長軸車防撞系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)組合

薛明娟，胡欣雨，吳逢雪，汪展銳，王初秋

（沈陽工學院，遼寧沈陽，110000）

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國外防撞系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

歐洲的一些國家正試驗將智能速度適應作為提高車輛安全性的手段，其構(gòu)想是通過路邊標志信息或衛(wèi)星定位信息以及車載數(shù)字地圖進行車輛導航，并自動控制車輛的速度。實驗結(jié)果表明，采用該系統(tǒng)，能夠使交通事故減少20%。

目前在日本很多監(jiān)測系統(tǒng)應用在某些小型汽車上，幾家公司已發(fā)布其近期可使用的防撞設備。多家公司各自在先進安全性車輛計劃中發(fā)展行車安全電子系統(tǒng)，它們包括:車道定位系統(tǒng)、前車距離控制系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、障礙物報警系統(tǒng)、駕駛員打盹報警系統(tǒng)和夜間行人報警系統(tǒng)等。

1.2 國內(nèi)防撞系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對貨車與汽車的自主防撞控制系統(tǒng)的研究較晚，20世紀 90 年代中期以來,我國開始跟蹤研究國際上智能交通系統(tǒng) ITS(Intelligent Transportation System)的發(fā)展狀況。我國的高校和科研機構(gòu)對汽車自主防撞控制系統(tǒng)的模型建立、目標探測、和自動剎車控制方面做出了一定研究。在我國的民營企業(yè)中，北京泰遠汽車自動防撞器制造有限公司對汽車防撞的研究較多，并且成功制造出了汽車自主防撞控制系統(tǒng)。該公司通過使用紅外線和超聲波雷達對物體的探測，使汽車在遇到障礙物時能夠自動報警并減速，實現(xiàn)剎車制動的目的。但由于其采用的距離探測傳感器為遠紅外傳感器，在霧霾、雨雪等惡劣天氣下，無法正常工作，且依然存在誤報率高的情況。

1.3 該系統(tǒng)研究的意義

（1）對行駛而來的汽車做出預警必要時提前彈出防撞氣囊；（2）對盲區(qū)的障礙物發(fā)出警報提醒司機進行避讓；（3）對貨車防撞欄起到一個減配作用；（4）利用防撞裝置發(fā)出的激光框線對周圍的汽車與行人起到一個提醒與警示作用。

2 防撞系統(tǒng)與監(jiān)測系統(tǒng)組合

2.1 防撞系統(tǒng)簡述

汽車的自動防撞系統(tǒng)，是現(xiàn)如今智能轎車的一部分。汽車防撞系統(tǒng)，是防止汽車發(fā)生碰撞的一種智能裝置，汽車防撞系統(tǒng)是一種能向駕駛員預先發(fā)出形式信號探測。此裝置采用車輛四周安裝雷達反饋給車載控制電腦，由電腦在緊急情況下代替車主做出應急反應。它能夠自動發(fā)現(xiàn)可能與汽車發(fā)生碰撞的車輛、行人、或其他障礙物體，發(fā)出警報或同時采取制動或規(guī)避，以及促使駕駛員采取應急措施來應對險情，以避免碰撞的發(fā)生減少損失。汽車防撞系統(tǒng)可以用于任何車輛：公交車，救護車，校車，大型盲區(qū)比較多的車輛等，汽車防撞系統(tǒng)是高科技產(chǎn)物，未來的發(fā)展方向也是非常廣泛的，會更加智能化科技化，將會大大減少社會損失。將這項技術(shù)利用在貨車上與本論文所研究的防撞氣囊課題相結(jié)合則更能有效的減少小型汽車與大型車相撞所造成的損失。

