车辆智能主动型安全系统分析

1车辆智能主动型安全系统的总体结构和工作方式

1.1总体结构及功能分析

1.1.1系统总体结构

车辆智能主动型安全系统是由多个不同的功能模块所组成的，主要模块包括实时监测与综合信息处理模块、智能模糊控制器、显示与报警模块、匹配控制模块和紧急情况处理模块；除此之外，还包括各种传感器以及I/O电路等。

1.1.2功能分析

首先对于实时监测和信息处理来说，其主要是用于对车辆的前方、左右两侧以及后方存在的障碍物进行检测，并同时对各项监测数据信息进行综合处理。另外，显示与报警模块组成主要包括周边环境液晶显示模块、灯光报警模块以及语音报警模块。其次，作为车辆智能主动型安全系统的关键及核心部分，控制与决策上位机主要是用来进行车辆工况参数信息的采集以及车距信息的接受，随后通过模糊神经网络模型对下位机传送来的各项车距信息进行判断和决策，最后提示出相应的控制指令。最后，周边环境液晶显示模块具有对车辆周边情况进行综合显示的功能，在紧急状况下，语音报警模块能够利用语音提醒功能来提示驾驶员，以便让驾驶员积极采取措施处理当前危急情况。灯光报警模块一般是利用不同颜色的指示灯来发挥其对车辆所处位置及安全性进行提醒的作用。紧急事件处理模块的主要功能是在危急情况下依靠对发动机节气门、制动以及专项等执行机构的控制，从而自动采取相应的紧急避让措施，以此确保车辆的行车安全。匹配控制模块主要是在安全系统正常状态下，和车辆发动机的集中控制装置进行适应性匹配控制，进一步对汽车发动机燃油的经济性和动力性实施优化处理。在应对当前紧急情况时，能够有效确保传动装置以及发动机快速响应、制动的作用，并尽可能地确保行车舒适性要求，与此同时，依靠车速传感器等设备向模糊控制其传递响应的车辆实况信息，从而便于其对车速以及节气门位置的实时监测。

1.2工作方式

车辆智能主动型安全系统一般是利用模糊控制理论以及神经网络所具有的控制利用，并用超声波、激光、红外线等3种测试技术，发挥其对车辆行驶过程中的周围的安全检测。另外，模糊控制器经对各项检测数据的模糊化推理与决策，对事故发生的可能性进行了有效的预测，并通过声光提醒和语音提醒的方式，使得驾驶员能够及时采取相应措施进行危机处理。而另一方面，如果驾驶员并没有采取有效措施进行避让处理，控制器将会通过对发动机节气门机构以及转向机构和制动机构的控制，从而自动保持有效的安全车距，达到防止行车事故发生的目的。

2智能主动型安全系统硬件组成及原理分析

2.1前方监测系统

对于车辆前方的监测，首先需要在车辆前部安装高灵敏度的前视雷达，以便将前方障碍物信息传送至模糊控制其，在经过相应的处理后确定出指令信息和控制动作，当前在车辆中应用较多的前视雷达主要有毫米波雷达和激光雷达2种。以上2种雷达的工作原理基本相似，主要是依靠测量信号在接触到障碍物后反射的回波信号时间差进行位置距离的测定。主要的区别在于，毫米波雷达与激光雷达所发发射的信号不同，前者是电磁波而后者为光波。对于激光雷达来说，其具有体积小、无电磁干扰以及探测准确度较高的优点，但是其在雨天以及灰尘较多的天气情况下的使用性能会受到一定程度的影响。伴随着近年来1.54um近红外激光雷达的发展和兴起，激光雷达在车辆前视雷达中将有着更为广泛的应用空间。

2.2左右两侧监测系统

对于车辆左右两侧的监测主要是依靠超声波测距仪进行的，通常情况下这里的超声波一般指的是频率超过20kHz的机械波，该机械波具有理想的吸收特性、束射特性、能量传递性。作为非接触式检测方式的一种，在车辆两侧测距时，利用超声波发射器不间断实施超声波发射，让其在遇到车辆左右两侧障碍物后能够主动反射回来，而反射回来的回波信号在经过接收器处理后会转变为相应的电信号，随后通过对发射和接受之间的时间差，进行障碍物距离的测算，其距离测算公式为s=vt/2，其中s是指所测得的障碍物距离，v为所发射的超声波波速，t为超声波发射与回波接收的时间。

2.3后方监测系统

车辆智能主动型安全系统所采用的车辆后方测距装置选用的是德国某家公司生产的EDM20-R/122型红外线测距仪，其测量范围大致为0.1~20m，模拟电压输出设定为0~5v，采用了LED灯作为光源，工作电压为10~30v，其主要采用了有机玻璃作为外壳，重量为200g。

2.4智能模糊控制器

智能模糊控制器是车辆智能主动型安全系统中的中枢神经，主要为大规模集成电路基础上制作的集成芯片，为了有效地增加该智能型安全系统的灵活性，在本系统中采用了PIC单片机，其上下单片机采用的都是美国公司生产的PIC16F87系列单片机，具有较好的性价比，同时在各工业控制领域有着较为成熟的应用。

2.5激光测距仪接口

在该系统中激光测距仪采用的是RS-232C标准串行接口和MAX232电平转换芯片，RS232C标准串行通信技术在当前有着较为成熟的应用，而激光测距仪采用2条控制线相连接的方式，用来进行测距指令的发送。

2.6液晶显示模块

该车辆智能主动型安全系统采用的液晶显示器为金鹏科技公司所生产的OCMJ×10液晶显示器，其中文模块系列液晶显示器内含GB231216×16点阵国际以及简体汉字以及ASCII8×8及8×16点阵英文字库，用户在输入区位码或者是相应的ASCII码后，就可以实现液晶显示器的文本显示。2.7语音报警模块智能型安全主动系统的语音报警模块的构成主要包括微型麦克风、语音芯片ISD2560、小型放音喇叭以及功放电路，给驾驶人员提供了较大的便利性，再现了语音自然效果，可显著避免由于固体语音电路量化和压缩引起的噪声、失真现象。

3结语

综上所述，在智能分布式控制技术下制造的车辆智能主动型安全系统，经实验性性能测试以及道路实验，充分证明了该安全系统设计的科学性、实用性及安全性，并且显示出了该安全系统在处理紧急事件、自动巡航中的可靠性及安全性，可同时实现发动机经济性、动力型。该安全系统在实施中的关键点在于要求高精度的测距雷达传感器，是一种集自动制动、预警以及巡航为一体的全新系统，使用价值及安全价值显著，市场前景良好。

作者:霍志新 单位:江苏省农业科学院