汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計開題報告

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開 題 報 告1．文 獻 綜 述1.1 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容 編程實現(xiàn)以單片機為核心的汽車智能防撞報警功能。選擇某一頻率的超聲波，通過測量其發(fā)送和接收的時間差，計算汽車與周圍物體之間的距離，利用 LED 對距離進行顯示，當距離小于安全距離時給出報警，到危險距離時輸出信號對汽車制動，達到防撞的目的。1.2 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義 近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高。到 2010 年，全球汽車保有量達到十億輛，中國達到了七千萬輛。據(jù)中國工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2009 年我國累計生產(chǎn)汽車 1379.10 萬輛，同比增長 48.3%；銷售汽車 1364.48 萬輛，同比增長 46.2%，這樣的數(shù)據(jù)說明了中國是擁有一個勃勃生機的汽車市場和經(jīng)濟前景。建設(shè)部近日提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國私人汽車擁有量年均增速在 20%左右，大大快于經(jīng)濟增速。然而隨著汽車擁有量的快速增加，交通安全等一系列問題也越發(fā)明顯。為應(yīng)對這一問題，各種智能交通系統(tǒng)也應(yīng)運而生。智能交通系統(tǒng) ITS 是目前世界上交通運輸科學(xué)技術(shù)的前沿技術(shù)，它在充分發(fā)揮現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的潛力，提高運輸效率，保障交通安全，緩解交通賭塞，改善城市環(huán)境等方面的卓越效能，已得到各國政府的廣泛關(guān)注。中國政府也高度重視智能交通系統(tǒng)的研究開發(fā)與推廣應(yīng)用。汽車防撞系統(tǒng)作為 ITS 發(fā)展的一個基礎(chǔ)，它的成功與否對整個系統(tǒng)有著很大的作用。從傳統(tǒng)上說，汽車的安全可以分為兩個主要研究方向:一是主動式安全技術(shù)，即防止事故的發(fā)生，該種方式是目前汽車安全研究的最終目的;二是被動式安全技術(shù)，即事故發(fā)生后的乘員保護。 在過去 20—30 年中，人們主要把精力集中于汽車的被動安全性方面，例如，在汽車的前部或后部安裝保險杠、在汽車外殼四周安裝某種彈性材料、在車內(nèi)相關(guān)部位安裝各種形式的安全帶及安全氣囊等等，以減輕汽車碰撞帶來的危害。安裝防撞保險杠固然能在某種程度上減輕碰撞給本車造成損壞，卻無法消除對被撞物體的傷害；此外，車上安裝的安全氣囊系統(tǒng)，在發(fā)生車禍時不一定能有效地保護車內(nèi)乘務(wù)員的安全。所有這些被動安全措施都不能從根本上解決汽車在行駛中發(fā)生碰撞造成的問題。 從經(jīng)濟性和安全性兩方面來說，這些被動安全措施是在事故發(fā)生時刻對車輛和人員進行保護，有很大的局限性，因而車輛的主動安全研究尤為重要，智能交通系統(tǒng)類產(chǎn)品的設(shè)計和研究開發(fā)具有極大的實現(xiàn)意義和廣闊的應(yīng)用前景。本文主要研究以單片機為核心結(jié)合超聲波測距的汽車防撞報警系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是一種可向司機預(yù)先發(fā)出危險信號并采取相應(yīng)措施的裝置。它安裝在汽車上，能探測企圖接近車身的行人、車輛或周圍障礙物；能向司機及乘員提前發(fā)出即將發(fā)生撞車危險的信號，促使司機采取應(yīng)急措施來應(yīng)付特殊險情，或?qū)ζ囘M行制動減速，從而避免碰撞。1.3 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述 利用信息感知、動態(tài)辨識、控制技術(shù)與方法提高的主動安全性，是先進汽車控制與安全系統(tǒng)（AVCSS）的主要研究內(nèi)容。世界各大汽車公司、大學(xué)在政府的支持下，都在開展這方面的研究與開發(fā)工作。日本各大汽車制造 企業(yè)如豐田、日產(chǎn)、馬、本田、三菱等公司，為實現(xiàn)其運輸省提出的發(fā)展“先進的安全汽車(ASV)計劃”致力于新型安全汽車技術(shù)研究開發(fā)，并取得了重要的進展。豐田汽車公司使用毫米波雷達和 CCD 攝像機對本車的距離進行動態(tài)監(jiān)測，當兩車距離小于規(guī)定值時，系統(tǒng)將發(fā)出直觀報警信號提醒本車駕駛員。日產(chǎn)汽車公司使用緊急制動勸告系統(tǒng)，利用先進的車距監(jiān)測系統(tǒng)對跟車距離進行動態(tài)監(jiān)測，當需要減速或制動時，用制動燈亮來提醒駕駛員，并及時監(jiān)測駕駛員操縱駕駛踏板的踏踩狀態(tài)，必要時使汽車的自動制動系統(tǒng)前起作用降低車速，在最危險時刻自動制動。本田公司使用具有扇形激光束掃描的雷達傳感器，即使車輛在彎道行使也能檢測到本車與前方汽車或障礙物的距離降到規(guī)定值時，駕駛員仍未及時采取相應(yīng)措施，便發(fā)出警告信號。三菱和日立公司在毫米波雷達防撞方面也做了大量的研究，其雷達中心頻率主要選擇 60~61GHz 或 76~77GHz, 探測距離為 120 米，尼桑公司為 41LV-Z 配備了自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用毫米波雷達作為探測器，為巡航駕駛提供了判斷依據(jù)。 德國和法國等歐洲國家也對毫米波雷達技術(shù)進行了研究，特別是奔馳、寶馬等著名汽車生產(chǎn)廠商，其采用的雷達為調(diào)頻毫米波雷達（Frequency Modulation Continuous Wave）,頻段選擇 76~77GHz。