基于汽车倒车辅助系统的设计探讨

AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计
时代汽车
基于汽车倒车辅助系统的设计探讨
王杰身
广西交通职业技术学院　广西南宁市　530000
摘 要： 随着现有汽车数量的不断增长以及车速的迅速升高，汽车所具有的安全性，已经受到了人们的广泛关注，尤其是制动安全性已经成为了当前科研人员的主要研究重点。

根据相关研究显示，车辆事故中倒车事故占有了很大的比例。

在这一汽车事故以及时代发展的背景下，人们逐渐认识到了使用先进技术辅助汽车驾驶员，对影响公路交通安全进行实时监控，且在危机情况下由系统主动替代驾驶员的操控，可以有效预防汽车发生碰撞事故。

由此可见，汽车安全系统将逐渐朝着智能化、主动化的形式所发展。

基于此，本文将主要研究汽车倒车辅助系统的相关设计，从而提高汽车倒车的安全性，减少事故的发生几率。

关键词：汽车；倒车；辅助系统；设计；探讨
随着我国社会经济的不断发展，我国交通运输行业也迅速发展，越来越多的人开始将汽车作为日常交通工具来使用，因此也加剧了交通堵塞的程度，使得我国出现交通安全事故的几率也大幅度提高。

与此同时，越来越多的高端汽车精准倒车安全技术，已经普及在各个汽车企业生产中，为了显着提高我国高中低端轿车的倒车安全性，通过使用电子相关系统并结合液压系统对其进行制动干预，从而设计出合理的倒车报警测距功能，并在汽车进行倒车时，辅助系统实时监测车子和障碍物之间的距离，一旦处于危险距离时会自动发生刹车。

因此，汽车倒车辅助系统对人们的汽车使用安全具有较大的作用。

1　影响车辆安全倒车的相关因素
影响车辆可以顺利倒车的因素比较多，其主要包括驾驶员的视野、倒车的速度、制动距离、驾驶员的反应时间以及制动时间等。

现阶段，市面上大部分的车辆内都装有倒车雷达，或者车辆销售改装后也具有倒车雷达系统。

这一倒车雷达系统可以帮助驾驶员判断并提示安全的倒车距离。

但是，在这一状态下的汽车倒车辅助系统使用中，依旧存在着部分倒车事故，其主要是由于部分驾驶员在倒车时速度过快、或者是将油门当成刹车
踩，当然也包括部分倒车距离报警后未进行
及时的制动，导致车辆直接撞向后方的车辆、
行人或者障碍物，最终导致倒车事故的发生。

就拿普通的车辆为例，大部分车辆内安
装的倒车雷达系统，安全距离是1.5米，部
分反应时间良好的驾驶员一般反应时间都在
0.4-0.6秒之间，当驾驶员受到惊吓时，反
应时间只会大于1秒。

此时，驾驶员极容易
发生误踩油门的情况，从而导致倒车事故的
发生。

除此之外，假设驾驶员的反应比较迅速，
在使用倒车雷达系统警示之后及时进行刹车，
但车辆并没有完全停下，再加上部分驾驶员
慌乱中的误操作，也容易让车辆在未制动或
者未完全停止的状态下，就和障碍物发生碰
撞从而出现车辆事故。

2　汽车倒车辅助系统的设计思想及其
工作原理
目前我国所使用的汽车倒车辅助系统主
要由两个部分共同组成，分别是液压油路和
控制电路，辅助系统中还包含电路系统以及
两位三通阀等多个配置。

2.1　设计思想
在不改变汽车原本的控制系统基础上，
通过使用当代已经成熟的雷达检测香港装置，
对车辆以及物体之间的距离展开探讨。

当汽
车在进行倒车的过程中，若车后方距离障碍
物体接近危险范围时，车辆控制系统可以自
动开启油泵设置，从而增加制动管路内的压
力，促使汽车进入紧急制动的状态中。

一旦
汽车辅助倒车系统发现汽车已经处于紧急制
动的状态下，系统会自发的将加速踏板的信
号传动功能关闭，防止驾驶车辆的人员进行
错误的操作，导致倒车辅助系统不能顺利进
入下一步，影响车辆的制动系统。

除此之外，
当车辆驾驶员在某些特定场所之内，如果并
不需要使用汽车倒车辅助系统时，可以根据
相关的提示取消这一系统。

2.2　工作原理
汽车倒车辅助系统在工作时主要遵循这
一原理，当车辆在倒挡以后，车内的单片机
启动雷达设备，并对车辆倒车过程中存在的
障碍物展开检测。

当车辆倒车不断靠近障碍
物时，蜂鸣器可以通过改变自身的频率对驾
驶员进行提示，从而帮助驾驶控制倒车距离。

若驾驶员倒车过程中忽视蜂鸣器对其的提示，
且雷达检测到车辆与障碍物之间的距离为
500mm时，车辆的辅助系统会自动开启。

此时，
车内的单片机设备通过增加油泵的压力，对
制动油路进行压力，同时控制住车辆内的两
位三通阀进行工作，从而起到车辆紧急制动
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的作用，避免车辆发生倒车事故。

