基于安全性的汽车电子技术论文

1、湖 北 汽 车 工 业 学 院 毕 业 论 文摘要本文详细的介绍了基于汽车安全的电子应用技术，通过对现代汽车安全电子技术的研究与分析，寻找出未来汽车安全电子技术的研究和发展方向。并通过对汽车安全的内容，影响因素的了解，探讨汽车安全的电子技术应用的目的，使得我们能更好的了解汽车安全的电子技术应用，以及通过学习能更好的为汽车电子在安全方面的领域有所突破，使汽车更加安全可靠。关键词：安全性 电子技术 Abstract This article describes in detail the electronic-based automotive safety applications, throug

2、h to modern electronic technology, automotive safety research and analysis, to find out the future of electronic technology in automotive safety research and development. And vehicle safety through the contents of the understanding of the impact of factors to explore the safety car for the purpose o

3、f the application of electronic technology, making us a better understanding of the electronic technology in automotive safety applications, as well as through learning better for automotive electronics in the area of security breakthrough areas, so that more safe and reliable car.Keywords: security

4、 of electronic technology目录摘要Abstract1 绪论11.1 课题来源 11.2 论文背景及内容2 1.3 现代汽车安全现状21.4 汽车安全的分类及内容2 1.4.1 汽车安全的分类2 1.4.2 汽车安全的内容2 1.5 汽车安全的影响因素 4 1.6 汽车电子及安全走向62 电子技术在汽车上的应用8 2.1 主动安全电子技术 8 2.1.1 汽车制动防抱死系统 8 2.1.2 汽车驱动防滑系统8 2.1.3 汽车电子制动力分配系统9 2.1.4 汽车电子稳定程序系统9 2.1.5 汽车电控悬架系统9 2.1.6 汽车电控动力转向系统10 2.1.7 汽车主动

5、防避撞系统10 2.1.8 汽车一体化底盘控制系统10 2.1.9 汽车轮胎监测系统10 2.1.0 其它安全控制系统10 2.2 被动安全性电子技术 11 2.3 事故后安全性电子技术12 2.3.1 门锁紧急释放系统12 2.3.2 GPS救援系统133 国内外安全电子技术新应用 14 3.1 信息融合车辆主动防碰撞系统14 3.2 追尾碰撞控制系统14 3.3 毫米波雷达164 汽车安全电子技术新趋势18 4.1 由被动向主动方向发展18 4.2 向智能化方向发展19 4.3 向安全环保方向发展20文章小结 22参考文献 23附录 24281 绪论1.1 课题来源本课题是来源于湖北汽车工

6、业学院下发的基于汽车安全的电子技术应用的实验任务单。1.2 论文背景及内容随着汽车技术和电子技术的发展，汽车安全技术经历了从碰撞后易于救助到减少损伤，再到事故避免和预防的发展过程，逐渐由被动安全到主动安全，向更加人性化和智能化的方向发展。未来的汽车将会成为电子产品的综合平台，电子技术将会使汽车变得更加安全、舒适和方便。目前我国在电控技术领域处于落后状态，造成这种落后的原因之一是我们起步晚；其次，中国人的思维模式与外国人不一样，很多外国的控制系统被我们解码了，但不明白人家为什么这样写；第三，以前大公司都愿意用国外的东西，没人进行自主开发，现在环境变了，开始重视研究的人也多了。据认为，中国人一旦将

7、“窗户纸”捅破，中国在汽车电子控制领域赶超的速度将明显加快。另外，汽车电控技术与现在的计算机技术相比至少落后5年，从这个意义上说，中国完全有机会赶超。1.3 现代汽车安全现状汽车作为现代人类的交通工具，改变了人们的生活方式，推动了社会经济的发展和人类文化的进步，成为社会不可缺少的交通工具。但随着汽车保有量的日益增加，汽车也带来诸如环境污染、能源消耗、交通安全等社会问题，其中汽车道路交通安全问题尤为突出，世界上每年道路交通事故死亡约120万人，近几年我国每年道路交通事故死亡约10万人，直接经济损失达数十亿元。由于汽车事故不断出现，造成重大的社会危害，引起了世界各国的重视，汽车的安全问题已成为全球

8、性的社会问题。各国为了减少交通事故和人员伤亡采取了一系列措施，取得了良好的效果。尤其是近几年，汽车上广泛采用电子技术，装备ABS、ASR、ESP、SRS及VDC等机电产品，汽车的安全性能有了大幅度的提高，虽然我国汽车的保有量在增加，但交通事故死亡人数成下降趋势，这说明先进的汽车电子技术技术可提高汽车的安全性能，减少交通事故的发生15。1.4 汽车安全的分类及内容1.4.1 汽车安全的分类汽车安全性一般分为主动安全性、被动安全性、事故后安全性和生态安全性。1.4.2 汽车安全的内容汽车的安全内容如图1（1） 汽车的主动安全性汽车的主动安全性是指事故将要发生时操纵制动或转向系，防止事故发生的能力，

9、以及汽车正常行驶时保证其动力性、操纵稳定性、驾驶舒适性、信息正常的能力。又可分为行驶安全性、环境安全性、感觉安全性、操作安全性。多年来随着中国路况的逐步改善，特别是高速公路的发展，汽车以100KM/H或更高车速行驶的情况是常见的，因此，汽车的主动安全性日益受到重视，所谓汽车主动安全性，可理解为防患于未然，重点是通过对车辆的悬架系统、制动系统和转向系统的调校和优化，使车辆的操控性能、制动性能和转向性能达到最好的程度，尽量提高汽车操纵的稳定性和行驶的安全性，减少行车时所产生的偏差。相对于汽车的主动安全性，即为汽车的被动安全性，就是一旦事故发生时，汽车保护内部乘员及外部人员的安全程度。目前，国内消费

