目前隨著高速公路的飛速發(fā)展, 汽車的行駛速度越來越快, 車流量也越來越大, 汽車碰撞事故越來越多。據(jù)有關(guān)資料對(duì)公路交通事故的統(tǒng)計(jì)分析, 發(fā)現(xiàn)在司機(jī)、汽車、道路三個(gè)環(huán)節(jié)中, 司機(jī)是可靠性最差的一個(gè)環(huán)節(jié), 特別是在汽車高速行駛情況, 80 %以上的事故是由于司機(jī)反映不及時(shí)或判斷失誤引起的。 本文研究的是利用先進(jìn)的激光雷達(dá)測(cè)距技術(shù), 用32 位嵌入式系統(tǒng)（ARM） 技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理, 用凌陽(yáng)16 位單片機(jī)具有強(qiáng)大的語(yǔ)音存儲(chǔ)功能（128 秒） ,完成語(yǔ)音提示與聲光報(bào)警技術(shù)制成的一種防汽車追尾的測(cè)距預(yù)警裝置, 能夠輔助高速行駛的汽車駕駛者對(duì)前方車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控, 保持安全的行駛距離, 防止汽車追尾事故的發(fā)生。

 1 裝置設(shè)計(jì)原理

圖1 為裝置的原理圖框架。首先是由激光雷達(dá)測(cè)距儀測(cè)得車間距, 通過數(shù)據(jù)線把模擬信號(hào)傳給嵌入式系統(tǒng)RAM 的A/ D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器, 之后將數(shù)字信號(hào)送給8 位的COMS 存儲(chǔ)器。由此, 一路信號(hào)送到LCD液晶顯示器, 直接將實(shí)際的距離顯示出來, 單位為米, 駕駛者可以由此看到準(zhǔn)確的距離顯示,有助于其圖1 裝置原理框圖做出判斷, 并采取有效的措施; 另一路將來自車速傳感器的數(shù)據(jù)匯總分析處理, 再根據(jù)車間距離和安全車間距離的比較后給16 位凌陽(yáng)單片機(jī)信號(hào)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警“注意!”或“危險(xiǎn)!”, 同時(shí)發(fā)出警報(bào)聲或報(bào)警燈閃爍, 提示駕駛者注意。 車速傳感器采用磁電式傳感器, 輸出交變電流信號(hào), 在歐洲、北美和亞洲的各種汽車上比較廣泛采用磁電式傳感器。

 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

顯然, 此測(cè)距裝置重要的部分在測(cè)距。如何測(cè)定汽車的安全距離, 目前一般采用的技術(shù)有超聲波測(cè)距、微波雷達(dá)測(cè)距和激光測(cè)距三種。 超聲波測(cè)距就是利用其反射特性。超聲波發(fā)生器不斷地發(fā)射出40kHz 超聲波, 遇到障礙物后反射回反射波, 超聲波接受器接收到發(fā)射波信號(hào), 并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。由于其測(cè)距范圍小, 基本上被用在汽車倒車避撞裝置上。 微波雷達(dá)測(cè)距是利用目標(biāo)對(duì)電磁波反射來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定其位置。根據(jù)微波雷達(dá)的用途不同, 所測(cè)定的目標(biāo)可以是飛機(jī)、導(dǎo)彈、車輛、建筑物、云雨等。 激光測(cè)距的工作原理與微波雷達(dá)測(cè)距相似, 具體的測(cè)距方式有連續(xù)波和脈沖波兩種。此裝置采用激光測(cè)距的脈沖波方式。

2.1 激光雷達(dá)測(cè)距

該裝置結(jié)構(gòu)如圖2 所示。裝置結(jié)構(gòu)由發(fā)光部、受光部、計(jì)算車間距離的激光雷達(dá)、信號(hào)處理模塊、顯示裝置、車速傳感器等組成。

激光鏡頭使脈沖狀的紅外激光束向前方照射, 并利用汽車后部反光鏡的反射光, 通過受光裝置檢測(cè)其距離, 如圖3 所示。

使用汽車反光鏡, 檢測(cè)距離超過l00m , 最大檢測(cè)寬度3.5m 以上。關(guān)于報(bào)警發(fā)生范圍, 通過控制電路的控制, 三個(gè)激光束中的左右激光束, 取其315m以上, 寬度控制在3.5m , 中央激光束的檢測(cè)距離取其100m 以上, 這樣就能夠更早地檢測(cè)插入車流的車輛, 并發(fā)出警報(bào), 同時(shí)它還能抑制彎道上的標(biāo)識(shí)物而發(fā)出報(bào)警, 使之達(dá)到最優(yōu)狀態(tài); 其中, 寬度的控制能較好的控制報(bào)警的準(zhǔn)確性。如圖4 （A 、B） 所示。

