張冬祚 操時(shí)宇 龐娟娟 牛婷婷 王夢(mèng)婷

為了解決傳統(tǒng)電動(dòng)代步車智能化程度不高，在道路上行駛時(shí)需要駕駛?cè)酥鲃?dòng)觀察來(lái)車行駛情況，而電動(dòng)代步車駕駛?cè)硕酁槔夏耆?，反?yīng)意識(shí)不高，使用時(shí)代步車時(shí)安全威脅很大，現(xiàn)研發(fā)一種電動(dòng)代步車跟車提醒輔助裝置。裝置以STM32F103微處理器為控制芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)四大模塊的智能控制。第一部分為車尾的跟車監(jiān)測(cè)模塊，主要由超聲波傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)車的監(jiān)測(cè)。第二部分為位于駕駛端的預(yù)警模塊，由喇叭做出語(yǔ)音提醒，振動(dòng)馬達(dá)做出振動(dòng)提醒，以在嘈雜的環(huán)境中也能讓駕駛?cè)烁兄筋A(yù)警信息;第三模塊位電量監(jiān)測(cè)模塊，根據(jù)對(duì)電源的電壓的檢測(cè)來(lái)進(jìn)行電量監(jiān)控，當(dāng)電量不足時(shí)，指示燈開(kāi)啟，及時(shí)提醒用戶及時(shí)更換電池。車尾裝置和駕駛端裝置由無(wú)線通信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的交互。所有單元全部由微處理器進(jìn)行統(tǒng)一控制。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能實(shí)用，成本不高，具有一定的市場(chǎng)，對(duì)于保障電動(dòng)代步車駕駛?cè)颂貏e是老年人的行駛安全有極大地積極作用。

0???? 引言

電動(dòng)代步車憑借著經(jīng)濟(jì)實(shí)惠和駕駛方便等特點(diǎn)，得到了越來(lái)越多文化程度不高而無(wú)法駕駛機(jī)動(dòng)車的中老年人的青睞。但是這一部分人群駕駛安全意識(shí)不夠高，反應(yīng)較為遲鈍，行駛時(shí)對(duì)后方來(lái)車不敏感，而且相當(dāng)一部分代步車被安裝了車棚，擋住了后視鏡的視野，所以駕駛代步車時(shí)受到很大的安全威脅。我們希望設(shè)計(jì)一個(gè)裝置，通過(guò)利用傳感器和單片機(jī)的結(jié)合，來(lái)為駕駛?cè)颂峁?shí)時(shí)跟車判斷預(yù)警，并利用一定的硬件來(lái)把單片機(jī)的預(yù)警信號(hào)可感知化，為千萬(wàn)“小快靈”駕駛?cè)?，特別是反應(yīng)遲鈍的老年人安全駕駛提供一定的保障。

1???? 研究背景

電動(dòng)代步車是新近幾年出現(xiàn)的產(chǎn)品，主要是適應(yīng)高齡人口與綠色環(huán)保趨勢(shì)的需求，已成為傳統(tǒng)輪椅產(chǎn)業(yè)中另一新興產(chǎn)業(yè)。主要發(fā)達(dá)國(guó)家為了適應(yīng)高齡化社會(huì)，紛紛將老年代步工具納入政策補(bǔ)助項(xiàng)目。而國(guó)內(nèi)為了促進(jìn)這個(gè)行業(yè)的良性發(fā)展也制定了相關(guān)的優(yōu)惠政策和標(biāo)準(zhǔn)[1]。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的進(jìn)行，城鎮(zhèn)村居民的消費(fèi)觀念已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向精神生活的追求。此外隨著智慧城市和國(guó)家綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，可以感覺(jué)到電動(dòng)代步車的未來(lái)發(fā)展的巨大前景。

然而我們知道，隨著公路的不斷建設(shè)和汽車保有量的增加，交通事故發(fā)生的頻率和次數(shù)也在逐年增長(zhǎng)[2]。每年有數(shù)萬(wàn)人死于交通事故，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)數(shù)十億，給無(wú)數(shù)個(gè)家庭帶來(lái)噩夢(mèng)。得益于研究技術(shù)手段進(jìn)步和硬軟件的飛速更新升級(jí)，國(guó)內(nèi)外有很多研究學(xué)者針對(duì)各種交通事故提出了自己的解決方案。但是，這些研究基本都是針對(duì)“汽車”和“高速公路”這兩個(gè)關(guān)鍵詞而展開(kāi)的[3]。對(duì)于新興的電動(dòng)代步車，目前市面上暫時(shí)沒(méi)有更多的兼顧實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的產(chǎn)品和解決方案。

綜上，我們團(tuán)隊(duì)設(shè)想了一款簡(jiǎn)易實(shí)用的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的跟車提醒輔助裝置，為這個(gè)問(wèn)題提供一個(gè)解決方案，為電動(dòng)代步車駕駛?cè)颂峁┮粋€(gè)安全保護(hù)傘。

