一种汽车开门主动防撞预警装置的设计与研发
汽车开门防撞预警系统研究解读
摘要当今社会汽车的拥有量越来越大，但驻车时由于开门不当造成同向行驶的非机动车、行人撞上车门，造成人员伤亡及不必要的车损，据本人调查后发现这一事故发生率是较高的。
经过查新，目前市场上还没有关于开门防撞主动预防的产品，而人生安全是和谐社会的基础，因此我考虑设计一个开门防撞主动预警装置，本课题旨将思想防范转变为技术防范，从根本上避免因此类事故造成人员伤亡。
经过初步分析各传感器的优劣，本课题最终采用超声波传感器作为信息采集器，在查阅相关文献与了解了所需知识后，设计确定了基本框架，我采用红外接近开关和自制速度传感器组成信息采集器，采集汽车驻车信息输送至低压电子信息处理器，分析判断后发出工作指令，控制超声波感应系统的启动。
将超声波传感器的感测距离限定在一定范围内，当在范围内检测到有物体向车靠近即发出“请注意”的提醒声，同时单片机运行测移动物体的速度从而算出将到达车门的时间，当时间小于所设定的值，要求发出电平信号使车门在一段时间内无法打开。
本设计不仅能够实时监控汽车驻车的情况，还具有成本低、耗电少的特点：成本低——整个控制电路只有几个电子元件组成；耗电少——整个电路中只有低压12伏的几个电子元件处于工作状态，当且仅当速度传感器检测到速度为零时，同时开关门扭上的红外感应器感受到手的接近（即欲开门）时控制电路进入预警和应急处理状态，以消除由于不当开门造成同行人或骑车人相撞的安全隐患。
关键词：电子感应技术单片机低能耗实时控制安全可靠一、课题背景“7月2日，一名出租车乘客在共和新路灵石路路口下车开门时，车门将一名过路的骑车人撞倒，骑车人经抢救无效死亡。
8月8日，浦东高科西路沪南公路的路口，一辆家具城的班车的驾驶员遇红灯停车等候时，一名急于转车的女乘客突然打开车门，与随后驶来的一辆燃气助动车发生碰撞，导致骑车人死亡。
10月8日，一名司机驾驶金杯面包车在西藏北路某路段的非机动车道内停车，同样是下车开门时车门撞击路过的骑车人，导致骑车人当场死亡。
汽车开门防撞预警系统研究解读
03
汽车开门防撞预警系统技术研究
传感器技术
超声波传感器
01
利用超声波的特性，检测车辆周围的障碍物，具有测量距离远
、体积小、价格低等特点。
毫米波雷达
02
工作在毫米波频段，具有测量距离远、抗干扰能力强、体积小
、价格高等特点，适合用于检测高速移动的物体。
摄像头
03
通过图像识别技术，识别车辆周围的物体和环境，具有信息量
可扩展性原则
系统设计应考虑到未来的扩展和升 级，方便添加新的功能和适应更多 的车型。
系统硬件设计
传感器模块
控制器模块
包括超声波传感器、红外传感器等，用于检 测车辆周围的环境和障碍物。
包括微处理器、存储器等，用于处理传感器 数据和控制执行机构。
执行机构
电源模块
包括报警器、灯光等，用于发出预警信号和 提示信息。
大、直观、易于理解等特点。
信号处理技术
数字信号处理
对采集到的原始信号进行数字化处理，包括滤波、放大、采样等 操作，将其转化为计算机能够处理的数字信号。
特征提取
从处理后的信号中提取出与目标相关的特征，如速度、距离、角 度等。
信号分类识别
根据不同的特征，将目标分为不同的类别，如车辆、行人、障碍 物等。
05
汽车开门防撞预警系统性能评估与优 化
系统性能评估方法
评估指标
评估汽车开门防撞预警系统的性能，需要综合考虑多个指标，包括准确率、误报率、漏报 率、F1分数等。
实验测试
通过实验测试来评估系统的性能，需要设计合理的实验方案，包括样本选择、实验场景、 实验人员等。
数据分析
对实验测试结果进行数据分析，以全面评估系统的性能，包括对评估指标的计算和分析、 对系统性能的横向和纵向比较等。
汽车开门防撞预警系统
出租车经常需要在繁忙的城市道路上停车上下客，开门碰 撞的风险较高，因此该系统对于提高出租车运营安全具有 重要意义。
公共交通工具
公共交通工具在站点停靠时，由于车门与站台或乘客上下 车区域的间隙较小，开门碰撞的风险也较高，因此该系统 对于公共交通工具也有重要的应用价值。
03
汽车开门防撞预警系统设计
开发数据处理模块
基于硬件架构，开发数据处理模块，对传 感器数据进行处理和分析。
开发预警提示模块
根据设计要求，开发预警提示模块，包括 声音、灯光等提示方式。
