解析安全車距預警裝置設計論文

1 引言

隨著經濟的發展，汽車成為大多數家庭的必備品。汽車在給人們帶來便利生活的同時，也使得交通事故發生率呈不斷上升的趨勢，而交通事故的發生往往與駕駛員的疲勞駕駛和對車距的錯誤判斷有直接關係。如果能在事故發生前對駕駛員發出預警，則可在很大程度上減少或預防事故的發生。因此，對安全車距預警系統的研究具有很好的現實意義。

2 系統的總體設計

2.1 總體結構功能

系統功能的設計主要是由安全車距預警系統的結構以及功能組成的。該系統主要是依據駕駛員設定及車輛整體的`狀態確定當時的安全車距，並依據當前的車況和路況資訊，使油門開度和制動壓力達到車輛保持安全距離行駛的需要。通過油門執行器控制演算法和制動執行器控制演算法，並通過控制相應執行器來實現油門開度和制動壓力，同時當前的車量資訊狀況和路面狀況資訊將通過顯控裝置提供給車輛的駕駛員，使駕駛員能提前進行預防。

2.2 預警裝置系統

全車距預警裝置系統主要可以分為測距模組、資訊採集模組、液晶顯示模組、主控模組等四大模組，其功能如下：①測距模組：由紅外線測距儀發出紅外線，以達到對周圍物體的距離進行測量的目的。②資訊採集：通過感測器收集汽車各方位的行駛狀態。③液晶顯示：通過資訊採集組合處理後顯示汽車周圍與物體的距離。④主控單元：是掌管指令發出撤回處理等的中央系統。為了實現上述功能，並實現車輛的安全距離預警系統的實時性，只有一個單一的電控單元是難以實現的，同時對系統的擴充套件和其他電控系統的資訊共享也很難做到。為保證系統的及時性和可靠性實現，開放式通訊和各元件的分散式控制，安全車距保持系統特別將CAN 匯流排也應用於其中。

3 紅外線測距設計

3.1 紅外線測距儀工作原理

利用的是紅外線傳播時的不擴散原理。當測距儀內的紅外線發出，碰到反射物被反射回來，被測距儀接收到時，再根據接收到紅外線的時間及紅外線的傳播速度計算距離。簡單地說就是先對準目標，然後接通紅外線測距儀電源，開啟發無線電路，經過發射系統，發射紅外訊號，同時，取樣器發射訊號，當作計數器開門的脈衝訊號，啟動計數器，時鐘振盪器向計數器輸入有效的計數脈衝，由目標反射回來的紅外線回波作用在光電探測器上，轉變為電脈衝訊號，經由放大器放大，進入計數器，作為計數器的關閉訊號。其測距公式為：L=Ct/2。式中：L—待測距離;c—光速;t—光脈衝在待測距離上往返傳輸所需要的時間。求出光脈衝在待測距離往返傳輸中所需要的時間就可以通過上式求出目標距離。

3.2 紅外線電路設計

(a)發無線電路組成：紅外發射驅動電路包括一個共射放大電路和一個作為開關的三極體電路。(b)發無線電路工作原理：在共射放大電路中，紅外發光二極體TLN205 連線於共射放大電路的集電極，與基極和發射極相接的二極體起溫度補償作用。控制管腳Vin 與微控制器相接。當控制管腳Vin 輸入訊號時，控制電路的三極體導通,則整個電路導通,紅外發光二極體TLN205 發射出紅外光(c) 接收電路組成: 紅外接收驅動電路包含紅外接收管TPS708 和兩個電壓串聯負反饋模擬運算放大電路兩個模組。(d)接收電路工作原理:紅外發光管TLN205 發射出的紅外光，遇到前方障礙物會反射回來，由紅外接收管TPS708 接收，此時TPS708 會產生一個與光強相對應的電流。電流經過LM358兩級放大後，在輸出端可以獲得一個0～3V 的模擬電壓，由微控制器模擬輸入量進行A/D 轉換，最後將轉換結果通過LED顯示出來

4 報警系統設計

微處理器直接對聲光報警電路和LED 顯示器進行控制。LED 液晶屏通常是以數字的形式反映障礙物與車之間的距離，用聲音的不同頻率來預警與周圍物體的距離，在不同距離時會發出不同的聲音，如2 米時有警報聲，但低沉且時間間隔長;1.5米時聲音變為急促且時間間隔變短;當小於1 米時，會發出長鳴聲指示燈變紅並且閃爍不停，以此達到報警的目的。此程式採用了模組化設計，包含主程式和子程式兩個模組，通過系統初始化，控制脈衝訊號的發射和接收，再根據時間計算與周圍物體之間的距離，並且根據車輛行駛速度確定是否在對應的安全距離範圍內，是否發出警報。

5 結論

安全車距預警系統的出現能夠實現車輛的安全行駛和安全距離進行預警，提示駕駛員提前進行防範，減少事故的發生。該系統不僅成功地使人—車—路一體化，從而達到安全控制的目的，提高行車的安全效能，同時也採用了微處理器設計，使資料處理和實時控制的功能得到充分發揮。本系統還具有體積小、使用方便的特點，因此具有很高的實用性。其缺點是在一些意料之外的噪聲影響下，紅外線感測器有時也會發出錯誤報告。