10、者对于汽车安全性的认知主要有以下三方面的误区：第一个误区，大多数消费者不能明辨汽车的主动安全性和被动安全性的关系。很多消费者在购车时往往只看重汽车的被动安全性，忽略了汽车主动安全性的重要程度。一部主动安全性突出的车子，其操纵稳定性和制动性能必然很优异。以MAZIDA6系列轿车为例，1000km/h的制动距离仅为37米，在行业同级别轿车中名列前茅，而出色的操控性能，更是为其赢得了“弯道王”的美誉。操控性能优良的轿车，无不具备如下三大特点:一个敏捷而又准确的方向盘Mazda6系列轿车通过采用感速式液压助力转向系统，配合底盘的调校，使方向盘路感清晰，回中力大小适中，保证了车辆在高速行驶时的稳定性。扎

11、实而柔韧的悬挂系统Mazda6系列轿车采用高臂双叉前悬架系统和E型多连杆后悬架系统，是典型的中高级轿车悬挂配置，它对道路适应能力强，控制侧向力的性能优异，配合DSC系统作用，使其在高速过弯时不会发生侧倾和甩尾。一台扭矩随叫随到的发动机Mazda6系列轿车采用直列四缸、多点喷射的全铝发动机，并在进气系统采用S-VT、VIS、VTCS和VAD等多项技术，保证了发动机在中低转速就可输出最大扭矩的90，发动机的加速行能好，推背感强，同时保证了发动机较高燃油经济性。第二个误区，就是认为汽车钢板越厚越安全。简单来看，这似乎没错，但是要分是哪个部分的钢板，消费者所看到的绝大部分是汽车表面的覆盖件，而真正保障

12、生命安全的，是汽车的车身结构。表面覆盖件钢板的薄厚并不代表车身结构钢板的薄厚。一吨重的车一旦开上上百公里车速发生碰撞的时候，表面钢板差零点几毫米，这个作用可以忽略不计，车体骨架钢板才是真正保证安全的关键所在。Mazda6系列轿车采用强化型3H高刚性车身结构，在发生碰撞时，能有效保护车内乘客的安全，在这一点上，Mazda6早已达到欧洲标准。安全性不是来保护车的，核心是保护人的。第三个误区，就是认为车越重越安全。学过物理的人都知道，书本上有一个动能公式，定义了动能=1/2×速度2×质量。要获得相同的速度，质量大的需要的动能就大，高的能量当然就需要消耗更高的能源去实现，所以油耗就

13、高。此外，在速度相同的情况下，车越重动能越大，当撞倒一个静止物体时，重车所受到的反作用力也就大于轻车，为此，各个汽车厂家争相研发各种先进的技术，在保证车辆安全性的前提下，尽量降低整车重量14。（2）汽车被动安全性汽车被动安全性是指事故发生时保护乘员和步行者，使直接损失降到最小的能力。又可分为车外部安全性、车内部安全性。（3）事故后安全性事故后安全性，是指汽车能减轻事故后果的能力。是指能否迅速消除事故后果，并避免新的事故发生。（4）生态安全性生态安全性是指发动机排气污染、汽车行驶噪声和电磁波对环境的影响，其内容如图：1.5 汽车安全性的影响因素汽车道路交通事故是世界性的灾害，因此汽车交通安全也是

14、世界性的难题。道路交通事故引起人的伤亡，财产的损失，给国民经济也带来了巨大的损失。然而诱发交通事故的因素是多方面的，它受汽车行车速度、道路条件、车辆状况、驾驶员行为、驾驶员的文化素质和自然环境等因素的综合影响。其中人、汽车、道路、环境条件是影响道路交通安全的主要因素（图2）。在道路交通系统中，人是系统的核心，道路是系统的基础。人的因素影响主要是指交通直接参与者的性格、经验或状态等。道路因素的影响是指线路走向、路面状况、交通信号的布置和清晰度，以及交通规则、交通管理措施等。汽车本身因素的影响是指车辆结构和技术状况等。环境条件因素的影响是指环境对人的精神影响（疲劳、反应能力），对道路因素的影响（雨

15、、雪、风、雾）以及对汽车的物理影响（道路附着条件、转向特性等）。如果把环境条件纳入道路影响因素范围内，可认为道路交通安全主要与“驾驶员-汽车-道路”系统有关。而汽车是该系统中潜在危机性最大的环节，因此应用先进的电子技术提高汽车的安全性能是减少道路交通事故的有效途径9。1.6 汽车电子及安全产品走向中国轿车市场虽然近期增长速度趋缓，但从中长期来看，预计到2010年的5年间仍可维持10%-15%的年平均增长速度。随着中国汽车市场，尤其是轿车市场进入多家竞争，产能相对过剩的阶段，汽车电子及安全部件的未来发展将受到政府法规、市场竞争及消费者特征、整车设计理念等重要因素的驱动。  中国在汽车电

