时间：2023-02-27 11:13:50
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关键词安全气囊；汽车碰撞；数据融合；模式识别
1引言
汽车安全气囊的应用拯救了许多乘员的生命。但随着汽车的应用越来越多，气囊错误弹出的情况也时有发生，这样反而会威胁到乘员的安全，所以必须提高安全气囊的控制性能。因此，我们也需要进一步研究气囊控制算法。
汽车安全气囊技术发展到今天，其优劣已经不在于是否能够判断发生碰撞和实现点火，现代的安全气囊控制的关键在于能够在最佳时间实现点火和对于非破坏性碰撞的抗干扰。只有实现最佳时间点火，才能够更好的保护驾驶员和乘客。
最佳时间的确定在于当汽车发生碰撞的过程中，乘员向前移动接触到气囊，此时气囊刚好达到最大体积，这样的保护效果最好。如果点火慢了，则乘员在接触气囊的时候，气囊还在膨胀，这样会对乘员造成额外的伤害。如果点火快了，乘员在接触到气囊的时候气囊已经可以萎缩，则气囊不能对乘员的碰撞起到最好的缓冲作用，也就不能很好的起到对乘员的保护作用。
图1气囊示意图
第二个是气囊的可靠性问题，也就是对于急刹车、过路坎和其他非破坏性碰撞时引起的冲击信号的抗干扰。汽车在颠簸路面上行驶或以很低速度的碰撞产生的加速度信号可能会令气囊误触发，一个好的控制系统应该能够很好的识别这些信号，从而在汽车产生非破坏性碰撞时不会使气囊系统误打开。
第三个就是气囊控制技术的基本指标，包括避免以下情况：①气囊可能在很低的车速时打开。车辆在很低车速行驶而发生碰撞事故时，只要驾驶员和乘员系上了安全带，是不需要气囊打开起保护作用的。这时气囊的打开造成了不必要的浪费。②当乘客偏离座位或座位上无人，气囊系统的启动不仅起不到应有的保护作用，还可能对乘客造成一定伤害[1]。
2安全气囊点火控制的几种算法
1)加速度法
该算法是通过测量汽车碰撞时的加速度（减速度），当加速度超过预先设定的阈值就弹出安全气囊。
2)速度变量法
该算法是通过对汽车加速度进行积分从而得到加速度变化量，当加速度变化量超过预先设定的阈值时就弹出安全气囊。
3)加速度坡度法
该方法是对加速度进行求导得到加速度的变化量作为判断是否点火的指标。
4)移动窗积分算法[2]
对加速度曲线在一定时间内进行积分，当积分值超过预先设置的阈值时，就发出点火信号。
2.1移动窗积分算法
下面具体介绍一下移动窗积分算法，选定以下几个观察量作为气囊点火的条件指标。①汽车碰撞时的水平方向加速度（或减速度）ax。ax是直接反映碰撞激烈程度的信号，而且ax在最佳点火时刻的选取中起关键作用。②汽车碰撞时垂直方向的加速度ay，气囊控制系统加入ay对非碰撞信号能起到很大的抗干扰作用，当汽车发生正向碰撞时，ay与ax有很大的不一致性[3]；而当汽车受到路面干扰，例如汽车与较高的台阶直接相撞时，ay与ax有很大的一致性[3]，可以由此来判别干扰信号。
结合这几个量，得出一个判断气囊点火的最佳指标。
需要采样一个时间段（从碰撞开始）ax的值，根据这一系列的值才能判断碰撞的激烈程度.气囊点火控制算法应在发生碰撞后20～30ms内做出点火判断，因为气囊膨胀到最大需要时间大概为30ms[4]，在碰撞初速度为28.4km/h时，人体向前移动5inch到达接触气囊的时间大概为70ms，则目标点火时刻为70－30＝40ms，所以气囊打开应该在碰撞后的40ms时刻，所以算法必须在20～30ms内做出点火决定。这样可以采样碰撞后的20个加速度值（频率是1kHZ）作为算法的输入值。而对于垂直方向也可以如此采样。则可得两组值：ax(1)，ax(2)……ax(20)；ay(1)，ay(2)……ay(20).
移动窗算法中对ax的处理为（1）式：
(1)
图2移动窗口算法示意图
其中t为当前时刻，w为时间窗宽度（采样时间宽度），对ax(t)进行积分，得到指标S(t，w)，当S(t，w)超过预先设定值时，则发出点火信号。
写成离散形式，如式(2)：
(2)
n为当前时间点，k为采样点数，f为采样频率。
加上垂直加速度之后，可以提高对路面干扰的抗干扰能力[3]，形式如式(3)：
(3)
S(n，k，ρ)为双向合成积分量，n，f，k如上定义；ρ为合成因数，表征两个方向加速度在合成算法中的权重。这种算法主要是考虑了汽车碰撞时的加速度因素，当加速度的积分达到一定值的时候，表示汽车的碰撞剧烈程度也到达一定值，会给乘员带来一定伤害。而且这种算法对于判断最佳点火时刻也是很有优势的，经过实验，利用这种算法得出的点火时刻离汽车碰撞的最佳点火时刻（利用摄像得出）仅差几毫秒[2]，符合要求的精度。
但是这种算法也有其不足，例如没有考虑碰撞时的速度以及座位上有没有人的因素，这样当汽车低速运行的时候，还是有可能引起误触发。如果将速度和座位上是否有人的信号引入，则可以进一步减少误触发的机会。
2.2利用数据融合提出的改进算法
由上面的叙述中我们可以知道，移动窗积分算法对于气囊弹出与否进行判断主要是根据积分量S，现在我们对积分量进行一些改造，可以克服上述缺点。具体做法如下，加入以下几个观察量：
（1）汽车碰撞时的水平方向速度v，v可以反映汽车碰撞时乘客的受伤害程度。v越大，乘客的动能就越大，碰撞时受到的伤害就越大。v是判断气囊是否应该打开的最直接的指标。（2）坐位上是否有乘员的信号[5]。坐位上无人时，当发生碰撞则可以不弹出气囊，这样做可以减少误触发的几率，同时避
免对其他乘员的伤害。
引入函数，这个函数的波形为：
图3函数波形图
