在1995年已經(jīng)宣告 完成。對(duì)于先進(jìn)安全貨車(Asv )本身來(lái)講，由于充分有效地應(yīng)用了電 子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，在二十世紀(jì)90年代它就被應(yīng)用到大批量生產(chǎn) 的貨車上，而貨車作為運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ?，更是在此之前就已?jīng)采用了 該技術(shù)。進(jìn)人二十一世紀(jì)，將研制成功對(duì)各種安全技術(shù)進(jìn)行綜合控制 的安全系統(tǒng)。在歐美等國(guó)，貨車作為他們國(guó)家的支柱性產(chǎn)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略組成部 分，對(duì)貨車安全性的研究一直是

8、在有序的、有計(jì)劃的狀態(tài)中展開(kāi)的， 并且制定了近期、中期、遠(yuǎn)期的規(guī)劃，在國(guó)家法規(guī)、政策的指導(dǎo)下通 過(guò)產(chǎn)、學(xué)、研的聯(lián)合，逐步地付諸實(shí)施。各國(guó)都投人了相當(dāng)?shù)牧α浚?實(shí)施在貨車安全技術(shù)方面的各項(xiàng)課題研究。在德國(guó)，維爾德黑布呂格 公司光學(xué)傳感器分部研制了 MEAR系統(tǒng)，這種激光測(cè)距系統(tǒng)由3部 分組成：1臺(tái)傳感器頭(包括測(cè)距傳感器和電視攝像機(jī))，1臺(tái)數(shù)據(jù)記 錄器和控制單元，以及1臺(tái)儀表板顯示單元，位于車頭前的這種系統(tǒng) 可向司機(jī)提供與其它車輛和障礙物之間的距離及相對(duì)速度數(shù)據(jù)，還可 提供視頻圖像。為了探測(cè)車頭正前方以外區(qū)域的障礙物，美國(guó)通用貨 車公司正在研究一種稱之為“視覺(jué)控制雷達(dá)”的碰撞警告系統(tǒng)。該系 統(tǒng)由

9、1臺(tái)電視攝像機(jī)來(lái)測(cè)定道路邊界和曲度，再根據(jù)電視攝像機(jī)所獲得的信息來(lái)控制激光雷達(dá)，這時(shí)激光雷達(dá)就可隨 著貨車的實(shí)際路線來(lái)調(diào)整探測(cè)的方向，增加有效作用距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)障 礙物的最佳探測(cè)。這些技術(shù)目前正在研究中或只在某些高檔轎車上作 了應(yīng)用，而貨車防撞擊技術(shù)也只是這些技術(shù)中的一角，一些高級(jí)技術(shù) 正在逐步應(yīng)用到貨車上。1.3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)在二十世紀(jì)90年代就對(duì)主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展表示了極大關(guān) 注。90年代中期以來(lái)，我國(guó)交通運(yùn)輸界的科學(xué)家和工程技術(shù)人員開(kāi) 始跟蹤國(guó)際上智能交通系統(tǒng)（ITS）發(fā)展，交通部將智能交通系統(tǒng)的 研究納入了科技發(fā)展“九五”計(jì)劃和2010年發(fā)展綱要，并于1998年 1月成立了智能交通

10、運(yùn)輸系統(tǒng)工程研究中心，國(guó)家科技部籌建了中國(guó) ITS政府協(xié)調(diào)小組。在國(guó)家政策的支持下，我國(guó)在貨車防撞系統(tǒng)研究 上也取得了一定的進(jìn)步。航天工業(yè)總公司8358所激光研究室采用窄脈沖半導(dǎo)激光測(cè)距技 術(shù)，所開(kāi)發(fā)的貨車防撞裝置作用距離大于30米，測(cè)距精度小于1 米，但仍然存在一些關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題未解決，而且價(jià)格偏高。廣西大 學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院及華中理工大學(xué)電信系共同研制的一種毫 米波貨車?yán)走_(dá)系統(tǒng)采用線性調(diào)頻連續(xù)波（LFMCW）雷達(dá)體制，發(fā)射頻率按周期性三角波調(diào)制，前端主要包括收發(fā)天線、 定向耦合器、混頻器、調(diào)頻振蕩器，控制單元部分用單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)， 由NRD波導(dǎo)構(gòu)成的集成收發(fā)前端及小型化菲涅爾天線。上海

