车辆防追尾系统设计中的算法

尤云海

(三明学院，福建 三明　365000)



车辆防追尾系统设计中的算法

尤云海

(三明学院，福建 三明365000)

摘要：汽车防追尾碰撞系统属于汽车计算机控制系统,一般由发出控制信号的传感器,以计算机为核心的控制单元和实现控制目的的执行器三部分构成。传感器是系统中信息的输人部分,传递给控制单元;控制单元是控制系统的中枢,是系统中的信息处理部分,它通过处理、分析和计算输人信息形成控制指令,将形成的控制决定传输给执行器,处理是控制系统对输入的响应过程,通过对这三个部分的设计来实现预报警功能,提醒驾驶员采取减速、刹车以及自动向后面的车发出警告信息等。

关键词：车辆；防尾追系统；传感器

一、前言

近几年我国汽车总量不断增加，根据不完全统计未来我国汽车总量将达到4.9亿。尽管国家在采取不同的措施实现交通安全，避免交通事故。但是由于数量庞大，撞车事故还是不断发生。针对这一现状，设计一款反应快，稳定性好且相对经济的汽车防碰撞报警系统具有重要的现实意义。汽车防碰撞系统是一种向司机发出信号的装置。当汽车与障碍物之间的距离达到极限时，汽车发出报警信号，达到提醒司机防止碰撞的目的。

二、汽车防追尾碰撞系统的工作原理及系统组成

(一)汽车防追尾碰撞系统的工作原理。

系统开始工作时,测距离的传感器发出光或波,同时定时器开始计时,光或波返回被传感器接收到,当计时器停止计时,计算出实际车间距离,并根据其变化率计算出两车间的相对速度。车速传感器将测得的车速传递给控制单元,将本车车速与相对速度相加得到前车的速度,计算出这时的行车临界安全车之间的距离;然后再送至控制单元与临界安全车间距离进行比较,如果实际车间距离小于或等于临界安全车间距离时,则控制单元发信号给执行报警单元,从而提醒驾驶员做出相应的动作,从而有效地避免事故的发生。为了防止被动性的不安全,控制单元在必要时也会发出报警信号给后方车辆,让后方车辆的驾驶员知道前方有不安全事件即将发生,提前做出动作,避免造成严重的交通事故。

(二)系统的构成。

汽车防追尾碰撞系统属于汽车计算机控制系统,一般由感测控制信号的传感器,以计算机为核心的控制单元以及实现控制意图的执行器三部分构成。传感器是系统中信息的输人部分,它用于感测控制系统外部的信息,并将得到的信息转换为电信号后传输给控制单元,输人信息是引起控制系统发生变化的原因,在汽车防追尾碰撞系统中,测距传感器则是把所测到的行车环境信息(前方车辆的车距、方位等)传递给控制单元;控制单元是控制系统的中枢,是系统中的信息处理部分,它通过处理、分析和计算输人信息形成控制指令,将形成的控制决定传输给执行器。处理是控制系统对输入的响应过程,本系统的控制单元则完成防碰撞预测与判断功能(路径、临界车距计算、安全/危险),危险时发出信息给执行单元,实现预报警;执行器则是控制系统的输出部分,它将电控单元形成的控制指令转变为实现控制目标的物理运动,输出是系统根据输入产生的结果。本系统的执行单元主要是实现预报警的功能,最终用来提醒驾驶员采取减速、刹车以及自动向后方的车发出警告信息等有效措施。

三、软件设计

(一)控制单元的软件设计。

控制单元的软件可以分为程序和数据两部分,程序的结构取决于控制单元的功能,数据要与程序的特定部分相联系,并在控制系统自检时保持一定。程序一般包括以下几个部分:(1)软件与控制单元的匹配部分:控制单元的初始化和微处理器与外围设备的内部服务;(2)软件的控制功能部分:其结构取决于控制系统要求实现的控制功能;(3)安全保险功能部分:如输出电路发生短路的处理过程、输人信号出现异常时确定替代值、根据要求设置软件检测程序;(4)自检及环境测试所需的诊断和通讯部分。