当v超过30km/h的时候，y的值就大于1；反之就小于1。现在普遍采用的标准是，安全带配合使用的气袋引爆车速一般为：低于20km/h正面撞击固定壁时，不应点爆。而在大于35km/h碰撞时，必须点爆。在20km/h和35km/h之间属于可爆可不爆的范围。所以我们取v0＝30km/h为标准点，这样结合上面的移动窗积分算法，提出新的S1，则S1为：
(4)
这样当v>v0时，汽车点火引爆的灵敏度就比原来大了；而v<v0时，点火灵敏度就比原来小了。再引入座位是否有人信号c，有人时c＝1，反之c＝0。
(5)
S''''即为加入了v和c的双加速度合成积分量，其优点是可以减少气囊误触发的几率，更好的保护乘员的安全。
再考虑到v>v0时引爆气囊的灵敏度不需要太大，可以适当调整的系数为1/∏，此时y函数图形如图4。
由图4可看到，采用增加了速度函数的算法后，使到v>v0时的灵敏度适当增加，同时也有效的减少了v<v0（低速）时的误点火几率。这个参数可以通过大量的碰撞实验来确定，使得点火效果最优。
2.3利用模式识别的方法提出的控制算法
上述利用数据融合改进的移动窗控制算法是一种利用直观概念进行设计的方法，采用的是实时计算得出碰撞判决指标，缺点是计算量比较大，控制系统的性能要求较高。如果能够直接根据输入进行点火判断，则计算量会大大减少。
为了减少计算量，使点火控制速度更加迅速，可以采用模式识别的方法。原理如下，在台车碰撞试验中采用第二节中提出的加入了速度函数的改进移动窗算法，对不同的输入（加速度和速度）及其结果进行判断，并将其记录下来，得到一个数据库。再利用模式识别的方法，结合大量的记录，则可以求出某一车型的气囊点火判断的判别函数。然后在实际应用中可以利用判别函数对输入的加速度和速度直接进行判别，对汽车状态（气囊弹出和气囊不弹出）进行分类，从而大大减少计算量。
图4函数波形图
3设计判别函数原理
气囊的弹出(w1)与不弹出(w2)可归结为通过对对象（汽车的碰撞）n组特征观察量（a1，a2....an，v）的判断（这里取汽车碰撞的加速度和速度为特征观察量），从而对x＝[a1，a2....an，v]进行归类。在归类中，我们总是希望错误率最小，所以可以采用基于最小错误率的贝叶斯决策[6]。
通过对上述数据库的统计，我们可以得到气囊弹出的概率P(w1)，从而P(w2)=1－P(w1)。
要对x进行分类，还需要类条件概率密度。p(x|w1)是气囊弹出状态下观察x的类条件概率密度；p(x|w2)是气囊不弹出状态下观察x的类条件概率密度。这样我们可以算出w1和w2的后验概率，如式(6)：
(6)
基于最小错误率的贝叶斯决策规则为：如果P(w1|x)>P(w2|x)，则把x归类于弹出状态w1，反之P(w1|x)<P(w2|x)，则把x归类于不弹出状态。把它设计成分类函数的形式，则可以直接利用分类函数进行判别。如式(7)：
(7)
x是样本向量，w为权向量，w0是个常数。在实际操作中，可以通过上述数据库中大量的样本来计算出w和w0。得出g(x)后，则可以对实际中检测到的一组特征值进行评估，以决定是否引爆气囊。
二维的情况下g(x)的示意图如图5所示。
图5分类函数示意图
如图5所示，分类函数g(x)可以将两种状态（引爆气囊和不引爆气囊）很好地区分开来，实现了对汽车碰撞状态的即时判断。而这种算法只要求系统进行一个查表的运算，大大减少计算量。
4总结
综上所述，移动窗算法对于低速的抗干扰方面存在不足；而加入了速度函数的改进算法，能够适当增加系统在高速时的灵敏度，又能减少低速时的气囊误触发几率，符合现代安全气囊的控制要求；模式识别的控制算法是建立在前面正确的控制算法的基础上，利用大量的历史数据得出判别函数，从而直接对气囊是否弹出进行判断，大大减少计算量。
参考文献
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关键词： 频率响应分析； 侧碰传感器； 模态； MSC Nastran
中图分类号： U461.91文献标志码： B
0引言
侧面碰撞传感器的主要作用是检测车身上碰撞传感器所在位置的加速度信号，并将信号发送至安全气囊ECU控制单元，由ECU识别加速度信号，并判断是否需要点火.
汽车在行驶过程中，会受到发动机、变速器、传动轴和道路等内部和外界的激励，这些激励的范围几乎覆盖从低频到中高频几乎所有频率.受内部和外界激励的作用，侧碰撞传感器安装点有共振的可能.当发生共振时，安装点会出现较大的振幅，此时侧碰传感器采集到的异常加速度信号会传递给安全气囊ECU，当安全气囊ECU误认为达到碰撞减速度阈值时，会导致安全气囊的误爆，给顾客人身安全和公司财产带来不必要的损失.因此，必须在产品设计阶段对传感器安装位置的频率响应特性进行预测，保证其频率响应特性曲线满足厂家对产品安装位置的要求.[1]利用MSC Nastran频率响应分析功能对某车型碰撞传感器安装点进行仿真分析，以验证其性能能否满足目标要求.
1分析理论
在MSC Nastran频率响应分析中，有两种不同的数值方法供选择：直接法（SOL108）和模态法（SL111）[2]，本文采用模态法对侧碰传感器安装点进行频率响应分析.
模态频率响应分析是主模态分析的扩展.作为推导的第一步，假定x=ξ（ω）eiωt （1）将变量从物理坐标u（ω）转换到模态坐标ξ（ω）.因为很少用到所有的模态，所以上式通常是近似代换.
7结论
通过CAE分析与实测试验的相关性对比研究发现，利用MSC Nastran强大的频率响应分析功能，在设计初期对汽车电子产品固定点进行频率响应分析是可行的，并且可以尽早的验证设计的有效性，为性能设计提供数据支持.
