基于毫米波雷达系统的汽车开门防碰撞安全预警系统

李家毅?董少帅?苟立松

摘 要：随着科技的进步，人民生活水平的日益提升，驾驶员和机动车的日益剧增也给道路交通带了许多问题。本作品探讨的是由于驾驶员或乘客未注意后方来车而突开车门造成的交通事故。作品主要是应用毫米波雷达监测系统通过计算分析，运用蜂鸣警报、强制自锁车门等方式来保证驾驶员、乘客及周围行车之间的安全。

关键词：毫米波雷达;监测;突开车门;安全距离;自锁

1 研究背景

随着生活水平的不断提高，中国机动车保有量不断上升，其中汽车在人们的生活中越来越普及。其中交通事故的发生率随着机动车数量的增多也明显提高，如何降低交通事故的发生率成为人们有待解决的问题。

最近几年由于车辆的车门开启不当导致的交通事故不在少数，俗称“开门死”。这类事故实际上是由于车辆停车时由于开门不当导致停车车辆侧后方的非机动车、行人撞上车门，造成人员伤亡及车辆的损坏。在突开车门造成的碰撞的事故中，如果车内的驾驶员和乘客能获得预警并知道车侧后方有非机动车或者行人，这类事故在很大程度上得到缓解。

现在国内市场上这样的安全预警系统不多，应用于实际的少之又少。本小组对以毫米波雷达为基础的汽车开门防碰撞安全预警系统进行讨论研究。

2 系统启动前提条件

1）正常行车途中（有一定速度）时中控锁成锁死状态，当停车开门时驾驶员手动打开中控锁时启动系统。

2）当出现车辆档位移至倒车档位时，系统启动。

3）安全带拆卸时，系统启动。

4）速度较慢逼近停止时，右转向灯处于常闪状态时，系统启动。[1]

3 系统工作原理

车载毫米波雷达

3.1 测速原理

根据多普勒效应，毫米波雷达的频率变化、本车后方监测目标的速度是紧密相关的，根据反射回来的毫米波频率和发射频率之间的一个差值即多普勒频率，多普勒频率的值与后方监测目标的速度成正比，由此可以得知后方监测目标的运动速度。

3.2 测距原理

毫米波雷达通过发射天线发出相应波段的有指向性的毫米波，当毫米波遇到后方监测目标后反射回来，通过接收天线接收反射回来的毫米波。根据毫米波的波段，通过公式计算就可以知道毫米波雷达（本车）和目标之间的相对距离（x）了，同时也就知道目标的位置。

x代表本车与目标之间相对距离，t代表毫米波的飞行时间，C是光速

4 测量方位角原理

通过毫米波雷达的发射天线发射出毫米波后，遇到被监测物体，反射回来，通过毫米波雷達并列的接收天线，通过收到同一监测目标反射回来的毫米波的相位差，就可以计算出被监测目标的方位角了。

此系统主要通过检测分析车身两侧后方来车及车内的实际情况及各个信号的综合运用来判断后方车辆是否处于构成危险的区域及是否会造成事故并进行提醒和强制锁定车门的装置。以此来达到避免安全事故的发生的目的。系统首先通过一个信号采集系统采集线性电信号，采集的信号分别来自四个方面：1）当停车后，车内的中控锁从锁死状态到打开状态。2）当汽车挡位移至倒车挡位时。3）安全带拆卸时。4）汽车速度较慢逼近停止时，右转向灯处于常亮状态。

当采集系统判断存在这几个信号中的其中一个时，再通过电信号传给控制系统发出指令开启雷达检测系统，进而雷达检测系统开始检测后方运动车辆与雷达安装位置的距离S，及车辆与雷达安装位置的夹角同车身正方向直线的夹角Φ，再将测量的数据通过信号传送回控制系统进行判断，S*sinΦ是否

一、（若不满足条件，则不进行预警，再判断条件5和条件6是否满足，①若满足其中之一就关闭整个系统，②若条件5和6都不满足，再由雷达系统检测，又进行判断循环。）

二、（若满足条件，再进行判断S*sinΦ是否

其中条件5即判断车辆重新具有速度是通过车内的霍尔传感器方波信号的不同采集数据将汽车速度数据传到控制系统进行判断。条件6：同样与前面介绍的电信号采集过程一样，当遥控锁接收到遥控钥匙的信号时，同时将此信号穿输到采集系统再进行进一步判断。信号采集系统和控制系统都通过MATLAB把模型转化为动态链接，再与单片机相连接。由此组成一个完整的毫米波雷达系统

如图，为本系统的雷达监测区域示意图，该系统监测区域主要分为两个区域，第一个区域为蜂鸣警报响起区域该段距车身30m，后方车辆在这段距离有足够的时间改变自身的行车轨迹;第二个区域为车门自锁位置，经过分析，该区域长度为a（8m）。因此的当车辆临近此区域时，通过自锁车门的方式在尽量不影响上下车的情况下来保障乘客、驾驶员和行车的安全。

5 系统关闭条件：

1）车辆重新具有一定速度且中控锁锁上，档位为前进档时，系统关闭（运动）。

2）遥控锁接收到遥控钥匙所发射的信号时，系统关闭（静止）。

6 结语

智能交通领域是未来交通人将深入研究探讨的一个前沿领域，该领域力求实现人、车、路的智能化协调发展。在智能化的时代，安全要素是我们必须首要考虑的。该系统综合运用毫米波雷达和各类传感器，使得驾驶员、乘客及行车之间的安全能够得以保证。该系统智能、灵活，相信在智能交通领域中将会具有其极具特色的优势。

参考文献

[1]王明亮.基于后视摄像头的车门开启安全预警系统研究[D].重庆理工大学，2015.

[2]岳文豹.FMCW雷达测距系统的研究与实现[D].中北大学，2013.

[3]吴进军，方继根等.基于CAN总线的新能源汽车ECU控制器程序刷写系统设计[J].机电产品开发与创新，2018.

作者简介

李家毅（1999-），大学本科，研究方向：交通运输。

董少帅（1998-），大学本科，研究方向：交通运输。

苟立松（1999-），大学本科，研究方向：交通运输。