基于汽車倒車輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討

王杰身

摘 要：隨著現(xiàn)有汽車數(shù)量的不斷增長(zhǎng)以及車速的迅速升高，汽車所具有的安全性，已經(jīng)受到了人們的廣泛關(guān)注，尤其是制動(dòng)安全性已經(jīng)成為了當(dāng)前科研人員的主要研究重點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)研究顯示，車輛事故中倒車事故占有了很大的比例。在這一汽車事故以及時(shí)代發(fā)展的背景下，人們逐漸認(rèn)識(shí)到了使用先進(jìn)技術(shù)輔助汽車駕駛員，對(duì)影響公路交通安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，且在危機(jī)情況下由系統(tǒng)主動(dòng)替代駕駛員的操控，可以有效預(yù)防汽車發(fā)生碰撞事故。由此可見(jiàn)，汽車安全系統(tǒng)將逐漸朝著智能化、主動(dòng)化的形式所發(fā)展?；诖?，本文將主要研究汽車倒車輔助系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)，從而提高汽車倒車的安全性，減少事故的發(fā)生幾率。

關(guān)鍵詞：汽車;倒車;輔助系統(tǒng);設(shè)計(jì);探討

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)也迅速發(fā)展，越來(lái)越多的人開(kāi)始將汽車作為日常交通工具來(lái)使用，因此也加劇了交通堵塞的程度，使得我國(guó)出現(xiàn)交通安全事故的幾率也大幅度提高。與此同時(shí)，越來(lái)越多的高端汽車精準(zhǔn)倒車安全技術(shù)，已經(jīng)普及在各個(gè)汽車企業(yè)生產(chǎn)中，為了顯著提高我國(guó)高中低端轎車的倒車安全性，通過(guò)使用電子相關(guān)系統(tǒng)并結(jié)合液壓系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行制動(dòng)干預(yù)，從而設(shè)計(jì)出合理的倒車報(bào)警測(cè)距功能，并在汽車進(jìn)行倒車時(shí)，輔助系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車子和障礙物之間的距離，一旦處于危險(xiǎn)距離時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)生剎車。因此，汽車倒車輔助系統(tǒng)對(duì)人們的汽車使用安全具有較大的作用。

1 影響車輛安全倒車的相關(guān)因素

影響車輛可以順利倒車的因素比較多，其主要包括駕駛員的視野、倒車的速度、制動(dòng)距離、駕駛員的反應(yīng)時(shí)間以及制動(dòng)時(shí)間等?，F(xiàn)階段，市面上大部分的車輛內(nèi)都裝有倒車?yán)走_(dá)，或者車輛銷售改裝后也具有倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。這一倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)可以幫助駕駛員判斷并提示安全的倒車距離。但是，在這一狀態(tài)下的汽車倒車輔助系統(tǒng)使用中，依舊存在著部分倒車事故，其主要是由于部分駕駛員在倒車時(shí)速度過(guò)快、或者是將油門當(dāng)成剎車踩，當(dāng)然也包括部分倒車距離報(bào)警后未進(jìn)行及時(shí)的制動(dòng)，導(dǎo)致車輛直接撞向后方的車輛、行人或者障礙物，最終導(dǎo)致倒車事故的發(fā)生。

就拿普通的車輛為例，大部分車輛內(nèi)安裝的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，安全距離是1.5米，部分反應(yīng)時(shí)間良好的駕駛員一般反應(yīng)時(shí)間都在0.4-0.6秒之間，當(dāng)駕駛員受到驚嚇時(shí)，反應(yīng)時(shí)間只會(huì)大于1秒。此時(shí)，駕駛員極容易發(fā)生誤踩油門的情況，從而導(dǎo)致倒車事故的發(fā)生。除此之外，假設(shè)駕駛員的反應(yīng)比較迅速，在使用倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)警示之后及時(shí)進(jìn)行剎車，但車輛并沒(méi)有完全停下，再加上部分駕駛員慌亂中的誤操作，也容易讓車輛在未制動(dòng)或者未完全停止的狀態(tài)下，就和障礙物發(fā)生碰撞從而出現(xiàn)車輛事故。

2 汽車倒車輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及其工作原理

目前我國(guó)所使用的汽車倒車輔助系統(tǒng)主要由兩個(gè)部分共同組成，分別是液壓油路和控制電路，輔助系統(tǒng)中還包含電路系統(tǒng)以及兩位三通閥等多個(gè)配置。