参考文献：
关键词：道路交通；汽车；新技术；安全性
中图分类号：F407.471文献标识码：A文章编号：1674-9944（2013）10-0213-03
1引言
汽车在给人们带来极大便利的同时，也带来了安全隐患、环境污染及能源危机等方面的问题。因车而产生的交通事故对人们的生命财产安全造成严重威胁。
而据相关专家统计[1]，我国历年的交通事故起数数据如图1、图2，由此图中数据分析可知，随着汽车安全新技术的发展交通事故起数自2002年起开始成呈现下降趋势，事故死亡人数自2005年也呈现明显下降趋势。分析其原因，除了相应有效的管理制度及相应法规等因素，其主要原因应该是汽车的安全技术有了明显进步，汽车安全新技术对于道路安全性起到极大的推进作用。
2车辆的安全性能
车辆可以说是道路交通事故发生的主要直接因素，因此提高车辆的安全性能对于减少和预防交通事故的发生也是极有效的措施。车辆指机动车，主要包括小车、公共汽车、货车与大卡车以及摩托车。摩托车及卡车的安全性能很难在短时间内改进，可摩托车、卡车的安全及由其给道路交通带来的安全隐患是不可忽视的，由相关研究可知，目前交通安全计划相关部分正在着重解决摩托车及卡车的安全隐患，汽车设计师和生产制造商正努力地提高小车、客车车辆的安全性能。
汽车安全性主要包括了汽车主动安全性、被动安全性、事后安全性和车外安全性等几个方面。顾名思义，主动安全性指的是汽车预防和回避事故的性能，主要包括制动性能、操纵性能、灯光和视野等；被动安全性指的是汽车减轻事故过程中对乘员伤害的性能，主要包括车身结构、座椅、安全带、安全气囊、安全玻璃、方向柱、车顶和车门强度内饰缓冲性能等；事后安全性主要是指防止火灾和紧急脱出性能；车外安全性主要是指汽车对车外行人的保护性能[2]。自各国制订了用于指导汽车安全性设计的一系列汽车安全标准和法规以来，主要的汽车生产制造厂家成立了相应的安全研究机构，以提高安全性技术水平。随着电子科技的发展和整车结构的不断完善，世界范围内的汽车安全性研究已取得巨大成果[3]。如今，汽车安全性在新技术的应用已达到了新的水平，给人们的安全提供了更有力地保障。
2.1汽车主动安全性的新技术现状
汽车的安全性新技术给道路安全提供了极大的保障。目前出现在汽车主动安全性技术方面的配置主要包括车辆上配备的ABS、EBD、ASR、ESP、防碰撞系统、倒车雷达和倒车影像系统、盲点和车道偏离警告系统、智能巡航系统、防侧翻系统轮、胎压力报警系统及主动头部约束系统[4]。这些都是较先进的汽车安全新技术，它们都在安全性方面起着重要地作用。
（1）ABS（ 防抱死制动系统）。ABS是刹车防抱死系统的其英文意思第一个字母的缩写。现在，ABS都是生产出的新车的标准配置，它可以防止因汽车制动抱死而产生的侧翻、甩尾或方向失控的事故发生。它的基本工作原理就是“抱死、松开、抱死、松开的循环工作过程，防止车轮全部抱死，从而达到最佳的制动效果。
（2）EBD（电子制动力分配系统）。EBD就是电子制动力分配系统的英文单词首个字母的缩写。它可根据车重和路况的变化来控制制动过程，它也是世界上最先进的技术。有了这个制动辅助配备，汽车制动效果会更好。当前仅有少量车辆配备有。
（3）ASR（驱动防滑系统）。ASR就是驱动防滑系统或称牵引力控制系统。其作用就是当汽车加速时将尝率控制在一定的范围内，从而防止滑动轮快速滑动。它的两个功能主要是提高牵引力和保持汽车的行驶稳定性。汽车行驶在易打滑的路面上时，会使车辆出现甩尾或方向失控的现象而导致事故。装有ASR系统的车在此类路面上加速行驶时就不会出现或能够减轻这种现象，而且在转弯时也可防止车辆驱动轮打滑使车向一侧偏移现象而能车辆沿正确路线转向。
（4）ESP（车身电子稳定系统）。ESP就是车身电子稳定系统，是博世公司的专利。在其之后生产的日产车的车辆行驶动力学调整（简称VDC）、丰田车辆的车辆稳定性控制系统（简称VSC）、本田车辆稳定性控制系统（称为VSA）及宝马的动态稳定控制系统（简称DSC）都是其类似的系统[5]。其实，电子稳定性控制系统可看成是防抱死制动、牵引力控制系统、制动及节气门动作结合的控制系统这几项基本功能的有机结合。而且，每年都会有关于它更强大功能的创新系统的出现。
（5）防碰撞系统。此系统可通过一套智能系统感知驾驶员有可能采取紧急制动动作，并在制动开始的瞬间，帮助驾驶员将制动力加到最大，从而缩短刹车距离，避免碰撞。它现在只出现在一些豪华品牌的车辆上。
（6）倒车雷达和倒车影像系统。此系统能很好的帮助驾驶员停车入位或倒车调头。装有摄像头的可视倒车影像系统，可让驾驶员通过车内屏幕直观地获得车尾的视觉信息。这就可以避免倒车时撞到行人、矮桩等倒车雷达不能准确发现的目标物体，对车尾窗很高的车来说效果是非常明显的。
（7）盲点和车道偏离警告系统。盲点警告系统能够在车身侧面驾驶员视线盲区内出现障碍物或车辆时提醒驾驶，沃尔沃的新S80轿车就有此配置。车道偏离警告系统可在行驶中监测车辆是否逐渐偏出它所在的车道，并可通过蜂鸣器或警告灯及时提醒驾驶员，帮助走神的驾驶员保持航线，如雷克萨斯车就有配置此系统。
（8）防侧翻系统。此系统大多数用陀螺仪来监测转弯是否太快或由于紧急躲避而使车身出现突然的侧倾。如果传感器判断会发生侧翻，电脑就会通过牵引力控制系统或车身稳定系统关闭节气门并施加适当制动，以修正车辆行驶轨迹。
2.2汽车被动安全性的新技术现状
据研究，大量数据表明，95%的事故是由于人和环境因素共同造成的，所以被动安全性研究一直是人们研究的热点[6]。车辆被动在车辆发生意外时，就是被动安全系统发挥作用，将损害降到最低。关于车辆的被动安全性能也不断地在升级，目前出现于汽车主动安全性技术方面的配置主要包括安全带、SRS（安全气囊系统）及事故辅助上传系统。
（1）汽车安全带。安全带是一种发生在交通时能防止或减轻乘员受二次碰撞所造成伤害的安全装置。我国规定从1999年7月1日起，所以小型客车在行驶时，驾驶员和前排乘员都必须系好安全带。实践证明，这对减轻事故的伤害起到了极大的作用。如今，安全带的设计也更加智能化、科学化。
（2）安全气囊系统。安全气囊也称为辅助保护系统（英文缩写为）SRS，其作用是在碰撞过程中弥补系安全带仍不能保护乘员头部、脸部、胸部和膝部的缺陷。安全带与安全气囊是配套使用的，不系安全带，安全气囊的安全效果将大打折扣。据有关调查，单独使用安全气囊时可使事故死亡率降低18%左右，而当安全气囊与安全带配合使用时可使事故死亡率降低47%左右。所以需要两者配合使用，才能更安全。如今，高档的车已在车内几乎全方面配置了安全气囊系统，能更好地保护车内乘员。