16、子及安全领域的发展是十分可人的。中国的汽车曾经只有简单的机械式仪表、杆式天线和手动选台的卡带收机，而今在多数轿车上不仅装备了电子式仪表、窗式天线、CD音响，而且更配置了燃油电子喷射系统、ABS、电子式安全气囊、导航系统、车载移动通信系统等等。如同1998年在中国政府决定严格排放法规后，化油器逐步退出市场、燃油电子喷射系统成为标准装备一样，政府的政策、法规对于汽车电子及安全行业的发展起着重要的引导作用。在发达国家也是如此，动力总成技术的进步，PODS、TPMS等技术的应用无一不受到法规的影响。 政府法规直接影响的汽车电子及安全产品主要有两大类别：一是与资源和环境直接相关的产品，主要指发动机控制系

17、统及相关产品。二是安全相关产品。如安全气囊控制模块及碰撞传感器、各种乘员识别系统、防碰撞系统、自动巡航系统及倒车辅助系统等。在发动机控制系统及混合动力系统领域，由于石油资源紧张和城市空气污染的日益加重，国内排放法规日趋严格。作为电子燃油喷射系统核心的发动机控制模块自然成为当前汽车的标准配置。由于中国排放标准仍然低于汽车普及的发达国家，而世界主要汽车零部件供应商在这方面拥有比较成熟的技术，所以未来国内市场上的产品主要是国外已经成熟的产品以及在国外已有技术基础上开发的适应中国客户成本和技术要求的派生产品。而在这一市场细分中值得注意的是柴油发动机管理系统将逐步为市场接受，其市场份额会有较快的增长。混

18、合动力系统也会在2008年前后以批量生产的方式出现在国内市场。在驾驶安全类产品领域，虽然目前只有安全带是国家强制安装的安全产品，但随着行车安全形势的日益严峻，国家势必加强在这方面的治理与控制，相关法规的进一步完善值得期待。汽车安全产品可以大致分为主动安全防护产品和被动安全防护产品。目前国内车型上采用的主流安全产品基本属于被动安全防护产品，即降低事故伤害一类。这些产品主要包括安全带、驾驶员和副驾驶气囊、侧气囊和帘幕气囊、气囊控制模块和碰撞传感器等。由于传统的被动安全产品在功能和安全性方面都存在缺陷，甚至会由于气囊的不适当爆出导致乘员的伤害。因此，乘员感知系统配合新一代的控制模块和多级引爆气囊成为

19、目前新一代被动安全产品的代表，其中乘员感知系统在北美已经成为车辆强制性安装部件。在事故预防区域，自动巡航系统、车道保持系统、碰撞预警系统、倒车辅助系统和驾驶员监控系统可以帮助驾驶员保持正确的驾驶状态，并在事故发生前发出预警，甚至自动启动车辆的相关系统，从而避免事故的发生。目前国家有关部门已经着手自动巡航系统产品的国标制定工作，这将对相关产品的市场发展产生良好的推动作用。2 汽车安全电子技术应用分析近年来，汽车保有量迅速增加，汽车安全性已成为人们最关心的问题。为了保障人民生命财产安全，政府部门制定了相关的道路交通安全法规，为了满足安全法规和消费者对汽车安全性的要求，汽车厂商采取了多方面措施来改善

20、汽车的安全性能，其中电子技术起了很大的作用。电子技术提高汽车安全性主要表现在以下几个方面。 2.1 主动安全性电子技术 现代汽车主动安全性电子技术有代表性的电控装置有防抱死制动系统（ABS）、电子制动力分配装置（EBD）、驱动防滑系统（ASR）、电子稳定程序系统（ESP）、电控悬架系统、电控动力转向系统、主动避撞系统、车辆动力学控制系统（VDC）、信息显示系统。2.1.1 汽车制动防抱死系统 防抱死制动系统（ABS）是一种防止制动过程车轮抱死的汽车主动安全装置。ABS系统在制动过程中通过传感器感知车轮与路面的滑移，由ABS电控单元做出判断，并通过电磁阀调整制动力的大小，使轮胎滑移率保持在一个理

21、想的范围（10%20%），来保证车辆制动时有较大的纵向制动和抗侧向外力的能力，防止可能发生的后轮侧滑，甩尾，提高汽车在制动过程中的方向稳定和转向操纵的能力，并能提高附着系数利用率，缩短制动距离，减少轮胎磨损。电子控制汽车防抱死系统是目前提高车辆行驶安全性的有效措施之一。 2.1.2 汽车驱动防滑系统 汽车驱动防滑系统（ASR）是在汽车起步和加速时将滑移率控制在一定范围（5%15%）内，防止驱动轮快速滑动，提高汽车的驱动力。ASR在控制中，通过轮速传感器反馈来的信号经控制单元处理后发出指令，调节发动机的输出转矩，从而调节驱动轮的驱动转矩。目前ASR的装备大多是在ABS系统增设一部分部件的方法来实

22、现，可看成是对ABS系统的完善和补充18。 2.1.3 汽车电子制动力分配系统 汽车在制动时，四只轮胎附着的地面条件往往不一样。比如，有时左前轮和右后轮附着在干燥的水泥地面上，而右前轮和左后轮却附着在水中或泥水中，这种情况会导致在汽车制动时四只轮子与地面的磨擦力不一样，制动时容易造成打滑、倾斜和车辆侧翻事故。电子制动力分配系统（EBD）能够根据汽车制动时产生轴荷转移的不同，自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS系统提高制动稳定性。 2.1.4 汽车电子稳定程序系统 ESP是英文Electronic Stability Program的缩写，中文译成“电子稳定程序”。该系统

