智能“佯装”刹车预警系统

安徽省第五届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛PAGE序号：编码：安徽省第五届“挑战杯”课外学术科技作品竞赛智能“佯装”刹车预警系统（Smart"pretend"brakewarningsystem）作品名称：智能“佯装”刹车预警系统推荐单位：合肥学院电子信息与电气工程系申报者姓名龚节（集体名称）：追梦人类别：×自然科学类学术论文×哲学社会科学类社会调查报告和学术论文×科技发明制作A类√科技发明制作B类2013年5月7日-PAGE26-目录摘要 11引言 21.1智能“佯装”刹车预警系统的设计背景 21.2总体设计思想 31.3现代汽车常用测距方法分析 31.4国内外研究状况 41.5技术特点、科学先进性、推广前景 52系统设计 62.1设计思路 62.2总体方案设计 63理论分析与计算 73.1系统纵向安全距离计算 73.1.1理论基础 83.1.2实际计算 93.1.3参数的确定 113.2毫米波雷达测量原理 123.2.1距离测量原理 123.2.2相对速度测量原理 134硬件设计（模型） 154.1主控制电路 154.2稳压电路 164.3直流电机驱动电路 164.4超声波测距电路 174.5声光报警电路 184.6人机交互显示电路 185软件设计 196总结 217参考文献 228致谢 24附录 25附录1实物图 25附录2智能“佯装”刹车预警系统主程序及注释 27智能“佯装”刹车预警系统摘要系统以ATmage128单片机为控制核心，由信息采集模块、雷达测量模块、人机交互显示模块、声光报警模块、以及无线通信模块等几部分组成。通过安装在车辆尾部保险杠位置的毫米波雷达，实现后方车辆的准确识别定位和相对速度测量。微处理器对采集的数据信息进行分析处理，实现“三段”预警功能。智能“佯装”刹车预警系统从主动防御出发，弥补了当前社会汽车主动安全配置的不足，充分体现了智能化、科技化、人性化的新时代理念。系统具有成本低，精度高，设置灵活，稳定性好等优点。关键词：ATmege128；信息采集；雷达测量；无线通信AbstractSystemtoATmage128single-chipmicrocomputerasthecontrolcore,byinformationcollectionmodule,radarmeasurementmodule,man-machineinteractivedisplaymodule,soundandlightalarmmodule,andwirelesscommunicationmoduleandsoonseveralparts.Byinstallingpositioninvehiclerearbumperofmillimeterwaveradar,andrealizetherecognitionoftherearvehicleaccuratelypositioningandrelativevelocitymeasurement.Microprocessortocollectdataandinformationanalysisprocessing,realize"threesegments"warningfunction.Smart"pretend"brakewarningsystemstartingfromtheactivedefense,makeupforthedeficienciesofthecurrentsocialvehicleactivesafetyconfiguration,fullyembodiestheconceptofaneweraofintelligence,scienceandtechnology,humannature.Systemhaslowcost,highprecision,flexibility,goodstability,etc.Keyword：ATmage128；informationcollection；radarsurveying；wirelesscommunication1引言1.1智能“佯装”刹车预警系统的设计背景自上世纪80年代中国开始出现私人汽车，到2003年保有量达到1219万辆，私人汽车突破千万辆用了近20年，而突破2000万辆仅仅用了3年时间。