现在的气囊已越来越智能化，双级气囊系统能够判断座位上是否有乘客，并且和车身上的碰撞力度传感器一起联合判断，决定气囊是否弹出。
（3）事故辅助上传系统。事故发生时，如果车上装有在线紧急通信系统，就能够为抢救伤者提供更好的帮助。如宝马的Assist系统、通用的Onstar系统和其他制造商的支援网络呼叫系统就能做到。而且，宝马和大众的智能系统可在发生事故时，能够在上传报告之后自动断开车上的电源；奔驰的安全系统还能断开燃油泵并自动打开门锁[4]。
关于被动安全性研究，人们还在车身抗撞性研究、碰撞生物力学研究、乘员约束系统和内饰件的研究、碰撞安全性试验这4个方面进行大量的研究探索[6]。如为了提高汽车的安全性，不少汽车公司就在汽车两侧门夹层中间放置了一两根非常坚固的钢梁，这就是常说的侧门防撞杆。这种车身变形吸能区的设计能起到很好的作用，能有效的减少汽车撞击对车内人员的伤害。
2.3提高车外安全性的新技术
有的车已在车外前部为预防碰撞行人而设置了安全气囊系统，许多车也在车外进行了专为保护行人考虑的结构设置。
这些新的高端技术，由于成本问题等原因至今还没有普及，只有一些豪华品牌车辆上配置较全。当然，随着现在经济和科技发展的快速发展，这些新技术离普及推广的距离也应不远。不过我国也可学习美国关于这方面的一些做法，目前，对于普通车辆，国家也应该有相应的专项来提高车辆的安全性要求[7]。
4结语
在汽车多年的发展历程中，汽车安全性能方面的研究及相应技术的应用已发生了日新月异的变化，尤其是这几年来，越来越多的先进汽车安全技术，如现在的声学、光学、电磁学及军事领域常用的雷达、红外线和卫星定位系统等领域的新技术广泛地应用到汽车上。保证了汽车在恶劣行驶条件下的安全可靠性，让人们更有“安全感”。
其实，有效减少道路交通安全事故的发生，提高人们的安全感，最有效和最人性化的方法应该预防，在人、车、路及综合管理因素方面做好有效的预防工作。人在道路交通安全方面是起决定性作用的，关键的是提高人们参与交通的安全意识和觉悟，人人都是参与者。也非常有必要建立起以政府为主导、多部门配合、全社会参与的道路交通伤害防治工作机制，把道路交通伤害作为一项主要和优先的公共政策，对环境、车辆和道路使用者采取综合措施，建设一个道路交通安全体系，预防道路碰撞事故的发生，最大限度降低道路交通伤害的损失。一旦有交通事故的发生，就要有效地做好就地急救和院前救护工作，以减少车祸重度创伤和死亡。
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参考文献的撰写是为了更好的把作者的学术论点和引用的文献论点区分开来，那么我们写汽车发展论文的参考文献的标准格式是什么样的呢？来看看学术参考网的小编收集的汽车发展论文参考文献吧，希望给大家在写作当中有所帮助。
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【关键词】车辆配置代码;BOM表;工程零部件清单;准确性;产品数据验证
错误的产品数据，会对公司带来很大的经济损失，比如：一是计划员根据BOM表定额下达的零件计划数量不准确——BOM表零件少挂，零件计划量不能满足生产导致缺货、频繁预警;BOM表零件多挂，零件计划量过大导致供应商零件积压。二是系统库存与实物库存差异较大——BOM表零件少挂，供应商零件的实际结算数量小于实际耗用数量，会要求逐一核算零件差异，增加差异核对工作量;BOM表零件多挂，个别供应商零件的实际结算数量大于实际耗用数量，公司多付款，造成公司利益损失。提高产品数据的准确性，可以让计划员准确的下达计划，使积压物料数量减少;供应商索赔量下降;物料反冲结算数据错误量下降，财务每月月底顺利关账等。因此，如何提高产品数据的准确性至关重要，以下提出了通过产品数据的验证手段来提高产品数据的准确性。
一、汽车产品数据的相关描述
1.产品配置表。某一平台车型的产品配置清单。是公司规划部根据市场需求、竞争对手的配置情况、成本、公司目标、公司设计能力等等情况，制定出的这一车型平台的配置清单。如动力配置信息，空调配置信息、排放配置信息等等。产品配置表是产品工程师开发这一车型零件的依据。
2.车辆配置代码。汽车配置多，车型品种多，必须有一个代码来描述一辆具体的车辆，以方便各个部门识别一台车辆。车辆配置代码就是为识别一台车辆的完整配置而编制的一组代号，是公司销售、计划、生产的核心代码。车辆配置代码由配置号、批次号、识别码组成，即可以简单的写成：车辆配置代码=配置号+批次号+识别码。配置号是用于代表一个车型中的不同配置种类(装何种空调、配哪种整车颜色、是否安装安全气囊、是否装OBD等等)。车辆配置代码代表了具体的一台车辆，在产品数据管理系统中，根据车辆配置代码，就可以导出这一车辆的所有零件清单。
3.工程零件清单。工程零件清单是描述整车产品工程状态的零部件各层级构成关系、件号、名称、变更经历号、更改指令号、图号、适用车型、配置、数量等内容的综合性电子表格清单，因此工程零件清单主要用于设计部门，产品工程师可以在工程零件清单中查找到零件的零部件各层级构成关系、更改记录和历史状态、适用车型等等。另外，工程零件清单也可以作为售后配件的基础数据来源。除此之外，工程零件清单还可以作为前期财务核算整车成本的基础数据来源。
4.BOM表。BOM表是针对某个具体车型的物料清单，利用这张清单可以不多不少的制造出一部完整的车辆出来。BOM表来源于工程零件清单;根据市场部发过来的市场需求，可以从工程零件清单中分解出满足市场需求的不同的车辆配置代码对应的BOM表。BOM表是下游包括采购、物流、财务等部门的基础数据来源。
5.工程更改指令。某一零件设计锁定之后，产品数据就下发到相关下游部门，下游部门开始对零件进行供应商定点、零件定价、零件试验等等一系列相关的行动。当这些行动都完成之后，零件正式在车上使用。因各种各样的原因，如，降成本，或客户提出更改需求等等，那么，需要对该零件进行更改。工程部门提出更改方案，并评审通过后，就通过工程更改指令将零件的更改信息传达到下游部门。
