鄧世越

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舊車改造之防止車門誤開啟系統(tǒng)

鄧世越

（東北師范大學(xué)附屬中學(xué)，吉林 長(zhǎng)春 130021）

針對(duì)由于停車時(shí)機(jī)動(dòng)車上乘坐人員沒有觀察車外環(huán)境，徑直開啟車門，導(dǎo)致車門碰撞行人及運(yùn)動(dòng)的物體引起事故越來(lái)越頻繁的狀況，并基于目前在道路上行駛的舊車不具備車門誤開啟的報(bào)警提醒系統(tǒng)，提出了一種紅外線與超聲波組合檢測(cè)及報(bào)警提醒系統(tǒng)。當(dāng)行人或運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)入到測(cè)量范圍內(nèi)，紅外線模塊會(huì)探測(cè)到有物體進(jìn)入，同時(shí)超聲波模塊測(cè)量物體與車門的距離，單片機(jī)控制單元接收到超聲波測(cè)量的信息并進(jìn)行分析處理，觸發(fā)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，提醒車內(nèi)乘坐者不要打開車門以避免發(fā)生碰撞事故或者損壞車門。

舊車改造；紅外線探測(cè)；超聲波測(cè)距；單片機(jī)控制單元；報(bào)警系統(tǒng)

前言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市的機(jī)動(dòng)車保有率也不斷增加。交通事故就逐漸成為了造成人類成員非正常死亡的最主要原因，并且至今仍處于不斷增長(zhǎng)的時(shí)期[1]。汽車的大量普及造成城市道路擁堵，機(jī)動(dòng)車臨時(shí)停靠路邊下客，車門隨時(shí)開啟的情況時(shí)有發(fā)生，車上乘客開啟車門前因瞭望不足，突然開啟車門后，車門與行人或后方行駛的車輛及自行車產(chǎn)生刮擦，導(dǎo)致行人及車輛受損的情況時(shí)有發(fā)生，造成身體及經(jīng)濟(jì)損失。

本系統(tǒng)屬于汽車功能技術(shù)領(lǐng)域，尤其應(yīng)用于行進(jìn)間中途短暫停車的情況，主要關(guān)注舊車改造。

有了這個(gè)系統(tǒng)之后，就可以提供一個(gè)使交通更加和諧的方法[2]。

1 項(xiàng)目方案

基于紅外線與超聲波組合的車門安全開啟檢測(cè)及提醒系統(tǒng)主要功能是通過(guò)檢測(cè)分析汽車周圍環(huán)境，達(dá)到系統(tǒng)的實(shí)際意義[3]。其目的是提供一種安全的車輛開啟報(bào)警系統(tǒng)，以避免車門打開時(shí)與接近車門的行人或者移動(dòng)物體發(fā)生碰撞。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是，當(dāng)系統(tǒng)感應(yīng)到車門附近一定范圍內(nèi)存在行人或移動(dòng)物體以及其他障礙物時(shí)，蜂鳴器會(huì)持續(xù)鳴響，以提醒車內(nèi)人員不要打開車門，從而降低碰撞事故發(fā)生的機(jī)率。

1.1 總體方案

在仔細(xì)分析紅外線傳感器特點(diǎn)的基礎(chǔ)上[4]，綜合考慮超聲波測(cè)距功能，采用超聲波與紅外線組合檢測(cè)，對(duì)周圍行進(jìn)物體進(jìn)行數(shù)據(jù)捕捉采集，范圍角度為車門寬度內(nèi)開啟的最大角度。由紅外線模塊感知到人或物體進(jìn)入預(yù)警區(qū)，超聲波模塊測(cè)量距離，到達(dá)報(bào)警距離后，啟動(dòng)報(bào)警程序，蜂鳴器報(bào)警。

1.2 硬件方案

本系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電路，電阻，電源，穩(wěn)壓模塊，紅外感應(yīng)模塊，超聲波測(cè)距模塊，反相器，電容，報(bào)警系統(tǒng)，單片機(jī)核心板。紅外模塊與超聲波測(cè)距模塊安裝在汽車后方，單片機(jī)核心板控制驅(qū)動(dòng)電路，報(bào)警系統(tǒng)在接收到單片機(jī)核心板發(fā)出的指令后發(fā)出蜂鳴報(bào)警，同時(shí)報(bào)警燈亮，反相器起到增加驅(qū)動(dòng)能力的作用。

1.3 軟件方案

本系統(tǒng)的檢測(cè)與報(bào)警提醒由輸入部分，處理模塊和輸出部分組成。

輸入部分由紅外線檢測(cè)模塊和超聲波測(cè)距模塊組成，紅外線檢測(cè)是否有物體進(jìn)入?yún)^(qū)域范圍，超聲波測(cè)量距離，并將檢測(cè)結(jié)果以信號(hào)的形式發(fā)給處理模塊。

處理模塊主要是以單片機(jī)為核心的控制板，輸入部分所檢測(cè)到的信號(hào)會(huì)發(fā)送給控制板，控制板接收到信號(hào)后，會(huì)對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行分析和處理。根據(jù)處理結(jié)果判斷是否向輸出部分發(fā)送指令。

輸出部分由報(bào)警系統(tǒng)組成，主要包括三極管，反相器，蜂鳴器及發(fā)光二極管，報(bào)警系統(tǒng)接收到控制板發(fā)送的信號(hào)后會(huì)發(fā)出蜂鳴聲及紅色報(bào)警燈亮。

