基于CAN總線的智能型安全氣囊

本文設計了基于CAN總線的汽車智能型安全氣囊，從而提高了汽車乘員的乘坐安全性。

一、安全氣囊CAN結構設計

現代汽車電子控制系統有各子系統控制單元（ECU）共同構成實時控制系統，網絡控制單元作為“指揮中心”分享信息。智能型安全氣囊在工作過程中，需要采集駕駛室內座椅壓力控制單元的信號、預緊安全帶控制單元的工作信號、車速信號、剎車信號等，從而進行實時控制是否需要引爆安全氣囊。

駕駛員啟動車輛后，安全氣囊控制單元采集預緊型安全帶的工作信號，安全氣囊只有在安全帶起作用的前提下才進行工作；安全氣囊控制單元同時還要采集座椅壓力信號，從而判斷副駕駛位是否有乘客，以及乘客是兒童、矮小乘員還是成年人。

二、預緊型安全帶的設計

預緊型安全帶裝置主要由安全帶、89S52單片機、制動踏板變化速率傳感器、方向盤轉角速率傳感器、車速傳感器、汽車雷達、語音報警裝置、回卷器電機、吸能安全帶裝置、紅外裝置等組成。

當汽車開始運行時，預緊型智能安全帶提醒駕駛員系上安全帶，當車速達到20 km／h時，若乘客仍沒有系安全帶，發動機控制單元就會發出斷油信號，迫使發動機停止工作；而且當駕駛員踩剎車時，安全帶回卷電動機會提前將安全帶的余隙收緊，減少安全帶作用時間，避免由于安全帶余隙過大而造成的人體傷害。

1.預緊型安全帶的報警提醒功能

預緊型安全帶提醒裝置控制電路由單片機89S52、語音報警電路、車速傳感器和模／數轉換部分以及單片機工作所必需的復位電路和晶振電路組成。發動機點火后，控制部分得電工作，同時報警器打開，進行短時間（7s）報警后停止。控制部分在不停地檢測車速信號和安全帶信號，當安全帶未系而車速達到10km／h時，報警器打開持續報警，當系上安全帶后，鎖扣內的鎖扣開關被安全帶插扣斷開，控制部分電源被斷開而停止工作，報警也停止，從而完成提示工作。如果此時駕駛員仍然不系上安全帶，當車速超過20km／h時，就發送信號給發動機ECU，ECU控制斷油停車。

2.預緊型安全帶的預緊功能

安全帶預緊裝置控制電路主要由單片機89S52、電動機控制電路、雷達電路、制動踏板變化速率信號采集電路和方向盤轉動速率信號采集電路等組成。

在車輛在行使過程中，當駕駛員急踩制動踏板時或急打方向盤時，安全帶電動機開始正轉，電動機齒輪帶動回卷器齒輪轉動，將安全帶的余隙收縮，把乘員約束在座椅上；大約20秒后電動機開始反轉，將安全帶恢復到松弛狀態，使乘員有自由活動的余地，增加乘客的舒適性。

三、座椅壓力控制單元的設計

在汽車座椅上安放Tekscan傳感器，通過Tekscan傳感器監測座椅所受靜載荷和動載荷的變化，運算器對載荷數據加以處理，最后判斷出副駕駛位是否有乘客，乘客是兒童、矮小乘員還是成年人。

在體壓分布圖中，顏色越紅的地方，表示此處的乘員體壓數值越大，紅色的地方表示該處的乘員體壓分布最大，顏色為白色的地方表示該處乘員體壓為零。乘員體壓（相當于人體的大部分質量）在其坐姿保持常態下，是以乘員臀部輪廓且較為集中的單位壓力分布在汽車坐墊上，壓力分布為從小（座椅邊緣）到大（座椅與椅背相交處）平滑地過渡。應用人工神經網絡中的BP算法，通過座椅壓力的分布數據，識別乘員的體型特征，即判斷車內乘員是否是兒童，或是身材矮小的成年人，還是正常體重的成年人，從而輔助控制汽車安全氣囊系統的工作。

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（作者單位：駱曉玲，青島科技大學；

秦程現，萊蕪市高級技工學院）