6.产品数据管理系统。产品数据管理系统是连接设计部门、采购、物流、计划、生产、公司销售等总门的纽带。基础数据由设计部门，采购、物流、计划、生产、公司销售通过产品数据管理系统使用数据以开展各项工作。汽车配置多，车型品种多，而且汽车有很多共用件，如果采用一个单一车型对应一个BOM表进行管理，那么零件的更改更换管理是很困难的。比如：某一车型平台总共有39种配置代码车型，有一个零件A是这39种配置代码车型共用，那么，当A零件更改为B零件时，就需要到39个表格中去更改信息，工作量大。因此，数据必须是将工程零件清单通过一定的逻辑关系上载进数据管理系统，从数据管理系统根据整车配置代码可以导出任意一单一车型的BOM清单。还是拿上一例子举例，只需要在一个表格中更改A零件为B零件，相对应的39种种配置代码车型的BOM零件清单就统一改变了。其中所说的逻辑关系指的就是和配置号相关的信息。如零件A，只在安装安全气囊时用到，那么，这个零件在上载进产品数据管理系统时，就必须带上安全气囊的约束。没有安全气囊配置的车辆配置代码在进行零件筛选时，就不会将A零件导出。相反，有安全气囊配置的车辆配置代码在进行零件筛选时，就会将A零件导出。
二、数据管理流程
项目前期由数据管理科汇总各专业科室制作的工程零件清单。在项目的试造车阶段，数据管理工程师从工程零件清单中筛选出造车清单，造车清单用于指导试造车阶段的物料采购、物料配送、整车装配等等。在项目批量生产之前，将数据上载进数据管理系统。数据的更改，必须有正式的工程更改指令支持。以下是数据管理流程的简易流程图。
三、数据错误的主要原因
1.出错零件数统计。2011年1月以前，我们没有实施产品数据验证流程，我们对2010年7月到12月的每月出错零件进行统计，统计数据如下：
2.出错原因汇总，分析出错原因。我们对2010年7月到12月的每月出错零件的出错原因进行统计，统计数据如下：
由以上数据我们可以分析得出，数据出错的主要原因如下：
(1)初始工程零件清单错误。工程零件清单由各科专业科室汇总而来，产品设计工程师对产品配置表理解的错误，或产品设计工程师的疏忽、大意导致的工程零件清单的错误。另外，产品配置表的错误也会导致初始工程零件清单的错误。(2)产品数据工程师分析上载错误。产品数据工程师对工程零件清单进行分析，将数据通过一定的逻辑关系上载进数据管理系统，以满足下游各个部门的需要。由于数据是由人工分析上载得来，汽车产品品种多，配置复杂，因此，经常会分析错误。(3)产品设计工程师工程更改指令错误。产品设计工程师经过工程更改系统下达产品的更改指令，产品设计工程师对产品配置表理解的错误，或产品工程师的疏忽、大意导致的工程更改指令错误。(4)产品数据工程师根据工程更改指令维护错误。产品数据工程师根据产品设计工程师下发的工程更改指令对数据进行更改。更改指令描述不明确，会导致产品数据工程师维护数据的错误。产品数据工程师对更改指令错误的理解，也会导致数据的错误。
四、产品数据的验证
产品数据的验证方法。2012年1月开始，根据产品数据出错的主要原因，我们在产品数据的各个阶段，增加各个阶段的产品数据验证手段，以提高产品数据的准确性。以下是具体的验证方法：(1)初始工程零件清单的校对。在项目初期阶段数据管理工程师通过产品配置表对工程零部件清单进行校对，有问题及时和产品设计工程师沟通更改。产品配置表描述了整车的所有配置，通过产品配置表校对工程零件清单，可以检查零件是否漏发、多发。以下面简单的车型配置举例：该车型分基本型和标准型，分别配不同的车轮，在检查工程零件清单时，工程零件清单中必须含有两个车轮的零件号，如果只有一个，那就是漏发零件了。通过产品配置表和工程零部件清单的校对，可以避免初始工程零部件清单错误。
(2)试造车清单的校对。在项目的试造车阶段，从工程零件清单中导出试造车清单，发送所有相关下游部门;项目造车前，首先到采购物流部门对数据进行校对，查看采购物流部门下计划采购物料的零件清单、配送物料的零件清单和工程部门发出去的造车清单零件信息是否一致;其次，到项目造车车间，查看造车BOM上的零件清单和工程部门发出去的造车清单零件信息是否一致;最后，数据管理工程师现场跟踪造车，将造车清单上的零件信息和实际装车零件信息对比，检查零件件号、零件数量是否一致，以检查数据的准确性。发现问题及时反馈给产品工程师。产品工程师核对更改。通过试造车清单的校对，也可以减少初始工程零部件清单的错误，同时也可以发现产品配置表的错误。(3)数据上载数据管理系统之后的校对。汽车配置多，品种多，通过人工分析上载进数据管理系统，难免会出现错误。数据上载进数据管理系统之后，将从数据管理系统导出的单一车型BOM表和从工程零件清单筛选出的单一车型零件清单通过一些函数公式进行对比，对比零件号是否一致，其次对比数量是否一致，以验证数据的准确性。如果两者对不上，再查找不一致的原因，将数据更改。这一验证方法，主要是减少产品数据工程师分析上载的错误。(4)工程更改指令的校对。建立完善的工程更改指令管理机制，工程更改指令下发后，主管、经理、平台总工、下游部门相关人员，都要对工程更改指令进行校对审核;定期对新员工进行培训，以减少产品设计工程师工程更改指令的错误;产品数据工程师根据工程更改指令更改产品数据后，需对更改前后数据对比，以检查是否维护错误，减少工为的错误。(5)下游部门对数据的反馈。和下游各部门保持良好的沟通交流，在使用数据时，下游各部门如发现数据错误，及时反馈给产品数据工程师。产品数据工程和产品设计工程师对数据进行校对，发现错误及时下发工程更改指令进行更改。(6)数据的定期校对。定期将产品数据从数据管理系统中导出，与工程零件清单进行校对，以保证BOM表数据的准确性。
五、新的产品数据管理流程
增加产品数据验证流程后，新的产品数据管理流程更新如下：
六、产品数据验证的效果及结论
从2011年1月开始实施产品数据验证流程后，数据的准确性大大提高，以下是2011年1月到2012年12月出错的产品零件数统计表。
关键词：车载网络车身系统动力传动系统安全系统信息系统
一、引言
随着汽车工业日新月异的发展，现代汽车上使用了大量的电子控制装置，许多中高档轿车上采用了十几个甚至二十几个电控单元，而每一个电控单元都需要与相关的多个传感器和执行器发生通讯，并且各控制单元间也需要进行信息交换，如果每项信息都通过各自独立的数据线进行传输，这样会导致电控单元针脚数增加，整个电控系统的线束和插接件也会增加，故障率也会增加等诸多问题。
