基于CAN總線的智能型安全氣囊

本文設(shè)計(jì)了基于CAN總線的汽車智能型安全氣囊，從而提高了汽車乘員的乘坐安全性。

一、安全氣囊CAN結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)有各子系統(tǒng)控制單元（ECU）共同構(gòu)成實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)控制單元作為“指揮中心”分享信息。智能型安全氣囊在工作過程中，需要采集駕駛室內(nèi)座椅壓力控制單元的信號(hào)、預(yù)緊安全帶控制單元的工作信號(hào)、車速信號(hào)、剎車信號(hào)等，從而進(jìn)行實(shí)時(shí)控制是否需要引爆安全氣囊。

駕駛員啟動(dòng)車輛后，安全氣囊控制單元采集預(yù)緊型安全帶的工作信號(hào)，安全氣囊只有在安全帶起作用的前提下才進(jìn)行工作；安全氣囊控制單元同時(shí)還要采集座椅壓力信號(hào)，從而判斷副駕駛位是否有乘客，以及乘客是兒童、矮小乘員還是成年人。

二、預(yù)緊型安全帶的設(shè)計(jì)

預(yù)緊型安全帶裝置主要由安全帶、89S52單片機(jī)、制動(dòng)踏板變化速率傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角速率傳感器、車速傳感器、汽車?yán)走_(dá)、語音報(bào)警裝置、回卷器電機(jī)、吸能安全帶裝置、紅外裝置等組成。

當(dāng)汽車開始運(yùn)行時(shí)，預(yù)緊型智能安全帶提醒駕駛員系上安全帶，當(dāng)車速達(dá)到20 km／h時(shí)，若乘客仍沒有系安全帶，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元就會(huì)發(fā)出斷油信號(hào)，迫使發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作；而且當(dāng)駕駛員踩剎車時(shí)，安全帶回卷電動(dòng)機(jī)會(huì)提前將安全帶的余隙收緊，減少安全帶作用時(shí)間，避免由于安全帶余隙過大而造成的人體傷害。

1.預(yù)緊型安全帶的報(bào)警提醒功能

預(yù)緊型安全帶提醒裝置控制電路由單片機(jī)89S52、語音報(bào)警電路、車速傳感器和模／數(shù)轉(zhuǎn)換部分以及單片機(jī)工作所必需的復(fù)位電路和晶振電路組成。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，控制部分得電工作，同時(shí)報(bào)警器打開，進(jìn)行短時(shí)間（7s）報(bào)警后停止?？刂撇糠衷诓煌５貦z測(cè)車速信號(hào)和安全帶信號(hào)，當(dāng)安全帶未系而車速達(dá)到10km／h時(shí)，報(bào)警器打開持續(xù)報(bào)警，當(dāng)系上安全帶后，鎖扣內(nèi)的鎖扣開關(guān)被安全帶插扣斷開，控制部分電源被斷開而停止工作，報(bào)警也停止，從而完成提示工作。如果此時(shí)駕駛員仍然不系上安全帶，當(dāng)車速超過20km／h時(shí)，就發(fā)送信號(hào)給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，ECU控制斷油停車。

2.預(yù)緊型安全帶的預(yù)緊功能

安全帶預(yù)緊裝置控制電路主要由單片機(jī)89S52、電動(dòng)機(jī)控制電路、雷達(dá)電路、制動(dòng)踏板變化速率信號(hào)采集電路和方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)速率信號(hào)采集電路等組成。

在車輛在行使過程中，當(dāng)駕駛員急踩制動(dòng)踏板時(shí)或急打方向盤時(shí)，安全帶電動(dòng)機(jī)開始正轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)齒輪帶動(dòng)回卷器齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將安全帶的余隙收縮，把乘員約束在座椅上；大約20秒后電動(dòng)機(jī)開始反轉(zhuǎn)，將安全帶恢復(fù)到松弛狀態(tài)，使乘員有自由活動(dòng)的余地，增加乘客的舒適性。

三、座椅壓力控制單元的設(shè)計(jì)

在汽車座椅上安放Tekscan傳感器，通過Tekscan傳感器監(jiān)測(cè)座椅所受靜載荷和動(dòng)載荷的變化，運(yùn)算器對(duì)載荷數(shù)據(jù)加以處理，最后判斷出副駕駛位是否有乘客，乘客是兒童、矮小乘員還是成年人。

在體壓分布圖中，顏色越紅的地方，表示此處的乘員體壓數(shù)值越大，紅色的地方表示該處的乘員體壓分布最大，顏色為白色的地方表示該處乘員體壓為零。乘員體壓（相當(dāng)于人體的大部分質(zhì)量）在其坐姿保持常態(tài)下，是以乘員臀部輪廓且較為集中的單位壓力分布在汽車坐墊上，壓力分布為從?。ㄗ芜吘墸┑酱螅ㄗ闻c椅背相交處）平滑地過渡。應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的BP算法，通過座椅壓力的分布數(shù)據(jù)，識(shí)別乘員的體型特征，即判斷車內(nèi)乘員是否是兒童，或是身材矮小的成年人，還是正常體重的成年人，從而輔助控制汽車安全氣囊系統(tǒng)的工作。

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（作者單位：駱曉玲，青島科技大學(xué)；

秦程現(xiàn)，萊蕪市高級(jí)技工學(xué)院）