在这个时候单片机会选择将加速踏板的信号关闭，防止驾驶车辆的人员因为紧张或者慌乱的情绪而误踩油门，导致更加严重的交通事故出现。

总体结构如图1所示。

3　方案设计以及论证
方案一：利用倒车雷达系统监测倒车时车后量的物体，并距离车体的相关距离。

当检测到汽车和障碍物之间距离为500mm时，则采用断电的方法，也就是断开汽车电火线圈的电，通过断电让发动机停止工作。

但是在这一情况下，汽车会由于惯性的作用继续向后移动。

方案二：当使用倒车雷达检测汽车距离障碍物体为五米时，控制断油，让发动机停止工作。

但是这一方案和方案一相同，汽车在停止工作之后，依旧会在惯性的作用下不断后移。

方案三：当雷达系统检测到汽车的障碍物为500mm时，通过控制加速踏板让加速踏板不能进行加速，并同时采用紧急制动装置，将车及时刹住，不仅可以有效避免车子在停止运动后，继续由于惯性的作用向后移动，还可以让驾驶员在不需要时解除此项控制。

通过综合多方因素进行考虑，以及多方
论证，最终选择方案三进行汽车倒车服务系
统的相关设计。

4　系统样件组成以及电路相关设计
4.1　液压油泵
现阶段，车辆市场上可以稳定运行的液
压油泵电源是12v，而输出的油压可以达到
12Mpa。

这一型号的液压油泵在保证汽车制
动的过程中，也为汽车提供了足够的油压供
给，充分保障了汽车制动的稳定性以及安全
性。

并且这一型号规格的液压油泵，在进行
一系列的控制过程中，也可以通过继续增加
继电器进行相关控制，有效保证了车辆控制
所具有的安全性。

4.2　两位三通阀
使用两位三通阀主要可以控制相关制
动的油线路，且在车辆正常运行的时候，
原本的车辆制动管路并没有发生任何的变
化。

当车辆使用辅助系统进行工作时，通
过两位三通阀可以实现自动油路的相关切
换，促使汽车倒车辅助系统介入汽车的倒
车工作。

4.3　雷达以及电子元件
雷达以及电子元件主要是监测汽车和障
碍物之间的距离。

在设计汽车倒车辅助系统
时，需要选用现有的雷达报警器性能比较稳
定、技术比较成熟的雷达设备，从而为雷达
检测信号以及报警提供了良好的基础。

4.4　单片机控制模块
单片机控制模块利用汽车的辅助雷达对
外界的信号进行监测，当雷达收到信号之后
单片机控制模块会快速处理这些信号数据，
同时向系统中的辅助液压泵、两位三通阀发
送有效指令，控制他们完成倒车，
AT89S52属于一种微型控制器，具有
消耗低、高性能的优势，其中包括着多种装
置，如两个数据指针、256字节的RAM、看
门狗定时器以及2级中断结构等。

AT89S52
可以在静态逻辑的状态下进行操作，能够降
到0HZ，还可以支持2种软件去选择节电模
式。

当AT89S52处于空闲模式的状态下，它
的CPU会停止工作，同时允许RAM以及定
时器/计数器等其他装置继续进行工作。

当
AT89S52处于掉电保护的状态下，RAM中的
内容会被保存，振荡器会被冻结，单片机控制
模块中的全部工作停止，需要等到下一个也中
断或者硬件出现复位的现象才能够继续工作。

AT89S52采用12 MHz的高精度的晶振，这
样能够避免出现过多的丈量误差，并获取较为
稳定的时钟频率。

AT89S52的四位LED数码
管会选择动态扫描显示。

U4的小数点常亮，
U4的单位为m，U5的单位为dm，U6的单
位为cm。

采用有源蜂叫器当作是系统的报警
发音器件，选择它的原因是器件所需要的成本
较低，并且更加方便动态扫描显示进行软件编
程，电路的控制原理图详细请见图2。

5　系统测试以及结果探讨
5.1　制动管理油压测试
当汽车辅助倒车系统发现车辆以及障碍
物之间过近时，单片机控制模块会让液压油
泵开始工作，此时，检测汽车管路中的油压
情况，测试的数据结果如表１油压检测：
5.2　实车检测数据
根据检测数据内容可以了解到，汽车倒
车辅助系统的设计满足相关要求，且符合实
际规范内容，详细请见表2实车检测数据。

图1　
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6　结束语
总而言之，本文主要研究的汽车倒车辅
助系统相关设计，大幅度提高了汽车倒车时
作者简介
王杰身： （1985.10—），男，广西壮族自治区
南宁市，讲师、工程师，本科。

研究方向：汽车工程。

存在的安全性，避免汽车在倒车过程中对他人车辆以及物品等造成更大的伤害。

并且本文探讨的汽车倒车辅助系统还具有以下几种
图2　
表1　油压检测
表2　实车检测数据
特点，汽车在倒车过程中，通过蜂鸣报警提示，可以让倒车人员充分掌握着障碍物与自身的距离，从而有效规避部分危险因素。

如果车
辆在倒车时和障碍物之间出现距离过近的问题时，汽车内部的倒车辅助系统会主动开始工作，开展紧急制动措施，保障汽车可以安
全的完成倒车操作。

这一系统能够在驾驶员在行进过程中的实际需求选择自己的工作状
态，并且这一系统还可以使用在处于中低档位置的轿车上，有效保障了我国汽车倒车的安全，减少了更多倒车事故的发生。

基金项目：2018年度广西高校中青年教
师基础能力提升项目《基于汽车倒车辅助系统设计研究》（编号：2018KY1027）。

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