11、貨車電 子工程中心研制的SAE-100型毫米波防碰撞雷達(dá)系統(tǒng)樣機(jī)，采用零 差FMCW體制，工作頻率35GHz，測(cè)距范圍大于100m，測(cè)速范圍 大于100km/h。系統(tǒng)采用了增益為26d B的小型喇叭天線，發(fā)射功 率40m W的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)前端，以及先進(jìn)的DSP數(shù)據(jù)處理技術(shù)。整個(gè) 系統(tǒng)由上下兩部分構(gòu)成：上面部分包括天線、前端和中頻放大模塊， 輸出信號(hào)為經(jīng)過(guò)放大了的中頻信號(hào)；下面部分為數(shù)據(jù)處理和顯示報(bào)警 模塊，可以顯示目標(biāo)距離和相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)目標(biāo)距離小于100m時(shí)， 根據(jù)距離的不同可以用三種不同的音調(diào)進(jìn)行報(bào)警。目前在貨車上所采用的安全措施已越來(lái)越多，越來(lái)越完善，采取措 施的原則是預(yù)防交通事故的發(fā)生和

12、使事故災(zāi)難損失降到最小。同時(shí)最 新研究還要求貨車應(yīng)有自動(dòng)記錄報(bào)導(dǎo)交通事故的系統(tǒng)（類似于飛機(jī)上 的“黑匣子”以確定貨車發(fā)生交通事故的真正原因），這對(duì)“提高貨 車安全性”措施的研究是有很大幫助的。我國(guó)貨車防撞擊技術(shù)的研究同國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在較大差距， 近距離報(bào)警比如倒車?yán)走_(dá)己在部分車輛上安裝使用，但是國(guó)內(nèi)目前生 產(chǎn)的中遠(yuǎn)距離測(cè)量裝置普遍達(dá)不到要求，許多關(guān)鍵技術(shù)有待于進(jìn)一步 解決，而且價(jià)格也比較高。所以，我國(guó)貨車防追尾技術(shù)的發(fā)展任重而 道遠(yuǎn)。第二章貨車防追尾安全防護(hù)技術(shù)的組成系統(tǒng)及工作原理2.1防追尾安全防護(hù)技術(shù)的組成系統(tǒng)2.1.1組成系統(tǒng)概述貨車防追尾撞擊技術(shù)的系統(tǒng)屬于貨車的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，一

13、般由感 測(cè)控制信號(hào)的傳感器，以計(jì)算機(jī)為核心的控制單元和實(shí)現(xiàn)控制意圖的 執(zhí)行器三部分構(gòu)成。傳感器是系統(tǒng)中信息的輸人部分，它用于感測(cè)控 制系統(tǒng)外部的信息，并將得到的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給控制單元。 在貨車防追尾撞擊系統(tǒng)中，測(cè)距傳感器則是把所測(cè)到的行車環(huán)境信息 （前方車輛的車距、方位等）傳遞給控制單元；控制單元是控制系統(tǒng)的 中樞，是系統(tǒng)中的信息處理部分，它通過(guò)處理、分析和計(jì)算輸人信息 形成控制指令，并將形成的控制指令傳輸給執(zhí)行器，危險(xiǎn)時(shí)發(fā)出信息 給執(zhí)行單元，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)警；執(zhí)行器則是控制系統(tǒng)的輸出部分，它將電 控單元形成的控制指令轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的物理運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行單元主 要是實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)警功能，提醒駕駛員采