系统集成与调试
将各个模块集成到一起，进行系统调试和 优化，确保系统稳定性和可靠性。
系统测试方法
功能测试
对汽车开门防撞预警系统的各 个功能进行测试，确保系统能 够正确地检测障碍物并给出预
。
兼容性测试通过
经过在不同车型和不同操作系统下的 测试，汽车开门防撞预警系统均能够
正常工作。
性能测试通过
经过性能测试，系统检测距离和检测 时间均达到预期要求，误报率较低。
环境适应性测试通过
经过在不同环境条件下的测试，汽车 开门防撞预警系统均能够稳定运行， 表现出良好的环境适应性。
05
汽车开门防撞预警系统优化与改进建议
增强系统安全性
总结词
增强系统的安全性和隐私保护
详细描述
针对现有的汽车开门防撞预警系统，可以采取一些措 施来增强系统的安全性和隐私保护。例如，可以通过 加密技术保护系统中传输的数据的安全性，防止数据 被非法获取和利用。此外，还可以采用访问控制机制 ，限制对系统的访问权限，以防止未经授权的访问和 攻击。同时，应该确保系统的设计和实现符合相关安 全标准和规范，以保证其安全性和可靠性。
一种汽车开门主动防撞预警装置的设计与研发
一种汽车开门主动防撞预警装置的设计与研发汽车开门主动防撞预警装置是指一种能够在车辆开门时主动检测周围环境，并在有撞击风险时发出警示信号的装置。
随着汽车的普及和交通拥堵程度的不断加剧，意外撞人事件也随之增多，特别是在城市繁华地段和学校周边。
研发一种能够有效预防此类意外事件发生的汽车开门主动防撞预警装置具有重要意义。
本文将介绍一种关于该装置的设计与研发方案。
一、设计原理汽车开门主动防撞预警装置的设计原理基于车辆周围环境的实时检测和风险预警机制。
该装置主要由摄像头、传感器、中央处理器和警示装置组成。
当车辆停放在道路边缘并准备开门时，摄像头和传感器将会自动启动，对车辆周围区域进行实时监测和识别。
一旦发现有行人或其他车辆靠近车门区域，并且存在碰撞的风险时，中央处理器将会立即发出警示信号，同时触发车门边缘的LED灯闪烁，提醒车辆驾驶员注意避让。
二、硬件设备为了实现高效的环境监测和快速的风险判断，汽车开门主动防撞预警装置需要配备先进的硬件设备。
首先是多通道高清摄像头，能够对车辆周围区域进行全方位的拍摄和识别。
其次是毫米波雷达传感器，能够实时监测车辆周围行人或车辆的接近距离和速度。
装置还需要搭载高精度定位系统，能够实现车辆位置和周围环境的精准定位。
三、软件算法除了硬件设备，汽车开门主动防撞预警装置还需要配备可靠的软件算法，来实现对环境信号的智能处理和风险判断。
在车辆周围环境的识别方面，可采用深度学习算法，对摄像头拍摄的画面进行目标检测和识别，进一步提高识别准确率和速度。
在风险判断方面，可采用基于时序数据的机器学习算法，对传感器获取的行人或车辆作出快速的风险评估，并触发相应的警示信号。
四、实现方案在汽车开门主动防撞预警装置的研发中，可以分为两个阶段来实现。
首先是在实验室进行软硬件的集成测试，验证各种设备和算法的稳定性和准确性。
其次是在实际道路环境中进行样机测试，通过多次实际场景的验证和优化，使得装置能够适应各种复杂的路况和环境变化。
车辆开门防撞与预警装置的设计
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2021年第10期·63·文章编号：2095－6835（2021）10－0063－02车辆开门防撞与预警装置的设计＊宋志，韩兆辉，张威翼，刘永昌，陈佩江（临沂大学机械与车辆工程学院，山东临沂276002）摘要：当车辆停在路边开门时，因驾乘人员不注意后方车况导致车门与后方驶来的非机动车辆发生碰撞，会导致交通事故的发生。
为避免此类交通事故的发生，在汽车现有电子设备技术的基础上，根据车辆雷达系统的原理，设计了一套车辆开门防撞与报警装置。
关键词：雷达电子感应技术；车联网；数模传感器；预警装置中图分类号：TP23文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.10.028本文概述了车辆开门防撞与报警装置总体布局，在此基础上，对各部分元件的功用以及雷达系统测距模块的原理进行简单阐述。
