車輛防追尾系統設計中的算法

尤云海

(三明學院，福建 三明　365000)

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車輛防追尾系統設計中的算法

尤云海

(三明學院，福建 三明365000)

摘要：汽車防追尾碰撞系統屬于汽車計算機控制系統,一般由發出控制信號的傳感器,以計算機為核心的控制單元和實現控制目的的執行器三部分構成。傳感器是系統中信息的輸人部分,傳遞給控制單元;控制單元是控制系統的中樞,是系統中的信息處理部分,它通過處理、分析和計算輸人信息形成控制指令,將形成的控制決定傳輸給執行器,處理是控制系統對輸入的響應過程,通過對這三個部分的設計來實現預報警功能,提醒駕駛員采取減速、剎車以及自動向后面的車發出警告信息等。

關鍵詞：車輛；防尾追系統；傳感器

一、前言

近幾年我國汽車總量不斷增加，根據不完全統計未來我國汽車總量將達到4.9億。盡管國家在采取不同的措施實現交通安全，避免交通事故。但是由于數量龐大，撞車事故還是不斷發生。針對這一現狀，設計一款反應快，穩定性好且相對經濟的汽車防碰撞報警系統具有重要的現實意義。汽車防碰撞系統是一種向司機發出信號的裝置。當汽車與障礙物之間的距離達到極限時，汽車發出報警信號，達到提醒司機防止碰撞的目的。

二、汽車防追尾碰撞系統的工作原理及系統組成

(一)汽車防追尾碰撞系統的工作原理。

系統開始工作時,測距離的傳感器發出光或波,同時定時器開始計時,光或波返回被傳感器接收到,當計時器停止計時,計算出實際車間距離,并根據其變化率計算出兩車間的相對速度。車速傳感器將測得的車速傳遞給控制單元,將本車車速與相對速度相加得到前車的速度,計算出這時的行車臨界安全車之間的距離;然后再送至控制單元與臨界安全車間距離進行比較,如果實際車間距離小于或等于臨界安全車間距離時,則控制單元發信號給執行報警單元,從而提醒駕駛員做出相應的動作,從而有效地避免事故的發生。為了防止被動性的不安全,控制單元在必要時也會發出報警信號給后方車輛,讓后方車輛的駕駛員知道前方有不安全事件即將發生,提前做出動作,避免造成嚴重的交通事故。

(二)系統的構成。

汽車防追尾碰撞系統屬于汽車計算機控制系統,一般由感測控制信號的傳感器,以計算機為核心的控制單元以及實現控制意圖的執行器三部分構成。傳感器是系統中信息的輸人部分,它用于感測控制系統外部的信息,并將得到的信息轉換為電信號后傳輸給控制單元,輸人信息是引起控制系統發生變化的原因,在汽車防追尾碰撞系統中,測距傳感器則是把所測到的行車環境信息(前方車輛的車距、方位等)傳遞給控制單元;控制單元是控制系統的中樞,是系統中的信息處理部分,它通過處理、分析和計算輸人信息形成控制指令,將形成的控制決定傳輸給執行器。處理是控制系統對輸入的響應過程,本系統的控制單元則完成防碰撞預測與判斷功能(路徑、臨界車距計算、安全/危險),危險時發出信息給執行單元,實現預報警;執行器則是控制系統的輸出部分,它將電控單元形成的控制指令轉變為實現控制目標的物理運動,輸出是系統根據輸入產生的結果。本系統的執行單元主要是實現預報警的功能,最終用來提醒駕駛員采取減速、剎車以及自動向后方的車發出警告信息等有效措施。

三、軟件設計

(一)控制單元的軟件設計。

控制單元的軟件可以分為程序和數據兩部分,程序的結構取決于控制單元的功能,數據要與程序的特定部分相聯系,并在控制系統自檢時保持一定。程序一般包括以下幾個部分:(1)軟件與控制單元的匹配部分:控制單元的初始化和微處理器與外圍設備的內部服務;(2)軟件的控制功能部分:其結構取決于控制系統要求實現的控制功能;(3)安全保險功能部分:如輸出電路發生短路的處理過程、輸人信號出現異常時確定替代值、根據要求設置軟件檢測程序;(4)自檢及環境測試所需的診斷和通訊部分。

