亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于紅外線測(cè)距的汽車防撞系統(tǒng)的研究

        2012-12-22 06:00:08唐理洋張亞君
        電子器件 2012年3期
        關(guān)鍵詞:車距防撞紅外線

        唐理洋,張亞君

        (杭州電子科技大學(xué)電子信息學(xué)院,杭州310018)

        近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,家庭用車和運(yùn)輸用車的數(shù)量急劇增長(zhǎng),不僅使道路更加擁擠,更為嚴(yán)重的是隨之而來(lái)的越加頻繁的交通事故。造成這些事故的原因有多種,客觀上有道路條件、惡劣天氣等的影響,而主觀上是強(qiáng)行超車、錯(cuò)誤估計(jì)車距、司機(jī)開(kāi)小差等等。為了減少因此造成的交通事故,給車輛安裝具有自動(dòng)測(cè)距、報(bào)警、剎車的防撞系統(tǒng)勢(shì)在必行。

        當(dāng)今世界電子技術(shù)發(fā)達(dá),測(cè)距的方法多種多樣,主要有超聲波測(cè)距、激光測(cè)距、微波雷達(dá)測(cè)距和紅外線測(cè)距。這些測(cè)距的原理不同,也各有其優(yōu)缺點(diǎn)。超聲波測(cè)距原理簡(jiǎn)單、成本較低,但是速度易受外界環(huán)境影響,并且測(cè)量的理想距離也只有4 m ~5 m。激光測(cè)距易受汽車震動(dòng)、惡劣天氣、反射鏡表面磨損和污染等因素影響,而使測(cè)距的探測(cè)距離減少1/2~1/3,使用精度大為降低。微波雷達(dá)測(cè)距不僅成本較高,而且易受電磁波的干擾,不適合應(yīng)用于汽車測(cè)距系統(tǒng)。紅外線傳播時(shí)不易擴(kuò)散,穿越其他物質(zhì)時(shí)折射率很小,再加上能適應(yīng)夜晚或能見(jiàn)度差的環(huán)境、應(yīng)用于測(cè)距時(shí)成本低廉,因此便于民間的推廣。

        本文所研究系統(tǒng)的便是根據(jù)紅外線往返目標(biāo)所需的時(shí)間來(lái)判斷目標(biāo)的距離,并結(jié)合單片機(jī)技術(shù),把這種測(cè)距方法應(yīng)用于汽車防撞系統(tǒng),能夠有效的減少追尾等事故,保證交通安全。

        1 紅外線測(cè)距基本原理及防撞系統(tǒng)的建立

        1.1 基本原理

        紅外線測(cè)距器由發(fā)射器和接收器兩部分組成。發(fā)射器不斷發(fā)射出頻率為40 kHz 的紅外線,當(dāng)碰到其他汽車或是障礙物時(shí)反射,接收器接收到反射波信號(hào)后將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。如果知道發(fā)射器發(fā)射信號(hào)與接收器接收反射信號(hào)之間的時(shí)間差t,便可以根據(jù)以下公式計(jì)算出距離S:

        上式中,C 為光速,一般取C=3×108m/s。

        本文的系統(tǒng)采用的是“計(jì)數(shù)”的方式,通過(guò)單片機(jī)處理數(shù)據(jù),其原理是:紅外線發(fā)射器連續(xù)不斷的向外發(fā)射紅外線,當(dāng)紅外線接收器第一次接收到由障礙物反射回來(lái)的紅外線信號(hào)時(shí),經(jīng)電路處理單片機(jī)給出一個(gè)技術(shù)啟動(dòng)信號(hào),單片機(jī)的計(jì)數(shù)器開(kāi)始以一定的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù);當(dāng)接收器再次接收到反射回來(lái)的紅外線信號(hào)時(shí),經(jīng)電路處理單片機(jī)給出一個(gè)停止計(jì)數(shù)脈沖,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。通過(guò)軟件編程,令單片機(jī)能夠自動(dòng)處理這些數(shù)據(jù),用脈沖的周期T 乘以脈沖數(shù)n 就能夠得到發(fā)射紅外線到接收線時(shí)間差t,即:t=nT。把t 代入到S=tC/2 就可以得到測(cè)量距離的最終公式:S=nTC/2

