汽车安全辅助驾驶系统中报警装置的设计

仝 光, 叶本刚

(上海电机学院汽车学院,上海200245)

汽车安全辅助驾驶系统中报警装置的设计

仝 光, 叶本刚

(上海电机学院汽车学院,上海200245)

采用Multisim软件仿真和试验的方法,设计了一种汽车安全辅助驾驶系统中独立的报警装置,实现了在车道偏离时适时有效的报警,并实现在正常转向和制动工况时报警器不报警的功能。

汽车;安全辅助驾驶;车道偏离;报警器

Abstract：By studying the lane departure warning mechanism,we have designed an independent alarm device by simulation with Multisim and experiments.The device can raise instant alarm when the vehicle departs the lane,and does not trig the alarm during normal steering and braking.

Key words:automobile;safe driving assistant;lane departure;alarm device

安全辅助驾驶 (Safety Driving Assist,SDA)是当前国际智能交通系统研究的重要内容,它主要解决交通安全的问题,对于困扰运输领域的交通堵塞及环境污染两个问题也有缓解作用。基于此,世界上许多国家都在加强车辆安全辅助驾驶技术领域的研究。该研究主要集中在车道偏离预警,前方障碍物探测,以及驾驶员状态监测等方面。近20年来,车道偏离预警系统作为安全辅助驾驶研究领域的一个组成部分,已经受到越来越多人的关注,很多国家都投入大量的人力、物力和财力进行系统研发。目前,车道偏离预警系统主要是基于机器视觉的报警系统[1-3]。该类报警系统采用视觉技术识别汽车当前行进车道的标志线,并作为实现车道偏离报警的基础。其典型的代表有美国卡内基梅隆大学开发的AURORA系统,德国的DaimlerChrysler公司和美国的 Iteris公司联合开发的AutoVue系统,荷兰的Mobileye公司开发的Mobileye_AWS系统等。作为商业机密,国外公司没有公开其中的关键技术,而国内尚处于基础研究阶段,目前主要有吉林大学研究的JLUVA-1系统和东南大学研究的基于DSP技术的嵌入式车道偏离报警系统。国内研究主要集中在机器视觉方面[4-7],包括道路图像的采集、存储和处理,但独立的报警装置没有涉及。本文在车道偏离预警机理的研究基础上,设计了一种独立的报警装置,实现了在车道偏离时适时有效的报警,并实现车辆在正常转向和制动工况时报警器不报警的功能。一般汽车在正常使用过程中进入制动和转向工况时报警系统不工作。

1 车道偏离预警准则

车道偏离报警准则分为有意识偏离和无意识偏离。当驾驶员打开转向灯进行转向时,车道偏离为有意识偏离,此时不报警。由于驾驶员疲劳驾驶、打盹等精力不集中引起的车道偏离为无意识偏离,此时报警。另外,车辆不管是有意识偏离还是无意识偏离,只要驾驶员踩制动踏板进行制动,都认为驾驶员处于清醒状态,报警器应该不报警。

2 报警器结构

报警器由左报警喇叭、左报警灯、右报警喇叭和右报警灯组成。报警器内部嵌入5个继电器,组成报警器内部处理系统,分别处理左报警信号、左转向信号、右报警信号、右转向信号和制动信号。报警器作为车道偏离预警系统的报警部分,实现了模块化和集成化设计。报警器结构示意图如图1所示。

图1 报警器结构示意图Fig.1 Structure diagram of the alarm device

3 报警器工作原理

3.1 工作状态

报警器有6种工作状态:①当汽车在车道行驶时,报警器处于正常工作状态,不报警;②当汽车左偏离车道时,报警器处于左偏离工作状态,左报警装置报警;③当汽车右偏离车道时,报警器处于右偏离工作状态,右报警装置报警;④当汽车左转向时,报警器处于左转向工作状态,不报警;⑤当汽车右转向时,报警器处于右转向工作状态,不报警;⑥当汽车制动时,报警器处于制动工作状态,不报警。

3.2 工作原理

车道偏离信号、转向信号和制动信号均为12V直流电压信号。报警器工作的基本信号流程如下:当发生车道偏离时,经车道偏离预警系统处理判定是左偏还是右偏,然后车道偏离预警系统发出报警信号触发报警器工作。如果是左偏离,则左偏离信号输入,报警器的左报警灯X1和左报警喇叭U1将报警;如果是右偏离,则右偏离信号输入,报警器的右报警灯 X2和右报警喇叭U2将报警。当有左转向信号或右转向信号以及制动信号输入时,不管报警器是否接收到偏离信号,报警器均不报警,如图2所示。

图2 报警器原理图Fig.2 Schematic diagram of the alarm device

3.3 仿真分析

Multisim是知名的电路仿真分析软件,内含数万种元器件和13种常用的虚拟仪器仪表,用它可以方便地搭建各种电工电子电路,准确地对电路进行仿真分析。使用Multisim软件进行电路设计,不仅可以提高设计效率,而且可以保证设计质量[8]。根据上述报警器工作原理,在Multisim软件中建立报警仿真电路。通过电路模拟仿真验证了报警器设计的正确性和合理性,为制作样机提供了依据。

4 试 验

根据报警机理和电路原理图,设计和制作了报警器样机如图3所示。

图3 报警器样机Fig.3 Prototype

报警器接通直流12 V工作电压,打开总开关,即处于工作状态。

经试验测试,报警器样机作为车道偏离预警系统的报警部分,能够在车道偏离时适时有效的报警,并实现了汽车正常转向工况和制动工况时报警器不报警的功能。

5 结 语

报警器利用5个继电器设计了独立的报警装置,实现了在车道偏离时适时有效的报警,并实现在正常转向和制动工况时报警器不报警的功能。该报警器结构简单紧凑,工作可靠性高,易于工程实现,

制造成本低,可广泛应用于车道偏离预警系统,有助于推动汽车安全辅助驾驶系统工程化和产业化。

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Design of Alarm Device for Safety Driving Assist System

TON G Guang,YE Bengang
(School of Automobile,Shanghai Dianji University,Shanghai 200245,China)

TP 391.9

A

1671-2730(2010)03-0155-03

2010-04-14

上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金项目(08A120)

仝 光(1978-),男,讲师,博士生,专业方向为车辆虚拟样机技术,E-mail:tongg@sdju.edu.cn