汽車側方輔助安全系統設計

張岳　吳海

摘 要：作為重要的交通工具，汽車已經成為人們日常生產生活不可或缺的一部分，汽車的安全性也引起了人們的重視。文章設計了一種汽車側方輔助安全系統，能夠防止車上人員下車時被撞以及后方車輛撞上突然開啟的車門，同時此裝置還能用于在轉向時提示后方相應側是否有近距離的車輛。

關鍵詞：汽車側方輔助安全系統；設計；計算模型

引言

當今社會，隨著經濟的發展，汽車作為快捷便利的交通工具，已成為人們日常生活工作中密不可分的一部分。同時，對于汽車安全性問題也逐漸成為人們關注的焦點。有關汽車安全性能的研究和新技術的應用也一直受到廠商的重視，從最初的保險杠減振系統、乘客安全帶系統、安全氣囊到汽車碰撞試驗、車輪防抱制動系統（ABS）、驅動防滑系統（ASR），車輛穩定控制系統（VSC），到無盲點、無視差安全后視鏡及兒童座椅系統的研究，這些都是出于車的安全性而設計的[1]。

然而，由于現代社會生活節奏越來越快，車上人員下車時由于匆忙，往往忘記查看車后疾馳而來的車輛，而后方車輛駕駛員又來不及對前方車輛人員的突然下車做出反應，這造成了巨大的交通事故隱患。前方車輛下車人員可能被后方車輛撞傷，后方車輛又有可能因為撞到車門或者緊急避讓給車內人員造成巨大傷害，特別是后方車輛為非機動車時，駕駛人員所受的傷害更大。在這個情況下，傳統的被動安全技術難以保證車輛乘員的安全，我們應使汽車能夠采取主動措施，避免在開車門時因為乘員的一時疏忽而造成意外。

1 汽車側方輔助安全系統設計

由于該作品是汽車安全相關系統，如果發生故障，可能造成嚴重交通事故甚至人員傷亡，因此對其可靠性要求比較高。在實際應用中，該作品可以集成到車身控制系統（BCM）中，減少ECU間的通訊，提高系統的可靠性。另外，根據ISO 26262道路車輛功能安全標準的要求，實現本系統安全生命周期內的功能安全管理是必要的。在硬件開發階段，采用硬件失效模型，通過硬件冗余設計實現硬件的安全目標；在軟件設計階段，采用基于ISO 26262標準的V型開發模型和經該標準認證的軟件開發工具鏈，實現軟件的安全目標；在系統集成和測試階段，采用潛在失效模式及后果分析（FMEA）方法，對系統的安全目標進行驗證。

汽車側方輔助安全系統整體設計由超聲波測距模塊，車速傳感器，控制模塊和執行器等組成，控制模塊的ECU的車速信號可以通過CAN總線獲取，而BCM的車門開閉信號則通過LIN總線獲取。系統具體運作如下：

（1）控制模塊通過CAN總線獲得ECU中的車速信號，若汽車處于車速為零，控制模塊通過LIN總線獲取中控鎖鑰匙是否關閉，若已關閉，說明駕駛員已鎖上車門離開車輛，若開啟則超聲波測距模塊開始測量后方車輛距離，控制模塊通過一定時間間隔測出的兩次車距計算出后方車輛速度。一般城市內車輛車速低于60Km/h，根據車速與剎車距離的關系，選傳感器最小監測范圍為35m。

（2）是否鎖死車門和給予提示的判斷分為兩步：第一步， 控制模塊根據超聲波傳感器所測的車距并計算后方車輛車速； 第二步， 進行安全/危險判定。首先通過對車速度及安全距離的分析建立數學模型，當后方車輛車距小于安全距離時，執行器將會鎖死車門，顯示鎖死功能開啟的LED燈亮。

（3）當汽車在行駛中轉向打轉向燈時，ECU通過轉向燈信號獲

取汽車的轉向，然后開啟對應側的測距傳感器，類似于泊車時的情形，當后方車輛車距小于安全距離時，提示后方有車的蜂鳴器響。

2 汽車安全距離計算模型

車輛剎車制動距離受到包括車輛速度，道路情況，駕駛員反應時間等各種因素的影響，不同情況下將有一個不同的剎車制動距離。因此本系統首先通過超聲波測距模塊測得后方車輛車速，ECU通過車速查表獲得保守的安全剎車距離，以提升防御系統適應性。本系統安全剎車距離通過理論計算和經驗數據求得。

2.1 模型建立條件

3 結束語

通過這次設計研究，文章提出了一種汽車側方輔助安全系統，它能夠在后方有車輛駛來并有可能與車門相撞時，及時給予車內主動報警，以減少開車門疏忽而引起的交通事故。另外，此安全裝置還可以實現車輛轉向時，打開相同側的傳感器，檢測車輛轉向方向后方有無來車；如果后方有來車，則給蜂鳴器和小燈輸出信號，提示駕駛員。此功能適用于遇到惡劣天氣而難以通過后視鏡看清后方是否有車輛時，避免了轉向時后方車輛沒有足夠時間閃避而造成交通事故。