基于LabVIEW的汽车防撞报警系统的设计

通道及采样参数配置，然后分别采集三角波上升段及下降段对 应的中频信号并送频率测量模块计算出反、丘，中问插入本车
速度测量模块。根据．爪、尼和本车速度ｙ．，可计算出尺、ｙ、和ｙ：， 再根据安全距离模型确定是否报警。初始参数配置完成后，下 面几个处理步骤用ＬａｂＶＩＥＷ中的顺序结构分为４帧．完成一 次处理所需时间约为３０ ｍｓ，当相对车速为１００ ｋｍ／ｈ时，刷新 一次速度数据产生的距离改变量为０．８３ ｍ，基本满足实时测量 要求。用ＬａｂＶＩＥＷ编制的图形化程序如图４所示。
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张大彪，于化龙：基于ＬａｂＶＩＥＷ的汽车防撞报警系统的设计
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米波雷达和激光雷达三种组成方式。工作在毫米波段的线性调 频连续波（ＦＭＣＷ）雷达与其他两种测量方式相比具有显著的 优点１２１。其工作频率高、波长短，可有效地缩小波束角度、减小天 线尺寸，电路简单、成本低，尤其适合在恶劣气候条件下工作。 系统选择３５ ＧＨｚ零拍型收发前端组件，其压控振荡器（ＶＣＯ） 带宽为３００ ＭＨｚ．发射功率２０ ｍＷ，探测距离大于１００ ｍ。
第３帧完成本车速度测量。本车速度ｌ，。采用直接对车速 里程衰传感脉冲计数的方法得到，车速里程表传感器．由安装在 变速箱输出轴上的８只（根据车型不同，也有６只、４只结构） 磁钢和固定在变速箱壳体上的霍尔探头组成。当输出轴旋转 时，每转可产生８个脉冲。将霍尔感应脉冲整形后输入到Ｉ＞（２Ｉ一 １６Ｅ数据采集卡计数器端口，对板上２０ ＭＨｚ时基脉冲计数，测
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Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ计算机工程与应用
（速比：ｌ公里对应的输出轴转数）、ａ（每转产生脉冲个数）可计 算出＾ｋ辨（～为ｌ公里对应的脉冲个数）和１个传感脉冲周期 对应的距离（１ ０００／Ｎ），用此值除以测量到的实际脉冲周期 （１ ＯｏＱ／Ⅳ），ｎ，可得到本车速度ｙ。。
虚拟仪器是一种基于计算机的自动化测试系统。虚拟仪器 通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机地融合为一体，大 大缩小了仪器硬件的成本和体积。ＬａｂＶｌＥＷ（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｖｉｒｔｕ— ａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）是美国国家仪器公司（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎ— ｓｔｒｕｍｅｎｔｓ—ＮＩ）推出的虚拟仪器软件开发平台１８１，是一种图形化 编程语言，它具有丰富的函数库，可以完成数据采集、分析、显 示、存储等功能。汽车防碰撞系统工作环境复杂，各种干扰和噪 声会增加信号检测处理的难度。由于虚拟仪器编程灵活。通过 加载不同的信号处理算法，进行实车测量实验，可优选出更高 效的应用程序。
２Ｒ／Ｃ。其中Ｒ为目标与雷达之间距离，Ｃ为电磁波传播速度。混
频器输出的中频信号为Ｊ‘，ｆｔ＝（４ＢＲ）／（ＴＣ）。Ｔ为调制三角波周 期．口为发射信号带宽。对于运动目标，反射信号中包含多普勒
频率ｆ。，ｆａ＝２Ｖ／Ａ。Ａ为发射信号波长，矿为目标相对运动速度。 根据上述关系，可得到距离尺、相对速度Ｖ的表达式１７】：
尺：虹监！丝
（）
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ｙ＝÷坼．五）
（２）
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矗以分别为调制信号上升段和下降段对应的中频频率蕊为发
射信号中心频率。
信号采集与处理框图如图３所示，程序运行后，首先进行
第１帧、第２帧分别采集三角波上升段及下降段对应的中 频信号。顺序结构外面几个控件为采集卡配置初始参数。ＡＩ Ｃｏｎｆｉｇ Ｖｌ（硬件配置）通过前面板指定采集卡设备号为ｌ、通道 号为０、缓存区大小为１ ０００。Ａｉ Ｓａｒｔ ＶＩ（启动）可按照设定的 采样频率和采样点数启动一次采集。根据中频信号频率范围 （６ ＫＨｚ～２００ ＫＨｚ）。取采样频率Ｆｓ＝ｌ ＭＨｚ，采样点数蜘＝ｌ ０００。 此时．在频率低端（近距离），仍可采集５个信号周期。ＡＩ Ｓａｒｔ ＶＩ还可以配置触发类型和触发斜率，本设计将触发类型设为 ｄｉｇｉｔａｌ Ａ，即使用数字型触发，触发斜率设为ｒｉｓｉｎｇ（上升沿触 发）。ＡＩ Ｒｅａｄ ＶＩ（读数据）的作用是从计算机缓存中读取采集 到的１ ０００个数据点，１、２帧两组读出数据分别由数据线送到 第４帧进行频率测量。ＡＩ Ｃｌｅａｒ ＶＩ（清除配置）的作用是停止采 集，释放缓存和板上资源。
量两个脉冲之间的时间间隔孔，根据速度里程表技术参数ｒ／
米仟＃受 率Ｆｔ
硼ＳＣＬＨ
采样点
口口口口口口口口口口口口口口口［ 口口口口口口口口口口垦呈呈呈口ｊ
日
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２汽车防撞报警系统的组成及１＝作原理 汽车防撞报警系统的组成如图ｌ所示。系统由收发前端、
