孫世政 楊景忠 黃世海 黃登宏 秦盈盈

重慶交通大學(xué)，重慶 400000

智能車載防追尾無線聲光預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

孫世政 楊景忠 黃世海 黃登宏 秦盈盈

重慶交通大學(xué)，重慶 400000

以 ARM Cortex-M為核心控制器為核心，設(shè)計了智能車輛防追尾無線聲、光報警系統(tǒng)，目的是減少惡劣天氣造成的大霧和大雨、工作人員注意力不集中、前方車輛的緊急制動信息不及時而造成的追尾事故。

信號處理；無線傳輸；GPS定位；STM32

本項目以ARM Cortex-M為核心控制器設(shè)計了智能車載防追尾無線聲光預(yù)警系統(tǒng).該系統(tǒng)屬于車輛主動式安全預(yù)警系統(tǒng)的一種，旨在減少由于大霧、大雨等惡劣天氣原因和駕駛員注意力不集中；前方車輛的緊急剎車信息未能有效及時傳遞所引發(fā)的追尾事故。系統(tǒng)通過采用在車輛剎車板上安裝壓力傳感器的方式，實時監(jiān)測車輛的剎車信息，通過分析采樣時間和壓力變化的關(guān)系，對剎車等級進行分類，同時結(jié)合 GPS模塊實時采集的行駛車輛位置信息，然后通過ZigBee無線傳輸發(fā)送到附近車輛的接收端，經(jīng)控制中心模塊的分析、運算，依據(jù)剎車等級啟動聲光分級預(yù)警機制；及時提醒駕駛員做出相應(yīng)的防護措施[1]。

1 知識需求

對51系類單片機有著較為扎實的應(yīng)用基礎(chǔ)，電路原理，電子技術(shù)，單片機等課程有所了解，在無線通信，如藍牙、ZigBee等方面有實踐的經(jīng)驗；項目也需要STM32，PCB制作，并將控制系統(tǒng)設(shè)計，數(shù)字信號處理，算法的設(shè)計融入其中，有著豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗更佳；同時擅長軟硬結(jié)合的高級語言，如 C、Java的編程等更好。

2 項目開展的條件和前期準(zhǔn)備

本項目依托單位重慶交通大學(xué)機電與車輛工程學(xué)院擁有多通道信號采集、信號動態(tài)分析等軟件，可為本項目的開展提供了必要的測試條件。同時，電工電子實驗室有示波器、萬用表、數(shù)據(jù)采集卡等相關(guān)的測試系統(tǒng)和儀器設(shè)備，均可為本項目的研究提供強大的試驗支撐。項目組成員由電氣、電子專業(yè)的同學(xué)組成，是一支年輕富有朝氣的創(chuàng)新團隊。本項目可以利用各方面條件開展工作，學(xué)院和實驗室的支持可以為本項目的實施提供有力的保證[2]。

經(jīng)過查閱大量的文獻和資料，針對現(xiàn)有的防追尾系統(tǒng)進行了深入的分析和研究，對本項目中的智能車載防追尾無線聲光預(yù)警系統(tǒng)進行了方案設(shè)計，確定了技術(shù)路線，對方案的可行性進行了分析，證明本項目內(nèi)容具有創(chuàng)新性和實用性，方案切實可行。

3 項目方案

計劃（如圖1所示）。

本項目中的系統(tǒng)基于嵌入式技術(shù)，研制一種以ARM Cortex-M為核心的智能車載無線聲光預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)通過采用在車輛剎車板上安裝壓力傳感器的方式，實時監(jiān)測車輛的剎車信息，通過分析采樣時間和壓力變化的關(guān)系，對剎車等級進行分類，同時結(jié)合 GPS模塊實時采集的行駛車輛位置信息，然后通過ZigBee無線傳輸發(fā)送到附近車輛的接收端，經(jīng)控制中心模塊的分析、運算，依據(jù)剎車等級啟動聲光分級預(yù)警機制，及時提醒駕駛員做出相應(yīng)的防護措施。

圖 1 系統(tǒng)原理框圖

技術(shù)路線（硬件模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖所示）：

圖 2 硬件模塊結(jié)構(gòu)框圖

本系統(tǒng)硬件模塊主要包括：傳感模塊、信號處理模塊、控制模塊、無線傳輸模塊、GPS定位模塊、顯示模塊和預(yù)警模塊。傳感模塊主要由壓力傳感器組成，該模塊通過將壓力傳感器直接安裝在車輛的剎車底板上，實時監(jiān)測剎車信息；信號處理模塊主要包括模擬濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換，將傳感模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸出到控制模塊；控制模塊主要由ARM-Cortex M 組成，分析采樣時間和壓力變化的關(guān)系進行剎車等級分類，控制接收GPS 車輛的位置信息，結(jié)合本車坐標(biāo)及行駛方向決策是否需要響應(yīng)接受到的剎車信息；無線模塊，采用ZigBee無線通信模塊實現(xiàn)，負責(zé)發(fā)送和接收剎車和車輛坐標(biāo)信息；顯示模塊和預(yù)警模塊則負責(zé)顯示預(yù)警信息。

本項目所設(shè)計的系統(tǒng)通過分析采樣時間指標(biāo)和壓力指標(biāo)變化的關(guān)系，采用剎車等級分類和聲光分級預(yù)警方式，可有效區(qū)分前方車輛長距離輕剎車、緊急剎車、轉(zhuǎn)彎剎車等情況，送控制中心計算分析后，更加科學(xué)地為后車是否剎車提供決策參考。項目是電工理論與新技術(shù)的研究熱點，屬于機械電子與智能交通的交叉研究。該項目主要研究內(nèi)容涉及電氣工程和機械電子專業(yè)的核心知識，因此通過該項目的實施有助于鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、團隊合作能力、動手能力；有助于學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)科的前沿技術(shù)。該項目的研究方案合理，有一定的創(chuàng)新性。

[1]杜江偉.基于車車通信的安全車距研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2012.

[2]張譯芳.高等級公路行車安全距離及防追尾碰撞預(yù)警系統(tǒng)的研究[D].西安：長安大學(xué)，2016.

Design of Intelligent Vehicle Lightning Warning System for Intelligent Vehicle

Sun Shizheng Yang Jingzhong Huang Shihai Huang Denghong Qin Yingying
Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400000

This project is designed with ARM Cortex-M as the core controller.Intelligent vehicle anti-rear-end wireless sound and light warning system is a kind of vehicle active safety early warning system.It aims to reduce the bad weather caused by fog and heavy rain.Staff attention is not concentrated, the front of the vehicle's emergency brake information is not effective and timely delivery caused by rear-end accident.

signal processing; wireless transmission; GPS positioning; STM32

TP29

A

1009-6434（2017）3-0111-02