2.2 信號(hào)處理及控制

控制部分由32 位嵌入式系統(tǒng)完成以下功能, 運(yùn)算本車車速、車間距離; 并用LCD 實(shí)時(shí)顯示; （顯示裝置安裝在儀表盤上進(jìn)行距離顯示） 。根據(jù)車間距離和安全車間距離的比較發(fā)出警報(bào)聲或報(bào)警燈閃爍。 中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例第八十條規(guī)定, 機(jī)動(dòng)車在高速公路上行駛, 車速超過每小時(shí)100km 時(shí), 應(yīng)當(dāng)與同車道前車保持100m 以上的距離, 車速低于每小時(shí)100km 時(shí), 與同車道前車距離可以適當(dāng)縮短, 但最小距離不得少于50m。交管部門有關(guān)人士解釋說, 當(dāng)機(jī)動(dòng)車時(shí)速為60km 時(shí), 行車間距應(yīng)為60m 以上; 時(shí)速為80km 時(shí), 行車間距為80m 以上。由此, 安全距離要跟據(jù)具體的車速來定,危險(xiǎn)程度推理數(shù)學(xué)模型為:當(dāng)V ≥100 時(shí), S > 100當(dāng)100 > V 時(shí), S > Vt/ 1000 > 50 ; （最小距離不得少于50m）S 為安全的行車距離, 單位m ; V 為本車速度,單位km/ h ; t 為每小時(shí)。 信號(hào)處理及控制使用16 位的凌陽(yáng)單片機(jī), 對(duì)車速傳感器及激光雷達(dá)的信號(hào)分析, 并發(fā)出警報(bào)信號(hào)。 具體實(shí)現(xiàn)如以下程序所示:

# include " SPCE061V004. H J uli （） ;

void Sound （int n） ;

 void Xianshi （float S） ;

ChuanKOU （） ;

/ / 從ARM 串連的數(shù)據(jù);

main （）float v ,S ,v1 ,v2 ;

int shisu = 200 ;＊ P_IOA_Dir = 0x0fff ;

/ / IOA 的低14 位使外接AD 口;

＊ P_IOA_Data = 0 ;

 ＊ P_ IOB_Dir = 0x0000 ;

/ / IOB0～～～16為數(shù)碼管接口;

＊ P_IOB_Data = 0 ;

while （1）｛v1 = ChuanKOU （ ）;

/ / 從ARM串連的數(shù)據(jù)低16 位;

v2 = ChuanKOU （ ）;

/ / 從ARM串連的數(shù)據(jù)高16 位;

 v = （v1/ 0xffff）＊ shisu ;

v = v + （v2/0xffff） ＊ shisu S =J uli（）;

 / / 測(cè)距子函數(shù) Xianshi （S）;

/ / 顯示子函數(shù) if （v > = 100 &S < 100）｛Sound （0） ;

 / / 語(yǔ)音報(bào)警｝if （v < 100 &（50 > S| v/ 1000 > S） ）｛Sound （1） ;

 / / 語(yǔ)音報(bào)警｝｝｝

 2.3 警報(bào)發(fā)生模組

此裝置的報(bào)警模組由凌陽(yáng)單片機(jī)控制的發(fā)光二極管以及揚(yáng)聲器。當(dāng)車距達(dá)到、超過安全距離時(shí), 單片機(jī)發(fā)出信號(hào): 發(fā)光二極管閃爍同時(shí)有語(yǔ)音報(bào)警。其中, 有8 個(gè)紅色發(fā)光二極管; 由揚(yáng)聲器發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警: “注意!”或“危險(xiǎn)!”。

 3 結(jié)束語(yǔ)

基于防汽車追尾車載測(cè)距安全預(yù)警裝置的研究,采用了激光雷達(dá)測(cè)距, 控制部分用具有強(qiáng)大的處理數(shù)據(jù)能力的ARM 技術(shù), 語(yǔ)音提示與聲光報(bào)警用凌陽(yáng)單片機(jī)完成。該預(yù)警裝置具有技術(shù)先進(jìn), 性能可靠, 性能價(jià)格比高等特點(diǎn)。具有實(shí)用價(jià)值。