如奔馳汽車公司和英國勞倫斯電子公司聯(lián)合研制的汽車防撞報警系統(tǒng)，探測距離為 150 米，當測得的實際車間距離小于安全車間距離時，發(fā)出聲光報警信號。該系統(tǒng)已經(jīng)得到應(yīng)用。 美國的汽車防碰撞技術(shù)已經(jīng)相當先進，福特汽車公司開發(fā)的汽車防碰撞系統(tǒng)的工作頻率為 24.725 GHz, 探測距離約 106 米。據(jù)說該系統(tǒng)理論上能根據(jù)轉(zhuǎn)彎的角度信息自動適應(yīng)路面的轉(zhuǎn)彎情況，僅探測本車道內(nèi)車輛的信息，從而可避免旁車道上目標物的影響。戴姆勒-克萊斯勒公司的防撞結(jié)構(gòu)主要是兩個測距儀和一個影像系統(tǒng)，她能夠測出安全距離，發(fā)現(xiàn)前方有障礙物，計算機能夠自動引發(fā)制動裝置。戴姆勒-克萊斯勒公司的實驗結(jié)果顯示，車速以每小時 32.18 公里/小時的速度行駛，在距離障礙物2.54cm 的地方停下來。 我國汽車防碰撞系統(tǒng)的研究開發(fā)同國外發(fā)達國家相比，存在較大差距，近幾年相繼有一些科研院所、大專院校和公司廠家進行此方面的研究。近距離報警如倒車雷達現(xiàn)已蓬勃地車輛上安裝使用，但國內(nèi)目前生產(chǎn)的中遠距離測量普遍達不到要求，表現(xiàn)在最遠測距距離近，測距誤差大，遠遠不滿足高速公路的安全車距離要求，需進一步研究。參考文獻：[1]鄧建輝，毫米波汽車防撞雷達的研究.博士學(xué)位論文.南京.南京理工大學(xué)，2001[2]楊超，胡瑜.高速公路汽車安全距離模型.華東交通大學(xué)學(xué)報，2010,27（5）：1~4[3]閻新星，李鐵鷹，劉鵬鵬.基于 AT89S51 的汽車防撞報警系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā).電腦知識與技術(shù)，2011,7（2）：424~426[4]孔金生，郭非，王希萍.基于安全距離模型的汽車防追尾避撞方法.微計算機信息，2008,24（32）：251~252[5]李小松，田文強.倒車防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計.太原科技大學(xué)學(xué)報.2011,32（3）：172~176[6]官國仕，陳勁松.基于單片機的倒車防撞報警系統(tǒng)設(shè)計.計算機光盤軟件與應(yīng)用，2010,8:84[7]胡媛媛，鄧世建.基于模糊控制的汽車防撞控制系統(tǒng)設(shè)計.中國科技論文在線.2011[8]韓海強.汽車防撞雷達與智能巡航控制系統(tǒng)的研究.碩士學(xué)位論文.沈陽.東北大學(xué)，2004[9]劉剛，侯德藻，李克強等.汽車主動避撞系統(tǒng)安全報警算法.清華大學(xué)學(xué)報，2004,44（5）：697~700[10]李文娟，海霞，葉諶雯.一種基于超聲波的檢測防撞系統(tǒng)設(shè)計.自動化博覽，2007,24（3）：80~81[11]SUHUI GONG. Broke built super 1.obo ranging error analysis [J].Sensor technology,2004,23(6):8~11[12]Answering muasure Radar for Expressway Automotive Anti_collision System Application [C].Industrial Electronics and Application（ICIEA）2008.3 rd IEEE Conference,2008[13]A yres T J,L i L,Schleuning D, et al.Preferred time-headway of highwayDrivers[A].Intelligent Transportation Systems[C].Oakland,CA:IEEE Press,2001.826~829[14]Touran A,Brackstone M A,McDonald M.A collision model for safety evaluation of autonomous intelligent cruise control[J].Accident Analysis and Prevention,1999,31(5):567~578[15]Yamamoto K.Development of alertness-level-dependent headway distance warning system[J].J S A E Review,2001,22(3):325~330[16]朱巍.24GHz 多普勒車載雷達射頻前端關(guān)鍵技術(shù)研究.碩士學(xué)位論文.南京.東南大學(xué)，2010[17]鄭銳.毫米波汽車防撞雷達的設(shè)計與實現(xiàn).碩士學(xué)位論文.鎮(zhèn)江.江蘇大學(xué)，2010開 題 報 告2．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：2.1 課題要研究解決的問題編程實現(xiàn)以單片機巍核心的汽車智能防撞預(yù)警功能。選擇 24GHZ 的毫米波，通過測量其發(fā)送和接受的時間差，計算兩車之間的距離、速度，當距離小于安全距離時報警并制動，最終使汽車能夠保持安全車距，達到防撞目的。2.2 設(shè)計方法1.掌握 AT89C51 單片機的基礎(chǔ)知識和毫米波測距、速的相關(guān)知識，分析通過AT89C51 實現(xiàn)測距、速的原理。2.結(jié)合硬件對各模塊子程序進行編制和調(diào)試。3.分析影響毫米波測距精度的因素，提高整個系統(tǒng)的精度，減小誤差。2.3 系統(tǒng)框圖開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師： 年 月 日所在系審查意見：系主任： 年 月 日