23、通常是支援防抱死制动系统及驱动防滑系统的功能。它通过对从各传感器传来的车辆行驶状态信息进行分析，然后向ABS、ASR发出纠偏指令，来帮助车辆维持动态平衡。ESP一般需要安装转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等。它可以监控汽车行驶状态，并自动向一个或多个车轮施加制动力，以保持车子在正常的车道上运行。 2.1.5 汽车电控悬架 汽车不同的行驶状态对悬架有不同的要求。一般行驶时需要柔软一点的悬架以求舒适感，当急转弯及制动时又需要硬一点的悬架以求稳定性，两者之间有矛盾。另外，汽车行驶的不同环境对车身高度的要求也是不一样的，刚度不变的悬架无法满足这种矛盾的需求。理想的悬架应在不同的条件

24、下有不同的弹簧刚度和阻力减震，既能满足行驶平顺性要求和操纵稳定性要求，又能达到安全行驶的目的。电子技术的发展，使得设计出一种可以在一定范围内调整的悬架成为可能，这种悬架称为电控悬架，目前比较常见的是电控空气悬架形式。典型的电控悬架系统由电子控制元件（ECU）、空气压缩机、车高传感器、转向角度传感器、速度传感器、制动传感器、空气弹簧元件等组成。该系统能够根据汽车的瞬时驾驶条件自动调节悬架组件的性能，即通过各种传感器对汽车的运行状况进行检测，当悬架电子控制元件收到传感器检测到的转向和制动状况信号后，能自适应地处理车辆的侧倾、前后仰，并自动调整减振器阻尼力，能防止车体倾斜并提高车轮的地面附着力。该系

25、统使汽车更易于控制，具有更好的操纵稳定性16。 2.1.6 汽车电控动力转向系统 电控动力转向系统（EPS）是为了实现在各种行驶条件下转向盘上所需要的力都是最佳值，而在转向系统上采用了电子控制的系统。该系统在各种不同的速度状况下通过电控转向微处理器自动调整转向盘的操纵力。在低速时和车辆摆放时，驾驶员只需较小的力就能灵活地进行转向，在高速时，能自动使操纵转向盘的力加大。EPS既提高了驾驶的舒适性及转向灵敏度，又能克服高速转向“发飘”的弊病，保证了高速行驶的稳定性和安全性。 2.1.7 汽车主动避撞系统 该系统是辅助汽车驾驶者对影响公路交通安全的人、车、路环境进行实时监控，在危急情况下由系统主动干

26、涉驾驶操纵、辅助驾驶者进行应急处理、防止汽车相撞事故的发生，保障了汽车行车安全5。 2.1.8 汽车一体化底盘控制系统 汽车一体化底盘控制系统（UCC）是一种先进的集成系统，它通过中央底盘微处理器，将制动、悬架、转向和传动系等控制系统连接起来，底盘微处理器能够接受每个子系统传感器发来的数据，对各子系统进行协调控制，使车辆的整体水平达到最佳，保证车辆行驶的安全性。 2.1.9 汽车轮胎监测系统 汽车轮胎是汽车与地面的接触部分，影响汽车的驱动力和制动力。在安全性方面起着非常大的作用，汽车行驶中若轮胎气压不足，将导致轮胎磨损不均匀，燃油消耗增加，并使稳定性和操纵性变坏，极易发生轮胎爆裂，引发交通事故

27、。汽车轮胎监测系统（TMPS）能实现对汽车轮胎的实时监测，当压力低于安全范围时会给予报警。 2.2.0 其他安全控制系统 为了适应汽车高速、安全、舒适的需要，越来越多更先进的电子技术应用到汽车上，如睡眠驾驶警报系统、司机分神监视系统、视觉增强和夜视系统、导航系统等，为汽车的安全行驶提供了保障。2.2 被动安全性电子技术 随着汽车技术的发展，汽车主动安全技术已经在交通安全中起到越来越大的作用，有效地减少了交通事故的发生。但现实中仍不可避免地发生很多交通意外，因此现代汽车还需要装备被动安全系统。汽车被动安全性电子技术有代表性的电子装置是安全气囊。 在汽车发生冲撞时，安全气囊系统对保护驾乘人员的安全

28、十分有效。目前安全气囊系统一般为转向盘单气囊系统，或者双气囊系统。安装有双气囊和安全带预紧器系统的车辆在发生冲撞时，不管速度高低，气囊和安全带预紧器同时动作，因此造成低速冲撞时气囊的浪费，使维修费用增加很多。两次动作的双安全气囊系统，在汽车发生冲撞时，能根据汽车的速度和加速度的大小，自动地选择只使用安全带预警器动作，还是安全带预紧器和双气囊同时工作。这样，在低速发生冲撞时，系统只使用安全带即能足够保护驾乘人员安全，而不用浪费气囊。如果在速度大于30km/h发生冲撞时，安全带和气囊同时动作，以便保护驾乘人员的安全。当汽车发生事故时，对乘员的伤害是在瞬间发生的。例如，以车速50公里/时进行正面撞车

29、时，其发生时间只有十分之一秒左右。为了在这样短暂的时间中防止对乘员的伤害，必须设置安全装备，目前主要有安全带、防撞式车身和安全气囊防护系统(SRS)等6。由于很多事故是难以避免的，因此被动安全性也非常重要，安全气囊作为被动安全性的研究成果，由于使用方便，效果显著，造价不高，得到了迅速的发展和普及。安全气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。为了减小汽车发生正面碰撞时由于巨大的惯性力所造成的对驾驶员和乘员的伤害，现代汽车在驾驶员前端方向盘中央普遍装有安全气囊系统，有些汽车在驾驶员副座前的工具箱上端也装有安全气囊系统。实验和实践证明，汽车装用安全气囊系统后，汽车发生正面碰撞事故对驾驶员和乘员的伤害程

