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机械毕业设计全套
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汽车防碰撞系统的研究,机械毕业设计全套
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信息与电子工程 系毕业设计 (论文 ) 毕业设计 (论文 )开题报告 信息与电子工程 系 工业电气自动化 技术 专业 03 级 1 班 课题名称：汽车防碰撞系统研究 毕业设计 (论文 )起止时间： 2006年 02月 15 日 06 月 05 日 (共 16周 ) 学生姓名： 朱淑芳 学号： 36 指导教师： 卢艳 报告日期： 2006.03.05 nts信息与电子工程 系毕业设计 (论文 ) 1 本课题所涉及的问题在国内 (外 )的研究现状综述 汽车防碰撞系统作为汽车主动安 全设备的应用是未来汽车发展的大趋势。 随着时代的发展及社会的进步 ,越来越多的汽车进入了普通人的家庭。尽管公路条件在不断改进 ,但仍然避免不了公路上汽车拥挤的现状 ,再加上车速逐渐提高 ,恶性交通事故无时无刻不在发生 ,给人们和社会带来了巨大的生命与财产损失。为此开发安全汽车势在必行。在安全性方面，除了被人们所熟知的防抱死制动系统、安全气囊、牵引力控制系统外，着眼于雷达、超声波、红外线等防撞系统，汽车故障自诊断系统和卫星导航系统以及智能汽车的开发。 目前我国的汽车安全水平还不尽人意，所以根据自身现状及世界汽车电子产品应 用和发展的趋势，我国决定在 20 世纪末到 21 世纪初重点发展汽车电子产品，本课题所研究的汽车防碰撞系统是发展汽车产业的一个方向。 当前，国外在汽车防碰撞控制系统的研究上远远领先于中国，美国从 1989 年就开始研究，至今已有十几年的历史，产品目前已经进入商品化实用阶段，一些工业化国家如日本、澳大利亚、法国和德国也都处于大力应用推广时期。但是在这些先进产品中，尤其是日本的产品，几乎都是采用激光雷达来测量车辆之间的距离，由于激光的光学特性，在空气中存在水雾的时候，大部分激光会被雾珠散射掉，雷达的接受效果就会大大降低， 很容易做出错误的判断，使得驾驶员处于危险之中，这时该系统也就失去了其防碰撞功能。还有，几乎所有的产品都只是考虑了汽车之间的距离因素，而没有将汽车之间的相对速度以及本车的自身速度综合考虑进去，在控制过程中就会存在一定的缺陷，这些是需要改进之处。而且国外的产品都受到知识产权的保护，如果一味引进势必会使我国的汽车生产成本大大增加，所以要立足国内、自行研制。我国在此方面起步较晚，到目前为止开发出的产品仍处于初级阶段。 汽车防撞系统不同于自动驾驶系统。汽车自动驾驶系统是完全否决人的参与，整个驾驶过程由汽车本身决定，也 可以说是无人驾驶汽车。而汽车防碰撞是对现有的汽车进行升级改造，要达到目的的是人、汽车及其环境在行驶过程中的和谐统一，是以人为中心，人于汽车平等合作，共同决策，实现安全、舒适和高效的行驶。驾驶员驾车的过程是人机一体化系统运作的过程，其实是人、车和环境三者之间信息交流的过程，构成人 车 环境信息流的闭环系统。汽车效能的完美化取决于闭环系统中人、车、环境三者相互作用的协调与特性的最佳匹配，既为实现系统内驾驶员行为特性、汽车机械特性以及道路设施和交通法则之间的最优协调，已追求系统整体的最佳效果。 21 世纪初的 2000 2020 年间，人们很有可能将享受即使开车时打瞌睡也不会走向黄泉路的乐趣，这就是自动调速汽车。这是由汽车上或公路旁的电脑控制系统来消除人驾驶时受到外界刺激和影响以及随之而来的危险，减少高速公路上的交通阻塞现象及交通事故。要求当汽车距离太近时，这种系统可自动使汽车减速，使汽车之间保持安全的距离。当有人超越时，该系统可调节速度与超车的汽车保持距离，并可校正方向盘以保持汽在指定的线路之内行驶。