一種汽車開門主動防撞預警裝置的設計與研發(fā)

徐帥帥　經淇　滕兆霞

摘? 要：傳統(tǒng)的汽車開門防撞預警裝置隨著距離的增加，預警成功率大幅度降低，為此，研發(fā)一種汽車開門主動防撞預警裝置。選擇LPC2194芯片作為預警裝置的主要控制芯片，利用改進的基于CFAR的動態(tài)目標檢測方法檢測障礙物，使用激光傳感器測量汽車與障礙物間的距離，根據實際情況確定激光傳感器的技術參數，分析測距結果，以此為依據，控制聲光報警模塊，顯示出不同的預警結果，實現汽車開門防撞主動預警。實驗結果表明：與傳統(tǒng)的預警裝置相比，設計的汽車開門主動預警防撞裝置在距離遠的位置依然能保證較高的預警成功率，說明該裝置更適合應用在實際項目中。

關鍵詞：汽車開門? 防撞預警? 激光傳感器? CAN通信

中圖分類號：TP23 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）02（c）-0071-02

目前汽車行業(yè)發(fā)展迅速，汽車已經進入千家萬戶，汽車的安全性越來越受到人們的重視，很多人在開車門時不注意，造成程度不一的安全事故[1]。汽車開車門發(fā)生的安全事故逐年呈上升趨勢，這種不經意間的小事，引來了比較大的麻煩，甚至使車輛前后的行人或車輛受到傷害，造成致人傷亡的重大交通事故，此類事故對人身傷害和生命安全的危害遠遠大于某些類型的交通事故。一部分傳統(tǒng)的汽車開車門時沒有任何提示;有些汽車開車門時，會啟動車輛前后左右燈光閃爍，提示他人注意[2]。為此設計一種汽車開門主動防撞預警裝置。

1? 防撞預警裝置主要構成部件設計

防撞預警裝置設計中主要通過主控單元控制各個部分工作，是整個預警裝置的核心，采用LPC2194芯片，該芯片是一個支持實時仿真和跟蹤的微型控制器，內部存在4個CAN接口，具有較強的實時性和可靠性[3]。通過CAN接口調試傳感器，并建立傳感器與聲光報警模塊的橋梁。將激光傳感器安置在汽車的側面、前方以及后方，從多角度實現汽車開門防撞功能。

考慮汽車開門主動防撞的實際情況，設置的激光器主要通過對被測目標發(fā)射一個光信號，接收裝置根據反射回來的光信號往返經過的時間，計算出與目標之間的距離，將相關數據傳送至聲光報警模塊，判斷測量的距離是否為安全距離。通過上述內容確定使用的激光測距儀的技術參數，其測距范圍在4～100m之間，測量頻率為50Hz，測量精度為80cm，輸入電壓為12V，輸出接口為RS232，波特率為9600。

通過激光傳感器獲得測距結果，判斷是否為危險距離，若判斷為危險距離，則激活聲光報警模塊。聲光報警模塊由二極管和蜂鳴器組成，設置不同發(fā)光顏色的激光用來區(qū)分不同程度的預警情況。設置黃燈為提醒，紅燈為危險，當安裝的某一個傳感器測量距離為最小安全距離時，相應的指示燈亮起，同時蜂鳴器報警。

2? 動態(tài)目標檢測方法設計

汽車開門導致的交通事故往往是由于對動態(tài)目標的檢測出現問題，為了提高主動檢測動態(tài)目標的成功率，根據動態(tài)變化的噪聲強度調整識別門限。

采用一種改進的基于CFAR的檢測方法。對a個檢測單元各自排序，選擇最大、最小值取平均值，將該均值作為平均干擾功率W，結合門限因子，通過計算得到檢測門限功率W0，比較各個檢測單元平均功率W（a）與門限功率W0，當W（a）≥W0時認為存在可能碰撞的目標，否則認為不存在可能碰撞的目標，汽車處于安全環(huán)境，可進行開門操作。

3? 預警裝置性能測試實驗

汽車開門主動防撞預警裝置測試實驗所使用的儀器設備包括硬件和軟件，具體實驗設備見表1。

將以上設備正確連接到一起，上電穩(wěn)定后，根據模擬信號的輸出判斷是否能夠正確報警。測試該預警裝置在不同的汽車側向距離的預警效果，為了更好地驗證預警裝置的性能，引入傳統(tǒng)的防撞預警裝置，在相同的測試環(huán)境下，測試預警效果，并對比分析獲得的結果。測試結果見表2。

觀察表2測試結果，隨著測試點側向距離的增加，預警裝置的預警次數逐漸下降，傳統(tǒng)的預警裝置在測試距離為4m時，在400次測試中預警成功率為95.13%，在測試距離為12m時，預警成功率為76.54%。而設計的預警裝置在測試點側向距離為4m時，預警成功率為99.75%，在12m時，預警成功率為98.89%。對比兩者測試結果，設計的的預警裝置預警成功率更高，該裝置性能更優(yōu)越。

4? 結語

隨著汽車的普及，其相關的電子技術發(fā)展越來越快，汽車上安裝越來越多的電子產品來保證人們與汽車的安全。設計一個汽車開門主動防撞預警裝置，選擇合適的主控芯片控制整個裝置，將裝置中的各個部分聯系在一起，使用激光傳感器測量汽車與障礙物之間的距離，根據距離的遠近判斷是否安全，通過聲光報警模塊實現預警。經過實驗，證明了該裝置具有良好的預警能力。但是設計中依然存在不足之處，還有許多細節(jié)需要考慮，希望設計的主動防撞預警裝置能夠對后續(xù)的研究提供一定的幫助。

參考文獻

[1] 馬浩越，劉晶郁，楊煒.車載GigE Vision實時前方車輛防撞預警系統(tǒng)設計[J].中國科技論文，2018，13（10）：1120-1126.

[2] 張鑒，周道逵，童睿，等.汽車防撞雷達中頻信號處理系統(tǒng)的優(yōu)化方案[J].汽車工程，2017，39（1）：47-51.

[3] 解云，徐彬.基于自適應障礙物識別的汽車主動防撞系統(tǒng)[J].機械設計與制造，2018（4）：165-167，171.