并对雷达系统测距单元的测距特征进行了模拟实验，针对测量实验结果，完成了雷达系统测距模块中的雷达传感器（探头）的类型选择。
最后介绍了本装置的工作原理，得出了在车辆实际应用的结论。
1汽车开门防撞与预警装置的总体设计开门防撞预警装置包含雷达测距系统模块、车辆信息感知模块、车辆预警提示模块。
根据当前车辆雷达系统存在的问题和预警装置研究的现状，对汽车开门防撞预警装置的基本功能进行了总结，总体布局设计如图1所示。
图1汽车开门防撞预警装置的总体布局1.1雷达系统测距模块采用两对相同型号雷达传感器（探头），型号为TF-Luna 型。
雷达系统测距模块安装在汽车尾部的保险杠上。
各传感器的安装位置及安装顺序都有相应的规定，安装时绝对不能出错，否则传感器会输送给电子控制单元（ECU ）错误的信号，造成汽车开门防撞预警装置误报警，对驾乘人员产生很大的影响，达不到预期设想的设计效果。
雷达传感器（探头）具有质量轻便、探测目标准确、反馈信息速度灵敏等特点。
一种汽车开门主动防撞预警装置的设计与研发
一种汽车开门主动防撞预警装置的设计与研发随着汽车行业的不断发展，汽车安全性也日益得到了关注。
事故是无法预测和避免的，为此，汽车厂家们不断研制发展新技术，降低事故发生率，保障驾乘人员的安全。
本文将介绍一种汽车开门主动防撞预警装置的设计与研发。
该预警装置主要应用于汽车开门时，为驾乘人员提供主动的安全保障。
在开门的过程中，装置会通过传感器及时地监测周围的环境，当检测到周围有障碍物或者是其他车辆时，系统会自动发出预警信号，提醒驾乘人员注意安全，避免发生撞击事故。
该预警装置主要由以下几部分组成：传感器、控制器、声光报警器和显示器。
传感器主要用于检测周围环境，控制器则将传感器检测到的数据进行处理并发出控制指令。
当发现危险时，控制器会将指令发给声光报警器，发出警告声音及闪光信号，提醒驾乘人员注意危险。
同时，为了方便驾乘人员了解周围环境情况，安装了显示器，可显示周围环境监测图像或者数字数据。
该预警装置的设计方案如下：1.传感器部分：使用超声波传感器或雷达传感器来进行环境检测。
在装置上方和下方分别安装传感器，检测开门前方和车身下部分的障碍物。
2.控制器部分：使用微处理器控制系统，对传感器检测到的数据进行处理，并输出控制指令，实现汽车的主动防撞功能。
3.声光报警器部分：使用蜂鸣器和LED灯，发出巨响警报声和闪光警示，以吸引驾乘人员的注意力。
4.显示器部分：安装一个小型LCD显示器，显示环境监测图像或数字数据。
在进行预警装置的研发设计时，需要注意以下几点：1.防水防尘设计：考虑到汽车在日常使用中，会受到各种环境的影响，装置需要有防水防尘设计。
2.易操作性设计：当装置检测到危险时，需要方便驾乘人员快速反应，因此需要设计易操作性的用户界面。
3.尺寸设计：装置需要紧凑且便于安装，因此需要考虑尺寸设计，使其能够方便地安装到汽车的门边。
总之，汽车开门主动防撞预警装置对于司机和乘客的安全起着至关重要的作用。
经过设计与研发，该装置具有高效性、灵敏性与可靠性，能够及时、准确地检测到周围环境中的危险因素，为驾乘人员提供有效的预警保障。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一种汽车开门主动防撞预警装置的设计与研发
作者：徐帅帅经淇滕兆霞
来源：《科技资讯》2020年第06期
摘; 要：传统的汽车开门防撞预警装置随着距离的增加，预警成功率大幅度降低，为此，研发一种汽车开门主动防撞预警装置。
选择LPC2194芯片作为预警装置的主要控制芯片，利用改进的基于CFAR的动态目标检测方法检测障碍物，使用激光传感器测量汽车与障碍物间的距离，根据实际情况确定激光传感器的技术参数，分析测距结果，以此为依据，控制声光报警模块，显示出不同的预警结果，实现汽车开门防撞主动预警。
实验结果表明：与传统的预警装置相比，设计的汽车开门主动预警防撞装置在距离远的位置依然能保证较高的预警成功率，说明该装置更适合应用在实际项目中。
关键词：汽车开门; 防撞预警; 激光传感器; CAN通信
中图分类号：TP23 ; ; 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）02（c）-0071-02