2???? 研究意義

伴隨著道路交通網(wǎng)發(fā)展的不僅僅是經(jīng)濟(jì)的騰飛和生活水平的提高，交通事故發(fā)生率也在不斷調(diào)高。然而市面上關(guān)于這方面的研究更多的集中于“汽車”和“高速公路”，對(duì)于新興的電動(dòng)代步車相對(duì)來(lái)說(shuō)涉及的就很少了。而且考慮到電動(dòng)代步車駕駛?cè)巳褐兄欣夏瓯壤芨撸@部分人反應(yīng)意識(shí)比較慢，在駕駛代步車時(shí)，對(duì)于后方車輛感知不敏感，部分老年人聽(tīng)力衰弱，對(duì)后方來(lái)車的鳴笛也感知不及時(shí)，從而對(duì)他們的行駛造成了很大的安全隱患。再之，部分家庭在使用代步車時(shí)，為了方便平時(shí)載人拉貨，遮風(fēng)避雨，會(huì)加裝一個(gè)車棚，阻擋了后方視野，這樣后視鏡的作用就沒(méi)有了，駕駛?cè)瞬荒芗皶r(shí)的獲得后方車輛情況。此外，由于電動(dòng)代步車相對(duì)于汽車來(lái)說(shuō)使用極為方便，不用學(xué)習(xí)道路行駛安全知識(shí)，這就造成了駕駛?cè)说鸟{駛安全意識(shí)不到位，和隨意變更車道，改變行駛方向，道路逆行等一系類的不安全駕駛行為。這就對(duì)其他車輛和自己的安全造成的極大地隱患。

因此，研發(fā)一種能夠獲取道路信息，迅速檢測(cè)后方來(lái)車情況并及時(shí)將信息反饋給駕駛?cè)说暮?jiǎn)易使用，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的電動(dòng)代步車跟車提醒輔助裝置提高代步車主動(dòng)安全性能，降低追尾事故發(fā)生率是迫切需要的。

3???? 整體設(shè)計(jì)

3.1? 方案概述

裝置的主要基于單片機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分：

a.??? 通過(guò)安裝在車尾的3 個(gè)超聲波傳感器[4]，檢測(cè)后方來(lái)車信息，并通過(guò)無(wú)線傳輸模塊將信號(hào)傳輸給單片機(jī)控制中心;

b.??? 單片機(jī)根據(jù)傳感器傳來(lái)的信號(hào)判斷后方車輛跟車車距是否小于安全距離;

c.??? 單片機(jī)根據(jù)分析的結(jié)果給駕駛端的警報(bào)模塊發(fā)送信號(hào)，控制相應(yīng)的模塊做出反應(yīng)[5];

d.??? 車尾監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)電壓監(jiān)測(cè)模塊來(lái)監(jiān)測(cè)電池電量，電量不足時(shí)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，單片機(jī)向駕駛端的電量提示模塊發(fā)送信號(hào)，提示駕駛?cè)思皶r(shí)更換電池[6];

e.??? 在測(cè)試階段，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，來(lái)確定合適的報(bào)警車距[7]。

3.2? 技術(shù)路線

車尾超聲波傳感器采集后方來(lái)車信息后，將信號(hào)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊傳輸給單片機(jī)控制中心，控制中心判斷是否達(dá)到預(yù)警條件，如果達(dá)到預(yù)警條件，向預(yù)警模塊發(fā)送信號(hào)，聲音模塊接受到信號(hào)后發(fā)出“請(qǐng)注意避讓后方來(lái)車”預(yù)警語(yǔ)音，振動(dòng)模塊接受到信號(hào)后作出振動(dòng)提醒。當(dāng)我車后方無(wú)來(lái)車或與來(lái)車距離不在預(yù)警距離之內(nèi)，控制中心向預(yù)警模塊發(fā)送取消提醒信號(hào)，預(yù)警模塊關(guān)閉。電池監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量電池電壓來(lái)達(dá)到監(jiān)測(cè)電量的目的，通過(guò)電量提醒模塊提醒駕駛?cè)烁鼡Q電池。車尾監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)預(yù)定的“口令”與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的特定互連，避免與安裝了同樣設(shè)備的其他車輛的信息干擾。車尾設(shè)置3 個(gè)超聲波傳感器，以檢測(cè)到更寬的車道上的來(lái)車。

裝置組成圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)四個(gè)模塊的智能控制。第一部分為車尾的跟車監(jiān)測(cè)模塊，主要由超聲波傳感器根據(jù)聲波的反射的時(shí)間差來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)后方來(lái)車的監(jiān)測(cè)。第二部分為位于駕駛端的預(yù)警模塊，由喇叭做出“請(qǐng)注意，后方有來(lái)車，注意安全”的語(yǔ)音提醒，振動(dòng)馬達(dá)做出振動(dòng)提醒，以在嘈雜的環(huán)境中也能讓駕駛?cè)烁兄筋A(yù)警信息;第三模塊位電量監(jiān)測(cè)模塊，根據(jù)對(duì)電源的電壓的檢測(cè)來(lái)進(jìn)行電量監(jiān)控，當(dāng)電量不足時(shí)，指示燈開(kāi)啟，及時(shí)提醒用戶及時(shí)補(bǔ)充電量。車尾裝置和駕駛端裝置之間的信息交互由無(wú)線收發(fā)通信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)[8]。

4???? 研究總結(jié)

此電動(dòng)代步車跟車提醒輔助裝置的研制，充分利用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生活中的又一種應(yīng)用，裝置能夠切實(shí)解決實(shí)際生活中的問(wèn)題。而且實(shí)際價(jià)格親民。裝置所使用的硬件設(shè)備大部分在制造工藝和應(yīng)用技術(shù)上較為成熟，裝置總體價(jià)格不高，適合消費(fèi)能力較為保守的中老年人。加上裝置的安裝和操作都很簡(jiǎn)單，中老年人容易上手，可以實(shí)現(xiàn)自行安裝，省去了請(qǐng)別人安裝的安裝費(fèi)，在一定程度上可以降低電動(dòng)代步車的事故發(fā)生的幾率。

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