为了简化线路，提高各电控单元之间的通信速度，降低故障频率，一种新型的数据网络CAN数据总线应运而生。CAN总线具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强;在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器、抗滑系统等应用中，CAN的位速率可高达1Mbps。同时，它可以廉价地用于交通运载工具电气系统中。
二、CAN总线简介
CAN，全称为“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域网，是由ISO定义的串行通讯总线，主要用来实现车载各电控单元之间的信息交换，形成车载网络系统，CAN数据总线又称为CAN—BUS总线。它具有信息共享，减少了导线数量，大大减轻配线束的重量，控制单元和控制单元插脚最小化，提高可靠性和可维修性等优点。
CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通信，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。其工作采用单片机作为直接控制单元，用于对传感器和执行部件的直接控制。每个单片机都是控制网络上的一个节点，一辆汽车不管有多少块电控单元，不管信息容量有多大，每块电控单元都只需引出两条导线共同接在节点上，这两条导线就称作数据总线（Bus）。CAN数据总线中数据传递就像一个电话会议，一个电话用户就相当于控制单元，它将数据“讲入”网络中，其他用户通过网络“接听”数据，对这组数据感兴趣的用户就会利用数据，不感兴趣的用户可以忽略该数据。
一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点，但实际应用中，所挂接的节点数目会受到网络硬件的电气特性或延迟时间的限制。使用计算机网络进行通信的前提是，各电控单元必须使用和解读相同的“电子语言”，这种语言称“协议”。汽车电脑网络常见的传输协议有多种，为了并实现与众多的控制与测试仪器之间的数据交换，就必须制定标准的通信协议。随着CAN在各种领域的应用和推广，1991年9月PhilipsSemiconductors制定并了CAN技术规范（Version2.0）。该技术包括A和B两部分。2.0A给出了CAN报文标准格式，而2.0B给出了标准的和扩展的两种格式。1993年11月ISO颁布了道路交通运输工具—数据信息交换—高速通信局域网国际标准ISO11898，为控制局域网的标准化和规范化铺平了道路。美国的汽车工程学会SAE2000年提出的J1939，成为货车和客车中控制器局域网的通用标准。
三、CAN-BUS数据总线的组成与结构
CAN-BUS系统主要包括以下部件：CAN控制器、CAN收发器、CAN-BUS数据传输线和CAN-BUS终端电阻。：
1．CAN控制器，CAN收发器
CAN-BUS上的每个控制单元中均设有一个CAN控制器和一个CAN收发器。CAN控制器主要用来接收微处理器传来的信息，对这些信息进行处理并传给CAN收发器，同时CAN控制器也接收来自CAN收发器传来的数据，对这些数据进行处理，并传给控制单元的微处理器。
CAN收发器用来接收CAN控制器送来的数据，并将其发送到CAN数据传输总线上，同时CAN收发器也接收CAN数据总线上的数据，并将其传给CAN控制器。
2．数据总线终端电阻
CAN-BUS数据总线两端通过终端电阻连接，终端电阻可以防止数据在到达线路终端后象回声一样返回，并因此而干扰原始数据，从而保证了数据的正确传送，终端电阻装在控制单元内。
3．数据传输总线
数据传输总线大部分车型用的是两条双向数据线，分为高位?zCAN-H?{和低位?zCAN-L?{数据线。为了防止外界电磁波干扰和向外辐射，两条数据线缠绕在一起，要求至少每2.5cm就要扭绞一次，两条线上的电位是相反的，电压的和总等于常值。
四、车载网络的应用分类
车载网络按照应用加以划分，大致可以分为4个系统：车身系统、动力传动系统、安全系统、信息系统。
1．动力传动系统
在动力传动系统内，动力传动系统模块的位置比较集中，可固定在一处，利用网络将发动机舱内设置的模块连接起来。在将汽车的主要因素—跑、停止与拐弯这些功能用网络连接起来时，就需要高速网络。
动力CAN数据总线一般连接3块电脑，它们是发动机、ABS/EDL及自动变速器电脑（动力CAN数据总线实际可以连接安全气囊、四轮驱动与组合仪表等电脑）。总线可以同时传递10组数据，发动机电脑5组、ABS/EDL电脑3组和自动变速器电脑2组。数据总线以500Kbit/s速率传递数据，每一数据组传递大约需要0.25ms，每一电控单元7~20ms发送一次数据。优先权顺序为ABS/EDL电控单元发动机电控单元自动变速器电控单元。在动力传动系统中，数据传递应尽可能快速，以便及时利用数据，所以需要一个高性能的发送器，高速发送器会加快点火系统间的数据传递，这样使接收到的数据立即应用到下一个点火脉冲中去。CAN数据总线连接点通常置于控制单元外部的线束中，在特殊情况下，连接点也可能设在发动机电控单元内部。
2．车身系统
与动力传动系统相比，汽车上的各处都配置有车身系统的部件。因此，线束变长，容易受到干扰的影响。为了防干扰应尽量降低通信速度。在车身系统中，因为人机接口的模块、节点的数量增加，通信速度控制将不是问题，但成本相对增加，对此，人们正在摸索更廉价的解决方案，目前常常采用直连总线及辅助总线。
舒适CAN数据总线连接一般连接七个控制单元，包括中央控制单元、车前车后各一个受控单元及四个车门的控制单元。舒适CAN数据传递有七大功能：中控门锁、电动窗、照明开关、空调、组合仪表、后视境加热及自诊断功能。控制单元的各条传输线以星状形式汇聚一点。这样做的好处是：如果一个控制单元发生故障，其他控制单元仍可发送各自的数据。该系统使经过车门的导线数量减少，线路变得简单。如果线路中某处出现对地短路，对正极短路或线路间短路，CAN系统会立即转为应急模式运行或转为单线模式运行。
数据总线以62.5Kbit/s速率传递数据，每一组数据传递大约需要1ms，每个电控单元20ms发送一次数据。优先权顺序为：中央控制单元驾驶员侧车门控制单元前排乘客侧车门控制单元左后车门控制单元右后车门控制单元。由于舒适系统中的数据可以用较低的速率传递，所以发送器性能比动力传动系统发送器的性能低。
