【正文】 慮，主動(dòng)防撞遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的被動(dòng)防撞，只是由于成本較高目前尚不能普及。為了防止汽車與前方物體發(fā)生碰撞，汽車的車速就要根據(jù)與前方物體的距離變化由執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，使汽車始終在安全車速下行駛。如果從預(yù)防撞車事故的發(fā)生的角度著眼，在提高汽車主動(dòng)安全性方面下功夫，則可在汽車安全性領(lǐng)域有較大的突破。此外，車上安裝的安全氣囊系統(tǒng)，在發(fā)生車禍時(shí)不一定能有效地保護(hù)車內(nèi)乘務(wù)員的安全。在過(guò)去2030年中，人們主要把精力集中于汽車的被動(dòng)安全性方面，例如，在汽車的前部后部安裝保險(xiǎn)杠、在汽車外殼四周安裝彈性材料、在車內(nèi)相關(guān)部位安裝各種形式的安全帶及安全氣囊等等，以減輕汽車碰撞帶來(lái)的危害。所以行車道上的車輛與橫向車輛、行人及對(duì)面車輛相撞的事故極少。高速公路的事故類型，大多數(shù)為車輛追尾碰撞事故，這是由高速公路的特點(diǎn)所決定的。事故嚴(yán)重程度高，致死率大大高于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。例如英國(guó)高速公路的死傷事故率只有一般公路的1/3，城市道路的1/9[2]。、人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失的大致情況。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高速公路每百公里事故率為普通公路的4倍多。我國(guó)每年因交通事故死亡的人數(shù)也在迅速增長(zhǎng)，十年間翻了一番，每年因交通事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百億元，居世界第一位。高速公路的出現(xiàn)為汽車的高速化提供了有利的條件，但汽車的高速化也帶來(lái)了一個(gè)不可避免的問(wèn)題:汽車碰撞事故。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與汽車科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，公路交通呈現(xiàn)出行駛高速化、車流密集化和駕駛員非職業(yè)化的趨勢(shì)。道路交通事故給家庭、集體和國(guó)家都會(huì)帶來(lái)巨大的損失，成為世界性的嚴(yán)重社會(huì)問(wèn)題。關(guān)鍵詞：追尾，防撞預(yù)警系統(tǒng)，碰撞模型，S3C44B0X，ARM7AbstractThe rising of rapid transit on freeway is changing the pattern of overland traffic in our country. The traffic safety condition is being increasingly serious in recent years. The traffic accidents have bee a worldwide problem which make great lost to our families and country. While the frequent accidents have badly touched the confidence of people using them since the freeways were devote to using, the statistic shows that the accidents resulted from Rearend Collision are in the majority among the accidents in expressway. The statistic shows that the Rearend Collision is of the majority in all expressway accidents. Therefore it bees an urgent necessity to develop a highperformance Collision Warning System.This paper conducts both the dynamic and kinematic analysis of the automobile braking process. Referring to many research fruits in automobile anticollision of the world, the paper establishes a simple and applicable model of anticollision alarm system based on the automobile’s movement status. By analyzing the cause of Rearend Collision, the dissertation put forward the system requirements and then designs scheme. The whole system consists of various sensors, data collection circuit, alarming circuit of sound and light, display circuit of LCD screen. The highpowered chip，as the central processing unit，is used to control all the circuits for improving realtime character of the system. This paper also analyzes and pares the sensors, then plete the hardware system. The system software is programmed with C and assembly language and debug on the hardware.According the environment of the automobile, many effective measures from the software and hardware are adopted to enhance the reliability of the system. At last, experiments are carried out on the Collision