汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)淺析

曾祥文 占彬彬

摘 要：汽車已經(jīng)是我們生活中不可缺少的交通工具，給我們生活帶來便利的同時，交通事故也隨之頻發(fā)，尤其是在倒車時，有很多視角盲點(diǎn)，因此設(shè)計一款輔助駕駛員倒車的工具是很有必要的。本文就是介紹超聲波測距原理。倒車?yán)走_(dá)可以有效的減少因?yàn)榈管嚩鸬慕煌ㄊ鹿?，提高人們駕車出行的安全性

關(guān)鍵詞：視角盲點(diǎn);超聲波;倒車?yán)走_(dá)

1 倒車?yán)走_(dá)概述

人們已經(jīng)將汽車作為主要的交通工具了，隨之而來的交通事故也是越來越多。這些交通事故中很大一部分都是由倒車引起的，為了減少交通的隱患，提高人們出行倒車的安全，倒車?yán)走_(dá)也就成為駕駛員不可或缺的了。

有三個方面的原因使汽車在倒車中容易發(fā)生交通事故：

其一是駕駛員在倒車時，人在駕駛座上因?yàn)槭艿胶笠曠R視野的限制，不能完全了解汽車四周障礙物的具體距離，從而做出錯誤的判斷，難以安全的完成倒車和停車就位。

其二是對整個汽車駕駛來說，倒車是一個相對復(fù)雜的過程，對駕駛員的技術(shù)要求也相對較高，在沒有倒車?yán)走_(dá)的輔助下，很難安全的完成倒車。

其三是在倒車過程中駕駛員在兼顧多個方面，不僅是只注意汽車后面就可以了，還要同時兼顧汽車的兩側(cè)，對于駕駛員的精神和體力消耗都較大，在這種情況下倒車就容易發(fā)生事故，出現(xiàn)安全問題。

因此本倒車?yán)走_(dá)可以很好的減少交通事故的發(fā)生，尤其是對因?yàn)榈管囈鸬慕煌ㄊ鹿?，為人們出行的安全提供保證。另外，倒車?yán)走_(dá)不僅對倒車有很好的幫助，還對倒車入庫和停車就為也有很好的作用。

2 倒車?yán)走_(dá)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

汽車倒車?yán)走_(dá)的樣式有很多種，根據(jù)它的工作方式不同，最主要的有四種，分別為：激光、超聲波、紅外線和毫米波。它們的作用都是用來測量汽車和障礙物之間的距離，雖然它們利用的原理不同。并且一般都是根據(jù)設(shè)計好的程序，在測出汽車與障礙物的距離后，當(dāng)這個距離在報警范圍內(nèi)時對駕駛員報警，提醒駕駛員注意安全，以便安全的完成倒車。目前，倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)主要由三方面組成，分別為：探頭、主機(jī)和顯示器。其中探頭的數(shù)量是可以根據(jù)實(shí)際使用的情況而變化的?，F(xiàn)在比較流行的有兩種，分別是4探頭和6探頭的。

在比較早期的時候，倒車?yán)走_(dá)一般都是利用紅外線來測距的，但是紅外線使用的時候受環(huán)境的影響比較明顯，檢測時容易出現(xiàn)亂鳴的現(xiàn)象，使系統(tǒng)的工作不穩(wěn)定。而且如果有冰雪和灰塵的覆蓋紅外線的發(fā)射和接收器就會導(dǎo)致系統(tǒng)失效。因此不得不放棄使用紅外線。

但是隨著社會的發(fā)展一些新的測距方式被利用在倒車?yán)走_(dá)上。比如一款利用毫米波測距原理與先進(jìn)的CCD攝像機(jī)和GPS相結(jié)合的倒車?yán)走_(dá)裝置在美、日、歐等國家的研發(fā)下利用在汽車上。但是因?yàn)樯a(chǎn)這種裝置的成本相對比較高，因此不能做到普遍應(yīng)用，只是安裝在一些新開發(fā)的高級汽車上。而利用超聲波測距這一技術(shù)的倒車?yán)走_(dá)最早出現(xiàn)在大眾公司，發(fā)展到今天，采用自舉升壓的方式作為超聲波傳感器的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，已經(jīng)具有了后視和前視的功能。可惜這一技術(shù)在國產(chǎn)車上還是沒有的，只能依賴進(jìn)口，因此它的使用也不能普及。