30、度大大减小。有些汽车不仅装有前端安全气囊，还装有侧向安全气囊在汽车发生侧向碰撞时，也能使侧向安全气囊充气，以减小侧向碰撞时的伤害。安装了安全气囊装置的轿车方向盘，平常与普通方向盘没有什么区别，但一旦车前端发生了强烈的碰撞，安全气囊就会瞬时间从方向盘内“蹦”出来，垫在方向盘与驾驶者之间，防止驾驶者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上，这种奇妙的装置自从面世以来，已经挽救了许多人的性命。美国一研究所分析了1985年至1993年美国7000多起汽车交通事故中发现，有气囊装置的轿车前部撞车，驾驶者的死亡率，大轿车降低了30%，中型轿车降低11%，小型轿车降低14%。安全气囊一般由传感器、电控单元、

31、气体发生器、气囊及续流器等组成，通常气体发生器和气囊等做在一起构成气囊模块。当传感器感受汽车碰撞强度，将感受到的信号传送到控制器，控制器接收传感器的信号并进行处理，当它判断有必要打开气囊时，立即发出点火信号以触发气体发生器，气体发生器接收到点火信号后，迅速点火井产生大量气体给气囊充气。此时一方面乘员的头部和胸部压在气袋上与前面的车内物体隔开，另一方面当人体与气袋接触时，利用气袋的阻尼或气袋背面的排气孔节流作用来吸收乘员惯性力产生的动能，达到保护乘员的作用。安全气囊是新近发展起来的最有效的被动安全装置，在碰撞事故中显示出对乘员的巨大保护功效，随着电子技术的发展，安全气囊逐步向智能化方向发展7。

32、2.3 事故后安全性电子技术 汽车事故后安全技术是保障乘员及时救助和减少事故后损失，避免再次伤害。有代表性的电子装置有门锁紧急施放系统、GPS救援系统等。 2.3.1 门锁紧急施放系统 门锁紧急施放系统在车辆发生碰撞事故后，为了使乘员能迅速地从被撞车辆中救出，车门应能容易打开。其工作原理是当碰撞传感器确认已发生碰撞，系统立即施放门锁。 2.3.2 GPS救援系统 车辆发生碰撞后，为了快速救助伤者，必须准确确定事故车辆地点。GPS救援系统利用卫星导航定位，能很快确定车辆方位，缩短了救助时间，降低了乘员的伤害程度。3 国内外汽车安全电子技术新应用3.1信息融合车辆主动防碰撞系统 随着社会的不断进步

33、，汽车正为越来越多的人所使用，而相应的，交通事故也越来越多。全球每年由交通事故造成的人员和财产损失的数目是惊人的，因此，车辆安全问题已引起人们的高度重视。对大量交通事故的分析表明，80%以上的车祸是由于驾驶员反应不及时引起的，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞和正面相撞。有关研究表明，若驾驶员能够提早1 s 意识到有事故危险并采取相应的措施，则90%的追尾事故和60%的正面碰撞事故都可以避免。 现代的交通系统和未来将要出现的自动车辆系统(AVS)均要求建立智能交通系统(ITS)，以便于对车辆进行交通监视和跟踪以及多传感信息融合。未来AVS异类传感器包括视频传感器、激光扫描仪和

34、雷达传感器等，融合的目的在于把目标输入到路径规划与制导系统中去。而基于多传感信息融合的车辆主动防碰撞控制系统，就是根据多传感器接收到的车辆前方目标信息和本车的状态信息，利用多源信息融合技术，识别出本车前方车辆的距离和速度等状态信息，并进行碰撞危险估计的。举例说，若车间距接近临界距离时，发出报警信号，提请司机注意； 若车间距小于临界安全距离时,则启动制动系统，以避免碰撞的发生 显然，基于多传感信息融合的车辆主动防碰撞控制系统是一种主动式的防撞、防抱死的汽车安全系统，它使反应时间、距离、速度三个方面都能得到优化控制，可减少驾驶员的负担和判断错误，对于提高交通安全性将起到重要作用，能有效地避免大部分

35、汽车事故的发生。同时也为提高使用车速、增加道路通行能力、实现自动化驾驶等奠定了良好的基础3。3.2 追尾碰撞控制系统 汽车防追尾碰撞控制系统是一种主动安全系统。在正常行驶时，该系统处于非工作状态。当本车的车头非常接近于前车的车尾时，该系统将发出防追尾警告。在发出警告后，如果驾驶员没有采取制动减速措施，该系统便自动启动紧急制动装置，以避免发生追尾事故。它具有三种功能：即环境监测功能、防碰撞判断功能和车辆控制功能2。 （1）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。环境探测系统由测量车间距离和前面车辆方位的毫米波雷达、激光雷达、CCD摄象机及能够判断路面状况的道路传感器所

36、组成。车辆的周边传感技术是实现汽车防碰撞的关键技术。传感器性能的优劣将直接影响整个系统的性能，只有提高传感器的可靠性，才有可能减少系统的虚警率。微波传感器（雷达）的性价比较高，因此一般选择工作于毫米波的微波传感器作为主传感器，配置以图像、路面传感器等作为辅助传感器来实现对车前障碍物的检测。毫米波雷达安装在车辆前端的中央位置上，激光雷达安装在毫米波雷达的两侧，它们的主要功能是测量本车与前车的距离和前面车辆的方位，并把所测数据传输到防碰撞判断系统；CCD摄象机获得前方车辆和障碍物的图像信息，道路传感器得到路面的状态信息，车况探测系统检测本车的速度、加速度和其他状态信息，所有信息都将被送往防碰撞判断