2012年，我国私人汽车保有量达到了9309万辆。随着我国汽车保有量的不断增加，交通事故发生数量一直居高不下，造成了大量人员伤亡和经济损失。据我国交通部统计数据表明，仅2011年，全国共发生道路交通事故210812起，造成62387人死亡、242895人受伤，直接财产损失9.0亿元。预计至2020年，交通事故将成为继心血管病和精神压力症之后造成人类非正常死亡的第三大直接原因，可以说我国一直是全球交通事故死亡人数最多的国家，在国家“十二五”发展规划纲要中，降低交通事故的数量、减少人员和财产损失任是重大课题之一。近年来我国交通事故统计情况如表1所示。表12007年—2011年我国交通事故统计情况表年份（年）发生事故次数死亡人数受伤人数经济损失日均死亡人数20073272098164938044212.0亿22320082652047348430491910.1亿2012009238000671592751259.1亿1842010219521652252540759.3亿1792011210812623872428959.0亿171特别值得人们关注的是，在诸多交通事故中，汽车追尾是最常见的交通事故之一，在交通事故中占据着很高的比例。在我国近几年的交通事故统计中，汽车追尾事故均超过了30%，造成的财产损失和人员伤亡占总损伤的60%。如果有实用的提前预警产品，许多事故是可以避免的，所以研发一种高性能的汽车防追尾预警系统越发迫切。1.2总体设计思想在国家“十二五”发展规划纲要中，降低交通事故的数量、减少人员和财产损失是重大课题之一。本设计正是围绕这个课题，通过智能测距、测速和定位，变被动为主动，减少或避免汽车追尾事故的发生。目前汽车上的安全配置大多是被动保护司乘人员的安全，包括以安全性能著称的沃尔沃汽车也只是研发了城市低速环境下的防自身追尾系统，并不能很大程度上保护车内人员的安全。中国交通环境较为特殊，客车、大货车、小汽车相互共道，驾驶员素质参差不齐，车辆之间追尾事故常有发生。基于此，我们设计的智能“佯装”刹车预警系统通过采集两车之间的距离以及相对速度等数据进行处理判断，并采用独创的三段提示法对后方车辆和本车驾驶员作出提前预警，以确保车内人员安全。1.3现代汽车常用测距方法分析目前运用在汽车上的测距方法主要有超声波短距离测距，激光测距、摄像系统测距、微波雷达长距离测距等。各类测距传感器性能特点如下：1)超声波雷达超声波的特点是对雨、雾、雪的穿透力强，衰减小，因此超声波测距系统可以在雨雪、大雾等恶劣天气下工作。超声波测距的原理简单、成本低。但是超声波测距不适合该系统测距，一是因为超声波的传播速度相对较慢，当汽车高速行驶时，使用超声波测距无法跟上车距的实时变化，且误差大；二是超声波的方向性差，发散角大，不适合测量距离较远的目标；三是有些目标物的反射信号很弱而无法探测；四是声波在空气中的传播速度随温度的变化而改变，故超声波雷达一般应用于汽车倒车防撞方面，即速度相对较慢、距离较短时的测量。2)激光雷达由于激光光束很集中，因此激光雷达主要用于大范围直线距离的测量。激光雷达量程大、方向性强且响应时间快，但成本高、易受外界环境(如能见度低、传感器表面有泥土)的影响。同时，全天候性能低于微波和毫米波雷达：波束窄，搜索目标困难：效率低，技术上的难度大且一些关键技术不够成熟。3)摄像系统测距利用传统的摄像机，如面阵CCD，可获得被测视野的二维图象，但无法确定与被测物体之间的距离。