14、取減速、制動(dòng)和加速超車等措施 以及自動(dòng)向后車發(fā)出警告信息等。2.1.2測(cè)距傳感器單元貨車防追尾系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)所要求的功能，需實(shí)時(shí)的采集貨車外界的信 息及自車行駛狀況，這些信息的采集都是由各種傳感器來(lái)負(fù)責(zé)完成。 由防撞模型可知系統(tǒng)需采集本車的速度和前后兩車的相對(duì)速度，需測(cè) 速傳感器；而測(cè)量自車與前方障礙物或者車輛間的距離是系統(tǒng)進(jìn)行預(yù) 警及緊急制動(dòng)判斷的依據(jù)，所以車載傳感器還需實(shí)時(shí)測(cè)量?jī)绍嚨南鄬?duì) 距離，需測(cè)距傳感器。當(dāng)然還需要其他各種類型的傳感器相互配合工 作，本文在此不作介紹，僅對(duì)激光測(cè)距傳感器、車速傳感器做簡(jiǎn)單的 介紹。激光測(cè)距傳感器方向性比較強(qiáng)，縮小了光學(xué)系統(tǒng)孔徑，從而減小和 減輕了儀器的體積和

15、重量。按照測(cè)程它可分為三種：短程激光測(cè)距傳 感器，中長(zhǎng)程激光測(cè)距傳感器，遠(yuǎn)程激光測(cè)距傳感器。貨車防追尾碰 撞系統(tǒng)選用短程激光測(cè)距傳感器，其價(jià)格適中，測(cè)距精度高，但易受 惡劣天氣的影響，會(huì)使探測(cè)距離下降。激光測(cè)距傳感器是由控制電路、 半導(dǎo)體激光器、光學(xué)系統(tǒng)接收放大器、邏輯計(jì)數(shù)、顯示等單元組成， 其工作原理見(jiàn)示意圖2.1。 激光發(fā)射光學(xué)系統(tǒng) 半導(dǎo)體激光器I 瞞準(zhǔn)現(xiàn)實(shí)單元 母輯控蒯單元M接收光學(xué)系統(tǒng)J接收放單元圖2.1半導(dǎo)體激光測(cè)距傳感器工作原理示意圖系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后，激光測(cè)距傳感器就開(kāi)始進(jìn)行測(cè)距，它將距離信號(hào)通過(guò) 串行接口發(fā)送到控制單元。半導(dǎo)體激光測(cè)距傳感器擁有自己的控制單 元，自己進(jìn)行定時(shí)、計(jì)數(shù)和數(shù)據(jù)

16、處理，將所得到的距離結(jié)果發(fā)送到貨 車防撞系統(tǒng)的控制單元，然后通過(guò)該單元進(jìn)行前車速度計(jì)算、行車臨 界安全車距計(jì)算以及安全判斷。車速傳感器類型較多，測(cè)量原理、測(cè)量方法和輸出信號(hào)形式各有不 同。因?yàn)橄到y(tǒng)所要求的測(cè)量精度較高，且車載環(huán)境對(duì)傳感器耐油、水、 熱、電磁干擾等的要求也較為苛刻，所以經(jīng)過(guò)比較分析，系統(tǒng)宜采用 霍爾車速傳感器?；魻栜囁賯鞲衅魇且环N基于霍爾效應(yīng)的磁電傳感 器，具有精度高、靈敏度高、線性度好、體積小、頻率相應(yīng)寬、動(dòng)態(tài) 范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)接觸等優(yōu)點(diǎn)。傳感器主要由齒圈、霍爾元件、 永久磁鐵和電子線路等組成。車速測(cè)定原理由固定于變速箱第二軸驅(qū) 動(dòng)的蝸輪軸轉(zhuǎn)盤上或車輪上的一對(duì)永久磁鋼產(chǎn)生旋

17、轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因該磁場(chǎng) 的作用，在霍爾器件中產(chǎn)生脈沖信號(hào)，其頻率與車速成正比，接著該 脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)放大，光隔和整形，送至控制單元分析，即可測(cè)算出車 速。2.1.3控制單元與執(zhí)行單元控制單元是貨車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的核心，其主要作用是對(duì)輸入信號(hào) 進(jìn)行處理，形成決策并輸出相應(yīng)的信號(hào)做出響應(yīng)。根據(jù)計(jì)算機(jī)中相應(yīng) 程序?qū)鞲衅骱涂刂崎_(kāi)關(guān)輸入的各種信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、處理和判斷，形 成相應(yīng)的控制指令，并控制有關(guān)執(zhí)行器產(chǎn)生與控制指令對(duì)應(yīng)的動(dòng)作， 使貨車被控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的自動(dòng)控制。單片機(jī)因具有超小型化、 功能強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低、性能價(jià)格比高和功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)， 在貨車的實(shí)時(shí)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。控制單元與執(zhí)行單元