Warning System and it is confirmed that the system basically meets the design requirements.Key words: Rearend Collision, Collision Warning System目 錄第一章 前 言 3 課題研究的目的和意義 3 國(guó)內(nèi)外研究的概況 4 4 7 論文主要研究的內(nèi)容 8 研究方法及具體步驟 9第二章 汽車追尾防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 汽車追尾事故分析 10 駕駛行為及過(guò)程 10 追尾事故分析 11 追尾防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 12 追尾防撞系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 13 本章小結(jié) 12第三章 高速公路最小安全行車車間距離的分析 14 高速公路最小安全行車車間距離的定義 14 高速公路最小安全行車車間距離分析的前提條件 14 高速公路最小安全行車車間距離模型的建立 14 車輛制動(dòng)減速過(guò)程分析 14 B車制動(dòng)距離的計(jì)算 15 A車制動(dòng)距離的計(jì)算 16 最小安全行車車間距離的確定 16 模型參數(shù)的討論 16 本章小結(jié) 9第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 17 傳感器單元 17 激光測(cè)距傳感器 19 車速傳感器 20 控制單元與執(zhí)行器單元 20 硬件結(jié)構(gòu)中主要部件和特殊部件的說(shuō)明 20 測(cè)距信息輸入電路 24 車速信息輸入電路 47 轉(zhuǎn)向信息輸入電路 47 語(yǔ)音報(bào)警輸出電路 47 實(shí)際車間距離顯示電路 47 本章小結(jié) 20第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 49 49 程序存儲(chǔ)器的地址空間 49 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間 49 52 軟件設(shè)計(jì) 50 程序設(shè)計(jì)方案 55 功能實(shí)現(xiàn) 55 性能評(píng)價(jià) 57 本章小結(jié) 59結(jié) 論 59參考文獻(xiàn) 60附錄 62攻讀學(xué)位期間取得的研究成果 63致謝 63第一章 前 言 課題研究的目的和意義 汽車作為現(xiàn)代人類的交通工具，改變了人們的生活方式，推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類文化的進(jìn)步，給人們的生活帶來(lái)了極大的便利，但同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的交通安全問(wèn)題。論文對(duì)汽車追尾防撞預(yù)警系統(tǒng)所需傳感器進(jìn)行了分析、比較和選型；制作、調(diào)試了系統(tǒng)硬件部分；采用匯編與C語(yǔ)言結(jié)合的方式編寫系統(tǒng)所需軟件，并將此軟件在硬件上進(jìn)行了調(diào)試；論文針對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用的環(huán)境，從軟件和硬件兩方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性設(shè)計(jì)，從而使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。通過(guò)對(duì)高速公路追尾碰撞事故原因的分析，提出了汽車追尾防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，并確定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。這其中自高速公路投入使用以來(lái)，事故頻發(fā)，已嚴(yán)重影響人們對(duì)使用高速公路的信心，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，在眾多的高速公路交通事故中，追尾碰撞引起的事故占最多數(shù)，因此，研發(fā)一種高性能的汽車追尾防撞預(yù)警系統(tǒng)成為迫切的需要。長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文工程碩士學(xué)位論文高速公路汽車防追尾系統(tǒng)研究摘 要高速公路交通系統(tǒng)在我國(guó)的興起，正改變著我國(guó)陸上交通的格局。然而近年來(lái)，道路交通安全形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，交通事故給家庭、集體和國(guó)家都帶來(lái)了巨大的損失，已成為世界性的嚴(yán)重問(wèn)題。本文在借鑒了國(guó)內(nèi)外諸多汽車防撞模型及研究成果的基礎(chǔ)上，從車輛動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)兩方面詳細(xì)分析了汽車的制動(dòng)過(guò)程，并且根據(jù)汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)建立了實(shí)用、簡(jiǎn)單的汽車防撞預(yù)警模型。整個(gè)系統(tǒng)由各種傳感器、數(shù)據(jù)采集電路、聲光報(bào)警電路、液晶顯示電路等組成，系統(tǒng)采用高性能的ARM7芯片S3C44B0X作為中央處理器，保證了系統(tǒng)工作的實(shí)時(shí)性。最后，論文還通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)功能進(jìn)行了考察，實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)聲光報(bào)警、抑制報(bào)警、液晶顯示等各項(xiàng)功能基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。據(jù)紅十字會(huì)的數(shù)據(jù)：全世界每年死于道路交通事故的人數(shù)達(dá)70萬(wàn)人，另有1000～1500萬(wàn)人受傷，每年因道路交通事故造成的經(jīng)濟(jì)損失約為5180億美元。預(yù)計(jì)至2020年，交通事故將成為造成人類非正常死亡的最大的直接原因之一。