汽車防撞智能語音系統(tǒng)

高玲玲　秦杰　李宇艦

摘要：以Arduino UNO為核心，描述了硬件設計原理及軟件框架，設計了汽車防撞智能語音系統(tǒng)。本系統(tǒng)由信息采集、決策、執(zhí)行三個部分組成。通過傳感器技術對汽車的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)進行采集，根據(jù)汽車防撞算法，對采集的信息進行檢測和處理，可有效減少汽車追尾事故。

關鍵詞：汽車防撞；傳感器；防撞算法

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）07-0211-03

交通事故的頻發(fā)值得關注，提高汽車安全性和降低碰撞發(fā)生的研究具有重大意義。本系統(tǒng)由信息采集、決策、執(zhí)行三個部分組成。通過傳感器技術搜集汽車的行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用汽車防撞模型對信息進行分析，得出決策方案。本文介紹了一種基于Arduino的傳感器信息采集系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設計

整個系統(tǒng)的架構共分為兩層：感知層和應用層。汽車防撞系統(tǒng)中，在感知層由各種傳感器構成，單片機負責處理感知層獲取的信息，得到最終決策。在應用層采用汽車防撞算法，根據(jù)本車行駛速度計算出汽車與前方障礙物之間的安全距離，當汽車與障礙物之間的距離小于安全距離時，預警系統(tǒng)便會發(fā)出語音報警信號，提醒司機并預剎。

2 硬件系統(tǒng)設計

基于ARDUINO UNO的汽車防撞智能語音系統(tǒng)由六大部分組成：超聲波傳感器HC-SR04， U型測速器，L298驅動電機，紅外對管循跡傳感器，ARDUINO UNO單片機和語音模塊。

2.1超聲波測距模塊

2.2電機驅動模塊

ARDUINO UNO 主控板電流小，無法帶動電機工作，本設計選擇了L298作為電機驅動板?？沈寗?個直流電機，有4個控制端口，DIRA、DIRB端口是用于電機轉動的正反向；PWMA、PWMB端口是用于控制電機轉動的速前進、轉向、停止的操作。

2.3循跡模塊

循跡模塊采用的是LM339N將模擬信號轉換成數(shù)字信號和紅外對管用于檢測車輛是否偏離軌道。根據(jù)紅外線對不同顏色反射特性，我們將軌道做成黑色，其他地方為白色。當汽車行駛時，根據(jù)紅外對管反射的電壓情況，即可判斷小車是否在軌道上。小車偏離軌道，發(fā)出警報。

2.4測速模塊

本設計采用的是光電碼盤測速。采用中斷的方式對速度進行測量。通過記錄兩個外部中斷，記錄碼盤觸發(fā)的次數(shù)，碼盤為20線，通過這個計算車輪轉動的圈數(shù)。再通過定時器中斷，計算出小車的速度。定時中斷設置為1秒。當每次碼盤鏤空處通過U型測速模塊，都會觸發(fā)外部中斷，設置l_wheel，r_wheel分別對左右車輪進行計數(shù)。速度的計算公式如（2）所示，小車車輪直徑為65mm，n是l，r的數(shù)值，是碼盤轉動的圈數(shù)。

2.5語音模塊

ASR Board是一款強大的非特定人語音模塊，可設定要識別的關鍵詞，不需要事先訓練和錄音，是一個高效的語音識別控制模塊。在本設計中，使用該模塊的播放功能。

3 軟件系統(tǒng)設計

3.1軟件流程圖

3.2車輛防撞算法

本設計通過實時測量本車與前方障礙物的距離s，并將與本車的制動距離d進行比較，依此判斷小車是否有碰撞危險。

計算安全距離時，為了確保安全，在制動距離的計算，增加5%～10%數(shù)值計算，以確保行車安全，汽車安全距離的一般經(jīng)驗公式d*如（3）所示，η為系統(tǒng)調整系數(shù)，為汽車的實時車速，t是駕駛員的反應時間，φ是車輛的輪胎與道路的附著系數(shù)。在本設計中，反應時間取值1.64s，地面附著系數(shù)取0.65，系統(tǒng)調整系數(shù)取值為1.10。

4結束語

設計并實現(xiàn)了基于ARDUINO UNO的汽車智能語音防撞系統(tǒng)。采用了最小安全報警距離的危險估計算法。實現(xiàn)了在危險情況下的預剎功能，汽車軌道偏離功能有效降低了酒駕及疲勞駕駛所帶來的危害。并根據(jù)不同情況對駕駛員語音提醒，提高汽車在行車過程中的安全，減少乃至杜絕交通事故的發(fā)生。

參考文獻：

[1] 吳闖， 張雄， 盧亞玲. 車輛安全距離智能控制與自剎車系統(tǒng)[J]. 電子設計工程， 2013（7）.

[2] 黃仿元. 利用Arduino實現(xiàn)的停車距離控制系統(tǒng)[J]. 電子制作， 2013（9）.

[3] 王紅云， 史連艷， 姚志敏， 王竹林. 汽車防撞系統(tǒng)研究與設計[J]. 儀表技術， 2012（2）.

[4] 李海波. 智能汽車防撞與報警系統(tǒng)設計[D]. 濟南大學， 2012.

[5] 陳光武. 高速公路追尾碰撞預防報警系統(tǒng)開發(fā)研究[D]長安大學， 2000.

[6] 司利云. 汽車縱向防撞報警系統(tǒng)開發(fā)與模擬實驗研究[D]長安大學， 2002.