基于毫米波雷达的汽车防撞控制系统的研究

论文摘要

自从上世纪年代90年代以来,我国的公路交通特别是高速公路交通得到了飞速的发展,但同时交通事故也呈不断上升的趋势,其中碰撞事故是最具代表性的事故形式,如果能够在事故发生前提醒驾驶员并采取一定的安全措施,对减少交通事故的发生则是非常有用的。本论文以此为前提,对汽车防撞控制系统的相关技术进行了研究,主要研究内容包括：首先分析了汽车防撞控制系统的总体构成,把系统分为主控单元子系统、雷达测距子系统、信息采集单元子系统和显示-声光报警子系统四个部分；在此基础上对实用的安全距离计算模型进行了简化,确定了其中一些参数的取值。防撞控制系统采用两级报警,在危险报警时,如果驾驶员没有任何操作则执行器动作控制自车车速直至安全。为了降低系统的虚警率,本系统在驾驶员采取转向、松油门和制动时均实施了报警抑制。建立车辆动力学系统仿真模型,模型充分考虑了发动机、液力变矩器、自动档位切换中非线性因素的影响,从而能较精确地模拟原型车的实际行驶工况,为研究工作提供满意的仿真平台。同时,还初步探讨了基于有限状态机理论（FSM）的Stateflow语言及其在仿真系统切换控制中的应用。在理想的交通环境,采用节气门控制自车速度就能达到很好的防撞控制效果。基于电子节气门结构的非线性,设计了电子节气门的模糊控制算法,并对电子节气门的软硬件进行了设计。最后对防撞控制系统在汽车中的工作环境及可靠性进行了分析,并在雷达测距子系统、显示子系统及语音报警子系统设计时充分考虑了这些因素的影响,设计了这些子系统的硬件电路,并对相应的子系统进行了软件编程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 我国道路交通安全及现状
• 1.2 汽车主动防撞控制系统的研究现状
• 1.2.1 汽车主动防撞系统的类型
• 1.2.2 汽车主动安全的研究内容
• 1.3 车距探测技术比较及防撞雷达的发展状况
• 1.3.1 车载距离探测技术比较
• 1.3.2 毫米波防撞雷达的发展状况
• 1.4 本课题的研究意义及主要内容
• 1.4.1 课题的研究意义
• 1.4.2 课题研究的内容
• 第2章 防撞控制系统设计及安全模型建立
• 2.1 防撞控制系统总体结构设计
• 2.2 安全模型建立的理论依据
• 2.3 安全模型建立的原则
• 2.4 安全模型的建立
• 2.5 安全模型主要参数的确定
• 2.5.1 自车速度值的确定
• 2.5.2 自车制动减速度值的确定
• 2.5.3 驾驶员反应时间值的确定
• 2.5.4 制动器协调时间的确定
• 2.5.5 安全间距的确定
• 2.6 主要参数确立后的安全模型
• 2.7 本章小结
• 第3章 汽车纵向动力学模型建立
• 3.1 防撞控制系统的控制问题描述
• 3.2 汽车纵向动力学模型的建立
• 3.2.1 发动机模型
• 3.2.2 液力变矩器及自动变速器模型
• 3.2.3 车辆行驶系及整车模型
• 3.2.4 车辆纵向动力学系统整体模型
• 3.3 车辆逆纵向动力学系统模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 防撞控制系统执行器的设计与仿真
• 4.1 电子节气门模糊控制算法设计
• 4.2 电子节气门执行器硬件设计
• 4.2.1 电子节气门控制系统整体设计
• 4.2.2 节气门驱动电路设计
• 4.3 电子节气门执行器软件设计
• 4.3.1 主程序设计
• 4.3.2 系统中断子程序
• 4.3.3 输入信号的A/D转换
• 4.3.4 脉宽调整输出
• 4.4 仿真试验
• 4.5 本章小结
• 第5章 防撞控制系统的软硬件设计
• 5.1 防撞控制系统工作环境分析与可靠性设计
• 5.1.1 汽车工作环境
• 5.1.2 防撞控制系统硬件可靠性设计
• 5.1.3 防撞控制系统软件可靠性设计
• 5.2 控制芯片介绍
• 5.2.1 P87C591芯片介绍
• 5.2.2 P87C591的主要电路
• 5.3 毫米波雷达测距子系统的设计
• 5.4 液晶显示模块设计
• 5.4.1 接口协议
• 5.4.2 应用程序示例
• 5.5 语音报警模块设计
• 5.5.1 语音芯片介绍
• 5.5.2 语音报警实现
• 5.5.3 应用程序示例
• 5.6 本章小结
• 第6章 全文总结及期望
• 6.1 全文总结
• 6.2 期望
• 参考文献
• 致谢