只使用一个CCD摄像机的系统称为单目摄像系统，在汽车上常用于倒车后视系统，辅助驾驶员获得后视死角信息，以避免倒车撞物。为获得目标三维信息，模拟人的双目视觉原理，利用同厢固定的两台摄像机同时对同一景物成像，通过对这两幅图像进行计算机分析处理，即可确定视野中每个物体的三维坐标，这一系统称为双目摄像系统。双目摄像系统模仿人体视觉原理，测量精度高。但目前价格较高，同时由于受软件和硬件的制约，成像速度较慢。4）毫米波雷达当前，毫米波雷达的使用频率主要集中在23～24GHz，60～61GHz，76～77GHz三个频段，波长均为毫米级，所以称之为毫米波雷达。毫米波雷达采用调制的高频电磁载波，通过比较发射信号和反射信号，可得到与被测距离成正比的频率差，探测距离大于150米；利用返回信号的多普勒频移还能测算与目标物的相对速度。毫米波雷达的测距原理与激光测距原理相似，但是它具有激光测距雷达所不具备的特性：探测性能稳定，不受目标物表面形状和颜色等的影响；具有良好的环境适应能力，不受雨、雪、雾等恶劣天气的影响，系统在任何天气条件下均能正常工作；此外，在相同的测量条件下毫米波雷达发射功率可以很低，天线部件尺寸小，适合于汽车上的安装。综合考虑后，本系统采用毫米波雷达进行测距。1.4国内外研究状况汽车防碰撞系统的研究始于20世纪60年代，在此后的10多年时间内，以德国、美国和日本为代表的发达国家热衷于该系统的研究，但是，限于当时的微波理论水平低、硬件成本高等原因，一直没有得到突破。1986年，由德国奔驰公司发起，欧洲开始了所谓的“普罗米修斯”计划，很多机构又重新开始研究雷达系统。随着微波器件和集成技术的飞速发展，该系统在汽车运用领域获得了较快的发展。德国和法国等欧洲国家均对毫米波雷达防撞技术进行了研究，特别是奔驰、宝马等著名汽车生产厂商，其雷达采用的方式为调频毫米波雷达FMCWFrequencyModulationContinuousWave)，频段主要选择76-77GHz。如奔驰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。日本在制定未来汽车发展计划中也明确地把开发更复杂的智能汽车和安全驾驶支持系统作为交通安全的关键技术之一。美国防撞雷达的研究相对于欧洲和日本来说起步较晚，但目前美国的汽车防撞技术已经处于世界领先水平。福特公司开发的汽车防撞系统的工作频率为24.725GHz，探测距离约106米。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，只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。但实际上由于虚警率和价格等因素的影响，还不能达到实际应用的目的。90年代中期以来，我国开始跟踪国际上ITS的发展。近年来，以清华大学、吉林大学、长安大学和东南大学等为代表的科研院所也开始热衷于车辆防碰撞系统的研究，目前清华大学己经开发了一套汽车纵向避撞系统。然而我们设计的智能“佯装”刹车预警系统采用逆向创新思维，主动防御，通过尾灯警示后方及语音提示本车驾驶员，实现三段预警功能，防止追尾事故的发生，实用价值高。1.5技术特点、科学先进性、推广前景1、技术特点智能“佯装”刹车预警系统作品的技术特点是通过在车辆尾部保险杠位置安装毫米波雷达，实现后方车辆的准确识别定位和相对速度测量，系统微处理器对采集的数据信息进行分析处理，实现“三段”预警（佯装刹车预警、LED灯闪烁及点阵字样警示、语音提示本车驾驶员）功能，并且利用两车通信，提高两车行车安全，防止追尾事故的发生。2、科学、先进性(1)系统通过对车速实时采集并计算出相对安全距，能够适应城市道路及高速道路等多种复杂条件；(2)采用独创的“三段”预警技术实现“佯装”刹车预警及对本车驾驶员预警双重保障；(3)不同天气状况（晴、雨、雪、雾等）的模式切换，提供更精准的行车安全判断；(4)采用毫米波雷达进行车距检测具有精度高、环境适应能力好等优点；3、推广前景我国人口众多且正处于经济快速发展时期，汽车保有量和需求量都非常大，但汽车产业技术相对落后，道路情况相当复杂，交通事故率居高不下。