李家毅?董少帥?茍立松

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，人民生活水平的日益提升，駕駛員和機(jī)動車的日益劇增也給道路交通帶了許多問題。本作品探討的是由于駕駛員或乘客未注意后方來車而突開車門造成的交通事故。作品主要是應(yīng)用毫米波雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)通過計(jì)算分析，運(yùn)用蜂鳴警報(bào)、強(qiáng)制自鎖車門等方式來保證駕駛員、乘客及周圍行車之間的安全。

關(guān)鍵詞：毫米波雷達(dá);監(jiān)測;突開車門;安全距離;自鎖

1 研究背景

隨著生活水平的不斷提高，中國機(jī)動車保有量不斷上升，其中汽車在人們的生活中越來越普及。其中交通事故的發(fā)生率隨著機(jī)動車數(shù)量的增多也明顯提高，如何降低交通事故的發(fā)生率成為人們有待解決的問題。

最近幾年由于車輛的車門開啟不當(dāng)導(dǎo)致的交通事故不在少數(shù)，俗稱“開門死”。這類事故實(shí)際上是由于車輛停車時由于開門不當(dāng)導(dǎo)致停車車輛側(cè)后方的非機(jī)動車、行人撞上車門，造成人員傷亡及車輛的損壞。在突開車門造成的碰撞的事故中，如果車內(nèi)的駕駛員和乘客能獲得預(yù)警并知道車側(cè)后方有非機(jī)動車或者行人，這類事故在很大程度上得到緩解。

現(xiàn)在國內(nèi)市場上這樣的安全預(yù)警系統(tǒng)不多，應(yīng)用于實(shí)際的少之又少。本小組對以毫米波雷達(dá)為基礎(chǔ)的汽車開門防碰撞安全預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行討論研究。

2 系統(tǒng)啟動前提條件

1）正常行車途中（有一定速度）時中控鎖成鎖死狀態(tài)，當(dāng)停車開門時駕駛員手動打開中控鎖時啟動系統(tǒng)。

2）當(dāng)出現(xiàn)車輛檔位移至倒車檔位時，系統(tǒng)啟動。

3）安全帶拆卸時，系統(tǒng)啟動。

4）速度較慢逼近停止時，右轉(zhuǎn)向燈處于常閃狀態(tài)時，系統(tǒng)啟動。[1]

3 系統(tǒng)工作原理

車載毫米波雷達(dá)

3.1 測速原理

根據(jù)多普勒效應(yīng)，毫米波雷達(dá)的頻率變化、本車后方監(jiān)測目標(biāo)的速度是緊密相關(guān)的，根據(jù)反射回來的毫米波頻率和發(fā)射頻率之間的一個差值即多普勒頻率，多普勒頻率的值與后方監(jiān)測目標(biāo)的速度成正比，由此可以得知后方監(jiān)測目標(biāo)的運(yùn)動速度。

3.2 測距原理

毫米波雷達(dá)通過發(fā)射天線發(fā)出相應(yīng)波段的有指向性的毫米波，當(dāng)毫米波遇到后方監(jiān)測目標(biāo)后反射回來，通過接收天線接收反射回來的毫米波。根據(jù)毫米波的波段，通過公式計(jì)算就可以知道毫米波雷達(dá)（本車）和目標(biāo)之間的相對距離（x）了，同時也就知道目標(biāo)的位置。

x代表本車與目標(biāo)之間相對距離，t代表毫米波的飛行時間，C是光速

4 測量方位角原理

通過毫米波雷達(dá)的發(fā)射天線發(fā)射出毫米波后，遇到被監(jiān)測物體，反射回來，通過毫米波雷達(dá)并列的接收天線，通過收到同一監(jiān)測目標(biāo)反射回來的毫米波的相位差，就可以計(jì)算出被監(jiān)測目標(biāo)的方位角了。

此系統(tǒng)主要通過檢測分析車身兩側(cè)后方來車及車內(nèi)的實(shí)際情況及各個信號的綜合運(yùn)用來判斷后方車輛是否處于構(gòu)成危險(xiǎn)的區(qū)域及是否會造成事故并進(jìn)行提醒和強(qiáng)制鎖定車門的裝置。以此來達(dá)到避免安全事故的發(fā)生的目的。系統(tǒng)首先通過一個信號采集系統(tǒng)采集線性電信號，采集的信號分別來自四個方面：1）當(dāng)停車后，車內(nèi)的中控鎖從鎖死狀態(tài)到打開狀態(tài)。2）當(dāng)汽車擋位移至倒車擋位時。3）安全帶拆卸時。4）汽車速度較慢逼近停止時，右轉(zhuǎn)向燈處于常亮狀態(tài)。

