高速公路汽车防追尾系统研究

长安大学硕士学位论文

分类号: 10710-学号

工程硕士学位论文

高速公路汽车防追尾系统研究

朱耀奎

导师姓名职称 申请学位级别 论文提交日期 学位授予单位

答辩委员会主席 学位论文评阅人

硕士

巨永锋：教授、博导 学科专业名称

交通运输工程

年 月 日 论文答辩日期

长安大学

年 月 日

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论文独创性声明

本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。

本声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名： 年 月 日

论文知识产权权属声明

本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 （保密的论文在解密后应遵守此规定）

论文作者签名： 年 月 日 导 师 签 名： 年 月 日

第一章 前言

摘 要

高速公路交通系统在我国的兴起，正改变着我国陆上交通的格局。然而近年来，道路交通安全形势越来越严峻，交通事故给家庭、集体和国家都带来了巨大的损失，已成为世界性的严重问题。这其中自高速公路投入使用以来，事故频发，已严重影响人们对使用高速公路的信心，据有关统计资料表明，在众多的高速公路交通事故中，追尾碰撞引起的事故占最多数，因此，研发一种高性能的汽车追尾防撞预警系统成为迫切的需要。

本文在借鉴了国内外诸多汽车防撞模型及研究成果的基础上，从车辆动力学和运动学两方面详细分析了汽车的制动过程，并且根据汽车的运动状态建立了实用、简单的汽车防撞预警模型。通过对高速公路追尾碰撞事故原因的分析，提出了汽车追尾防撞预警系统设计要求，并确定了系统的设计方案。整个系统由各种传感器、数据采集电路、声光报警电路、液晶显示电路等组成，系统采用高性能的ARM7芯片S3C44B0X作为中央处理器，保证了系统工作的实时性。论文对汽车追尾防撞预警系统所需传感器进行了分析、比较和选型；制作、调试了系统硬件部分；采用汇编与C语言结合的方式编写系统所需软件，并将此软件在硬件上进行了调试；论文针对系统应用的环境，从软件和硬件两方面对系统进行了可靠性设计，从而使系统更加稳定可靠。最后，论文还通过实验对系统各项功能进行了考察，实验表明系统声光报警、抑制报警、液晶显示等各项功能基本实现了系统的设计要求。 关键词：追尾，防撞预警系统，碰撞模型，S3C44B0X，ARM7

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Abstract

The rising of rapid transit on freeway is changing the pattern of overland traffic in our country. The traffic safety condition is becoming increasingly serious in recent years. The traffic accidents have become a worldwide problem which make great lost to our families and country. While the frequent accidents have badly touched the confidence of people using them since the freeways were devote to using, the statistic shows that the accidents resulted from Rear-end Collision are in the majority among the accidents in expressway. The statistic shows that the Rear-end Collision is of the majority in all expressway accidents. Therefore it becomes an urgent necessity to develop a high-performance Collision Warning System.

This paper conducts both the dynamic and kinematic analysis of the automobile braking process. Referring to many research fruits in automobile anti-collision of the world, the paper establishes a simple and applicable model of anti-collision alarm system based on the automobile’s movement status. By analyzing the cause of Rear-end Collision, the dissertation put forward the system requirements and then designs scheme. The whole system consists of various sensors, data collection circuit, alarming circuit of sound and light, display circuit of LCD screen. The high-powered chip，as the central processing unit，is used to control all the circuits for improving real-time character of the system. This paper also analyzes and compares the sensors, then complete the hardware system. The system software is programmed with C and assembly language and debug on the hardware.

According the environment of the automobile, many effective measures from the software and hardware are adopted to enhance the reliability of the system. At last, experiments are carried out on the Collision Warning System and it is confirmed that the system basically meets the design requirements.

Key words: Rear-end Collision, Collision Warning System

第一章 前言

目 录

第一章 前 言 ............................................................. 3

1.1 课题研究的目的和意义 .............................................. 3 1.2 国内外研究的概况 .................................................. 4

1.2.1国外研究述评 ................................................. 4 1.2.2国内研究述评 ................................................. 7 1.3 论文主要研究的内容 ................................................ 8 1.4 研究方法及具体步骤 ................................................ 9 第二章 汽车追尾防撞系统设计 ............................................ 10

2.1 汽车追尾事故分析 ................................................. 10

2.1.1 驾驶行为及过程 .............................................. 10 2.1.2 追尾事故分析 ................................................ 11 2.2 追尾防撞系统设计要求 ............................................. 12 2.3 追尾防撞系统总体设计 ............................................. 13 2.4 本章小结 ......................................................... 12 第三章 高速公路最小安全行车车间距离的分析 ............................... 14

3.1 高速公路最小安全行车车间距离的定义 ............................... 14 3.2 高速公路最小安全行车车间距离分析的前提条件 ....................... 14 3.3 高速公路最小安全行车车间距离模型的建立 ........................... 14

3.3.1 车辆制动减速过程分析 ........................................ 14 3.3.2 B车制动距离的计算 .......................................... 15 3.3.3 A车制动距离的计算 .......................................... 16 3.3.4 最小安全行车车间距离的确定 .................................. 16 3.4 模型参数的讨论 ................................................... 16 3.5 本章小结 .......................................................... 9 第四章 系统硬件设计 ..................................................... 17

4.1 传感器单元 ....................................................... 17

4.1.1 激光测距传感器 .............................................. 19 4.1.2 车速传感器 .................................................. 20 4.2 控制单元与执行器单元 ............................................. 20

4.2.1 硬件结构中主要部件和特殊部件的说明 .......................... 20 4.2.2 测距信息输入电路 ............................................ 24 4.2.3 车速信息输入电路 ............................................ 47 4.2.4 转向信息输入电路 ............................................ 47 4.2.5 语音报警输出电路 ............................................ 47 4.2.6 实际车间距离显示电路 ........................................ 47 4.3 本章小结 ......................................................... 20 第五章 系统软件设计 ..................................................... 49

5.1存储器配置 ....................................................... 49

5.1.1 程序存储器的地址空间 ........................................ 49 5.1.2 数据存储器的地址空间 ........................................ 49 5.2单片机的中断系统 ................................................. 52 5.3 软件设计 ......................................................... 50

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