该设计作为汽车安全预警系统，可适用于汽车生产商为新车增加的安全配置，也可作为汽配商为用户加装的安全预警系统。系统成本低，性能佳，集成度高，便于安装，商家与客户都易接受，市场推广前景好。2系统设计2.1设计思路智能“佯装”刹车预警系统主要通过数据采集模块完成本车信息采集和后车信息采集。本车采集部分主要采集天气、本车速度、方向机角度、路况等信息；后车信息采集部分主要通过雷达测量模块实时监测后方车辆距离、相对速度和角度等数据信号。采集的信息经系统主控CPU分析计算处理并作出操作指令。系统指令主要分为三个阶段：第一阶段，当后方车辆与本车距离达到预警范围且相对速度大于零时，系统通过模拟刹车习惯点亮后方红色LED预警灯提示后方车辆；第二阶段，当后方车辆不顾预警信号继续靠近达到警示距离时，系统会将LED灯转成闪烁状态，同时点亮后挡风玻璃上的LED点阵交替闪烁“保持车距”、“注意安全”等字样，以提示后方车辆；第三阶段，当后方车辆进入危险距离时，系统在加快LED警示灯和点阵闪烁频率的同时，会将驾驶舱的信息显示屏的底色变成醒目的红色并通过语音提示本车驾驶员注意后方车辆，以便可以及时采取相应预防措施。若后方车辆也安装了本系统，将会收到“您与前车过近，请注意保持车距”等提示，达到防追尾保安全的功能。2.2总体方案设计智能“佯装”刹车预警系统主要由主控模块、电源管理模块、人机交互模块、信息采集模块、雷达测量模块、显示模块、声光报警模块、通信模块等几部分组成。本系统最终设计方案框图如图1所示：雷达测距雷达测距信息采集无线通信显示模块电源管理模块声光报警系统主控CPU人机交互图1系统总体框图人机交互模块用于手动确定天气状况（晴、雨、雪、雾等）；信息采集模块是采集本车速度、方向机角度和路况等信息；雷达测量模块是实时监测后方车辆距离、相对速度和角度等数据信号；显示模块主要显示天气状况、本车速度、相对速度、后车距离和安全状态（正常、预警、警示、危险）等，并且在状态是“危险”时，底色转变为醒目的红色；声光报警模块主要是执行佯装刹车预警、后风挡字幕提醒和对本车驾驶员语音提示等功能；通信模块是在后车也装备该设备的情况下，系统会同时将提示信号发送到对方，提示后方车辆注意保持安全距离，控制车速；主控CPU主要对人机交互模块、信息采集模块、雷达测量模块收集来的数据进行分析处理判断，然后将指令信号传送到显示模块、声光报警模块和通信模块，从而完成对整个智能“佯装”刹车预警系统的控制。3理论分析与计算3.1系统纵向安全距离计算为了保证汽车安全行驶，避免行驶中的车辆发生意外追尾碰撞，智能“佯装”刹车预警系统通过对相对速度的运算和纵向距离的测量，可以对后方一定距离内可能发生危险的车辆进行不同形式的预警。又因为考虑到公路总容量有限，所以系统要选择一个最小安全距离，这无论对安全还是对容量，都有重要意义。3.1.1理论基础设:后车速度，单位m/s；:两车相对速度，单位m/s；a：紧急制动时的制动减速度，单位m/s；：驾驶员反应时间，单位s；制动器协调时间，单位s；制动减速度增长时间，单位s；X后车与本车之间的间距。汽车制动时间可分为四个阶段:驾驶员的反应时间、制动器协调时间、减速度增长时间、持续制动时间，则制动过程如图2所示:图2制动减速度与时间关系示意图1、时间内行驶的距离为，则 (3.1.1)2、时间内行驶过的距离为，如图2所示，则可得加速度 (3.1.2)速度 (3.1.3)所以 (3.1.4)时间内驶过的距离为，这段时间内加速度a是个定值，令时间段的初速度为，所以速度为 (3.1.5)同时也是时段的末速度，则 (3.1.6)把代入式(3.1.5)中，并考虑到在时间末速度为零，即可求出 (3.1.7)这样， (3.1.8)由以上各式可得出制动距离 (3.1.9)所以 (3.1.10)第三项可以忽略，故 (3.1.11)这就是常见的计算汽车制动距离的公式，它所计算出来的制动距离也称为汽车的停车视距。