2.1 設(shè)計(jì)思想

在不改變汽車原本的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過(guò)使用當(dāng)代已經(jīng)成熟的雷達(dá)檢測(cè)香港裝置，對(duì)車輛以及物體之間的距離展開(kāi)探討。當(dāng)汽車在進(jìn)行倒車的過(guò)程中，若車后方距離障礙物體接近危險(xiǎn)范圍時(shí)，車輛控制系統(tǒng)可以自動(dòng)開(kāi)啟油泵設(shè)置，從而增加制動(dòng)管路內(nèi)的壓力，促使汽車進(jìn)入緊急制動(dòng)的狀態(tài)中。一旦汽車輔助倒車系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)汽車已經(jīng)處于緊急制動(dòng)的狀態(tài)下，系統(tǒng)會(huì)自發(fā)的將加速踏板的信號(hào)傳動(dòng)功能關(guān)閉，防止駕駛車輛的人員進(jìn)行錯(cuò)誤的操作，導(dǎo)致倒車輔助系統(tǒng)不能順利進(jìn)入下一步，影響車輛的制動(dòng)系統(tǒng)。除此之外，當(dāng)車輛駕駛員在某些特定場(chǎng)所之內(nèi)，如果并不需要使用汽車倒車輔助系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)相關(guān)的提示取消這一系統(tǒng)。

2.2 工作原理

汽車倒車輔助系統(tǒng)在工作時(shí)主要遵循這一原理，當(dāng)車輛在倒擋以后，車內(nèi)的單片機(jī)啟動(dòng)雷達(dá)設(shè)備，并對(duì)車輛倒車過(guò)程中存在的障礙物展開(kāi)檢測(cè)。當(dāng)車輛倒車不斷靠近障礙物時(shí)，蜂鳴器可以通過(guò)改變自身的頻率對(duì)駕駛員進(jìn)行提示，從而幫助駕駛控制倒車距離。若駕駛員倒車過(guò)程中忽視蜂鳴器對(duì)其的提示，且雷達(dá)檢測(cè)到車輛與障礙物之間的距離為500mm時(shí)，車輛的輔助系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟。此時(shí)，車內(nèi)的單片機(jī)設(shè)備通過(guò)增加油泵的壓力，對(duì)制動(dòng)油路進(jìn)行壓力，同時(shí)控制住車輛內(nèi)的兩位三通閥進(jìn)行工作，從而起到車輛緊急制動(dòng)的作用，避免車輛發(fā)生倒車事故。在這個(gè)時(shí)候單片機(jī)會(huì)選擇將加速踏板的信號(hào)關(guān)閉，防止駕駛車輛的人員因?yàn)榫o張或者慌亂的情緒而誤踩油門，導(dǎo)致更加嚴(yán)重的交通事故出現(xiàn)?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 方案設(shè)計(jì)以及論證

方案一：利用倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)倒車時(shí)車后量的物體，并距離車體的相關(guān)距離。當(dāng)檢測(cè)到汽車和障礙物之間距離為500mm時(shí)，則采用斷電的方法，也就是斷開(kāi)汽車電火線圈的電，通過(guò)斷電讓發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作。但是在這一情況下，汽車會(huì)由于慣性的作用繼續(xù)向后移動(dòng)。

方案二：當(dāng)使用倒車?yán)走_(dá)檢測(cè)汽車距離障礙物體為五米時(shí)，控制斷油，讓發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作。但是這一方案和方案一相同，汽車在停止工作之后，依舊會(huì)在慣性的作用下不斷后移。

方案三：當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)檢測(cè)到汽車的障礙物為500mm時(shí)，通過(guò)控制加速踏板讓加速踏板不能進(jìn)行加速，并同時(shí)采用緊急制動(dòng)裝置，將車及時(shí)剎住，不僅可以有效避免車子在停止運(yùn)動(dòng)后，繼續(xù)由于慣性的作用向后移動(dòng)，還可以讓駕駛員在不需要時(shí)解除此項(xiàng)控制。

通過(guò)綜合多方因素進(jìn)行考慮，以及多方論證，最終選擇方案三進(jìn)行汽車倒車服務(wù)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)。

4 系統(tǒng)樣件組成以及電路相關(guān)設(shè)計(jì)

4.1 液壓油泵

現(xiàn)階段，車輛市場(chǎng)上可以穩(wěn)定運(yùn)行的液壓油泵電源是12v，而輸出的油壓可以達(dá)到12Mpa。這一型號(hào)的液壓油泵在保證汽車制動(dòng)的過(guò)程中，也為汽車提供了足夠的油壓供給，充分保障了汽車制動(dòng)的穩(wěn)定性以及安全性。并且這一型號(hào)規(guī)格的液壓油泵，在進(jìn)行一系列的控制過(guò)程中，也可以通過(guò)繼續(xù)增加繼電器進(jìn)行相關(guān)控制，有效保證了車輛控制所具有的安全性。

4.2 兩位三通閥

使用兩位三通閥主要可以控制相關(guān)制動(dòng)的油線路，且在車輛正常運(yùn)行的時(shí)候，原本的車輛制動(dòng)管路并沒(méi)有發(fā)生任何的變化。當(dāng)車輛使用輔助系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，通過(guò)兩位三通閥可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)油路的相關(guān)切換，促使汽車倒車輔助系統(tǒng)介入汽車的倒車工作。

