汽车开门防撞预警系统研究

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。”

这是笔者在07年底的新闻晚报上看到的内容，短时间内由于轿车开门而导致的三起死亡事故让人触目惊心，笔者想到自己坐在后排想开车门时，头要扭着看很久，特别是晚上在路边下车的情况最让人头痛，根本就看不清楚车附近的情况，开一个门胆颤心惊，确实，想避免事故有时真的力不从心。

09年8月6日，笔者在东方卫视频道又一次看到因汽车开门而导致的死亡事故，由此下定决心将此作为自己的研究课题，争取制造出一个汽车开门防撞装置来解决这一问题。

随着科学技术的日新月异和生活水平的迅速提高，汽车在人们生活中越来越普及。人们对于代步工具不仅要求舒适更要求安全，至于安全不仅要考虑自身安全同时也要考虑他人的安全，考虑了行驶安全、驻车安全更不能疏忽了驻车开门的安全，于是笔者想能否设计一个能根据驻车时车外的情况开门防撞及时报警的预警装置。

笔者首先做了查新的工作，发现尚且没有解决汽车开门撞人问题的有关发明，所以笔者的这一想法是很有意义的。

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，笔者将采用单片机结合超声波距离探测电路、LED显示电路、声音报警电路组成的防撞预警装置、以及驻车判定和开门判断装置组成信息采集器，采集当时信息输送至低压电子信息处理器，分析判断后及时发出开门防撞预警装置工作指令，启动防撞预警装置工作，预防由于不当开门造成同行人或骑车人相撞的安全隐患。

图一超声波开门防撞智能预警装置框图

超声测距大致有以下二种方法：

①取输出脉冲的平均值电压，该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比，测量电压即可测得距离；

②测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t，故被测距离为 S=V*t／2。

本预警装置电路采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M 晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。

超声波测距的算法设计:

超声波在空气中传播速度为每秒钟340米（15℃时）。X2是声波返回的时刻，X1 是声波发射的时刻，X2-X1得出的是一个时间差的绝对值，假定X2-X1=0.03S，则有340m×0.03S=10.2m。由于在这10.2m 的时间里，超声波发出到遇到返射物返回的距离：

L=340(m/s)×(X2-X1)(S)/2

图二

第二种方案的好处是处理问题直接，能够直观地反映预警的情况。

目前汽车开门防撞智能预警装置的自制模型已完成，笔者希望设计变成实物后显示出其的实际价值，使汽车开门防撞智能预警装置真正达到自动化与智能化，且使成本降低，开创汽车开门防撞智能预警装置的新领域。

二、类似产品比较

经过市场调查与资料查询，就目前而言汽车开门防撞智能预警装置还是一个空白，查到一些想法类似的发明---倒车雷达，笔者的课题构思来源于倒车雷达。

三、设计与制作

（一）控制电路设计

这个开门防撞智能预警装置组成，主要分为信息处理装置和单片机控制器部分。

信息处理装置部分设计的理念是可靠、稳定且成本低；单片机控制器部分是数据采集迅速、准确，整个系统响应速度快。信息处理电路部分设计成汽车状态判断部分和单片机控制电路驱动部分。

开门防撞智能预警装置的设计思路：当汽车停稳且有开门意向时信息处理装置立即驱动单片机控制部分进入工作状态。进入工作状态的单片机开门防撞预警装置,即刻进入超声波数据采集，并且进行运算记录，根据记录数据的比对结果驱动相应的报警，即本装置采用定时65豪秒发送一次超声波信号，单片机内的定时器自信号发出时开始记录脉冲数，一个脉冲是1微妙，当接收到返回信号时停止计数，单片机计算出第一次测得的距离L1，同理再次测量下一脉冲测得的距离L2，两个距离作一次比较，认为静止或远离的物体即L2-L1≥0则不报警；比较后认为是接近的即L2-L1＜0则计算出物体移动的速度，通过单片机对移动物体的距离、速度分析判断，当开门有碰撞危险时，预警装置将自动锁定开门装置，同时语音报警，确保安全开门。