37、系统。 （2）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。目标识别系统将毫米波雷达、激光雷达、CCD摄象机等传感器的信息经融合处理后，估计出本车前方距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。 有自动制动操作机构的车辆控制 国

38、际公路委员会对驾驶员的反应时间做了调查，结论得出平均值为0.53s。若驾驶员的反应时间是1.5s，那么在汽车的车速为40Km/h时，反应时间内汽车的行驶的距离是16.7m；车速为80Km/h时，行驶的距离将达33.4m。自动制动系统的反应时间远比驾驶员少的多，它的反应距离只有0.5 m。 工作时，防碰撞判断系统不断地根据测出的两车之间的距离、本身的车速、相对车速等有关信息，通过数据处理求出安全距离，并与雷达测出的实际距离相比较。如实测距离小于安全距离时，就发出报警信息，如驾驶员仍未采取措施，且安全距离小于极限安全距离时，系统通过执行机构对汽车的常规制动系统起作用，使汽车减速，当距离超过极限距离

39、时，制动机构又恢复正常8。 3.3 毫米波雷达目前最受关注的传感手段是运用毫米波进行测量的雷达系统。毫米波是指工作频率在 30100GHz，波长在110mm之间的电磁波。毫米波雷达（主要是9 4GHz）原来主要用于短程反装甲武器系统，其功能就是精确测量目标的距离和相对速度。毫米波雷达可以全天候工作，不受天气状况的影响，而恶劣的气候环境正是导致交通事故的主要原因之一。随着GaAs高频器件和单片微波集成电路 MMIC的出现和应用，毫米波雷达的性能有了很大的提高，成本也有所下降，并且雷达的外型尺寸可以做得很小，便于在汽车上安装。因此，毫米波雷达就成了汽车前视雷达的首选。为了在高速公路上及时发现前方的

40、交通堵塞，汽车用毫米波雷达的探测距离必须在100m以上；为了覆盖左右两侧的车道线，探测宽度必为 3.5m；为了不把道路上方的标识和人行天桥也探测进去，上、下方要有与道路的升降相对应的3m左右的探测幅度。其主要指标如下：天线：尺寸要小、成本要低、性能要高，还要便于安装和使用。 工作频率：毫米波雷达的工作频率与其性能和价格相关。一般而言，频率提高，目标的反射效果会更好，但信号的穿透力会减弱，测距范围降低，器件成本增大。曾有工作于 24GHz，60GHz， 7677GHz的雷达样机和成品的报道，现由于7677GHz毫米波雷达具有较好的性价比，国外目前多采用这一工作频率。我国由于受到器件和成本方面因素

41、的影响，目前倾向于采用35GHz的工作频率。 视角：视角就是天线波束的扫描范围，包括方位角和高低角。为降低虚警率，一般选择方位角为9º12º ，甚至更大，高低角则取3º左右。 作用距离：100m150m即可。如美国规定为1100m，欧洲规定为1150m，测距范围的确定以保证车制动时两车不会发生追尾碰撞为原则。 测量的动态范围：雷达必须有足够的动态范围，以保证对大小目标都能识别。 分辨率：径向距离分辨率达到1m即可。 汽车防碰撞系统的工作环境恶劣，干扰因素众多，只用单一雷达传感器做出判断容易产生虚警，为了提高对目标的识别和估计能力，就要引入多传感信息融合技术。其中，

42、传感器包括雷达传感器、激光扫描仪和视频传感器等。把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的多源信息，进行综合处理，其目的就是降低探测的不确定性，形成对系统环境相对一致的感知描述，以便得到一个准确可靠的分析和判断结果，从而提高系统决策能力。 基于多传感信息融合的车辆主动防碰撞控制系统研究的主要内容，就是探讨关于多源信息实时融合的方法，其中包括多源信息实时融合的实时目标识别算法、多源信息实时融合的实时参数估计、多源信息实时融合的实时危险评估等，并将这些方法运用于工程实际。基于多传感信息融合的车辆主动防碰撞控制系统所能达到的技术指标包括能在线实时采集数据，并完成目标识别和多传感信息的融合处理；

43、目标识别精度达到工业应用标准；能根据车辆目前的状态和障碍物的状态，进行防碰撞判断；特别能对危险情况进行预警,当接近目标时发出报警信号，提醒司机注意。基于多传感信息融合的车辆主动防碰撞控制系统的实施可以大大提高车辆运行的安全性，最大限度地减少交通事故的发生。特别是若把此方法应用于自动车辆系统（AVS），可以为车辆安全性带来非常大的改善10。 4 汽车安全电子技术新趋势汽车安全系统越来越向智能化的方向发展，半导体厂商和系统厂商，都在想方设法将最新的电子技术应用到汽车安全产品上。由于主动安全是预防事故的发生，更能保证驾乘者的安全，因此主动安全系统将比被动安全系统更受人关注。中国市场经过几年的快速发展