        1.2 汽車防撞系統(tǒng)的建立

        紅外線汽車防撞系統(tǒng)的原理框圖如圖1 所示。圖1 中,整個(gè)汽車防撞系統(tǒng)中除了前面所介紹的紅外線測(cè)距部分,還包括聲光報(bào)警電路,自動(dòng)剎車減速裝置和輸入當(dāng)前汽車速度的電路。

        汽車當(dāng)前速度輸入到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算:結(jié)合與前車的距離變化和可以計(jì)算出前車行進(jìn)速度和加速度;結(jié)合已經(jīng)計(jì)算出的障礙物距離和本身的制動(dòng)能力可以計(jì)算出警戒距離和危險(xiǎn)距離。

        報(bào)警電路由觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)電路、小喇叭和彩燈組成。當(dāng)與障礙物的距離等于或小于警戒距離時(shí)單片機(jī)給觸發(fā)器一個(gè)信號(hào),令觸發(fā)器置位并產(chǎn)生一組脈沖,通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路,使小喇叭發(fā)出報(bào)警聲并令彩燈閃爍,達(dá)到報(bào)警的目的。當(dāng)與障礙物的距離大于警戒距離時(shí),觸發(fā)器復(fù)位,停止產(chǎn)生脈沖。

        自動(dòng)剎車減速裝置。該功能可以手動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉,當(dāng)處于開(kāi)啟時(shí),一旦與障礙物的距離等于或小于危險(xiǎn)距離,便通過(guò)單片機(jī)啟動(dòng)自動(dòng)剎車裝置,令汽車減速防止碰撞。

        圖1 汽車防撞系統(tǒng)原理框圖

        2 硬件電路的設(shè)計(jì)

        2.1 紅外線測(cè)距硬件電路的設(shè)計(jì)

        紅外線測(cè)量距離的硬件電路圖如圖2 所示。

        單片機(jī)間斷發(fā)出編碼不同的脈沖,經(jīng)過(guò)8155 輸出。8155 的高4 位PA 口作為數(shù)據(jù)的發(fā)送端,將信號(hào)輸入到編碼器YYH26 的數(shù)據(jù)端進(jìn)行編碼。CD4011 是頻率為40 kHz 的振蕩器,用于調(diào)制YYH26 產(chǎn)生的編碼信號(hào)。已調(diào)制的信號(hào)經(jīng)8550 放大后由紅外線發(fā)光二極管PH 發(fā)送出去。同時(shí)為了保證紅外線在遠(yuǎn)程發(fā)射時(shí)具有足夠的發(fā)射功率,在發(fā)射端,采用多個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)以增大發(fā)射強(qiáng)度,并安裝聚光鏡使紅外線成束發(fā)射,以增大發(fā)射功率。

        圖2 紅外線測(cè)距硬件電路圖

        VD 是多個(gè)并聯(lián)的紅外線接收二極管,用來(lái)接收反射回來(lái)的紅外線脈沖調(diào)制信號(hào)。接收到的信號(hào)經(jīng)CX20106A 解調(diào)放大后輸入譯碼器YYH27 的14腳。將接收到的地址碼與YYH27 本身的地址碼進(jìn)行比較,如果連續(xù)4 次無(wú)誤則表示解碼成功,同時(shí)把接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)8155 的低4 位PA 口輸入到單片機(jī)中。然后單片機(jī)就可以根據(jù)從發(fā)射至接收到此編碼脈沖的時(shí)間計(jì)算出車距來(lái)。

        2.2 報(bào)警電路

        系統(tǒng)的報(bào)警電路如圖3 所示。報(bào)警電路主要由蜂鳴器、三極管及LED 等組成。電路中,蜂鳴器使用PNP 三極管Q2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。正常時(shí),LED2綠燈亮,三極管不導(dǎo)通,蜂鳴器無(wú)電流通過(guò)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到車距達(dá)到警戒距離時(shí),單片機(jī)就將BUFF 引腳控制電平設(shè)置為低電平,此時(shí)Q2導(dǎo)通,蜂鳴器蜂鳴,LED1 紅燈閃爍,電路便實(shí)現(xiàn)報(bào)警。同時(shí)單片機(jī)還與自動(dòng)剎車系統(tǒng)相連接,當(dāng)車距達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí),啟動(dòng)自動(dòng)剎車系統(tǒng)迫使汽車減速。

