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車輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)分析論文
1車輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和工作方式
1.1總體結(jié)構(gòu)及功能分析
1.1.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
車輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)是由多個(gè)不同的功能模塊所組成的，主要模塊包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與綜合信息處理模塊、智能模糊控制器、顯示與報(bào)警模塊、匹配控制模塊和緊急情況處理模塊；除此之外，還包括各種傳感器以及I/O電路等。
1.1.2功能分析
首先對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和信息處理來說，其主要是用于對(duì)車輛的前方、左右兩側(cè)以及后方存在的障礙物進(jìn)行檢測(cè)，并同時(shí)對(duì)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合處理。另外，顯示與報(bào)警模塊組成主要包括周邊環(huán)境液晶顯示模塊、燈光報(bào)警模塊以及語音報(bào)警模塊。其次，作為車輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)的關(guān)鍵及核心部分，控制與決策上位機(jī)主要是用來進(jìn)行車輛工況參數(shù)信息的采集以及車距信息的接受，隨后通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)下位機(jī)傳送來的各項(xiàng)車距信息進(jìn)行判斷和決策，最后提示出相應(yīng)的控制指令。最后，周邊環(huán)境液晶顯示模塊具有對(duì)車輛周邊情況進(jìn)行綜合顯示的功能，在緊急狀況下，語音報(bào)警模塊能夠利用語音提醒功能來提示駕駛員，以便讓駕駛員積極采取措施處理當(dāng)前危急情況。燈光報(bào)警模塊一般是利用不同顏色的指示燈來發(fā)揮其對(duì)車輛所處位置及安全性進(jìn)行提醒的作用。緊急事件處理模塊的主要功能是在危急情況下依靠對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門、制動(dòng)以及專項(xiàng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，從而自動(dòng)采取相應(yīng)的緊急避讓措施，以此確保車輛的行車安全。匹配控制模塊主要是在安全系統(tǒng)正常狀態(tài)下，和車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的集中控制裝置進(jìn)行適應(yīng)性匹配控制，進(jìn)一步對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性實(shí)施優(yōu)化處理。在應(yīng)對(duì)當(dāng)前緊急情況時(shí)，能夠有效確保傳動(dòng)裝置以及發(fā)動(dòng)機(jī)快速響應(yīng)、制動(dòng)的作用，并盡可能地確保行車舒適性要求，與此同時(shí)，依靠車速傳感器等設(shè)備向模糊控制其傳遞響應(yīng)的車輛實(shí)況信息，從而便于其對(duì)車速以及節(jié)氣門位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
1.2工作方式
車輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)一般是利用模糊控制理論以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的控制利用，并用超聲波、激光、紅外線等3種測(cè)試技術(shù)，發(fā)揮其對(duì)車輛行駛過程中的周圍的安全檢測(cè)。另外，模糊控制器經(jīng)對(duì)各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的模糊化推理與決策，對(duì)事故發(fā)生的可能性進(jìn)行了有效的預(yù)測(cè)，并通過聲光提醒和語音提醒的方式，使得駕駛員能夠及時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行危機(jī)處理。而另一方面，如果駕駛員并沒有采取有效措施進(jìn)行避讓處理，控制器將會(huì)通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制，從而自動(dòng)保持有效的安全車距，達(dá)到防止行車事故發(fā)生的目的。
2智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)硬件組成及原理分析
2.1前方監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