调制信号产生、信号调理、数据采集、信号处理及报警显示等部 分组成。调制信号产生电路形成一低频三角波，此三角波送入 压控振荡器（ＶＣＯ）控制其中心频率矗，经调制的毫米波信号通 过定向耦合器、环形器、天线以一定波束向空间辐射电磁波，遇 到目标后的反射信号经天线、环行器加到混频器，与定向耦合 器来的发射信号混频，差频经信号调理电路放大和滤波后送数 据采集卡，然后送计算机进行分析处理。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｔｒａｆｆｉｃ ｓａｆｅｔｙ，ａ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｖｉｒｔｕａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｉｓ ｄｅ－
ｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｄａｔａ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ＬａｂＶＩＥＷ７．０．Ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ ａｄｏｐｔｓ ＦＭＣＷ ｒａｄａｒ ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ ｈｉｇＩｌ—ｑｕａｌｉｔｙ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｂｏａｒｄ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｍｏｎｉｔｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｆ０卜
ｗａｒｄ ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｉｔ Ｃａｌｌ ｇｉｖｅ ｔｈｅ ａｌａｒｍ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｌｌｉｄｅ ｄａｎｇｅｒ ｉｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ，ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ａｓｓｉｓｔ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅｒ ｔｏ ｂｒａｋｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｕｓ ｓｏｍｅ
关键涧：汽车防撞；虚拟仪器；ＦＭＣＷ雷达；数据采集；报警 ＤＯＩ：１０．３７７８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—８３３１．２００８．２１．０１５ 文章编号：１００２—８３３１（２００８）２１—００５４—０３
文献标识码：Ａ
中图分类争：ＴＰ２１６
１ 引斋 近年来，随着我国高速公路的快速发展，交通事故特别是
碰撞性事故呈上升态势。据有关资料显示，在公路交通事故中， 有８６％为双车或多车碰撞事故。驾驶员在高速公路长途行驶容 易疲劳，注意力不集中，导致汽车偏离正常路线，夜间或雾天能 见度差，发现前方车辆不及时而导致追尾相撞。研究表明，驾驶 员只要在有碰撞危险前１秒得到报警信号，就可以避免９０％的 交通事故【“。为此，作者开发了一种基于虚拟仪器的汽车防碰撞 报警系统，该系统能实时测量对面车辆的距离和速度，在预测 到有碰撞危险时向驾驶员报警，避免碰撞事故的发生。
Ｉ设置通道采样参数
＇ ｌ采集＿三角波上升
段中频信号
●
ｌ采集－三角波下降 段中频信号
＋
Ｉ测量本车速度
●
计算正矗 Ｒ，Ｖ（ＶＩ、Ｖ２）
● 计算安全距 离报警控制
图３信号采集与处理程序框图
中频信号 ●一波形
厂］厂］ ．．同步信号
图２汽车防掩报警系统信号波形圈
对于固定目标，发射信号与回波信号时间差为ＡＴ，ＡＴ＝
正口
Ｉ Ｉ捎Ｊｉ；ｉ：配置 测靖类型Ｊ ｌ亏！兰ＩＩ…。 ｌ
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信号调理电路由低噪声前置放大器、对数中频放大器和具 有频域动态压缩功能的滤波网络组成。经过调试后，输入信号 在１００ ｍＶ一０．０２ ｍＶ范围内变化时，其输出信号幅度被控制在 ２．１ Ｖ～２．５ Ｖ范围内。输入信号动态范围大于８０ ｄＢ。 ３．２信号采集与处理电路
方案选用Ｎｌ公司ＰＣＩ一１６Ｅ型数据采集卡，该采集卡最高 采样速率为１．２５ ＭＨｚ，输入分辨率１２ ｂｉｔ。中频信号接到采集 卡０号通道（ＡＣＨＯ，６８脚），本车速度传感器脉冲信号接到采 集卡计数器端口（ＣＴＲｌ一ＧＡＴ，４ｌ脚），采集同步信号接到采集 卡（ＰＦｌ０，１１脚）。中频信号和同步信号波形如图２所示。
ｏ
作者简介：张大彪（１９５０－），教授，主要研究方向：虚拟仪器与毫米波测量；于化龙（１９６７一），副教授，主要研究方向：虚拟仪器与信号检测。
收确Ｈ期：２００７一ｌｏ－１６ 修Ｉ＂ｉＨ期：２００８—０１－－．０２
在装卸搬运时有其特点及方法: 物流装卸搬运的概念：物流装卸搬运 是指在一定的区域内(通常指某一个物流 结点，如车站、码头、仓库等，以改变物 品的存放状态和位置为主要内容的活动。 它是伴随输送和保管而产生的物流活动， 是对运输、保管、包装、流通加工、配送 等物流活动进行衔接的中间环节。 在整个物流活动中，如果强调存放状 态的改变时，一般用“装卸”一词表示；如 果强调空间位置改变时，常用“搬运”一词 表示。物流的各环节和同一环节不同活动 之间，都必须进行装卸搬运作业。所以杭 州搬家公司就是来完成其作业的。正是装 卸搬运活动把物流运动的各个阶段联结起 来，成为连续的流动过程。