汽车防撞预警装置研究和发展
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华清学院信息与控制工程系毕业设计（论文）文献综述
汽车防撞预警装置的研究
摘要：
随着汽车工业的发展
,
汽车行驶速度越来越快
,
道路交通事
故已成为世界性的社会问题。
其中
,
碰撞事故占的比例约
80%,
所以对
汽车防撞研究也成为世界性课题。本文对汽车防撞预警
装置中的超声波测距技术、雷达测
距技术、激光测距技术、红外线测距技术的原理、特点、缺陷
等方面进行分析、比对，<
/p>
最后对全文进行总结，提出了汽车防撞预警系统的发展方向。
关键词：
汽车
;
防撞
;
预警系统
;
安全行驶。
1.
前言
随着汽车大量增加
,
路上车流不息
,
使道路交通事故逐年大幅度增加
,
造
成大
量人员伤亡和财产损失
[1]
。<
/p>
据中国公安部
2005
年
1
月
14
日发布的新闻
:
中国在
2004
年总共发生交通事故
567, 753
起
,
导致
99, 217
人死亡
, 451, 810
人受伤
,
直接
财产损失
27.
7
亿元。交通事故的主要原因包括超速行使、占道行使、酒后驾驶、疲
劳驾驶等。
而碰撞是交通事故的主要表现形式
,
其中大部分是车
-
车碰撞和人
-
车碰
< br>撞。
可以肯定
,
随着我国汽车保有量和生产量的快速增长
,
< br>高速公路和高等级公路里
程的快速延伸
,
如果不加大汽车交通安全控制
,
交通安全事故会大量增加
,
造成更
多的伤亡和经济损失。
专家对汽车交通事故的分析结果表明
< br>,
在所发生的交通事故中
,
有<
/p>
80%
是由于驾
驶员反应不及时
,
处置不当所造成
.
其中有
65%
的事故属汽车追尾碰撞造成
,
其余
则属于侧面碰撞、
擦挂所致。
因此
,
德国奔驰公司的专家们在对各类交通事故进行系
统研究分析后得出
:
若驾驶员能在事故发生前
提早
1
秒钟意识到会有交通事故发生
,
并采取了相应的正确措施
,
则绝大多
数事故都可能避免。
汽车防撞预警系统对提高汽
车行驶安全性十
分重要。从
1971
年开始
,
国内外相继出现了超声波、雷达、激光、
红外等防撞预警系统的研究或
者产品。
本文将对各种防撞预警系统的原理、
特点、
缺
陷等方面进行分析
,
并
提出汽车防撞预警系统的发展方向。
1.
汽车防撞预警装置的原理
汽车防撞预警装置的原理
[2
]
：汽车在行驶中，预警系统会利用相关技术对汽车周
围所存在
的潜在威胁进行追踪，一旦发现可能出现碰撞的目标，
传感器
将信号传给
预警系统，预警系统就会发生报警，
提醒驾驶员威胁方向和等级，司机根据提醒就
会做出事先的防范，
从而最大程度上避免了事故的发生。
汽车预警系统的工作四个部
1
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分：信息收集、处理、危险等级判断以及报警。信息收集阶段所采用的技术有雷达、
激光、超声波、红外线等，通过这些技术可以探测汽车四周的潜在危险；处理阶段主
要是预警系统对信息进行的处理分析，
主要判断所搜集的信息中，
哪些是主要的危险
因素，
这个阶段用到的技术设备有
ARM
、单片机等，高级设备还配有
专业的
CPU
等
计算机核心设备；<
/p>
信息的判断阶段就是根据信息处理后情况，
对潜在危险因素的速度
、
车型以及天气状况进行动态的识别；
报警阶段主要是根据所确
定的危险目标，
进行方
向、
等级的反馈
，
并通过声光形式传递给驾驶者，
驾驶者根据这些信息可以预先
对危
险等级的因素进行重视，
防止汽
车相撞现象的发生，预警系统根据所采用的信息搜
集、处理形式的不同，可以分为不同的
类型。
2.