同時(shí)，隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車的產(chǎn)量和保有量都在急劇增加。在我國(guó)，汽車的產(chǎn)量和保有量逐年增加，但公路發(fā)展、交通管理卻相對(duì)落后，導(dǎo)致車禍連年上升。我國(guó)的高速公路起步雖晚，但發(fā)展較快[1]。照此下去，若車輛安全技術(shù)和道路交通管理手段跟不上的話，今后若干年中，我國(guó)的交通事故不但不會(huì)減少，反而還會(huì)有上升趨勢(shì)，造成的經(jīng)濟(jì)損失也會(huì)以相當(dāng)驚人的速度增長(zhǎng)。圖表顯示，我國(guó)高速公路交通事故形勢(shì)不容樂(lè)觀，并有愈演愈烈之勢(shì)年 份事故數(shù)死亡人數(shù)受傷人數(shù)直接經(jīng)濟(jì)損失（億元）199790351182319019981057414874034200016000———— 從其他有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，1996年全國(guó)高速公路百公里事故率比普通公路高出3倍多，而同期國(guó)外高速公路每百公里的事故發(fā)生率僅為普通公路的1/3，%，%，這與世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家高速公路交通事故死亡的事故率僅為一般公路的1/10~1/2的結(jié)果相差懸殊。綜上所述，可以對(duì)我國(guó)高速公路的安全狀況作如下評(píng)價(jià):我國(guó)高速公路交通事故頻頻，事故率高于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，并不能體現(xiàn)其“安全”的優(yōu)點(diǎn)。缺乏預(yù)防高速公路交通事故有效措施。高速公路屬于全封閉、立體交叉、具有中央分隔帶。但因其車速高，所以在雨、雪天氣路面溜滑或霧天視線不良等情況下很容易發(fā)生制動(dòng)側(cè)滑、甩尾或行車視距不足而導(dǎo)致追尾碰撞事故。安裝防撞保險(xiǎn)杠固然能在某種程度上減輕碰撞給本車造成損壞，卻無(wú)法消除對(duì)被撞物體的傷害。所有這些被動(dòng)安全措施都不能從根本上解決汽車在行駛中發(fā)生碰撞造成破壞的問(wèn)題。汽車發(fā)生碰撞的主要原因是由于汽車距其前方物體(如汽車、行人或其它障礙物)的距離與汽車本身的車速不相稱造成的，即距離近而相對(duì)速度又太高。這樣就會(huì)大大提高汽車行駛的安全性，減少車禍的發(fā)生。隨著主動(dòng)防撞技術(shù)的逐步完善，它在未來(lái)的汽車上是大有可為的[3]。對(duì)陜西省西安至銅川、西安至渭南、西安至寶雞三條高速公路1994～1999年6年間1168起交通事故的原始檔案資料分析研究得出：引起單純車輛破壞的交通事故前4位的類型為追尾、撞固定物、撞停止車輛、自翻,％、％、％、％。％、％、％、％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車追尾在交通事故中占到了30％~40％，而追尾事故所造成的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡更是占到了總損傷的60％。為了減少交通事故和人員傷亡，各國(guó)都在積極的研究對(duì)策，利用各種方法和措施來(lái)減少交通事故的發(fā)生。汽車工業(yè)的發(fā)展速度相當(dāng)驚人，加入世貿(mào)組織后，我國(guó)汽車產(chǎn)量5年翻了一番多，由2001年的世界第七大汽車生產(chǎn)國(guó)躍升為世界第三大生產(chǎn)國(guó)，并被公認(rèn)為未來(lái)發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮钠囀袌?chǎng)。根據(jù)調(diào)查，愿意安裝自動(dòng)防撞器的人占90％，按私人汽車保有量的20％計(jì)算，每年需要汽車防撞系統(tǒng)近600萬(wàn)套，實(shí)施此項(xiàng)目還可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，解決上萬(wàn)人的就業(yè)問(wèn)題，為社會(huì)避免因車禍帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)億元。這其中，事故中追尾碰撞居首位，所以研究預(yù)防汽車追尾碰撞系統(tǒng)就顯得格外重要和具有實(shí)際意義。 國(guó)內(nèi)外研究的概況由于高速公路交通事故中，碰撞事故占有很大的比例，而且給人們的生命、財(cái)產(chǎn)造成了很大損失，它己經(jīng)引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。汽車安全性研究是汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中的重要項(xiàng)目。早在1971年美、德、英、法、日諸國(guó)的各大汽車公司在開(kāi)展安全實(shí)驗(yàn)車ESV(Experimental Safety Vehicle )的研制，接著發(fā)展成RSV(Research Safety Vehicle)的研制，后來(lái)在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行高水平的汽車綜合安全系統(tǒng)的研究，以解決汽車安全中最根本的問(wèn)題。汽車安全性研究逐漸從汽車技術(shù)研究的其他領(lǐng)域中分離出來(lái)形成了一個(gè)獨(dú)立的分支。但是限于微波理論及其器件的發(fā)展水平，再加上系統(tǒng)其它硬件成本居高不下，導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)難以做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積輕巧而且價(jià)格低廉。自二十世紀(jì)七十年代開(kāi)始，日本最先進(jìn)行了汽車碰撞系統(tǒng)的研究。2003年日本己經(jīng)開(kāi)始實(shí)施這個(gè)示范計(jì)劃，到2015年將在日本全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施Smart Way計(jì)劃。在歐洲等國(guó)，汽車作為他們國(guó)家的支柱性產(chǎn)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略的組成部分，對(duì)汽車安全性的研究一直是在有序的、有計(jì)劃的狀態(tài)中展開(kāi)的，并且制定