目前倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）智能化。隨著計算機(jī)在倒車?yán)走_(dá)上的應(yīng)用不斷進(jìn)步，已經(jīng)不再是之前的簡單的數(shù)據(jù)處理和采集，如今已經(jīng)慢慢發(fā)展為以信息的處理和應(yīng)用為主。而且除了在硬件控制設(shè)備上的研究取得不斷的成功完善外，對軟件系統(tǒng)的研發(fā)也取得了很大的成果。比如在倒車?yán)走_(dá)上就得到了很大的應(yīng)用的ARM--LinuX嵌入式系統(tǒng)，使嵌入式系統(tǒng)在汽車的應(yīng)用上越來越重視。

（2）可視化?；谝郧耙揽空Z音報警為基礎(chǔ)的倒車?yán)走_(dá)，現(xiàn)在的倒車?yán)走_(dá)安全性得到了大大的加強(qiáng)，原因在于很多的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)都配備了視頻顯示系統(tǒng)，使駕駛員不僅可以聽到語音報警，而且可以通過視頻顯示系統(tǒng)清楚的觀察倒車時汽車后面的障礙物，用眼睛直觀的判斷，在很大程度上避免了因?yàn)榈管嚩鴮?dǎo)致事故的發(fā)生。

（3）集成化?，F(xiàn)如今的單片機(jī)已經(jīng)開始慢慢的發(fā)展到可以將很多功能都集中在一個設(shè)備上。因此在今后的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)也可以將各種功能都集中在一個設(shè)備上，可以有效的減小設(shè)備體積，有很大的意義。

3 倒車?yán)走_(dá)測距原理

在利用超聲波測距時，其測距的方法有很多種，其中渡越時間檢測法是使用最為多的，原因在于它測量時精確度比較高。因此本設(shè)計中汽車和障礙物的距離同樣使用渡越時間法來測量。測距原理如圖1所示：

如圖所示，當(dāng)發(fā)射出去的超聲波遇到障礙物時，就會發(fā)生反射，使超聲波的傳播方向改變往回傳。被超聲波接收裝置接收到，經(jīng)過一系列處理（比如進(jìn)行放大、濾波處理）后將這聲波變成能被單片機(jī)接收的方波信號。然后單片機(jī)接收到信號就會發(fā)生外部中斷。想要知道發(fā)射超聲波到接收到回波之間的時間t，只要通過單片機(jī)中的定時器就能知道了，因?yàn)檐囄驳秸系K物之間的距離被超聲波來回傳了兩次，所以其中單程的時間就是t/2了。之后通過超聲波的傳播速度v，就可以算出障礙物和探頭的距離l。其公式如下：

l=vt/2

式中：l ——探頭和障礙物的距離;

v ——超聲波的速度;

t ——超聲波從發(fā)射到接受所用的時間。

4 測距方案的選擇

在倒車?yán)走_(dá)中，很重要的一點(diǎn)就是如何準(zhǔn)確的測出車尾和障礙物之間的距離。在各種各樣的測距方法中，比較常見的有以下三種：

（1）激光測距。在各種測距中激光測距的精確度還是不錯的。但是因?yàn)槭褂眉す鉁y距的設(shè)備較為昂貴，生產(chǎn)的成本比較高，對汽車生產(chǎn)公司來說不劃算，很難普及使用。而且激光的安全性比較差，原因在于人體長期在激光下是有危害的。

（2）電磁波測距。要使用電磁波測距很大的一個問題在于裝置過于復(fù)雜，因?yàn)橐瑫r有單獨(dú)的發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備。還有重要的一點(diǎn)是和激光測距一樣的，那就是生產(chǎn)的成本大，不能普及使用。

（3）超聲波測距。相對于前兩種測距方法來說，超聲波測距除了精確度高、應(yīng)用廣泛外。而且使用起來設(shè)備要求簡單，和單片機(jī)結(jié)合使用能更加精準(zhǔn)，對環(huán)境的要求低，能在復(fù)雜的環(huán)境下完成工作。對資金的需求也小，有很好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

通過比較，本設(shè)計將采用超聲波測距的方法來測量汽車和障礙物之間的距離。

5 系統(tǒng)總體框架

結(jié)合超聲波測距的原理，通過語音報警和LCD顯示裝置輔助，幫助使駕駛員安全的完成倒車和停車到位?？傮w框圖如圖2所示。

（作者單位：江西凱馬百路佳客車有限公司）