2.2 監(jiān)測系統(tǒng)簡述

監(jiān)測系統(tǒng)，是各個車輛所需的實時定位防撞的基礎(chǔ)設備之一。監(jiān)測系統(tǒng)無非就是監(jiān)測自身車以及周邊車的行駛情況，當然如果車輛陷入麻煩可以進行求救報警，如果駕駛員疲勞駕駛可以出現(xiàn)警示標志比如“一杯茶”的標志提醒駕駛員休息。同時此系統(tǒng)可在車輛行駛前對車輛自身做出一個全面的檢查，對整個行車網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)則以全球定位系統(tǒng)為核心，通過檢測定位各個車輛位置信息，及時反饋車輛間的安全距離，并做出相應安全舉措的一種監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)能夠提前了解人們平時注意不到的事物并提醒人們警示，也能夠使在外駕駛員多一份放心。同時它能在一定程度上大大減少車輛之間事故的發(fā)生，提前通過警報等提示提醒即將相撞的兩車車主，必要時由電腦控制車輛自主做出警示與減速動作。

2.3 防撞氣囊的選擇與工作原理

防撞氣囊不同于普通的保護汽車內(nèi)人員的氣囊，它是兩車碰撞中減小兩車碰撞時的能量的，材料相對與保護人員的車內(nèi)氣囊強度要高，但材料成本要控制在合理的范圍內(nèi)，加裝防撞氣囊的大型車可以減配防撞護欄，這樣做及可以減輕車輛的總重以減小慣性，又可以防止在防撞氣囊彈出導致護欄飛出對周圍事物造成二次傷害，安裝要在車輛四周全部安裝，由電腦控制即將遭受碰撞的一側(cè)彈開，減少全部彈開的經(jīng)濟損失，可以保障車輛四周都在保護范圍。防撞氣囊系統(tǒng)由傳感器，控制器，氣體發(fā)出器，氣囊四部分組成。當車距已經(jīng)在危險范圍內(nèi)傳感器收到危險信號立刻傳給控制器，控制器接收信號進行處理當他判斷要彈出氣囊時進行點火從而出發(fā)氣體發(fā)出器，氣體發(fā)出器接收到信號立即釋放氣體充滿氣囊，從而進行保護，不僅對駕駛?cè)藛T進行保護，車身四周進行防護減少碰撞。

3 系統(tǒng)工作原理

3.1 防撞系統(tǒng)工作原理及過程

圖1 監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

防撞系統(tǒng)是車輛在行駛過程中不可或缺的一部分，防撞系統(tǒng)是以車輛的電腦為控制中心，在車輛四周裝上范圍性雷達傳輸實時信號，由電腦計算出實時數(shù)據(jù)，當車輛處在一定的危險范圍內(nèi)，安裝在車輛其中一側(cè)的防撞氣囊會迅速彈出，通過所彈出防撞氣囊，利用防撞氣囊來減輕兩車發(fā)生碰撞所帶來的能量，對于相撞的車輛起到緩沖作用，減少交通事故的發(fā)生所帶來的人員及財產(chǎn)的損失，此裝置還可以在貨車車輛側(cè)翻時起到顯著效果，以下為作用過程：

(1)接收信息:汽車行駛過程中，傳感器系統(tǒng)不斷向控制裝置發(fā)送威脅車輛目標，人或者其他目標速度變化信息，以及司機盲區(qū)信息，以便司機盡快了解車輛周圍情況，做出靈敏的判斷并采取措施，以避免交通事故的發(fā)生。

(2)信息處理:控制裝置對這些信息加以分析判斷，如果所測的加速度、速度變化量或其它指標超過預定值，則控制裝置發(fā)出點火命令或傳感器直接控制點火，點火后氣體發(fā)出器發(fā)出氣體釋放出來充滿氣囊，使氣囊瞬間膨脹，同時人體和方向盤或車內(nèi)中間部分產(chǎn)生一安全氣墊，防止車內(nèi)駕駛?cè)藛T產(chǎn)生硬碰撞從而保護駕駛?cè)藛T生命安全。

(3)彈出氣囊:當系統(tǒng)判斷即將發(fā)生碰撞車輛會彈出防撞氣囊接觸，通過氣囊上排氣孔的阻尼吸收碰撞能量，達到保護小車及雙方車內(nèi)人員的目的，同時監(jiān)測系統(tǒng)也會對防撞氣囊進行實時系統(tǒng)檢測與故障排除。

