汽车倒车防撞报警系统软件设计【文献综述】

毕业设计开题报告

电气工程及其自动化

汽车倒车防撞报警系统软件设计

1前言部分

从1886年世界上第一辆汽车诞生至今，随着科学技术的不断进步，汽车制造业迅猛发展，汽车的价格也越来越便宜，这使得越来越多的人拥有汽车。亚洲制造业协会首席执行官兼秘书长罗军二十四日透露，到2010年，全球汽车保有量将达到十亿辆，中国将突破七千万辆。当然有一个问题不能忽视，在我们享受汽车给我们带来便利的同时，汽车的交通安全问题也越来越突显。目前，在每年的车祸中有120多万人死亡，1200多万人伤残，全球50%的交通事故受害者年龄在15~24岁，每年交通事故造成的经济损失达5180亿多美元，相当于每年发生两次日本广岛核爆炸[1][2]。美国高速公路交通安全管理局NHTSA表示，每年因倒车事故导致的平均死亡人数达292人[3]。伴随着汽车保有量的增加和城市布局的日益密集化，汽车的活动空间越来越小，特别是汽车倒车时司机由于视野不能很好的达到后面加上车后的盲区，使得倒车事故逐年上升。对于公路交通事故的分析表明，超过65%的交通事故属于追尾相撞，80%以上的交通事故是驾驶员由于反应不及时引起的[4]。一项由Mercedes Benz主导的研究发现，只要增加0.5秒警示时间，就能避免60%的追撞事故；如果警示时间增加至1.5秒，更能提高到90%。汽车倒车防撞系统是一种安装在汽车上实时进行汽车与障碍物距离检测的装置，一旦发现障碍物与汽车的距离小于安全距离就发出警报来提醒司机。因此，根据目前汽车防撞系统研发的现实意义和长远的汽车应用前景上考虑，越来越多的汽车生产厂家和科研院所以及一些大学投人大量的人力和物力来研究汽车倒车防撞系统。本课题研究的意义在于通过对汽车倒车防撞系统的研究使得汽车在白天和晚上倒车时都能很好的实现安全倒车防止碰撞，而且应用单片机和超声波技术汽车倒车防撞系统的可靠性和经济性都大大提高，从被动的防撞到主动防撞。

2主题部分

国际上，早在几十年前就开始针对汽车安全防撞技术与产品的进行研究和开发。以德国、美国、日本、法国等为代表的主要西方发达国家内率先展开。其中，德国是研究防撞雷达系统最早的国家，它开发了具有防撞、碰撞预警、启动、制动以及辅助停车等多种功能的主动安全系统；其系统体积小，适用于多种车型。如奔驰公司在新型的Benz6 OOS级轿车上安装了距离自动控制雷达，并且可以在40至160公里时速范围内自动调节车速，还可以根据时速确定自己的车与前车的距离，当距离前车太近时，自己的车就会自动减速以避免追尾碰撞的发生。

美国的戴姆勒·克莱斯勒公司和瑞典的沃尔沃公司的汽车防撞器走在世界前列。美国的《大众机械师》杂志介绍了戴姆勒·克莱斯勒公司汽车防撞器的研究情况。该防撞器结构主要是两个测距仪和一个影像系统，能够测出安全距离，如果发现车前有障碍物，计算机能够自动引发刹车装置[5]。

国内的倒车雷达系统[6]经历了三个阶段,6代的技术改良，从早期的倒车防撞仪，只能测试车后有限范围的障碍物，并发出警报，发展到根据距离远近程度分段报警，前两个阶段的倒车雷达一般采用专用集成电路，功能较简单。随着单片机技术和超声波技术的的发展，新型的倒车防撞系统大多以单片机为核心的智能测距系统。目前最为先进的倒车防撞系统是在车尾上装一个摄像头来全程监控倒车时车后的景象，该种倒车防撞系统比较昂贵。起初，倒车雷达只是宝马、奔驰等高档车型的专利，但是最近几年，一些新出厂的中低档车型在配置中也增加了倒车雷达。上海通用06款别克凯越系列除三厢1.6LX MT之外，其余车型都加装了倒车雷达。此外，还有许多厂家在新推出的中低档车型中安装了倒车雷达，如：北京现代的伊兰特、索纳塔、途胜；上海通用的别克LaCROSSE君越；东南汽车的三菱戈蓝、三菱蓝瑟；上海大众的帕萨特增值版POLO劲情；广州本田的雅阁、奥德赛、两厢飞度；神龙汽车的东风雪铁龙C6、新萨拉·毕加索、爱丽舍、塞纳；江淮汽车的瑞风·祥和；奇瑞汽车的A5 1.6；千里马汽车的RIO千里马；长安福特汽车的蒙迪欧、两厢福克斯等,国内生产倒车雷达的企业很多，以广东省居多，主要品牌有铁将军、奇科、固地、伊莱、全安、CISBO、视博、佐敦、PLC、泊车宝、宝仕、车侣、赢时通、飞达、豪迪、视安、永泰和等[7]。

目前汽车倒车系统的测距主要有以下几种方法：

1、激光测距[8][9][10]法：激光测距装置[11]是一种光子雷达系统,它具有测量时间短、量程大、精度高等优点，在许多领域得到了广泛应用。激光测距有脉冲测距、相位激光测距、脉冲-相位激光测距三种方法。脉冲测距是基于测量脉冲激光束传播时间确定距离的技术。相位激光测距又称为精密测距，在测量时需要在被测点放置角反射器（后向反射器）。脉冲-相位激光测距是指采用脉冲激光和高频振荡波两种信号，使其严格同步，实现精密测距的技术。目前在汽车上应用较广的激光测距系统可分为非成像式激光雷达和成像式激光雷达。非成像式激光雷达根据激光束传播时间确定距离。它的工作原理是：从高功率窄脉冲激光器发出的激光脉冲经发射物镜聚焦成一定形状的光束后，用扫描镜左右扫描，向空间发射，照射在前方车辆或其他目标上，其反射光经扫描镜、接收物镜及回输光纤，被导入到信号处理装置内的光电二极管，利用计数器计数激。光二极管启动脉冲与光电二极管的接收脉冲间的时间差，即可求得目标距离。利用扫描镜系统中的位置探测器测定反射镜的角度即可测出目标的方位。

成像式激光雷达又可分为扫描成像激光雷达和非扫描成像激光雷达。扫描成像激光雷达把激光雷达同二维光学扫描镜结合起来，利用扫描器控制激光的射出方向，通过对整个视场进行逐点扫描测量，即可获得视场内目标的三维信息。非扫描成像式激光雷达将光源发出的经过强度调制的激光经分束器系统分为多束光后沿不同方向射出，照射待测区域。由于非扫描成像激光雷达测点数目大大减少，从而提高了系统三维成像速度。

在汽车测距系统中，非成像式激光雷达更具有实用价值。同成像式激光雷达相比，具有造价低、速度快、稳定性高等特点。但由于激光雷达测距仪器工作环境处于高速运动的车体中，振动大，对其稳定性、可靠性提出了较高的要求，其体积也受到了一定的限制，同时还要考虑省电、低价、对人眼安全等因素。这些决定了其光源只能采用半导体激光器。目前，在汽车上，上述各种激光雷达测距仪均有应用，但成像式激光雷达还在进一步研究之中。

2、毫米波雷达测距法：毫米波(Millimeter Wave)的工作频率介于微波和光之间，波长为10～1毫米，因此兼有两者的优点。毫米波防撞雷达系统有调频连续波（FMCW）雷达和脉冲雷达两种。对于脉冲雷达系统，当目标距离很近时，发