(二)程序設計算法思想。

設計算法思想源于雙CPU結構，因此需要對二個CPU分開進行編程。我們規定CPU1主要搜集車速和車向信息，第一步先通過轉向情況判斷數據是否正常，如果正常就進行車速信息的收集。第二步根據CPU2傳過來的相對速度信息判斷前車速度，根據車速計算二車臨界安全車距，最后根據CPU2所采集的車間距離與安全車間距離進行比較,如果安全則循環，若不安全則輸出車間距離進行比較。;CPU2主要負責收集車間距離信息、兩車間相對車速計算、鍵盤操作與顯示車間距離。

三、系統的實現

(一)距離信息的接收。

通過激光測距傳感器測得的實際車間距離信息，經過RS-232C串行接口、串行接口驅動器MAX232傳送到CPU2。由于BJ-1型激光測距傳感器中的單片機是將測得的 實際車間距離進行了處理之后傳送給CPU2的，故激光測距傳感器與CPU2之間的數據通信屬于單片機之間的雙機通信，且屬于單工模式，但為了減少由于汽車振動等原因所引起誤測，在對CPU2距離信息接收進行編程時，要對激光測距傳感器傳入的實際車距信息進行數字濾波處理，然后再將其存儲到{DS 1609}。

(二)兩車相對速度計算。

通過對實際車間距離測量，由CPU2計算其對時間的變化率，即可得出兩車之間的相對速度。

(三)本車速度的信息收集。

通過對實際車間距離測量，由CPU2計算其對時間的變化率，即可得出兩車之間的相對速度。速度信息屬于頻率信號。

頻率信號在單片機中的處理方式有兩種:(1)頻率=N個/1秒；(2)頻率=1/周期。

在單片機進行速度信息處理時，由于實時性比較強，所以一般采用方式(2)。但在汽車運行過程中得到的周期的脈沖寬度

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并不是固定不變的，在進行數據處理時要對其進行平均處理，使所測得的速度值盡量接近本車的真實速度值。

(四)前車速度計算。

CPU1從DS 1609中取出CPU2計算的相對速度信息，與本車速度相加就可得到 前車的速度。

(五)行車臨界安全車距計算。

CPU1根據本車速度和前車速度所在的范圍查詢程序存儲器預先編制好的數據表即可得到行車臨界安全車距。

(六)安全/危險判斷功能的實現。

將兩車間的實際車間距離信息與行車臨界安全車距進行比較，若實際車間距離小于或等于行車臨界安全車間距離，則判定為危險，否則為安全。危險時單片機則啟動報警電路進行報警

(七)譯碼顯示功能。

CPU2將實際車間距離數據轉換成BCD碼，然后發送到譯碼顯示電路顯示。

(八)報警功能。

報警電路被啟動，系統就會發出報警。報警可分為聲音報警和燈光報警，聲音報警由工SD2560來完成，采用模式5;燈光報警由發光二極管導通或截止來實現。

四、結語

本系統研究了一種能夠通過聲光報警方式提醒駕駛員采取相應措施避免與前方車輛相撞的汽車防追尾碰撞系統。這是一種主動汽車安全系統。裝有本系統的汽車在高速公路上正常行駛時,當本車車頭接近前車車尾,并有可能與前車發生追尾碰撞時,該系統就會發出報警信息,在系統發出報警后,本車駕駛員應采取制動減速或加速超車等相應措施以避免與前車發生汽車追尾碰撞事故。

參考文獻：

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中圖分類號:U463.6

文獻標識碼：A

文章編號：1671-864X(2016)04-0173-02

作者簡介：尤云海(1993.8-)，男，漢族，福建福安，三明學院，本科。