3.1.2实际计算为了确保汽车绝对安全，并且减小车辆在行驶过程中虚警的出现，系统安全距离设定在最保守的情况之上，即：假定本车为静止状态，从可行性和实现性角度对后车的安全跟车距离进行了简化和改进，使其更具有实用性和可操作性。该系统为达到较好的预警效果，采用三级报警模式：佯装刹车预警、LED灯闪烁警示、语音提示本车驾驶员并且闪烁频率增大。设：后车速度，单位m/s；：紧急制动时的制动减速度，单位m/s；驾驶员反应时间，单位s；制动器协调时间，单位s；制动减速度增长时间，单位s；X1：后车走过的距离，单位m；：相对安全间距，单位m；：危险距离，单位m；：警示距离，单位m；:预警距离，单位m；d：报警距离统一符号，单位m。后车和自车的相对位置如图3所示：后车1后车1自车2后车1自车2图3后车与自车相对位置示意图1、危险报警安全距离假定自车处于静止状态，要使后车不能撞到自车，后车与自车的距离应大于制动距离并有一段安全间距。后车的制动距离 (3.1.12)故危险报警距离 + (3.1.13)取最小危险报警安全距离 =+ (3.1.14)2、预警报警安全距离预警报警距离是在危险报警的基础上，把报警后驾驶员的反应时间计算在内，此时后车刹车距离 (3.1.15)预警报警距离应为 + (3.1.16)故取最小预警报警距离 + (3.1.17)3、警示报警安全距离警示报警距离是介于在危险报警和预警报警之间的过度性警示，所以它的计算公式为 =+ (3.1.18)3.1.3参数的确定自车速度是由装在车上的霍尔车速传感器测得，两车之间的距离由装在后保险杠的雷达测得，其中不能由车载设备直接测出的变量有:安全间距，驾驶员反应时间，制动力协调时间，制动力增长时间,具体设置如下:1、值的确定由于目前还没有一个非常有效的设备能对路面的附着系统进行实时的测量，故本系统采用不同的路面在正常情况下的经验值，通过三档选择开关，由驾驶员根据路面情况进行选择，的取值如表2所示:表2不同路面的取值情况路面情况(m/)沥青/水泥等干燥路面6.0沥青/水泥湿路面5.0冰雪路面2.852、大量的实验资料表明，驾驶员反应时间一般为0.3秒～1.2秒，驾驶员反应时间是一个很难确定的参数，它受驾驶员的年龄、性别、情绪、心理因素和生理因素等诸多因素影响，另外车速的大小也影响驾驶员的反应时间，本系统中驾驶员反应时间取值为1.2秒。3、制动力协调时间和制动力增长时间，与车辆的性能有关，本系统暂时设定为普通液压制动系统，取值为0.2秒，取值为0.2秒。4、为了考虑到车与车之间的绝对安全，自车从采取制动到完全停止，两车之间保持的安全距离，国内外的资料一般选取2米-5米，本系统暂选取为5米。5、考虑到中国复杂路况，为减少误报率，本系统在低速情况下自动进行抑制，最低速度暂定15。3.2毫米波雷达测量原理雷达除了识别目标物以外，还需测量目标物的状态参数，雷达的使用要求不同，所需要测量的参数也不同。结合本系统的技术要求，所采用的脉冲多普勒毫米雷达波除了测量目标物的距离外，还测量两车相对速度。由于雷达的使用过程总是伴随着各种干扰，测量结果和实际情况会有出入，因此还需要考虑测量误差。3.2.1距离测量原理1、距离的测量通常认为雷达发射机产生的电磁波在空中传播所经过的轨迹是一条直线，它的传播速度为一个常量C。设R为雷达到目标物的直线距离。电磁波离开雷达天线到达目标物，以及被目标物反射返回到天线所用的时间为,那么在这段时间内，电磁波所走的距离为2R。从而，可得目标物距离的计算关系式： (3.2.1)由（3.2.1）式知，只要测得时间，就可以计算出目标物的距离。2、距离测量的误差分析由于空气密度不均匀，电磁波的传播速度并不为常数。