激光测距技术的基本原理及其特点
2.1
原理
[9
、
11]
< br>目前在汽车上应用较广的激光测距系统可分为非成像式激光雷达和成像式激光
雷达
。
非成像式激光雷达根据激光束传播时间确定距离。
它的工作原
理是
:
从高功率
窄脉冲激光器发出的
激光脉冲经发射物镜聚焦成一定形状的光束后
,
用扫描镜左右扫
描
,
向空间发射
,
照射在前方车辆或其他目标上
,
其反
射光经扫描镜、
接收物镜及回
输光纤
,
被导入到信号处理装置内光电二极管
,
利用计数器计数激光二极管启动脉
冲与光电二极管的接收脉冲间的时间差
,
即可求得目标距离。
利用扫描镜系统中的位
置探测器测定反射镜的角度即可测出目标的方位。
成像式激光雷达又
可分为扫描成像
激光雷达和非扫描成像激光雷达。
扫描成像激光
雷达把激光雷达同二维光学扫描镜结
合起来
,
利用扫描器控制激光的射出方向
,
通过对整个视场进行逐点扫描测量
,
即
可获得视场内目标的三维信息。
非扫描成像式激光雷达将光源
发出的经过强度调制的
激光经分束器系统分为多束光后沿不同方向射出
< br>,
照射待测区域。
由于非扫描成像激
< br>光雷达测点数目大大减少
,
从而提高了系统三维成像速度。
2.
2
特点
[12]
1.
激光测距技术
,
它具有测量时间短、
量程较大、
精度高等优点
,
在许多领域得
到了广泛应用。
但是高速运动的车体中
,
震动幅度比较大
和激光在雾天会被吸收以及
对人眼的伤害限制极大程度限制了激光汽车防撞预警系统的使
用。
此系统体积也比较
2
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大
,
要在车上安装受到限制。
其优点是测量范围广、
响应速度快、
远距离测
量无需反
光板等。
3.
超声波测距技术的原理及其特点
3.1
原理
[4]
超声波一般指频率在
20kH
z
以上的机械波
,
具有穿透性较强、
衰减小、反射能
力强等特点。
工作时
,
超声波发射器不断发出一系列连续的脉冲
,
< br>并给测量逻辑电路
提供一个短脉冲。
超声波接收器则在接
收到遇障碍物反射回来的反射波后
,
也向测量
逻辑电路提供一个短脉冲。最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理
,
自动计算出车与障碍物之间的距离。超声波在空气中传播的速度会受到温度、湿度
、
大气压力等因素的影响
,
在这些因素中
,
温度对其速度的影响更大一些
,
而且
环境
温度的变化更为经常。
研究表明
,
声速与热力学温度平方根成正比
,
温度越高声速越
大
,
温度越低声速越小。
3.2
特点
[5]
1.
超声波测距原理简单、
成本低、
制作方
便
,
但在高速行驶的汽车上的应用具有
一定局限性
,
这是因为超声波的传输速度受天气影响较大
,
不同的天气条件下传播
速度不一样。对于远距离的障碍物
,
由于反射波过于微弱
,
使得灵
敏度下降
,
超声波
的发射角度小
,
直线传播方式
,
所测得的区域小。
故超声波测距一般应用于短距离测
距
,
最佳距离为
4-5m,
一般应用在汽车倒车防撞系统上。目前
,
很多车上都装有超
声波倒车防撞系统。其优点是指向性好、功率大、穿透力强、空化
作用
4
红外线测距技术的原理及其特点
4.1
原理
红外热成像原理为在中红外区域
(
波长
3-5m)
或远红外区域
(
波长
8-12m)
。
通过
探
测物体发出的红外辐射
,
热成像仪产生一个实时的图像
,
从而
提供一种景物的热图
像。红外线产生于发热物体
,
它除可感受波长在
380-780mm
的可见光外
,
还可感受
770-1350mm
的红外光。因红外线光波的波长比可见光长
,
它可以帮助我们看到肉眼
3