        圖3 報(bào)警電路

        2.3 液晶顯示接口電路

        本系統(tǒng)選用ZJM1286BSBD128×64 點(diǎn)陣式液晶顯示器(LCD)來(lái)進(jìn)行顯示,其原理圖如圖4 所示。

        通過(guò)R/W,RS,E,CS1,CS2 作為與MCU 微處理器數(shù)據(jù)總線接口的控制信號(hào),進(jìn)行通信。R/W 端口用于控制液晶讀寫,當(dāng)其為低電平時(shí)LCD 工作在寫模式,高電平時(shí)LCD 工作在讀模式。RS 是指令/數(shù)據(jù)控制信號(hào),它控制存取的方式,可實(shí)現(xiàn)接受數(shù)據(jù)或讀寫指令。CS1,CS2 是片選信號(hào),高電平為有效電平,控制液晶的左右半屏顯示。DB0-DB7 是數(shù)據(jù)總線,其與單片機(jī)端口連接來(lái)進(jìn)行寫命令或讀數(shù)據(jù)。電路中通過(guò)變位器R15可以調(diào)節(jié)背光的亮度,使顯示達(dá)到更好的效果。

        圖4 液晶顯示電路

        3 軟件的設(shè)計(jì)

        汽車防撞系統(tǒng)的軟件流程圖如如圖5 所示。

        圖5 汽車防撞系統(tǒng)軟件流程圖

        圖5 中,需要檢測(cè)的信號(hào)只有經(jīng)障礙物反射回來(lái)的紅外信號(hào)這一個(gè)。當(dāng)系統(tǒng)初始化之后,不斷地進(jìn)行檢測(cè),并通過(guò)控制計(jì)數(shù)器的開(kāi)啟與關(guān)閉得到兩次信號(hào)之間的技術(shù)差值n,這個(gè)數(shù)值與汽車當(dāng)前速度V1是整個(gè)系統(tǒng)的外部輸入數(shù)據(jù)。

        軟件的核心部分是對(duì)數(shù)據(jù)的處理,經(jīng)此可以得到與障礙物的距離、前車速度和加速度、警戒距離、危險(xiǎn)距離。最后是顯示部分和控制部分。前者把車距和前車速度顯示于液晶顯示器上;后者根據(jù)當(dāng)前車距的情況做出不同的反應(yīng)。其中核心部分的算法原理如下介紹。

        3.1 前車速度和加速度的計(jì)算

        在本汽車防撞系統(tǒng)中,前方車輛速度是通過(guò)本車速度V1和與前方車輛的距離S 計(jì)算出來(lái)的。兩車之間的距離S 是時(shí)刻在變化中的,它的值受本車速度V1和前車速度V2影響。設(shè)ΔS 是兩車間距離的增量,Δt 是極短的一段時(shí)間是在時(shí)間Δt內(nèi)的平均速度。

        計(jì)算出前車速度V2后,對(duì)其進(jìn)行微分計(jì)算,便可以得到前方車輛的加速度a,公式為:a=dV2/dt。所以,前方車輛加速度也是實(shí)際測(cè)量和計(jì)算相結(jié)合的結(jié)果。

        3.2 警戒距離和危險(xiǎn)距離的計(jì)算

        從兩車速度判斷,為避免發(fā)生追尾事故,所探測(cè)到的本車到前方車輛的距離S 必須要大于一定的數(shù)值。由于每個(gè)人的反應(yīng)時(shí)間不同、本車制動(dòng)能力、前車意外減速等因素的影響,能夠有效預(yù)防事故的安全距離是時(shí)刻在變化的,所以本系統(tǒng)并不是預(yù)先設(shè)定一個(gè)固定的安全距離,而是根據(jù)本車速度、前車速度、前車加速度等實(shí)際數(shù)據(jù)結(jié)合理論自動(dòng)計(jì)算安全距離,并且將其分為警戒距離和危險(xiǎn)危險(xiǎn)距離,并在達(dá)到不同的距離做出不同的反應(yīng)。該方法與傳統(tǒng)的固定距離相比,極大的提高了效率與精確度。該方法的原理如下:

        正常情況下,駕駛員從發(fā)現(xiàn)狀況到肢體動(dòng)作進(jìn)行剎車有一段反應(yīng)時(shí)間,設(shè)為Tf1,另外拉動(dòng)車閘到汽車剎車也有一段制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間,設(shè)為Td,另外再設(shè)本車的剎車加速度為a1、前車的剎車加速度為a2、本車當(dāng)前速度為V1,前車當(dāng)前速度為V2可以得到兩車剎車減速到0 后之間的距離為:D=V1(Td+Tf1)+(V21/2a1)-(V22/2a2)。

        當(dāng)本車前方是靜止障礙物時(shí),即a2=0 的情況下,D1=V1(Td+Tf1)+(V21/2a1),所得的距離是警戒距離。當(dāng)本車前方是移動(dòng)物體時(shí),由于不知道前車什么時(shí)候突然剎車減速,所以令a2為車輛的正常制動(dòng)加速度,由此得到危險(xiǎn)距離D2。然后,在防撞系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,單片機(jī)不斷的把當(dāng)前車距S 與D1和D2進(jìn)行比較,并在必要時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警和自動(dòng)剎車。

        4 汽車紅外線防撞系統(tǒng)性能評(píng)測(cè)

        為了證明該紅外線防撞系統(tǒng)的實(shí)用性,進(jìn)行了實(shí)際使用結(jié)果的測(cè)試,其中包括靜物距離探測(cè),在公路上行駛過(guò)程中的動(dòng)態(tài)探測(cè),以及報(bào)警和制動(dòng)性能的測(cè)試。

        4.1 靜物距離探測(cè)試驗(yàn)

        把該防撞系統(tǒng)安裝在普通汽車上,令試驗(yàn)汽車靜止,當(dāng)另一輛汽車從遠(yuǎn)處駛向試驗(yàn)車輛時(shí),取一連串間斷的點(diǎn)分別記錄兩車間的實(shí)際距離和防撞系統(tǒng)測(cè)得的距離,其結(jié)果如表1 所示。

        表1 靜物距離探測(cè)試驗(yàn)結(jié)果 單位:m

        4.2 公路上行駛動(dòng)態(tài)試驗(yàn)

        在一輛試驗(yàn)車上安裝該系統(tǒng),然后令試驗(yàn)車與普通車在寬松公路上同向行駛。觀察系統(tǒng)測(cè)得的車距與前車速度變化,并將結(jié)果記錄成表2。

        表2 公路上行駛動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果

        4.3 報(bào)警及制動(dòng)能力測(cè)試實(shí)驗(yàn)

        《中華人民共和國(guó)道路交通安全法》規(guī)定:機(jī)動(dòng)車在高速公路上行駛,車速超過(guò)100 km/h 時(shí),安全車距為100 m 以上;車速低于100 km/h 時(shí),最小安全車距不得少于50 m。交管部門解釋,當(dāng)機(jī)動(dòng)車時(shí)速為60 km 時(shí),行車間距應(yīng)為60 m 以上;時(shí)速為80 km 時(shí),行車間距為80 m 以上,以此類推。

        測(cè)試過(guò)程中,令實(shí)驗(yàn)車輛以不同速度接近前方設(shè)置的布制屏障(安全考慮),分別記錄啟動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)剎車的距離,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄分析,如表3 所示。

        表3 報(bào)警和制動(dòng)能力分析

        由此可見(jiàn),該系統(tǒng)能夠在車距過(guò)近時(shí)進(jìn)行報(bào)警提醒,其制動(dòng)能力也可以有效的預(yù)防汽車追尾事故的發(fā)生。