根据（3.2.1）式，由于电磁波传播速度的变化所产生的误差为： (3.2.2)误差的均方值为 (3.2.3)其中，,由此可知，电磁场传播速度引起的测距误差随距离的增大而增大。时延是测距时需要测量的值，该值的测量误差对距离测量所产生的均方误差为 (3.2.4)其中，,由此可知，电磁波时延引起的测距误差也是随距离的增大而增大。此外，目标物散射中心的变化，距离数据的采样方法和干扰噪声等也会导致距离的测量值存在误差。3.2.2相对速度测量原理1、相对速度的测量为了实时、直接地测量目标物的相对速度，本系统利用了毫米波雷达的多普勒效应。当一个频率为的振荡源与接收这一真的振荡的目标物之间有相对运动时，目标物接收到的振荡频率将不再是，而是另外的某一个频率值。当目标物接近振荡源时，；当目标物远离振荡源时，，这种现象就叫做多普勒效应。其中与的关系式为： (3.2.5)式(3.2.5)中，C为电磁场电磁波的传播速度，所以回波信号的频率决定于发射频率和目标物的径向相对速度。与之间的差值称为多普勒频移，用表示，则 （3.2.6)实际上，由于，所以 (3.2.7)式中，为雷达的工作波长。由以上分析可以知道，只要测出回波信号的频率和发射信号频率之间的差值，就可以计算出目标的径向相对速度 (3.2.8)2、相对速度测量的误差分析根据式(3.2.7)可得目标物径向相对速度的测量误差 (3.2.9)式中是电磁波传播速度的误差；是多普勒频移的误差；是发射频率不稳定所产生的误差。式(3.2.9)左右两端都除以，得到各个相对误差分量间的关系： （3.2.10)其均方误差为 (3.2.11)式中：，，，。由此可知，相对速度的测量误差与多普勒频移的误差及发射频率的不稳定所产生的误差有密切的关系。4硬件设计（模型）4.1主控制电路智能“佯装”刹车预警系统模型以单片机ATmege128为核心控制器，通过对各子模块采集接受的信息进行分析处理，并及时发出指令来控制整个系统的运作，其电路原理图如图4所示：图4主控制电路4.2稳压电路本系统的稳压电路采用两组LM2596芯片组合而成的稳压电路。一组固定输出5V电压（上图），供主控芯片使用。另外一组输出电压可调（下图），供电机、语音芯片等使用。原理图如图5所示：图5稳压电路原理图4.3直流电机驱动电路小车车轮的转动由直流电机驱动，而直流电机驱动电路采用L298直流电机驱动芯片。经传感器的信号通过单片机判断处理，向驱动芯片L298N输出一定占空比的PWM信号驱动直流电机，从而控制小车车轮转动，使其前进、左转或右转。具体实现电路如图6所示：图6直流电机驱动电路4.4超声波测距电路智能“佯装”刹车预警系统模型，采用超声波代替实际毫米波雷达测距。超声波发射电路的频率设为40kHz。它由时基电路及外围元件构成振荡电路，调节滑动变阻器的阻值，可以改变振荡频率，由LM555驱动超声波换能器，发射出超声波信号。发出的超声波在空气中传播，遇到障碍物就会返回，返回的信号由超声波接收电路接收。模型设计时，使用超声波收发元件，可以很好的测量出两车车距。通过两车车距及超声波收发时间可以计算出两车相对速度。超声波测距信号发射与接收电路简单易制，性能好，如图7、8所示：图7超声波发射电路图8超声波接收电路4.5声光报警电路声光报警模块主要是完成“三段”预警功能：第一阶段，模拟刹车点亮后方黄色LED预警灯提示后方车辆；第二阶段，红色LED预警灯闪烁，液晶屏闪烁显示“注意安全”、“保持车距”字样；第三阶段，后方车辆进入危险距离，系统加快LED警示灯闪烁频率，同时驾驶舱的信息显示屏底色变成醒目的红色，且语音播报“请注意后方车辆，保持车距”提示本车驾驶员。语音报警电路如图9所示：图9语音报警电路4.6人机交互显示电路智能“佯装”刹车预警系统显示模块主要显示天气状况、本车速度、相对速度、后车距离和安全状态（正常、预警、警示、危险）等信息，且在“危险”状态时，液晶屏底色转变为醒目的红色以提示注意安全。