基于激光测距的自动防撞系统方案设计
基于激光测距的自动防撞系统方案设计
作者:康迂福;冯桑;陈爱
随着我国经济水平和百姓生活水平的提高,国内汽车产业不断壮大,越来越多的汽车进入普通家庭,每年新增大植驾驶员。汽车保有晕的剧增,新增驾驶员的驾驶技术方面不够娴熟,使得交通事故的发生率大大提高,其中最为突出的就是汽车的碰撞。现有的车辆防碰撞系统只有停留在低速状态下基于超声波雷达的研究,其他防碰撞系统都由于其技术、经济性能等原因而没能普及。对交通事故应该尽量做到防患于未然,本文所研究的车辆防碰撞系统是一种主动式车辆事故规避系统,能够大最减少车辆碰撞事故,提高行车安全性。
1测距原理
目前测距技术,主要采用超声波、红外线和激光测距。其原理基本相似,测距是对目标发射一个或一 列很窄的脉冲,通过测掀脉冲到达 目标并由目标反射返回到接收系统的时间计算出目标的距离。脉冲测距中,t通常是通过测距计数器对从发射脉冲到目标并从目标返回到接收系统期间,累计进入计数器的时钟脉冲个数来测量的。
2防撞系统整体方案设计
本文研究汽车自动防撞系统,根据系统功能原理,将系统分为数据采集、数据处理、声光报警以及执行制动若干个部分。因此需要对数据进行初步取平均值后,再进行插值。由于ABS控制的参数是汽车行驶过程中的车速,由于超声波距离传感器的采样频率很高,因此可以将v近似视为在t时刻的瞬时速度V。
3 ABS制动距离算法与建模
汽车制动距离是指对行驶中的汽车实施紧急制动,从踏制动踏板开始到完全停车为止,汽车所驶过的路程,即汽车需要紧急停车时,其行车制动系所能实现的最小停车行程气ABS(Anti-lock Braking System防抱死制动系统),其作用是在汽车制动时,防止车轮抱死,防止汽车在紧急制动时产生侧滑和跑偏,以提高汽车制动过程中的行驶稳定性的汽车安全控制系统。从制动时刻开始,制动距离S、行驶速度v., 制动阻力f。
该ABS算法模型中设置车身参数,并将行驶过程中其他参数理想化之后,在模荆中输入lni-tial Vehicle Speed v。(行车速度v。)后,经过计算便可得到Stopping Distance (制动距离S。)。
4 系统建模及仿真分析
根据行车的实时速度,可以得到一 个在该车况下的ABS制动距离S。。再将S。作为参考值,与激光传感器获取的行车与障碍物间的距离S进行比较,(其 中 S s 为安全系数 )时 ,单片机向ECU发出指令。当ECU接收到指令时,ECU立即启动ABS进行制动。
因此,基于Matlab/Simulink的建模,得到整个系统的仿真模型。首先通过产生一 个线 性信号 ,模拟激光测距系统传送距离值,通过分析计算出此时的行驶车速。笔者设定初始速度为80 km/h的速度行驶,并且计算出在此行驶初速度下需要的最小制动距离So, 当实际行车与障碍物的距离小于最小制动距离So的时候,单片机(MCU)向ECU发出信号,要求ECU启动ABS制动。
5实验仿真结果及分析
行车以80 km/h的初速度行驶过程中,当距离障碍物60m时,系统检测到了前方有障碍物,并计算出制动距离S。,当行车与障碍物距离为 s、心。时(S为制动距离安全系数),系统开始启动ABS进行制动,并且随之汽车开始减速,直至汽车完全停止。
结果表明,在一 定误差范围内,仿真结果和实验结果是一致的。通过该模型,根据行车初始速度计算制动距离,并做出预测,能非常有效地减少汽车行驶碰撞事故。
6结束语
(1)通过基于Matlab/Simulink的建模仿真,对ABS制动系统进行仿真分析,结果表明,系统实现了ABS的实时控制功能。在同一 模型上 ,进行了车速与制动距离的仿真,仿真结果表明,该系统模型在理论计算上能够有效的实现防撞功能,从一 定程度上减少交通事故的发生和损失。
(2)本系统模型基于干燥良好路面上进行计算分析,得到的模型会有一 定局限性。下一 步研究将综合考虑影响汽车制动距离的各种因素,改进制动距离模型算法,提高系统精度。
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