18、包括測(cè)距信息輸入電路、車速信息輸入電路、 轉(zhuǎn)向信息輸入電路、語(yǔ)音報(bào)警輸出電路、實(shí)際車間距離顯示電路，各 個(gè)電路相互協(xié)調(diào)配合，共同完成了系統(tǒng)的控制與執(zhí)行。2.2防追尾安全防護(hù)技術(shù)的工作原理系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，測(cè)距傳感器發(fā)出光或波，同進(jìn)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)， 光或波返回被傳感器接收到，計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，計(jì)算出實(shí)際車間距離， 并根據(jù)其變化率計(jì)算出兩車間的相對(duì)速度，車速傳感器將測(cè)得的車速 傳遞給控制單元，將本車車速與相對(duì)速度相加得到前車的速度，計(jì)算 出這時(shí)的行車臨界安全車間距離，送至控制單元與臨界安全車間距離 進(jìn)行比較，如果實(shí)際車間距離小于或等于臨界安全車間距離時(shí)，則控 制單元發(fā)信號(hào)給執(zhí)行報(bào)警單元，從而提醒駕駛員

19、做出相應(yīng)的動(dòng)作，從 而有效地避免事故的發(fā)生。為了防止被動(dòng)不安全，控制單元在必要時(shí) 也會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)給后方車輛，讓后方車輛的駕駛員知道前方有不安 全事件即將發(fā)生，提前做出動(dòng)作，避免事態(tài)的擴(kuò)大。2.3防追尾安全防護(hù)技術(shù)的系統(tǒng)處理流程危險(xiǎn)判定光行車速度曰算 I報(bào)警限制條件輸入車間距離測(cè)定相對(duì)速度計(jì)算報(bào)警輸出 危險(xiǎn)判定光行車速度曰算 I報(bào)警限制條件輸入車間距離測(cè)定相對(duì)速度計(jì)算報(bào)警輸出 _ I安全車距i十算本車速度刪定車距平均初始設(shè)定系統(tǒng)信息處理流程圖2.2本車車速計(jì)算：以來(lái)自本車車速傳感器的脈沖為基礎(chǔ)，計(jì)算車速。當(dāng)考慮到算出的精度與響應(yīng)性時(shí)，以車速傳感器每轉(zhuǎn)輸出的脈沖數(shù)多 為優(yōu)。車輛間距計(jì)算：對(duì)于來(lái)自

20、測(cè)距傳感器的距離數(shù)據(jù)，不需要進(jìn)行特殊 的計(jì)算修正，排除異常數(shù)據(jù)以決定車輛間的距離。相對(duì)速度計(jì)算：通過(guò)時(shí)間對(duì)車間距離的微分，計(jì)算相對(duì)速度。如果 知道了相對(duì)速度，也就知道了先行車的速度。行車安全車距的計(jì)算：以本車速度、先行車的速度、調(diào)置開(kāi)關(guān)的狀 態(tài)為基礎(chǔ)，計(jì)算行車安全車距。報(bào)警輸出：通過(guò)實(shí)際車間距離與行車臨界安全車距的比較，綜合分 析本車所處的運(yùn)行狀態(tài)，判斷是否會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)，如有危險(xiǎn)，則輸出報(bào) 警信號(hào)。第三章：行車安全距離及其模型分析3.1行車安全距離3.1.1行車安全距離的定義在我國(guó)，公路既有最低車速限制又有最高車速限制，汽車的行駛速 度基本相等，沒(méi)有橫向行駛，從而形成了一個(gè)穩(wěn)定的車輛流，可以把