小车模型采用LCD12864代替实际设计中后挡风玻璃上显示“保持车距”、“注意安全”等字样的点阵，因为LCD12864的驱动电路在模块内集成，且外围电路设计非常简单，占用较少的单片机I/O口。本系统LCD12864接与单片机的P1口，电路如图10所示：图10LCD12864电路5软件设计智能“佯装”刹车预警系统开机时进行初始化设置，语音播报“欢迎使用智能佯装刹车预警系统”内容，极具人性化。系统开启之后，设置初始化车速，数据采集模块完成对本车和后车的信息采集，本车部分主要采集天气、本车速度、路况等信息，后车信息采集部分主要通过雷达测量模块实时监测后方车辆距离、相对速度和角度等数据信号；采集的信息经系统主控CPU分析计算后并作出操作指令。小车系统在设置的安全距离下，不断检测、判断两车车距及相对速度。当后方车辆与本车距离达到预警范围且相对速度大于零时，系统通过模拟刹车习惯点亮后方红色LED预警灯提示后方车辆；当后方车辆不顾预警信号继续靠近达到警示距离时，系统会将LED灯转成闪烁状态，同时点亮后挡风玻璃上的点阵交替闪烁“保持车距”、“注意安全”等字样，以提示后方车辆；然而当后方车辆进入危险距离时，系统在加快LED警示灯和点阵闪烁频率的同时，会将驾驶舱的信息显示屏的底色变成醒目的红色并通过语音提示本车驾驶员注意后方车辆，以便可以及时采取相应预防措施。如果没有检测到上述三种危险信息，车辆安全通行。若后方车辆也安装了本系统，两车可以无线通信，本车适时向后车发送信号，比如发送“您与前车过近，请注意保持车距”等提示，实现两车有机通信，达到防追尾保安全的功能。程序流程图如图11所示：开始开始系统初始化语音播报设置小车初始化速度数据采集及显示设置安全距离报警判断报警条件3报警条件2报警条件1安全通行红灯闪、语音以及字幕提示黄灯亮红灯闪无线通信图11系统流程图6总结知识改变命运，科技改变世界！“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛持续的时间较长，相信每个参加“挑战杯”的同学一定会收获很多。不管过程多么的艰辛，不管最后的结果会是如何，相信我们都无怨无悔。正所谓，一分耕耘，一分收获，一滴汗水，也可安慰我们的心灵。此次“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛，我们的作品智能“佯装”刹车预警系统主要有主控模块、电源管理模块、人机交互模块、信息采集模块、雷达测量模块、显示模块、声光报警模块、通信模块等几部分组成。系统通过在车辆尾部保险杠位置安装毫米波雷达，实现后方车辆的准确识别定位和相对速度测量，系统微处理器对采集的数据信息进行分析处理，实现“三段”预警功能，并且利用两车通信，提高行车安全，防止追尾事故的发生。系统极具科学性与先进性。针对我国人口众多且正处于经济快速发展时期，汽车保有量和需求量都非常大，但汽车产业技术相对落后，道路情况相当复杂，交通事故率居高不下，该作品作为主动安全防预系统，可适用于汽车生产商为新车增加的安全配置，也可作为汽配商为用户加装的安全预警系统，用途广泛，有较好推广前景。智能“佯装”刹车预警系统模型在我们小组的共同努力下，作品日益完善，功能实现较全。最终不管结果如何，我们都得到了锻炼。除了技术水平的提高，“挑战杯”锻炼了我们的团队合作，协调、处理问题以及学习等能力。最后，我想说的是，年轻要勇于挑战，敢于挑战，哪怕碰一鼻子灰。“挑战”你我同在！相信，艰辛的努力会有回报。在此，预祝本届“挑战杯”课外学术作品竞赛取得圆满成功。7参考文献[1]胡汉才.单片机原理及其接口[M].北京:清华大学出版社，2004.2(第2版).[2]李华.MCU-51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，1993.6.[3]陈光东.单片机微型计算机原理与接口技术(第二版)[M].武汉：华中理工大学出版社，1999.4.[4]叶涛，陈红军等.