當(dāng)采集系統(tǒng)判斷存在這幾個信號中的其中一個時，再通過電信號傳給控制系統(tǒng)發(fā)出指令開啟雷達(dá)檢測系統(tǒng)，進(jìn)而雷達(dá)檢測系統(tǒng)開始檢測后方運(yùn)動車輛與雷達(dá)安裝位置的距離S，及車輛與雷達(dá)安裝位置的夾角同車身正方向直線的夾角Φ，再將測量的數(shù)據(jù)通過信號傳送回控制系統(tǒng)進(jìn)行判斷，S*sinΦ是否

一、（若不滿足條件，則不進(jìn)行預(yù)警，再判斷條件5和條件6是否滿足，①若滿足其中之一就關(guān)閉整個系統(tǒng)，②若條件5和6都不滿足，再由雷達(dá)系統(tǒng)檢測，又進(jìn)行判斷循環(huán)。）

二、（若滿足條件，再進(jìn)行判斷S*sinΦ是否

其中條件5即判斷車輛重新具有速度是通過車內(nèi)的霍爾傳感器方波信號的不同采集數(shù)據(jù)將汽車速度數(shù)據(jù)傳到控制系統(tǒng)進(jìn)行判斷。條件6：同樣與前面介紹的電信號采集過程一樣，當(dāng)遙控鎖接收到遙控鑰匙的信號時，同時將此信號穿輸?shù)讲杉到y(tǒng)再進(jìn)行進(jìn)一步判斷。信號采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)都通過MATLAB把模型轉(zhuǎn)化為動態(tài)鏈接，再與單片機(jī)相連接。由此組成一個完整的毫米波雷達(dá)系統(tǒng)

如圖，為本系統(tǒng)的雷達(dá)監(jiān)測區(qū)域示意圖，該系統(tǒng)監(jiān)測區(qū)域主要分為兩個區(qū)域，第一個區(qū)域?yàn)榉澍Q警報(bào)響起區(qū)域該段距車身30m，后方車輛在這段距離有足夠的時間改變自身的行車軌跡;第二個區(qū)域?yàn)檐囬T自鎖位置，經(jīng)過分析，該區(qū)域長度為a（8m）。因此的當(dāng)車輛臨近此區(qū)域時，通過自鎖車門的方式在盡量不影響上下車的情況下來保障乘客、駕駛員和行車的安全。

5 系統(tǒng)關(guān)閉條件：

1）車輛重新具有一定速度且中控鎖鎖上，檔位為前進(jìn)檔時，系統(tǒng)關(guān)閉（運(yùn)動）。

2）遙控鎖接收到遙控鑰匙所發(fā)射的信號時，系統(tǒng)關(guān)閉（靜止）。

6 結(jié)語

智能交通領(lǐng)域是未來交通人將深入研究探討的一個前沿領(lǐng)域，該領(lǐng)域力求實(shí)現(xiàn)人、車、路的智能化協(xié)調(diào)發(fā)展。在智能化的時代，安全要素是我們必須首要考慮的。該系統(tǒng)綜合運(yùn)用毫米波雷達(dá)和各類傳感器，使得駕駛員、乘客及行車之間的安全能夠得以保證。該系統(tǒng)智能、靈活，相信在智能交通領(lǐng)域中將會具有其極具特色的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1]王明亮.基于后視攝像頭的車門開啟安全預(yù)警系統(tǒng)研究[D].重慶理工大學(xué)，2015.

[2]岳文豹.FMCW雷達(dá)測距系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].中北大學(xué)，2013.

[3]吳進(jìn)軍，方繼根等.基于CAN總線的新能源汽車ECU控制器程序刷寫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2018.

作者簡介

李家毅（1999-），大學(xué)本科，研究方向：交通運(yùn)輸。

董少帥（1998-），大學(xué)本科，研究方向：交通運(yùn)輸。

茍立松（1999-），大學(xué)本科，研究方向：交通運(yùn)輸。