處理模塊對(duì)輸入信號(hào)的分析處理及對(duì)輸出報(bào)警的控制是由單片機(jī)編寫好的程序完成的。

2 系統(tǒng)原理

用以單片機(jī)為核心的控制板來(lái)驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)行檢測(cè)，處理及輸入和輸出。系統(tǒng)簡(jiǎn)圖見圖1。

圖1 系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

仿真電路圖如圖2所示，圖中利用紅外線檢測(cè)是否有物體進(jìn)入?yún)^(qū)域，當(dāng)物體進(jìn)入到檢測(cè)區(qū)域后，電阻產(chǎn)生變化，帶動(dòng)電壓變化（有物體：8V，無(wú)物體：0V），同時(shí)超聲波模塊在物體進(jìn)入到區(qū)域后開始測(cè)量距離，并將信號(hào)輸入單片機(jī)電控單元，最后由電控單元輸出控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)預(yù)警[5]。

圖2 仿真電路圖

3 方案具體實(shí)施

方案實(shí)施主要從系統(tǒng)模型制作和安裝測(cè)試兩方面進(jìn)行。

3.1 系統(tǒng)模型物料清單

表1 模型物料清單

3.2 系統(tǒng)安裝位置

安裝在后擋風(fēng)玻璃外側(cè)，與車身中軸線呈30度角。對(duì)周圍行進(jìn)物體進(jìn)行數(shù)據(jù)捕捉采集，范圍角度為車門寬度內(nèi)開啟的最大角度。由紅外線模塊感知到人或物體進(jìn)入預(yù)警區(qū)，超聲波模塊測(cè)量距離，到達(dá)報(bào)警距離（2米）后，啟動(dòng)報(bào)警程序，蜂鳴器報(bào)警。

安裝位置示意圖如圖3。

圖3 安裝位置示意圖

3.3 測(cè)試結(jié)果

測(cè)試方式采用室外真實(shí)環(huán)境測(cè)試，并進(jìn)行了單一超聲波檢測(cè)和紅外線與超聲波組合檢測(cè)的對(duì)比測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，由于受環(huán)境干擾的影響，單一超聲波檢測(cè)的方式存在誤報(bào)及漏報(bào)的情況，而紅外線與超聲波組合檢測(cè)的方式相對(duì)穩(wěn)定。檢測(cè)報(bào)告如表2和表3。

表2 超聲波檢測(cè)報(bào)警測(cè)試報(bào)告

表3 紅外線與超聲波組合檢測(cè)報(bào)警測(cè)試報(bào)告

從對(duì)比測(cè)試結(jié)果顯示，紅外線與超聲波組合檢測(cè)報(bào)警的方案相對(duì)穩(wěn)定，為較優(yōu)方案。

4 創(chuàng)新特色

本系統(tǒng)將紅外線模塊與超聲波測(cè)距模塊結(jié)合運(yùn)用到車門開啟報(bào)警提醒控制系統(tǒng)中，尤其適用于后車門的誤開啟提醒，提高安全系數(shù)，降低碰撞事故的發(fā)生率。本系統(tǒng)的成本較低，操作方便，實(shí)用性高，尤其適合舊車改造。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)主要應(yīng)用于舊車改造，采用紅外線與超聲波組合檢測(cè)及提醒車門誤開啟控制系統(tǒng)的方案是可行的，系統(tǒng)安全可靠，價(jià)格低廉，仿真模型單件成本大約210.2元，詳見表4的費(fèi)用清單。

表4 仿真模型材料費(fèi)用

此系統(tǒng)如果批量生產(chǎn)，還可以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，部件批量采購(gòu)價(jià)格會(huì)降低，整體成本也會(huì)隨之下降，對(duì)舊車的改造具有現(xiàn)實(shí)意義，因此本系統(tǒng)的應(yīng)用具有很大的優(yōu)勢(shì)及市場(chǎng)前景。

[1] 交通部公路科學(xué)研究院.中國(guó)道路交通安全(藍(lán)皮書)[M].北京:人民交通出版社,2009.

[2] 嚴(yán)作人,陳雨人,張宏超.道路工程(第二版)[M].北京:人民交通出版社,2011.

[3] 代艷萍,李進(jìn)山,李平安.基于超聲波檢測(cè)的車門安全開啟檢測(cè)及提醒系統(tǒng)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件, 2017(21).

[4] 何希才.傳感器及其應(yīng)用電路[M].北京:電子工業(yè)出版社,2001.

[5] 張靖武.單片機(jī)系統(tǒng)的Protues設(shè)計(jì)與仿真[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.

Error proofing system of door wrong opening on the old cars

Deng Shiyue

( High School Attached to Northeast Normal University, Jilin Changchun 130021 )

As the situation in which thepassenger open the door directly without focusing on the outside environment to result in the door impact the pedestrian or moving object more and more, in additional based on there is no alarm or reminder system on the old cars. The article presents an alarm and reminder system which using infrared detection and ultrasonic measurement. Once the pedestrian or moving object come in the detected area, infrared module detects the object, meanwhile ultrasonic module measures the distance between the object and the door. The control units analyze and handle the information which measured by ultrasonic module, then the system drive the hummer sending the alarm to remind the passenger not to open the door in order to avoid the impact accident happening or damaging the door.

Old car renovation; Infrared detection; Ultrasonic measurement; SCM control unit; Alarm system

A

1671-7988(2019)03-133-03

U463.83

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1671-7988(2019)03-133-03

U463.83

鄧世越，女，吉林省長(zhǎng)春市人，東北師范大學(xué)附屬中學(xué)，研究方向：汽車工程。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.043