44、，消费者对于汽车的需求正在从满足基本代步功能转向追求舒适与安全性等更高层次的需求。这其中，毋庸置疑，安全性的考虑是消费者更为关注的因素。ABS（防抱死制动系统）、ESP（电控行驶平稳系统）等产品在很短的时间内从高端车型配备到现在成为各种车型的标配，就是典型的例子。4.1 由被动向主动方向发展提到主动安全系统，大家想到的多是ABS、ESP等，其实现在的主动安全产品已经不只是被广泛熟知的这些产品，更多的智能系统和预警系统已经被作为一种更为重要的主动安全产品，济南捷特汽车电子技术研究所所长程军告诉记者，汽车安全类产品最近几年除大量装用ESP系统外，也开始增加更多预警装置，如主动防撞、自动巡航、道路偏

45、移警告系统等，越来越多的系统利用摄像机和图形处理技术识别障碍物，使汽车视觉系统越来越智能化。而在德尔福的产品线里甚至只把这些智能系统和预警系统作为主动安全产品，比如ACC自适应巡航系统、LDW车道偏离预警系统、IRSA侧边报警系统、FCW前碰撞预警系统、PCS防碰撞系统、ESR电子扫描雷达等。这些产品最重要的是提示驾驶者潜在的危险，并可以帮助驾驶者启动保护措施1。这类产品在国外最早从1989年开始进入市场，现在在欧洲、美国和日本等地，已经被大量采用。但目前在中国市场还未被广泛采用，成本被认为是障碍之一。孔宏志认为，随着主动安全产品的广泛应用，成本问题会得到有效的解决。现在这些系统的供应商已经在

46、大力地推广，业界专家预计，不久装备这些产品的汽车将大量投放市场。胎压监测系统也是重要的一个主动安全产品，在某些国家已经立法把它作为汽车必备的装置。它也被中国汽车业界广泛关注，专家认为其市场潜力很大。目前在中国新开发的车型，尤其是C级车已经把它作为一个必要的部分。值得一提的是，一种先进的通过对摄像图像的处理探测疲劳驾驶的技术，也即将被应用到汽车安全系统中，这种智能产品可以通过对驾驶员眼睛的图像的观察，判断驾驶员是否保持着合适的驾驶状态，如果通过判断得知驾驶员疲劳、不在状态，就会通过声音、闪光或安全带拉紧等方式提醒驾驶员，以防止事故的发生。4.2 向智能方向化发展汽车安全系统越来越向智能化的方向发

47、展，半导体厂商和系统厂商，都在想方设法将最新的电子技术应用到汽车安全产品上。由于主动安全是预防事故的发生，更能保证驾乘者的安全，因此主动安全系统将比被动安全系统更受人关注。 中国市场经过几年的快速发展，消费者对于汽车的需求正在从满足基本代步功能转向追求舒适与安全性等更高层次的需求。这其中，毋庸置疑，安全性的考虑是消费者更为关注的因素。ABS（防抱死制动系统）、ESP（电控行驶平稳系统）等产品在很短的时间内从高端车型配备到现在成为各种车型的标配，就是典型的例子。 智能化是大趋势在技术的发展和市场需求的推动下，汽车安全系统与过去相比有了很大的进步。比如大家最为熟悉的安全气囊由最初的驾驶员单侧已经发

48、展到全车各个方位都被配置，近些时候又出现了车外的安全气囊，新的技术采用了更为先进的传感器，可以更好地识别乘客类型，采取不同的保护措施；最新的ABS产品已经采用模块化设计，再次极大地减轻了重量、减少了体积、增大了内存，新一代的ABS只有1.4公斤重，其控制单元仅含14个高度集成化的部件，且配有256KB容量的内存，同时增加了更多功能，如电子分配制动压力，取代了减轻后轴制动压力的机械结构。 更高的要求使汽车安全系统跟汽车娱乐信息系统一样，越来越向智能化的方向发展。无论上游的半导体厂商还是系统厂商，都在想方设法将最新的电子技术应用到汽车安全产品上。汽车的普及带来的市场需求多样化促进了技术的发展。 汽

49、车防盗系统也在向更加智能化的方向发展，比如发动机防盗采用身份识别技术，使得发动机仅在车匙和车锁的芯片以RF（射频）技术完成沟通以后才可被启动，从而有效地避免通过盗配车匙、撬锁等方式偷车的可能，这种产品将射频技术整合到汽车进入系统中。恩智浦半导体大中华区汽车电子产品销售总监欧阳旭表示，交互式、智能化、多功能将是未来汽车进入系统产品发展的主流。 由被动向主动发展 除了智能化的趋势以外，汽车安全系统的发展也在从被动安全转向主动安全，因为主动安全是预防事故的发生，更能保证驾乘者的安全，防患于未然。德尔福电子与安全事业部新产品开发亚太区经理孔宏志认为，数据表明，被动安全的参数已经接近饱和，其作用已经达到

50、了一定极限，现在大家更关注的是怎样预防事故的发生，因此主动安全产品的应用将是未来汽车安全产品的发展趋势17。4.3 向安全环保方向发展在汽车产业发展的带动下，我国的汽车电子市场迎头赶上，在国产轿车全球化进程开始的同时，相关汽车电子产品市场也开始兴起。预计未来几年，还会有众多高端汽车电子被植入国产汽车中，而各汽车厂商的电子竞赛也将愈演愈烈。在下一轮竞赛中，汽车电子扮演的作用将越来越重要，这也是推动中国汽车电子市场持续高速发展的直接动力之一。据赛迪顾问的预测，在2008年及未来几年内，中国汽车电子市场将在中国汽车产业发展及国产汽车产品升级的推动下保持快速的发展态势，预计到2012年，中国汽车电子市