21、這種交通條件理解為理想交通流。在理想的交通流下，如果車輛縱向 間距過(guò)小，則容易發(fā)生追尾事故，反之，過(guò)大會(huì)影響道路通行能力。 行車安全距離是指在同一車道上，同向行駛前后兩車間的距離（后車 車頭與前車車尾之間的距離），保持既不發(fā)生汽車追尾事故，又不降 低通行能力的適當(dāng)距離。3.1.2行車安全距離分析的前提條件公路上同向同車道行駛的前后兩車A, B。由于行駛著的貨車的特 殊性，不論A、B兩車處于何種相對(duì)行駛狀態(tài)，B車駕駛員無(wú)法預(yù) 知A車駕駛員下一時(shí)刻的行為。而在下一時(shí)刻如果A車駕駛員急剎 停車，是最容易引起追尾事故的。所以為了避免追尾交通事故的發(fā)生， 兩車的距離應(yīng)該保持在不會(huì)發(fā)生追尾事故的最小安全行

22、車車間距離。 下面就分析A車緊急剎車時(shí)，B車為了不與A車追尾，B車應(yīng)該 保持與A車的最小車間距離。本文的數(shù)學(xué)模型是在A車駕駛員下 一時(shí)刻緊急剎車的情況下進(jìn)行分析的。BA（空檔），從駕駛員踩著制動(dòng)踏板開(kāi)始到貨車停住為止所駛過(guò)的距離， 這一距離即為貨車的制動(dòng)距離。為了更好的分析制動(dòng)距離，制動(dòng)過(guò)程 可分為以下幾個(gè)時(shí)間段：駕駛員反應(yīng)時(shí)間t1：包括駕駛員發(fā)現(xiàn)、識(shí)別障礙物并作出決定的時(shí) 間。油門到制動(dòng)踏板的切換時(shí)間t2：把腳從油門換到制動(dòng)踏板上的時(shí)間。制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間t3：包括消除制動(dòng)踏板間隙所需的時(shí)間，消除各種鉸 鏈、軸承間隙及制動(dòng)摩擦片完全貼靠在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤上的時(shí)間。減速度增長(zhǎng)時(shí)間t4：減速度增長(zhǎng)到它的

23、最大值所需要的時(shí)間。 持續(xù)制動(dòng)時(shí)間t5:減速度不變，直到貨車停止。3.2.2后車制動(dòng)分析T時(shí)刻A車急剎停車并進(jìn)入了持續(xù)制動(dòng)時(shí)間，當(dāng)B車發(fā)現(xiàn)A車急 剎停車后B車駕駛員也急剎停車，根據(jù)上面車輛制動(dòng)過(guò)程的分析可 知，在這一過(guò)程中B車經(jīng)歷了以下幾個(gè)時(shí)間段：駕駛員反應(yīng)時(shí)間t1， 油門到制動(dòng)踏板的切換時(shí)間t2,制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間t3,減速度增長(zhǎng)時(shí)間t4, 持續(xù)制動(dòng)時(shí)間t5。B車的制動(dòng)距離s0為t1，t2, t3, t4, t5各時(shí)間段 里B車的行駛距離的總和，下面分別討論在各段時(shí)間里B車的行駛 距離。t1時(shí)間段里后車的行駛距離si s1=Vb*t1t2時(shí)間段里后車的行駛距離s2s2=Vb*t2t3時(shí)間段里后車的

24、行駛距離s3s3=Vb*t3t4時(shí)間段里后車的行駛距離s4s4=t5時(shí)間段里后車的行駛距離s5s5=Vb*Vb/2Jb在整個(gè)制動(dòng)過(guò)程中后車行駛的總距離為Sb=s1+s2+s3+s4+s5=Vb*(t1+t2+t3)+ +Vb*Vb/2Jb式中，Jb為后車持續(xù)制動(dòng)時(shí)的減速度3.2.3前車制動(dòng)分析因?yàn)閠在時(shí)刻前車已經(jīng)進(jìn)入了持續(xù)制動(dòng)時(shí)間，所以前車到停車所行駛的距離為Sa=Va*Va/2Ja式中，Ja為前車制動(dòng)的減速度3.2.4行車安全距離的確定所以，當(dāng)前車急剎車時(shí)，為了使后車不與前車發(fā)生碰撞，行車安全距離的表達(dá)式為+Vb*Vb/2Jb-Va*Va/2JaS=Sb-Sa= Vb*(t1+t2+t3)+

