汽車側(cè)方輔助安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張?jiān)馈呛?/p>

摘 要：作為重要的交通工具，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活不可或缺的一部分，汽車的安全性也引起了人們的重視。文章設(shè)計(jì)了一種汽車側(cè)方輔助安全系統(tǒng)，能夠防止車上人員下車時(shí)被撞以及后方車輛撞上突然開(kāi)啟的車門(mén)，同時(shí)此裝置還能用于在轉(zhuǎn)向時(shí)提示后方相應(yīng)側(cè)是否有近距離的車輛。

關(guān)鍵詞：汽車側(cè)方輔助安全系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；計(jì)算模型

引言

當(dāng)今社會(huì)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車作為快捷便利的交通工具，已成為人們?nèi)粘Ｉ罟ぷ髦忻懿豢煞值囊徊糠?。同時(shí)，對(duì)于汽車安全性問(wèn)題也逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。有關(guān)汽車安全性能的研究和新技術(shù)的應(yīng)用也一直受到廠商的重視，從最初的保險(xiǎn)杠減振系統(tǒng)、乘客安全帶系統(tǒng)、安全氣囊到汽車碰撞試驗(yàn)、車輪防抱制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR），車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)（VSC），到無(wú)盲點(diǎn)、無(wú)視差安全后視鏡及兒童座椅系統(tǒng)的研究，這些都是出于車的安全性而設(shè)計(jì)的[1]。

然而，由于現(xiàn)代社會(huì)生活節(jié)奏越來(lái)越快，車上人員下車時(shí)由于匆忙，往往忘記查看車后疾馳而來(lái)的車輛，而后方車輛駕駛員又來(lái)不及對(duì)前方車輛人員的突然下車做出反應(yīng)，這造成了巨大的交通事故隱患。前方車輛下車人員可能被后方車輛撞傷，后方車輛又有可能因?yàn)樽驳杰囬T(mén)或者緊急避讓給車內(nèi)人員造成巨大傷害，特別是后方車輛為非機(jī)動(dòng)車時(shí)，駕駛?cè)藛T所受的傷害更大。在這個(gè)情況下，傳統(tǒng)的被動(dòng)安全技術(shù)難以保證車輛乘員的安全，我們應(yīng)使汽車能夠采取主動(dòng)措施，避免在開(kāi)車門(mén)時(shí)因?yàn)槌藛T的一時(shí)疏忽而造成意外。

1 汽車側(cè)方輔助安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于該作品是汽車安全相關(guān)系統(tǒng)，如果發(fā)生故障，可能造成嚴(yán)重交通事故甚至人員傷亡，因此對(duì)其可靠性要求比較高。在實(shí)際應(yīng)用中，該作品可以集成到車身控制系統(tǒng)（BCM）中，減少ECU間的通訊，提高系統(tǒng)的可靠性。另外，根據(jù)ISO 26262道路車輛功能安全標(biāo)準(zhǔn)的要求，實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)安全生命周期內(nèi)的功能安全管理是必要的。在硬件開(kāi)發(fā)階段，采用硬件失效模型，通過(guò)硬件冗余設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)硬件的安全目標(biāo)；在軟件設(shè)計(jì)階段，采用基于ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的V型開(kāi)發(fā)模型和經(jīng)該標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的軟件開(kāi)發(fā)工具鏈，實(shí)現(xiàn)軟件的安全目標(biāo)；在系統(tǒng)集成和測(cè)試階段，采用潛在失效模式及后果分析（FMEA）方法，對(duì)系統(tǒng)的安全目標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。

汽車側(cè)方輔助安全系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)由超聲波測(cè)距模塊，車速傳感器，控制模塊和執(zhí)行器等組成，控制模塊的ECU的車速信號(hào)可以通過(guò)CAN總線獲取，而B(niǎo)CM的車門(mén)開(kāi)閉信號(hào)則通過(guò)LIN總線獲取。系統(tǒng)具體運(yùn)作如下：

（1）控制模塊通過(guò)CAN總線獲得ECU中的車速信號(hào)，若汽車處于車速為零，控制模塊通過(guò)LIN總線獲取中控鎖鑰匙是否關(guān)閉，若已關(guān)閉，說(shuō)明駕駛員已鎖上車門(mén)離開(kāi)車輛，若開(kāi)啟則超聲波測(cè)距模塊開(kāi)始測(cè)量后方車輛距離，控制模塊通過(guò)一定時(shí)間間隔測(cè)出的兩次車距計(jì)算出后方車輛速度。一般城市內(nèi)車輛車速低于60Km/h，根據(jù)車速與剎車距離的關(guān)系，選傳感器最小監(jiān)測(cè)范圍為35m。

（2）是否鎖死車門(mén)和給予提示的判斷分為兩步：第一步， 控制模塊根據(jù)超聲波傳感器所測(cè)的車距并計(jì)算后方車輛車速； 第二步， 進(jìn)行安全/危險(xiǎn)判定。首先通過(guò)對(duì)車速度及安全距離的分析建立數(shù)學(xué)模型，當(dāng)后方車輛車距小于安全距離時(shí)，執(zhí)行器將會(huì)鎖死車門(mén)，顯示鎖死功能開(kāi)啟的LED燈亮。

（3）當(dāng)汽車在行駛中轉(zhuǎn)向打轉(zhuǎn)向燈時(shí)，ECU通過(guò)轉(zhuǎn)向燈信號(hào)獲

取汽車的轉(zhuǎn)向，然后開(kāi)啟對(duì)應(yīng)側(cè)的測(cè)距傳感器，類似于泊車時(shí)的情形，當(dāng)后方車輛車距小于安全距離時(shí)，提示后方有車的蜂鳴器響。

2 汽車安全距離計(jì)算模型

車輛剎車制動(dòng)距離受到包括車輛速度，道路情況，駕駛員反應(yīng)時(shí)間等各種因素的影響，不同情況下將有一個(gè)不同的剎車制動(dòng)距離。因此本系統(tǒng)首先通過(guò)超聲波測(cè)距模塊測(cè)得后方車輛車速，ECU通過(guò)車速查表獲得保守的安全剎車距離，以提升防御系統(tǒng)適應(yīng)性。本系統(tǒng)安全剎車距離通過(guò)理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)求得。

2.1 模型建立條件

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)這次設(shè)計(jì)研究，文章提出了一種汽車側(cè)方輔助安全系統(tǒng)，它能夠在后方有車輛駛來(lái)并有可能與車門(mén)相撞時(shí)，及時(shí)給予車內(nèi)主動(dòng)報(bào)警，以減少開(kāi)車門(mén)疏忽而引起的交通事故。另外，此安全裝置還可以實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，打開(kāi)相同側(cè)的傳感器，檢測(cè)車輛轉(zhuǎn)向方向后方有無(wú)來(lái)車；如果后方有來(lái)車，則給蜂鳴器和小燈輸出信號(hào)，提示駕駛員。此功能適用于遇到惡劣天氣而難以通過(guò)后視鏡看清后方是否有車輛時(shí)，避免了轉(zhuǎn)向時(shí)后方車輛沒(méi)有足夠時(shí)間閃避而造成交通事故。