(二)程序设计算法思想。

设计算法思想源于双CPU结构，因此需要对二个CPU分开进行编程。我们规定CPU1主要搜集车速和车向信息，第一步先通过转向情况判断数据是否正常，如果正常就进行车速信息的收集。第二步根据CPU2传过来的相对速度信息判断前车速度，根据车速计算二车临界安全车距，最后根据CPU2所采集的车间距离与安全车间距离进行比较,如果安全则循环，若不安全则输出车间距离进行比较。;CPU2主要负责收集车间距离信息、两车间相对车速计算、键盘操作与显示车间距离。

三、系统的实现

(一)距离信息的接收。

通过激光测距传感器测得的实际车间距离信息，经过RS-232C串行接口、串行接口驱动器MAX232传送到CPU2。由于BJ-1型激光测距传感器中的单片机是将测得的 实际车间距离进行了处理之后传送给CPU2的，故激光测距传感器与CPU2之间的数据通信属于单片机之间的双机通信，且属于单工模式，但为了减少由于汽车振动等原因所引起误测，在对CPU2距离信息接收进行编程时，要对激光测距传感器传入的实际车距信息进行数字滤波处理，然后再将其存储到{DS 1609}。

(二)两车相对速度计算。

通过对实际车间距离测量，由CPU2计算其对时间的变化率，即可得出两车之间的相对速度。

(三)本车速度的信息收集。

通过对实际车间距离测量，由CPU2计算其对时间的变化率，即可得出两车之间的相对速度。速度信息属于频率信号。

频率信号在单片机中的处理方式有两种:(1)频率=N个/1秒；(2)频率=1/周期。

在单片机进行速度信息处理时，由于实时性比较强，所以一般采用方式(2)。但在汽车运行过程中得到的周期的脉冲宽度

接上页

并不是固定不变的，在进行数据处理时要对其进行平均处理，使所测得的速度值尽量接近本车的真实速度值。

(四)前车速度计算。

CPU1从DS 1609中取出CPU2计算的相对速度信息，与本车速度相加就可得到 前车的速度。

(五)行车临界安全车距计算。

CPU1根据本车速度和前车速度所在的范围查询程序存储器预先编制好的数据表即可得到行车临界安全车距。

(六)安全/危险判断功能的实现。

将两车间的实际车间距离信息与行车临界安全车距进行比较，若实际车间距离小于或等于行车临界安全车间距离，则判定为危险，否则为安全。危险时单片机则启动报警电路进行报警

(七)译码显示功能。

CPU2将实际车间距离数据转换成BCD码，然后发送到译码显示电路显示。

(八)报警功能。

报警电路被启动，系统就会发出报警。报警可分为声音报警和灯光报警，声音报警由工SD2560来完成，采用模式5;灯光报警由发光二极管导通或截止来实现。

四、结语

本系统研究了一种能够通过声光报警方式提醒驾驶员采取相应措施避免与前方车辆相撞的汽车防追尾碰撞系统。这是一种主动汽车安全系统。装有本系统的汽车在高速公路上正常行驶时,当本车车头接近前车车尾,并有可能与前车发生追尾碰撞时,该系统就会发出报警信息,在系统发出报警后,本车驾驶员应采取制动减速或加速超车等相应措施以避免与前车发生汽车追尾碰撞事故。

参考文献：

[1]赵建国,薛园园等.51单片机开发与应用技术详解[M].北京:北京工业出版社.2009.

[2]张洪润,张亚凡.传感器技术与实验[M].北京:清华大学出版 社,2005:3

[3]王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京:北京航空航天大学出版 社,2005:237.

中图分类号:U463.6

文献标识码：A

文章编号：1671-864X(2016)04-0173-02

作者简介：尤云海(1993.8-)，男，汉族，福建福安，三明学院，本科。