目前汽车行业发展迅速，汽车已经进入千家万户，汽车的安全性越来越受到人们的重视，很多人在开车门时不注意，造成程度不一的安全事故[1]。
汽车开车门发生的安全事故逐年呈上升趋势，这种不经意间的小事，引来了比较大的麻烦，甚至使车辆前后的行人或车辆受到伤害，造成致人伤亡的重大交通事故，此类事故对人身伤害和生命安全的危害远远大于某些类型的交通事故。
一部分传统的汽车开车门时没有任何提示;有些汽车开车门时，会启动车辆前后左右灯光闪烁，提示他人注意[2]。
为此设计一种汽车开门主动防撞预警装置。
1; 防撞预警装置主要构成部件设计
防撞预警装置设计中主要通过主控单元控制各个部分工作，是整个预警装置的核心，采用LPC2194芯片，该芯片是一个支持实时仿真和跟踪的微型控制器，内部存在4个CAN接口，具有较强的实时性和可靠性[3]。
通过CAN接口调试传感器，并建立传感器与声光报警模块的桥梁。
将激光传感器安置在汽车的侧面、前方以及后方，从多角度实现汽车开门防撞功能。
考虑汽车开门主动防撞的实际情况，设置的激光器主要通过对被测目标发射一个光信号，接收装置根据反射回来的光信号往返经过的时间，计算出与目标之间的距离，将相关数据传送至声光报警模块，判断测量的距离是否为安全距离。
通过上述内容确定使用的激光测距仪的技术参数，其测距范围在4～100m之间，测量频率为50Hz，测量精度为80cm，输入电压为
12V，输出接口为RS232，波特率为9600。
通过激光传感器获得测距结果，判断是否为危险距离，若判断为危险距离，则激活声光报警模块。
声光报警模块由二极管和蜂鸣器组成，设置不同发光颜色的激光用来区分不同程度的预警情况。
设置黄灯为提醒，红灯为危险，当安装的某一个传感器测量距离为最小安全距离时，相应的指示灯亮起，同时蜂鸣器报警。
2; 动态目标检测方法设计
汽车开门导致的交通事故往往是由于對动态目标的检测出现问题，为了提高主动检测动态目标的成功率，根据动态变化的噪声强度调整识别门限。
采用一种改进的基于CFAR的检测方法。
对a个检测单元各自排序，选择最大、最小值取平均值，将该均值作为平均干扰功率W，结合门限因子，通过计算得到检测门限功率W0，比较各个检测单元平均功率W（a）与门限功率W0，当W（a）≥W0时认为存在可能碰撞的目标，否则认为不存在可能碰撞的目标，汽车处于安全环境，可进行开门操作。
3; 预警装置性能测试实验
汽车开门主动防撞预警装置测试实验所使用的仪器设备包括硬件和软件，具体实验设备见表1。
将以上设备正确连接到一起，上电稳定后，根据模拟信号的输出判断是否能够正确报警。
测试该预警装置在不同的汽车侧向距离的预警效果，为了更好地验证预警装置的性能，引入传统的防撞预警装置，在相同的测试环境下，测试预警效果，并对比分析获得的结果。
测试结果见表2。
观察表2测试结果，随着测试点侧向距离的增加，预警装置的预警次数逐渐下降，传统的预警装置在测试距离为4m时，在400次测试中预警成功率为95.13%，在测试距离为12m 时，预警成功率为76.54%。
而设计的预警装置在测试点侧向距离为4m时，预警成功率为
99.75%，在12m时，预警成功率为98.89%。
对比两者测试结果，设计的的预警装置预警成功率更高，该装置性能更优越。
4; 结语
随着汽车的普及，其相关的电子技术发展越来越快，汽车上安装越来越多的电子产品来保证人们与汽车的安全。
设计一个汽车开门主动防撞预警装置，选择合适的主控芯片控制整个装置，将装置中的各个部分联系在一起，使用激光传感器测量汽车与障碍物之间的距离，根据距离的远近判断是否安全，通过声光报警模块实现预警。
经过实验，证明了该装置具有良好的预警能力。
但是设计中依然存在不足之处，还有许多细节需要考虑，希望设计的主动防撞预警装置能够对后续的研究提供一定的帮助。
参考文献
[1] 马浩越，刘晶郁，杨炜.车载GigE Vision实时前方车辆防撞预警系统设计[J].中国科技论文，2018，13（10）：1120-1126.
[2] 张鉴，周道逵，童睿，等.汽车防撞雷达中频信号处理系统的优化方案[J].汽车工程，2017，39（1）：47-51.
[3] 解云，徐彬.基于自适应障碍物识别的汽车主动防撞系统[J].机械设计与制造，2018（4）：165-167，171.。