汽车防撞预警系统设计开题报告

开 题 报 告1文 献 综 述1.1 课题设计（或研究）的内容 编程实现以单片机为核心的汽车智能防撞报警功能。选择某一频率的超声波，通过测量其发送和接收的时间差，计算汽车与周围物体之间的距离，利用 LED 对距离进行显示，当距离小于安全距离时给出报警，到危险距离时输出信号对汽车制动，达到防撞的目的。1.2 设计（或研究）的依据与意义 近年来，随着经济的快速发展和人民生活水平的提高。到 2010 年，全球汽车保有量达到十亿辆，中国达到了七千万辆。据中国工业协会统计，2009 年我国累计生产汽车 1379.10 万辆，同比增长 48.3%；销售汽车 1364.48 万辆，同比增长 46.2%，这样的数据说明了中国是拥有一个勃勃生机的汽车市场和经济前景。建设部近日提供的统计数据显示，我国私人汽车拥有量年均增速在 20%左右，大大快于经济增速。然而随着汽车拥有量的快速增加，交通安全等一系列问题也越发明显。为应对这一问题，各种智能交通系统也应运而生。智能交通系统 ITS 是目前世界上交通运输科学技术的前沿技术，它在充分发挥现有基础设施的潜力，提高运输效率，保障交通安全，缓解交通赌塞，改善城市环境等方面的卓越效能，已得到各国政府的广泛关注。中国政府也高度重视智能交通系统的研究开发与推广应用。汽车防撞系统作为 ITS 发展的一个基础，它的成功与否对整个系统有着很大的作用。从传统上说，汽车的安全可以分为两个主要研究方向:一是主动式安全技术，即防止事故的发生，该种方式是目前汽车安全研究的最终目的;二是被动式安全技术，即事故发生后的乘员保护。 在过去 2030 年中，人们主要把精力集中于汽车的被动安全性方面，例如，在汽车的前部或后部安装保险杠、在汽车外壳四周安装某种弹性材料、在车内相关部位安装各种形式的安全带及安全气囊等等，以减轻汽车碰撞带来的危害。安装防撞保险杠固然能在某种程度上减轻碰撞给本车造成损坏，却无法消除对被撞物体的伤害；此外，车上安装的安全气囊系统，在发生车祸时不一定能有效地保护车内乘务员的安全。所有这些被动安全措施都不能从根本上解决汽车在行驶中发生碰撞造成的问题。 从经济性和安全性两方面来说，这些被动安全措施是在事故发生时刻对车辆和人员进行保护，有很大的局限性，因而车辆的主动安全研究尤为重要，智能交通系统类产品的设计和研究开发具有极大的实现意义和广阔的应用前景。本文主要研究以单片机为核心结合超声波测距的汽车防撞报警系统。这个系统是一种可向司机预先发出危险信号并采取相应措施的装置。它安装在汽车上，能探测企图接近车身的行人、车辆或周围障碍物；能向司机及乘员提前发出即将发生撞车危险的信号，促使司机采取应急措施来应付特殊险情，或对汽车进行制动减速，从而避免碰撞。1.3 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 利用信息感知、动态辨识、控制技术与方法提高的主动安全性，是先进汽车控制与安全系统（AVCSS）的主要研究内容。世界各大汽车公司、大学在政府的支持下，都在开展这方面的研究与开发工作。日本各大汽车制造 企业如丰田、日产、马、本田、三菱等公司，为实现其运输省提出的发展“先进的安全汽车(ASV)计划”致力于新型安全汽车技术研究开发，并取得了重要的进展。丰田汽车公司使用毫米波雷达和 CCD 摄像机对本车的距离进行动态监测，当两车距离小于规定值时，系统将发出直观报警信号提醒本车驾驶员。日产汽车公司使用紧急制动劝告系统，利用先进的车距监测系统对跟车距离进行动态监测，当需要减速或制动时，用制动灯亮来提醒驾驶员，并及时监测驾驶员操纵驾驶踏板的踏踩状态，必要时使汽车的自动制动系统前起作用降低车速，在最危险时刻自动制动。本田公司使用具有扇形激光束扫描的雷达传感器，即使车辆在弯道行使也能检测到本车与前方汽车或障碍物的距离降到规定值时，驾驶员仍未及时采取相应措施，便发出警告信号。三菱和日立公司在毫米波雷达防撞方面也做了大量的研究，其雷达中心频率主要选择 6061GHz 或 7677GHz, 探测距离为 120 米，尼桑公司为 41LV-Z 配备了自适应巡航控制系统，该系统利用毫米波雷达作为探测器，为巡航驾驶提供了判断依据。 德国和法国等欧洲国家也对毫米波雷达技术进行了研究，特别是奔驰、宝马等著名汽车生产厂商，其采用的雷达为调频毫米波雷达（Frequency Modulation Continuous Wave）,频段选择 7677GHz。如奔驰汽车公司和英国劳伦斯电子公司联合研制的汽车防撞报警系统，探测距离为 150 米，当测得的实际车间距离小于安全车间距离时，发出声光报警信号。该系统已经得到应用。 