        5 結(jié)論

        該“汽車防撞系統(tǒng)”通過(guò)紅外線測(cè)距確定兩車之間的距離,以單片機(jī)為核心處理數(shù)據(jù),經(jīng)智能計(jì)算從而得到限定距離、前車速度和加速度等。當(dāng)兩車距離小于警戒距離時(shí),系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警,以提醒駕駛員注意;當(dāng)車距進(jìn)一步縮小達(dá)到危險(xiǎn)距離時(shí),會(huì)采取自動(dòng)剎車的手段來(lái)迫使汽車減速,從而預(yù)防追尾事故的發(fā)生。本系統(tǒng)相較于其他防撞系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn),如測(cè)距精確度更高、安全距離根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)測(cè)算等等,再輔以計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù),相信能夠有廣闊的前景。

        [1] 侯志新,胡建軍,張世義. 汽車紅外線防碰撞控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].重慶工學(xué)院學(xué)報(bào),2007,21:99-102.

        [2] 胡瑜.汽車防碰撞系統(tǒng)的應(yīng)用與研究[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2010,161:214-216.

        [3] 劉克旺.基于紅外線技術(shù)的汽車警示系統(tǒng)[J].科技縱橫,2010(4):238-243.

        [4] 岳昕,康文,李會(huì).高速公路汽車追尾事故智能預(yù)警系統(tǒng)的研究[J].森林工程,2005,21(3):26-28.

        [5] 楊幫文.新型集成器件實(shí)用電路[M]. 修訂版.北京:電子工業(yè)出版社,2006.

        [6] 楊欣. 車輛紅外線警示系統(tǒng)[P]. 中國(guó)專利:ZL02213501.4,2003-2-12.

        [7] 荊崇波,苑士華,郭曉林. 雙離合器自動(dòng)變速器及其應(yīng)用前景分析[J].機(jī)械傳動(dòng),2005,56:56-58.

        [8] 吳佐銘,褚超美,顧健華. 雙離合自動(dòng)變速器技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J].機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2008,27:1352-1353.

        [9] Antonella Ferrar.Automatic Pre-crash Collision Avoidance in Cars[M].Italy:University of Parma Press,2004.

        猜你喜歡
        車距防撞紅外線
        紅外線超高溫瞬時(shí)滅菌機(jī)(UHT)
        基于單目視覺(jué)車距測(cè)量方法綜述
        看不見(jiàn)的光——紅外線與紫外線
        啄木鳥(niǎo)的防撞科學(xué)
        不保持車距將被罰款
        不保持車距將被罰款
        莫愁(2018年20期)2018-07-19 08:44:52
        鋁合金在汽車前防撞梁輕量化中的應(yīng)用
        汽車工程師(2018年1期)2018-07-13 00:47:56
        基于單目視覺(jué)的高速公路安全車距預(yù)警系統(tǒng)
        霧天上高速 防撞有招數(shù)
        空中交通防撞系統(tǒng)(TCAS Ⅱ)的排故與維護(hù)
        国产小车还是日产的好| 国产suv精品一区二区6| 国产精品午睡沙发系列| 国产亚洲精品综合在线网址| 亚洲不卡高清av在线| 久久精品国产免费观看三人同眠| 久久亚洲色www成人欧美| 男人j进女人p免费视频| 精品日本免费观看一区二区三区| 一区二区三区四区国产99| 55夜色66夜色国产精品视频| 日本污视频| 亚洲精品一区二区三区日韩 | 精品一区二区三区影片| 日本不卡不二三区在线看| 把女人弄爽特黄a大片| 九九视频在线观看视频6| 久久国产精品岛国搬运工| 日韩美女av一区二区| 久久www免费人成精品| 久久免费视频国产| 国产精品久久久精品三级18| 男女av一区二区三区| 精品无码中文字幕在线| 亚洲三区二区一区视频| 日韩精品一区二区三区影音视频 | 97人妻人人揉人人躁九色| 国产熟妇人妻精品一区二区动漫| 日日爽日日操| 亚洲成av人片极品少妇| 人妻插b视频一区二区三区| 在线精品国产一区二区| 久久精品网站免费观看| 无遮挡激情视频国产在线观看| 九九99久久精品国产| 色婷婷久久免费网站| 色综合久久丁香婷婷| 日本在线免费一区二区三区| 午夜天堂av天堂久久久| 双乳被一左一右吃着动态图| 亚洲中文字幕无码不卡电影|