4.3 雷達(dá)以及電子元件

雷達(dá)以及電子元件主要是監(jiān)測(cè)汽車和障礙物之間的距離。在設(shè)計(jì)汽車倒車輔助系統(tǒng)時(shí)，需要選用現(xiàn)有的雷達(dá)報(bào)警器性能比較穩(wěn)定、技術(shù)比較成熟的雷達(dá)設(shè)備，從而為雷達(dá)檢測(cè)信號(hào)以及報(bào)警提供了良好的基礎(chǔ)。

4.4 單片機(jī)控制模塊

單片機(jī)控制模塊利用汽車的輔助雷達(dá)對(duì)外界的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)雷達(dá)收到信號(hào)之后單片機(jī)控制模塊會(huì)快速處理這些信號(hào)數(shù)據(jù)，同時(shí)向系統(tǒng)中的輔助液壓泵、兩位三通閥發(fā)送有效指令，控制他們完成倒車，

AT89S52屬于一種微型控制器，具有消耗低、高性能的優(yōu)勢(shì)，其中包括著多種裝置，如兩個(gè)數(shù)據(jù)指針、256字節(jié)的RAM、看門狗定時(shí)器以及2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)等。AT89S52可以在靜態(tài)邏輯的狀態(tài)下進(jìn)行操作，能夠降到0HZ，還可以支持2種軟件去選擇節(jié)電模式。當(dāng)AT89S52處于空閑模式的狀態(tài)下，它的CPU會(huì)停止工作，同時(shí)允許RAM以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等其他裝置繼續(xù)進(jìn)行工作。當(dāng)AT89S52處于掉電保護(hù)的狀態(tài)下，RAM中的內(nèi)容會(huì)被保存，振蕩器會(huì)被凍結(jié)，單片機(jī)控制模塊中的全部工作停止，需要等到下一個(gè)也中斷或者硬件出現(xiàn)復(fù)位的現(xiàn)象才能夠繼續(xù)工作。AT89S52采用12 MHz的高精度的晶振，這樣能夠避免出現(xiàn)過(guò)多的丈量誤差，并獲取較為穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率。AT89S52的四位LED數(shù)碼管會(huì)選擇動(dòng)態(tài)掃描顯示。U4的小數(shù)點(diǎn)常亮，U4的單位為m，U5的單位為dm，U6的單位為cm。采用有源蜂叫器當(dāng)作是系統(tǒng)的報(bào)警發(fā)音器件，選擇它的原因是器件所需要的成本較低，并且更加方便動(dòng)態(tài)掃描顯示進(jìn)行軟件編程，電路的控制原理圖詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)圖2。

5 系統(tǒng)測(cè)試以及結(jié)果探討

5.1 制動(dòng)管理油壓測(cè)試

當(dāng)汽車輔助倒車系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)車輛以及障礙物之間過(guò)近時(shí)，單片機(jī)控制模塊會(huì)讓液壓油泵開(kāi)始工作，此時(shí)，檢測(cè)汽車管路中的油壓情況，測(cè)試的數(shù)據(jù)結(jié)果如表1油壓檢測(cè)：

5.2 實(shí)車檢測(cè)數(shù)據(jù)

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)容可以了解到，汽車倒車輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足相關(guān)要求，且符合實(shí)際規(guī)范內(nèi)容，詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)表2實(shí)車檢測(cè)數(shù)據(jù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，本文主要研究的汽車倒車輔助系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)，大幅度提高了汽車倒車時(shí)存在的安全性，避免汽車在倒車過(guò)程中對(duì)他人車輛以及物品等造成更大的傷害。并且本文探討的汽車倒車輔助系統(tǒng)還具有以下幾種特點(diǎn)，汽車在倒車過(guò)程中，通過(guò)蜂鳴報(bào)警提示，可以讓倒車人員充分掌握著障礙物與自身的距離，從而有效規(guī)避部分危險(xiǎn)因素。如果車輛在倒車時(shí)和障礙物之間出現(xiàn)距離過(guò)近的問(wèn)題時(shí)，汽車內(nèi)部的倒車輔助系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)開(kāi)始工作，開(kāi)展緊急制動(dòng)措施，保障汽車可以安全的完成倒車操作。這一系統(tǒng)能夠在駕駛員在行進(jìn)過(guò)程中的實(shí)際需求選擇自己的工作狀態(tài)，并且這一系統(tǒng)還可以使用在處于中低檔位置的轎車上，有效保障了我國(guó)汽車倒車的安全，減少了更多倒車事故的發(fā)生。

基金項(xiàng)目：2018年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目《基于汽車倒車輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究》（編號(hào)：2018KY1027）。

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