對(duì)于車輛前方的監(jiān)測(cè)，首先需要在車輛前部安裝高靈敏度的前視雷達(dá)，以便將前方障礙物信息傳送至模糊控制其，在經(jīng)過相應(yīng)的處理后確定出指令信息和控制動(dòng)作，當(dāng)前在車輛中應(yīng)用較多的前視雷達(dá)主要有毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)2種。以上2種雷達(dá)的工作原理基本相似，主要是依靠測(cè)量信號(hào)在接觸到障礙物后反射的回波信號(hào)時(shí)間差進(jìn)行位置距離的測(cè)定。主要的區(qū)別在于，毫米波雷達(dá)與激光雷達(dá)所發(fā)發(fā)射的信號(hào)不同，前者是電磁波而后者為光波。對(duì)于激光雷達(dá)來說，其具有體積小、無電磁干擾以及探測(cè)準(zhǔn)確度較高的優(yōu)點(diǎn)，但是其在雨天以及灰塵較多的天氣情況下的使用性能會(huì)受到一定程度的影響。伴隨著近年來1.54um近紅外激光雷達(dá)的發(fā)展和興起，激光雷達(dá)在車輛前視雷達(dá)中將有著更為廣泛的應(yīng)用空間。
2.2左右兩側(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
對(duì)于車輛左右兩側(cè)的監(jiān)測(cè)主要是依靠超聲波測(cè)距儀進(jìn)行的，通常情況下這里的超聲波一般指的是頻率超過20kHz的機(jī)械波，該機(jī)械波具有理想的吸收特性、束射特性、能量傳遞性。作為非接觸式檢測(cè)方式的一種，在車輛兩側(cè)測(cè)距時(shí)，利用超聲波發(fā)射器不間斷實(shí)施超聲波發(fā)射，讓其在遇到車輛左右兩側(cè)障礙物后能夠主動(dòng)反射回來，而反射回來的回波信號(hào)在經(jīng)過接收器處理后會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，隨后通過對(duì)發(fā)射和接受之間的時(shí)間差，進(jìn)行障礙物距離的測(cè)算，其距離測(cè)算公式為s=vt/2，其中s是指所測(cè)得的障礙物距離，v為所發(fā)射的超聲波波速，t為超聲波發(fā)射與回波接收的時(shí)間。
2.3后方監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
車輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)所采用的車輛后方測(cè)距裝置選用的是德國某家公司生產(chǎn)的EDM20-R/122型紅外線測(cè)距儀，其測(cè)量范圍大致為0.1~20m，模擬電壓輸出設(shè)定為0~5v，采用了LED燈作為光源，工作電壓為10~30v，其主要采用了有機(jī)玻璃作為外殼，重量為200g。
2.4智能模糊控制器
智能模糊控制器是車輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)中的中樞神經(jīng)，主要為大規(guī)模集成電路基礎(chǔ)上制作的集成芯片，為了有效地增加該智能型安全系統(tǒng)的靈活性，在本系統(tǒng)中采用了PIC單片機(jī)，其上下單片機(jī)采用的都是美國公司生產(chǎn)的PIC16F87系列單片機(jī)，具有較好的性價(jià)比，同時(shí)在各工業(yè)控制領(lǐng)域有著較為成熟的應(yīng)用。
2.5激光測(cè)距儀接口
在該系統(tǒng)中激光測(cè)距儀采用的是RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口和MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，RS232C標(biāo)準(zhǔn)串行通信技術(shù)在當(dāng)前有著較為成熟的應(yīng)用，而激光測(cè)距儀采用2條控制線相連接的方式，用來進(jìn)行測(cè)距指令的發(fā)送。
2.6液晶顯示模塊
該車輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)采用的液晶顯示器為金鵬科技公司所生產(chǎn)的OCMJ×10液晶顯示器，其中文模塊系列液晶顯示器內(nèi)含GB231216×16點(diǎn)陣國際以及簡(jiǎn)體漢字以及ASCII8×8及8×16點(diǎn)陣英文字庫，用戶在輸入?yún)^(qū)位碼或者是相應(yīng)的ASCII碼后，就可以實(shí)現(xiàn)液晶顯示器的文本顯示。2.7語音報(bào)警模塊智能型安全主動(dòng)系統(tǒng)的語音報(bào)警模塊的構(gòu)成主要包括微型麥克風(fēng)、語音芯片ISD2560、小型放音喇叭以及功放電路，給駕駛?cè)藛T提供了較大的便利性，再現(xiàn)了語音自然效果，可顯著避免由于固體語音電路量化和壓縮引起的噪聲、失真現(xiàn)象。
3結(jié)語
綜上所述，在智能分布式控制技術(shù)下制造的車輛智能主動(dòng)型安全系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)性性能測(cè)試以及道路實(shí)驗(yàn)，充分證明了該安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、實(shí)用性及安全性，并且顯示出了該安全系統(tǒng)在處理緊急事件、自動(dòng)巡航中的可靠性及安全性，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力型。該安全系統(tǒng)在實(shí)施中的關(guān)鍵點(diǎn)在于要求高精度的測(cè)距雷達(dá)傳感器，是一種集自動(dòng)制動(dòng)、預(yù)警以及巡航為一體的全新系統(tǒng)，使用價(jià)值及安全價(jià)值顯著，市場(chǎng)前景良好。
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