汽车雷达防撞控制系统可以很出色的完成自动调速功能，防止汽车碰撞。研究汽车防撞控制系统是保证行车安全的需要，也是国际汽车发 展的必然。 nts信息与电子工程 系毕业设计 (论文 ) 2 设计 (论文 )要解决的问题和拟采用的研究方法 本课题所研究的汽车防碰撞系统可以分为许多种，所有这些 系统必须具备三种功能：即环境监测功能、防碰撞判断功能和车辆控制功能。 1、 防碰撞模拟系统 追尾碰撞：根据前车的运动状态计算每种状态下的报警距离。汽车的制动过程可以分为四个阶段：驾驶员反应阶段、制动器协调阶段、减速度增长阶段、持续制动阶段，结合这四个阶段把防碰撞模型分为前车静止或前方为障碍物、前车匀速、前车减速三种情况来讨论系统的危险报警距离和提醒报警距离。 超车碰撞：把超车运动看作为匀 速圆周运动，可以确定超车时的最小转角、纵向距离和最大转角、纵向距离。 2、 行车环境监测系统 行车环境监测系统由环境探测系统和车况探测系统组成。我们确立了 左右侧监测方案 利用超声波测距仪，前方监测方案 利用雷达测距仪，后方监测方案 利用红外线测距仪。 3、防碰撞判断系统 防碰撞判断系统由目标识别系统和危险估计系统组成。目标识别系统将传感器的信息经融合处理后，估计出本车前方距离最近的车辆或障碍物的距离和相对速度，并将此信号传送给危险估计系统。危险估计系统根据路面状况（湿 /干）、本车的状况（如车速、转向角及 横向摆动速率）、距前车的距离和相对速度以及司机的反应状况计算出“临界车间距离”，并将实际测量的车间距离与临界车间距离进行比较，在实际测量的车间距离非常接近临界车间距离的某一时刻，报警器发出警告信号。当实际测量的车间距离等于或小于临界车间距离时，自动启动制动控制系统。 4、防碰撞系统芯片、传感器的选择 主要芯片： 8051、 8155、 LM567 传感器：车速传感器、 雷达测距传感器、超声波测距传感器、红外线测距传感器 nts信息与电子工程 系毕业设计 (论文 ) 3 本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 本课题需要重点研究的、关键的问题有三个， 即 1. 防碰撞模型 （ 1） 追尾防碰撞模型 本模型要确定的参数有自车速度与相对速度，制动器协调时间与制动减速度增长时间，驾驶员反应时间和制动减速度及安全距离，因此，把追尾防碰撞模型分为三种情况： 前车静止或前方为障碍物时、前车匀速时、前车减速时，利用运动学知识计算出三种情况下的危险报警距离和提醒报警距离。 （ 2） 侧向防碰撞模型 本模型要确定的参数有自车速度，自车侧向加速度，转弯半径，自车与前车的宽度及侧向安全间距，因此， 把超车运动看作为匀速圆周运动，可以确定超车时的最小转角、纵向距离和最大转角、纵向距离。 2. 测距传感器 （ 1） 前方：雷达 测距传感器 防撞雷达是利用蝙蝠仿生学原理，通过配用的压电测距传感器发射和接受超声波信号，让驾驶员 “ 看到 ” 其目力所不及的障碍物的距离和位置 。雷达能发出频率范围在 30G 300GHZ（波长0.01 米 0.001 米）的毫米波，毫米波的优点在于它的反射性、直线传播性及集束性等几个方面，它具有类似光一样的特性，当它遇到汽车等物体时会反射回来，照射到介质上时能穿透过，也能在微波滤波器的阻隔下，不影响微波通信的正常进行。 （ 2） 左右侧 :超声波测距 传感器 超声波传感器 (俗称探头 )、控制器和显示器 (或蜂鸣器 )等部分组 成。系统采用超声波测距原理，在控制器的控制下，由传感器发射超声波信号，当遇到障碍物时，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理、判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出其他警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有 “数 ”，使倒车变得更轻松。 （ 3） 后方：红外线测距传感器 红外线发射器不断发射出频率为 40 kHz 的红外线 ,经障碍物反射 ,红外线接收器接收到反射波信号 ,并将其转变为电信号。测出发射波与接收到反射波的时间差 t ,即可求出距离 s : s =1/2 ct 式中 , c 为光速度 ,一般取 3 108 m/ s。 3. 测距方法 采用“计数”方式 ,通过单片机处理进行测量 ,其基本原理是 :发射器（毫米波、超声波、红外线）始终处于发射的状态 ,当接收器第一次接收到障碍物反射回的光波时 ,经电路处理单片机给出一个计数启动信号 ,单片机的计数器开始以一定频率计数 ;当接收器第二次接收到反射回的光波线时 ,经电路处理单片机给出一个停止计数脉冲 ,计数器停止计数。通过编程 ,单片机自动处理 ,用脉冲的周期 T 乘以脉冲数 n 就得到从发射到接收的时间差 t ,即 : t = nT (2) 带入计算公式即可计算出两车距离 nts信息与电子工程 系毕业设计 (论文 ) 4 完成本课题所必须的工作条件 (如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等 )及解决的办法 工具书： 1、 李朝青 .单片机原理与接口技术 .北京航空航天大学出版社 .1993.3 2、 李华 .MCS-51 系列单片机使用接口技术 . 北京航空航天大学出版社 .2002.7 3、 栾桂冬、张金铎、金欢阳 .传感器及其应用 .西安电子科技大学出版社 .2002.1 4、 丁鹭飞、庚福禄 .雷达原理 . 西安电子科技大学出版社 .2002.6 5、 刘灿军 .使用传感器。国防工业出版社 .2004.6 6、 司利增 .汽车计算机控制。人民交通出版社 .2000.2 7、 李令举 .汽车工程电子新技术 .人民交通出版社 .1995 实验设备 : 雷达测距传感器、超声波测距传感器、红外线测距传感器、 8051 单片机、 8155 单片机、 LM567芯片、光电耦合器、发光二极管、蜂鸣器、 LCD 显示器等 计算机辅助设计条件： WORD、 CAD、 PROTEL nts信息与电子工程 系毕业设计 (论文 ) 5设计 (论文 )完成进度计划 2006.2.15 2006.3.12 熟悉本课题的研究内容，完成开题报告、文献综述和英文翻译 2006.3.13 2006.4.2 结合运动学知识，参考相关文献， 初步建立防碰撞模型 2006.4.3. 2006.4.23 查阅参考资料，确定三种测距传感器的测距原理和软硬件设计 2006.4.24 2006.5.14 选择合适的芯片，进行整体的硬件设计 2006.5.15 2006.5.28 进行软件设计并准备结题 2006.5.29 2006.5.31 总结本课题的研究成果，准备答辩 2006.6.1 2006.6.7 准备答辩资料 2006.6.8 毕业答辩 nts信息与电子工程 系毕业设计 (论文 ) 6 指导教师审阅意见 该报告能从对汽 车防碰撞的理解入手，讨论了汽车防碰撞的两种主要情形：即追尾碰撞和侧向碰撞，而且明确提出了两种碰撞类型的模型的建立，说明他们对该课题的关键问题之一 安全距离的认识到位；然后又结合测距传感器知识，着重指出选择三种测距传感器进行本课题的测距应用，如果能结合实验，就可以更深刻的认识到三种测距传感器的优缺点；而且能注意选择其他的芯片和传感器为本课题服务，说明他们在单片机和传感器上的初步知识已经建立。文章选题有一定的现实意义，说明作者已经理解了该课题主要要讨论的问题，并且平时比较注意资料和知识的积累，并善于总结。该开 题报告条理基本清晰，内容、形式和语言比较合乎规范。 同意开题。 指导教师 (签字 )： 卢艳 2006
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