基于DSP的多超声测距数据采集处理系统[J].电子技术应用，2004,12(2):45-48..[5]苏长赞.红外线与超声波遥控[M].北京：人民邮电出版社，1993.7[6]张孝亮,李继龙.气象因素对无线信号传输的影响[J].科技创新导报,2009,(6):56-58.[7]李晓霞，江宗法，李百川等.车载距离探测技术比较[J].长安大学学报(自然科学版),2002,22(2):73-76.[8]汪卫东.汽车安全技术的最新发展及对策思考[J].汽车车辆,2003,8(6):20-25.[9]李金龙,孙晚华．高速公路交通事故成因分析及对策研究[J]．中国安全科学报.2005,15(1)：59-62.[10]盛怀茂，夏冠群等．FMCW毫米波防撞雷达系统[J]．电子产品世界．2001,8(2):58-59.[11]胡铁红.高速公路追尾及侧向碰撞预警系统模型的研究[D].西安:长安大学,2010.[12]丁鹭飞，耿富录．雷达原理[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002.[13]柴毅.智能汽车主动安全系统研究[D]．重庆：重庆大学.2001.10.[14]马骏.高速公路行车安全距离的分析与研究[J].西安交通大学学报.1998.18(4):50-53.[15]黄智伟.全国电子大学生电子设计竞赛[M].北京：电子工业出版社，2010.[16]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程之模拟电子线路设计[M].北京：电子工业出版社,2007.[17]周冰.AltiumDesignerSummer09从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2010.10.[18]康光华主编.电子技术基础.模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.1.[19]康光华主编.电子技术基础：数字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.1.[20]刘建清.轻松玩转AVR单片机C语言[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.[21]郭天祥.51单片机C语言教程[M]．北京:电子工业出版社，2010.10.[22]谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社，1991.8致谢感谢合肥学院校领导对本届“挑战杯”课外学术科技作品竞赛的大力支持！感谢合肥学院电子信息与电气工程系谭敏教授、高先和副教授及纪平老师的辛勤指导和推荐！感谢各位队友的共同努力、互相帮助！感谢合肥学院电子爱好者协会为实验的进行提供了实验场地！同时感谢安徽省“挑战杯”组委会为我们提供了展示的平台，在此郑重表示感谢！附录附录1实物图图12安全状态显示图图13第一阶段预警显示图图14第二阶段预警显示图图15第三阶段预警显示图附录2智能“佯装”刹车预警系统主程序及注释/***************************************************************题目：智能佯装刹车预警系统功能：通过测量距离来测量后方车速，定义安全距离，实现佯装刹车，提示后方车辆以及本车驾驶员注意安全。版本：ICCV7forAVR****************************************************************/voidmain(void){ unsignedinttemp=1;//临时变量 system_init();//系统初始化 Voice0_Y; //语音播报 delay_nms(20); Voice0_N; PWM(50);