圖2

3.2 監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

全球定位工作原理：

(1)感知定位：在車體安裝采用定位系統(tǒng)，可以360°感知周圍行車車輛。在任何地方都能及時準確的感知周圍車輛的任何信息，定位系統(tǒng)監(jiān)測到的所有地理位置(可以精準定位確定所在位置的名稱)并規(guī)劃好通往目的地的最優(yōu)路線并反饋給車載單元總系統(tǒng)。

(2)平臺監(jiān)測:駕駛車輛內(nèi)部設置的車載單元與衛(wèi)星定位系統(tǒng)相連接，車載單元系統(tǒng)會對衛(wèi)星定位系統(tǒng)傳輸過來的信息進行處理并篩選。將通過車輛的型號及乘坐人員了解車輛行駛過程中具體信息，并將當前駕駛車輛信息及車速傳輸?shù)街行目刂破脚_內(nèi)，平臺將針對一系列數(shù)據(jù)推算當前車輛是否有發(fā)生車禍的可能性。當車輛處于安全情況下，顯示器只會顯示當前車速，當車輛處于危險情況下，車輛將會發(fā)出警報并在顯示屏上顯示”危險”。

(3)報警提醒:當車速、車距等行駛信息超過安全值故障燈會出現(xiàn)紅色，反之在安全之范圍內(nèi)故障燈會出現(xiàn)綠燈，車載監(jiān)測系統(tǒng)的中心控制平臺會發(fā)出指令，以故障燈顏色方式提醒駕駛員謹慎行車。如果情況緊急駕駛員來不及反應，控制器會自動將氣囊彈出以此來保證人員安全；如果有人員傷亡，監(jiān)測系統(tǒng)將會自動撥打急救電話并發(fā)送事故現(xiàn)場定位，確保受傷人員獲得及時救治。

圖3

紅外線探測器工作原理：

（1）獲取信息:紅外線檢測器內(nèi)存在的熱電元件探測并接收外界傳遞的紅外輻射。

（2）信息轉(zhuǎn)換:當熱電元件接收的外界紅外輻射發(fā)生溫度變化時會向外釋放電荷。此時熱電元件的輸出信號轉(zhuǎn)變成電壓信號，繼而電壓信號通過波形分析，從而檢測出信號。

（3）信息傳遞:當紅外檢測器檢測出外界信息時，會將信息傳遞到車載監(jiān)測系統(tǒng)的中心控制平臺，進行處理。

（4）信息處理:車載監(jiān)測系統(tǒng)的中心控制平臺及時接受到紅外線探測器信息，分析出車輛與人的距離是否出于其安全距離之內(nèi)。如若不在安全距離之內(nèi)，中心控制平臺將及時制動車輛并彈出氣囊。

4 結(jié)論及展望

這是一篇與報警系統(tǒng)相結(jié)合可在貨車與小型車的碰撞中彈出防撞氣囊以保護雙方車輛以及人員安全減輕損失的論文，該論文中將會體現(xiàn)此系統(tǒng)能夠事先了解向所駕駛車輛行駛來的車速和體積等關(guān)鍵信息，可以讓大車司機提前做出準備并做出相應的預警動作，如果行駛來得車輛速度過快系統(tǒng)判斷真的可能發(fā)生相撞，防撞系統(tǒng)自主作用防撞氣囊自動彈出，如果判斷不可能發(fā)生相撞，也可以給司機做到預防的提醒，從而達到對車輛及人員的保護作用。該論文中所設想的裝置可以用來彌補貨車司機行駛中得盲區(qū)和車輛在高速行駛的過程中躲避不及時造成重大損失后果的事故以此來預防事故的發(fā)生。如果未來有人鉆研并開發(fā)出來，將可能會大大的減少司機相撞導致的人員傷亡和車輛財產(chǎn)的損失。

圖4