整个汽车车身系统电路主要有三大块：主控单元电路、受控单元电路、门控单元电路。
主控单元按收开关信号之后，先进行分析处理，然后通过CAN总线把控制指令发送给各受控端，各受控端响应后作出相应的动作。车前、车后控制端只接收主控端的指令，按主控端的要求执行，并把执行的结果反馈给主控端。门控单元不但通过CAN总接收主控端的指令，还接收车门上的开关信号输入。根据指令和开关信号，门控单元会做出相应动作，然后把执行结果发往主控单元。
（1）安全系统
这是指根据多个传感器的信息使安全气囊启动的系统，由于安全系统涉及到人的生命安全，加之在汽车中气囊数目很多，碰撞传感器多等原因，要求安全系统必须具备通信速度快、通信可靠性高等特点。
（2）信息系统
信息系统在车上的应用很广泛，例如车载电话、音响等系统的应用。对信息系统通信总线的要求是：容量大、通信速度非常高。通信媒体一般采用光纤或铜线，因为此两种介质传输的速度非常快，能满足信息系统的高速化需求。
五、CAN总线技术在汽车中应用的关键技术
利用CAN总线构建一个车内网络，需要解决的关键技术问题有：
（1）总线传输信息的速率、容量、优先等级、节点容量等技术问题
（2）高电磁干扰环境下的可靠数据传输
（3）确定最大传输时的延时大小
（4）网络的容错技术
（5）网络的监控和故障诊断功能
（6）实时控制网络的时间特性
（7）安装与维护中的布线
（8）网络节点的增加与软硬件更新(可扩展性)
六、结束语
CAN总线作为一种可靠的汽车计算机网络总线，现已开始在先进的汽车上得到应用，从而使得各汽车计算机控制单元能够通过CAN总线共享所有的信息和资源，以达到简化布线、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性和可维护性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统之目的，随着汽车电子技术的发展，具有高度灵活性、简单的扩展性、优良的抗干扰性和纠错能力的CAN总线通信协议必将在汽车电控系统中得到更广泛的应用。
参考文献
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近年来，我国道路交通安全形式越来越严峻，在众多的交通事故中，以追尾碰撞与超车侧向碰撞事故这两种类型最为常见。如果能够在事故发生前提醒驾驶员并采取一定的安全措施，对减少交通事故的发生则是非常有用的，汽车防撞预警系统正是基于提高车辆的主动安全性来实现在行车过程中，给驾驶员提供必要的技术设施。
本文在安全跟车模型的基础上，设计了系统构成，并给出了初步的设计方案。对车载测距技术进行了综合比较，确定系统采用毫米波多普勒雷达传感器、超声波传感器和红外线传感器分别对前、后和侧向车间距离、两车相对速度和角度进行测量；在结合各种防碰原理的基础上，把系统分为主控单元子系统、测距子系统、信息采集单元子系统和显示-声光报警子系统四个部分，并确定了实现系统功能所需要的关键技术;在安全距离的基础上，对主控单元子系统和测距子系统进行了软、硬件设计，解决了系统功能所需要的关键技术。
车辆防撞技术作为智能运输系统的一个子课题，将不断成熟和完善，防撞系统的应用可以缩短车辆间的安全行车距离，还可以实现安全超车，保证高速运行车辆的安全性，提高公路运输效率，促进经济的快速发展。
关键词：防撞预警；雷达；超声波；红外线；传感器
英文摘要
Thetrafficsafetyconditionisbecomingmoreandmoreseriousinrecentyears,thestatisticshowsthatamongtheaccidentofhighwaytheRear-endCollisionandSideCollisionarefrequent.Ifthedriverscanbeinformedbeforetheaccidentstakeplace,thesafetylevelwillbeimprovedgreatly.Thehighwayvehicleanti-collisionwarningsystemissuchatechniquebasedontheinitiativesecurityofautomobilewhendriving
Basedonthemathematicmodelofautomobilesafefollowingdistance,thehardwareandsoftwareofthesystemarebuilt.Throughanintegratedcomparisonofdetectingtechniques,themillimeterwavefrequencymodulatedpulse-Dopplerradar、Ultrasonicsensorandinfraredsensorarechosen,whichcanmeasurethelengthwaysdistanceandtransversedistance,relativevelocityoftwovehiclesandazimuthatthesametime.Basedonreferencevarioustheoriesofanti-collisionwarningsystem,thesystemincludesfoursub-systems:themaincontrolunitofsub-system,measuringdistanceofsub-system,informationunitofsub-systemandmonitor,sound&lightalarmofsub-system.Basedonit,thekeytechnologiesinvolvedinthesystemaredetermined.Basedonthesafetydistancemodel,thesoftwareandhardwareofthemaincontrolunitofsub-systemandmeasuringdistanceofsub-systemaredesigned,thekeytechnologiesissolved.
