汽车防追尾系统的研究的设计.docVIP

汽车防追尾系统的研究设计 ［摘 要］ 本次汽车防追尾设计，主要是集中在汽车测速，车距测量，紧急情况报警与自动处理等方面，该系统以STC 12C2052单片机为控制核心，霍尔传感器作为测速模块、毫米波雷达作为测距模块，当汽车进入非安全距离时，系统会自动做出相应的减速处理并提示驾驶员要小心，而当车再次缩小进入紧急危险区时，系统则会自动报警并紧急刹车以免发生事故。它集汽车测速，车距测量，紧急情况报警与自动处理等功能于一体，具有高度智能化、灵敏度高、反应速度快，控制距离远的的特点，特别适合当今社会的需要 。 ［关键词］ 单片机；测速；霍尔传感器测速；激光测距 1、引言 近年来，我国高速公路建设发展迅猛，为区域经济一体化的发展奠定了坚实的基础，同时，高速行车也引发了一系列严重的交通事故。汽车追尾碰撞是高速公路交通事故的主要形式。调查显示，追尾碰撞事故占高速公路总事故的比例高达36% ~40%，而且多为恶性事故，所造成的经济损失和人员伤亡最大。所以预防高速公路交通事故应主要考虑汽车的追尾碰撞。汽车追尾碰撞发生的主要原因是车速过快、行车间距过小、制动不及时等，而且在驾驶员疲劳和天气状况不佳的条件下尤其容易发生。国外对追尾预警和避免系统的研究较早，其大量研究结果表明，经过合理设计的智能防撞系统能够有效降低追尾事故的发生率，提高高速公路行车的安全性。 2、系统的总体设计 汽车防追尾控制系统结构图，如图1所示。系统包括个部分（1）信采集（2）中央处理单元（） 图1 系统控制结构图 该系统选用具有超强抗干扰能力的STC系列单片机STC 12C 2052作为控制核心，利用毫米波雷达获得前方目标车辆的运动信息，如车间距离、相对速度。角速度传感器作用于弯道时的角度测量。霍尔传感器则用来测量汽车自身的行驶速度。当前后两车间距为临界安全距离时，系统通过单片机控制声光报警系统向驾驶员发出报警信号，使驾驶员在追尾之前作出相应的防范措施。当汽车跟车距离小于极限安全距离时，则进入自动刹车阶段，系统自动采取制动措施。同时汽车尾部警示灯亮起，用于警示后车，避免连环追尾事故的发生。 2.1、信息采集单元 2.1.1、汽车测速 汽车行驶过程中速度的测量可以为安全行驶提供保障，只有当测量得到的车速不高于预设最大行驶速度，汽车追尾事件才能够被杜绝。在这里我采用的是霍尔车速传感器。霍尔车速传感器是一种基于霍尔效应的磁电传感器，具有对磁场敏感度高、输出信号稳定、频率响应高、抗电磁干扰能力强、结构简单、使用方便等特点，因而得到了广泛应用。其主要由齿圈、霍尔元件、永久磁铁和电子线路等组成。其工作原理为:永久磁铁的磁力线穿过霍尔元件通向触发齿圈，这时齿圈相当于一个集磁器，由齿圈旋转引起穿过霍尔元件的磁场变化，从而引起霍尔电压变化，最后通过电子线路变换成标准脉冲电压。通常齿圈旋转1周输出为8个脉冲，然后将脉冲电压信号送给中央处理器便可计算出当前自车的速度。 2.1.2、车距测量仪器选择 汽车测距常用的方式有超声波测距，毫米波雷达测距，摄像系统测距和激光测距等。其中，毫米雷达穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候、全天时的特点；但考虑到毫米波雷达在传播中易受电磁波干扰，配合使用测量时间短、量程大、精度高的激光测距仪。 2.1.3毫米波雷达测速、测距原理 毫米波雷达测距主要有连续波雷达测距和脉冲雷达测距，但考虑到脉冲雷达测距在具体技术实施上有一定难度，这里所用的毫米波雷达是连续波雷达。连续波雷达测距是调频连续波（FMCW)测距方式，其基本原理是雷达天线发射连续的调频信号（一般为连续三角波），当遇到前方障碍物时，会产生与发射信号有一定延时的回波，通过雷达天线接收回波，并将发射信号和接收信号进行混频处理，混频后的结果可用其差拍信号间相差来表示雷达与前方车辆目标的距离，把对应的脉冲信号经微处理器处理计算可得到距离数值，再根据差频信号相差与相对速度的关系，计算出目标对雷达的相对速度。 假设发射的中心频率为f。，B为频带宽度，T为扫描周期，调制信号为三角波，c为光速，R和V分别为目标的相对距离和相对速度。在发射信号的上升段和下降段，中频输出信号可以表示为（见图2） 图2、连续波雷达测距测速原理图 2.1.4弯道测距原理 首先，角速度传感器是安装在汽车方向盘的轴承上，用以测量方向盘在行驶过程中的角度情况。记所测得角度为α，当α=0 2.2信号执行单元 信号执行单元包括安全报警电路，信息输出单元及自动制动模块，用于执行中央处理单元发出的相关信息