美国的汽车防碰撞技术已经相当先进，福特汽车公司开发的汽车防碰撞系统的工作频率为 24.725 GHz, 探测距离约 106 米。据说该系统理论上能根据转弯的角度信息自动适应路面的转弯情况，仅探测本车道内车辆的信息，从而可避免旁车道上目标物的影响。戴姆勒-克莱斯勒公司的防撞结构主要是两个测距仪和一个影像系统，她能够测出安全距离，发现前方有障碍物，计算机能够自动引发制动装置。戴姆勒-克莱斯勒公司的实验结果显示，车速以每小时 32.18 公里/小时的速度行驶，在距离障碍物2.54cm 的地方停下来。 我国汽车防碰撞系统的研究开发同国外发达国家相比，存在较大差距，近几年相继有一些科研院所、大专院校和公司厂家进行此方面的研究。近距离报警如倒车雷达现已蓬勃地车辆上安装使用，但国内目前生产的中远距离测量普遍达不到要求，表现在最远测距距离近，测距误差大，远远不满足高速公路的安全车距离要求，需进一步研究。参考文献：1邓建辉，毫米波汽车防撞雷达的研究.博士学位论文.南京.南京理工大学，20012杨超，胡瑜.高速公路汽车安全距离模型.华东交通大学学报，2010,27（5）：143阎新星，李铁鹰，刘鹏鹏.基于 AT89S51 的汽车防撞报警系统设计与开发.电脑知识与技术，2011,7（2）：4244264孔金生，郭非，王希萍.基于安全距离模型的汽车防追尾避撞方法.微计算机信息，2008,24（32）：2512525李小松，田文强.倒车防撞报警系统的设计.太原科技大学学报.2011,32（3）：1721766官国仕，陈劲松.基于单片机的倒车防撞报警系统设计.计算机光盘软件与应用，2010,8:847胡媛媛，邓世建.基于模糊控制的汽车防撞控制系统设计.中国科技论文在线.20118韩海强.汽车防撞雷达与智能巡航控制系统的研究.硕士学位论文.沈阳.东北大学，20049刘刚，侯德藻，李克强等.汽车主动避撞系统安全报警算法.清华大学学报，2004,44（5）：69770010李文娟，海霞，叶谌雯.一种基于超声波的检测防撞系统设计.自动化博览，2007,24（3）：808111SUHUI GONG. Broke built super 1.obo ranging error analysis J.Sensor technology,2004,23(6):81112Answering muasure Radar for Expressway Automotive Anti_collision System Application C.Industrial Electronics and Application（ICIEA）2008.3 rd IEEE Conference,200813A yres T J,L i L,Schleuning D, et al.Preferred time-headway of highwayDriversA.Intelligent Transportation SystemsC.Oakland,CA:IEEE Press,2001.82682914Touran A,Brackstone M A,McDonald M.A collision model for safety evaluation of autonomous intelligent cruise controlJ.Accident Analysis and Prevention,1999,31(5):56757815Yamamoto K.Development of alertness-level-dependent headway distance warning systemJ.J S A E Review,2001,22(3):32533016朱巍.24GHz 多普勒车载雷达射频前端关键技术研究.硕士学位论文.南京.东南大学，201017郑锐.毫米波汽车防撞雷达的设计与实现.硕士学位论文.镇江.江苏大学，2010开 题 报 告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1 课题要研究解决的问题编程实现以单片机巍核心的汽车智能防撞预警功能。选择 24GHZ 的毫米波，通过测量其发送和接受的时间差，计算两车之间的距离、速度，当距离小于安全距离时报警并制动，最终使汽车能够保持安全车距，达到防撞目的。2.2 设计方法1.掌握 AT89C51 单片机的基础知识和毫米波测距、速的相关知识，分析通过AT89C51 实现测距、速的原理。2.结合硬件对各模块子程序进行编制和调试。3.分析影响毫米波测距精度的因素，提高整个系统的精度，减小误差。2.3 系统框图开 题 报 告指导教师意见：指导教师： 年 月 日所在系审查意见：系主任： 年 月 日