25、Vb*Vb/2Jb-Va*Va/2Ja第四章：防追尾功能的實(shí)現(xiàn)4.1距離信息的接受自車通過(guò)速度傳感器實(shí)時(shí)獲取自車速度v，加速度傳感器實(shí)時(shí)獲取 自車加速度a，利用超聲波傳感器實(shí)時(shí)獲取自車車頭與前車車尾之間 的距離S。4.2兩車相對(duì)速度計(jì)算通過(guò)對(duì)實(shí)際車間距離測(cè)量，由CPU2計(jì)算其對(duì)時(shí)間的變化率，即可 得出兩車間的相對(duì)速度。4.3本車速度信息的收集通過(guò)對(duì)實(shí)際車間距離測(cè)量，由CPU2計(jì)算其對(duì)時(shí)間的變化率，即可 得出兩車之間的相對(duì)速度。速度信息屬于頻率信號(hào)。頻率信號(hào)在單片機(jī)中的處理方式有兩種：頻率=個(gè)/1秒頻率二1/周期在單片機(jī)進(jìn)行速度信息處理時(shí)，由于實(shí)時(shí)性比較強(qiáng)，所以一般采用 方式（2）但在汽車運(yùn)行過(guò)

26、程中得到的周期的脈沖寬度并不是固定不變的，在進(jìn)行 數(shù)據(jù)處理要對(duì)其進(jìn)行平均處理，使所測(cè)得的速度值盡量接近本車的真 實(shí)速度值。4.4前車速度計(jì)算CPU1從DS1609中取出CPU2計(jì)算的相對(duì)速度信息，與本車速度相 加就可得到前車的速度。4.5行車臨界安全車距計(jì)算CPU1根據(jù)本車速度和前車速度所在的范圍查詢程序存儲(chǔ)器預(yù)先編 制好的數(shù)據(jù)表即可得到行車臨界安全車距。4.6安全/危險(xiǎn)判斷將兩車間的實(shí)際車間距離信息與行車臨界安全車距進(jìn)行比較，若實(shí) 際車間距離小于或等于行車臨界安全車間距離，則判定為危險(xiǎn)，否則 為安全。危險(xiǎn)時(shí)單片機(jī)則啟動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警4.7報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn)報(bào)警電路被啟動(dòng)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警。報(bào)警

27、可分為聲音報(bào)警和燈光 報(bào)警，聲音報(bào)警由ISD2560來(lái)完成，采用模式5；燈光報(bào)警由發(fā)光 二極管導(dǎo)通或截止來(lái)實(shí)現(xiàn)。第五章：貨車防追尾安全防護(hù)技術(shù)應(yīng)用前景分析近年來(lái)，隨著汽車電子、計(jì)算機(jī)、傳感器等新技術(shù)的發(fā)展，車輛主 動(dòng)安全技術(shù)和被動(dòng)安全技術(shù)得到了顯著發(fā)展，為提升車輛運(yùn)行安全 性，預(yù)防和減少道路交通事故，降低事故死傷人數(shù)創(chuàng)造了有利的條件。 在過(guò)去較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，貨車安全技術(shù)發(fā)展更多地側(cè)重于被動(dòng)安 全，旨在降低碰撞后車內(nèi)乘員的死亡率和傷害程度。防追尾安全防護(hù) 技術(shù)作為一種主動(dòng)安全技術(shù)，其主要目的是主動(dòng)預(yù)防和減少車輛發(fā)生 交通事故。在國(guó)外，貨車防追尾技術(shù)的發(fā)展基本與乘用車同步，有些甚至超越 乘用車技術(shù)的發(fā)展。而在我國(guó)，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)汽車防追尾技術(shù)的發(fā) 展主要集中在乘用車上，對(duì)于載貨汽車的安全性一直沒(méi)有得到足夠的 重視，載貨汽車防追尾技術(shù)水平等級(jí)偏低。近年來(lái)交通事故頻頻發(fā)生，研究表明，載貨汽車的交通事故傷亡更 為嚴(yán)重，是我國(guó)重特大道路交通事故的主要肇事車型之一。為保障人 民生命財(cái)產(chǎn)安全，人們對(duì)貨車的安全性能提出了更為嚴(yán)格的要求，而 貨車