51、场规模将超过3200亿元。汽车更安全、更环保的发展方向不会改变。目前，动力控制、底盘控制、安全系统、车身电控等产品的普及率已经很高，未来几年这些产品仍有不断向低端车普及的趋势，与这些成熟的产品相比，一些新的应用成为未来几年中国汽车电子市场的热点，如主动安全系统、汽车网络系统，以及GPS等车载信息系统等。从技术角度来看，这些产品的普及没有任何障碍，而随着产品成熟，其成本也在不断降低。接下来几年，随着国家法制法规不断完善、消费者安全意识不断提高、消费者舒适需求不断提升，以及相关网络和服务不断完善，这些新兴汽车电子产品将进入高速普及阶段。虽然这些产品的普及很难向EMS、ABS普及时那样使市场出现井喷

52、式增长，但多样化产品的应用必将进一步刺激中国汽车电子市场的发展。未来几年，汽车更安全、跟环保的发展方向不会改变，用于提高该方面性能的电子产品升级步伐也将持续，但整体来说，不会有太大的改变。相比之下，车身、车载电子市场的空间要更大一些：首先，车身、车载电子产品种类繁多，市场可拓展潜力巨大。与动力和底盘系统相比，车身、车载电子产品的可拓展性更强一些，因为其产品种类十分丰富，许多在3C领域应用的技术都可以移植到汽车中，如多媒体技术、网络技术等。其次，车身、车载电子产品是未来消费需求的热点。车身、车载电子产品对改善汽车舒适性，提高汽车娱乐性起到很大的作用，而这也恰好迎合了消费者的需求。随着私人消费者的

53、增加，这种对汽车动力以外的需求更为突出，这也使得车身、车载电子产品市场未来发展潜力十足。论文小节 本文通过对当代汽车电子安全技术的介绍，系统的介绍了现代汽车安全电子技术，同时从中也可以了解到未来汽车按电子技术的发展方向，文中的许多见解是通过各种途径收集而来的，在这里非常敬重这些能在各种媒体或书籍中发表自己见解的各位老师，同时也非常的感谢我的指导老师，在有了他的精心指导下，我才顺利的完成这次的毕业论文。当然，在在收集资料时，也还有许多的具说服力的资料我没能收集完整，在这里希望广大的老师，朋友能提出你们的宝贵建议或意见，谢谢。参考文献1 朱西产， 应用计算机模拟技术研究汽车碰撞安全性，世界汽车，1

54、997.3. 2 朱西产，实车碰撞法规的现状和发展趋势，汽车技术，2001.3 石 磊,车载信息技术及其发展J.汽车维修,2002.6.4 张子波，汽车应用电子技术M.北京：机械工业出版社，2003. 5 顾力强，林忠钦，国内外汽车碰撞计算机模拟研究的现状及趋势，汽车工程，1999.1.6 林逸，郭九大，王望予，汽车被动安全性研究综述，汽车工程，1998.7 刘子建，黄天泽，张建华等，安全气囊对乘员碰撞损伤防护的研究，机械工程学报，2001.5.8 魏朗，陈荫三，车辆碰撞过程的试验分析研究，汽车工程，2002.4 .9 高卫民，王宏鹰，汽车结构分析的有限元法，汽车研究与开发，2000.6 .1

55、0 李江，吴鹏华,汽车碰撞事故计算机模拟的研究，中国公路学报，1993.3.11 曹家吉,现代汽车检测诊断技术.北京：清华大学出版社，2003.12 中国机动车辆安全鉴定检测中心.中国机动车检测年鉴.北京：中国人民公安大学出版社，2005.13 莫正康,电力电子应用技术M.北京:机械工业出版社,2005.14 张洪源,汽车技术使用M.北京:人民交通出版社,1993.15 谢晓鹏,王喜顺,现代汽车安全技术综述J汽车运用,2005(5)：8-916 中国机动车辆安全鉴定检测中心.中国机动车检测年鉴.北京：中国人民公安大学出版社，2005.17 刘志敏,汽车ABS系统研究所 J机电工程技术,2009

56、.5.18 张明星,汽车驱动防滑控制系统J.公路交通科技，2002.2.附录一、 整车电路的组成 汽车整车电路通常有电源电路、启动电路、点火电路、照明与灯光信号装置电路、仪表信息系统电路、辅助装置电路和电子控制系统电路组成。1、 电源电路也称充电电路，是由蓄电池、发电机、调节器及充电指示装置等组成的电路，电能分配（配电）及电路保护器件也可归入这一电路。2、 起动电路 是由起动机、起动继电器、起动开关及起动保护电路组成的电路。也可将低温条件下 起动预热的装置及其控制电路列入这一电路内。3、点火电路 是汽油发动机汽车特有的电路。它由点火线圈、分电器、电子点火控制器、火花塞及点火开关组成。微机控制的电子点火控制系统一般列入发动机电子控制系统中。4、照明与灯光信号装置电路 是由前照灯、雾灯、示廓灯、转向灯、制动灯、倒车灯、车内照明灯及有关控制继电器和开关组成的电路。5、仪表信息系统电路 是由仪表及其传感器、各种报警指示灯及控制器组成的电路。6、辅助装置电路 是由为提高车辆安全性、舒适性等而设置的各种电器装置组成的电路。辅助电器装 置的种类随车型不同而有所差异，汽车档次越高，辅助电器装置越完善。一般包括风 窗刮水及清洗装