Vehicleanti-collisiontechniqueassub-itemofIntelligentTransportSystemwillgrowupandbeperfectinfuture.Itwillshortenthesafespacebetweencarheads,actualizethesafeovertakingandguaranteevehiclesafety,soitwillhelptoincreasetransportefficiencyandkeepeconomicfastgrowth.
Keyword:anti-collisionwarningsystem;radar;ultrasonic;infrared;sensor
1.1选题意义和背景
汽车业与电子业是世界工业的两大金字塔，随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越来广泛，汽车电子化的程度越来越高。汽车电子技术是汽车技术与电子技术想结合的产物。汽车上的电器与电子控制系统在汽车技术进入机电一体化阶段的今天，地位极为重要，正在汽车技术领域发展成为一门独立的分支学科，其性能的优劣直接影响到汽车的动力性、经济性、可靠性、安全性、排放干净、及舒适性等。电子控制技术在汽车上，首先应用于发动机燃油消耗控制与排放进化与排放控制，接着被应用于底盘部分的控制，以提高行驶的稳定性、安全性、与舒适性等。随着交通运输向高密度发展，电子控制技术又进一步应用于汽车的乘坐安全性和导航等方面。
电子技术在汽车安全控制系统的应用主要是为了增强汽车的安全、舒适和方便。应用的电子技术主要有：电子控制安全气囊，智能记录仪，雷达式距离报警器，中央控制门锁，自动空调，自动车窗、车门、座椅、刮水器，车灯控制，电源控制以及充电器等。近年来汽车的自动调速系统，主动式汽车防撞系统，汽车监测和自诊断系统以及汽车导航系统也得到了广泛的应用。
在过去20~30年中，人们主要把精力集中于汽车的被动安全性方面，例如，在汽车的前部或后部安装保险杠、在汽车外壳四周安装某种弹性材料、在车内相关部位安装各种形式的安全带及安全气囊等等，以减轻汽车碰撞带来的危害。安装防撞保险杠固然能在某种程度上减轻碰撞给本车造成损坏，却无法消除对被撞物体的伤害；此外，车上安装的安全气囊系统，在发生车祸时不一定能有效地保护车内乘务员的安全。所有这些被动安全措施都不能从根本上解决汽车在行驶中发生碰撞造成的问题。如果从预防撞车事故的发生的角度着眼，在提高汽车主动安全性方面下功夫，则可在汽车安全性领域有较大的突破。
汽车发生碰撞的主要原因是由于汽车距其前方物体（如汽车、行人或其他障碍物）的距离与汽车本身的车速不相称造成的，即距离近而相对速度又太高。为了防止汽车与前方物体发生碰撞，汽车的车速就要根据与前方物体的距离变化由执行机构进行控制，使汽车始终在安全车速下行驶。这样就会大大提高汽车行驶的安全性，减少车祸的发生。
发展汽车防撞技术，对提高汽车智能化水平有重要意义。据统计，危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30%，路面相关事故的50%，迎面撞车事故的60%;1秒钟的预警时间可防止90%的追尾碰撞和60%的迎头碰撞。理论上，汽车防撞装置可在任何天气、任何车速状态下探测出将要发生的危险情况并及时提醒司机及早采取措施或自动紧急制动，避免严重事故发生。汽车防撞装置是借助于遥测技术监视汽车前方和后方的车辆、障碍物，并根据当时的车速自动判断是否达到危险距离，及时向司机发出警告，必要时还可进行自动关车、自动紧急刹车。
汽车要避撞就必须凭借一定的装备测量前方障碍物的距离，并迅速反馈给汽车，以在危急的情况下，通过报警或自动进行某项预设定操作如紧急制动等，来避免由于驾驶员疲劳、疏忽、错误判断所造成的交通事故。目前，大家都将防撞技术的关键点着眼于车辆测距技术。
1.2国内外研究的现状
鉴于交通事故的不可预测性和不可绝对避免性，为了减少交通故，优化交通秩序，利用计算机及信息技术来提高道路交通安全和效率已成为国内外研究的热点。二十世纪八十年代以后展开的关于智能交通系统的研究，被认为是解决各种交通问题的一个很好的途径。智能交通系统是将先进的信息技术、通讯数据传输系统、电子控制系统以及计算机处理系统有效地应用于整个运输管理体系，使人、车、路环境协调统一，从而建立一个全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统。其中智能车辆系统涉及到计算机测量与控制、计算机视觉、传感器数据融合、车辆工程等诸多领域。视觉系统在智能车辆中起到环境探测和辨识作用。与其他传感器相比，机器视觉具有检测信息量大，单纯以当前的现实条件出发解决，容易导致系统实时性差。在实际应用中可使用多个摄像机，或者利用高速摄像机的多幅连续图像序列来计算目标的距离和速度。还可根据一个摄像机的连续画面来计算车辆与目标的相对位移，并用自适应滤波对测量数据进行处理，以减少环境的不稳定性造成的测量误差。在智能车辆领域，除视觉传感外，常用的还有雷达、激光、GPS等传感器。
利用信息感知、动态辨识、控制技术与方法提高的主动安全性，是先进汽车控制与安全系统（AVCSS）的主要研究内容.世界各大汽车公司、大学在政府的支持下，都在开展这方面的研究与开发工作。日本各大汽车制造企业如丰田、日产、马、本田、三菱等公司，为实现其运输省提出的发展"先进的安全汽车(ASV)计划"致力于新型安全汽车技术研究开发，并取得了重要的进展。丰田汽车公司使用毫米波雷达和CCD摄像机对本车的距离进行动态监测，当两车距离小于规定值时，系统将发出直观报警信号提醒本车驾驶员。日产汽车公司使用紧急制动劝告系统，利用先进的车距监测系统对跟车距离进行动态监测，当需要减速或制动时，用制动灯亮来提醒驾驶员，并及时监测驾驶员操纵驾驶踏板的踏踩状态，必要时使汽车的自动制动系统前起作用降低车速，在最危险时刻自动制动。本田公司使用具有扇形激光束扫描的雷达传感器，即使车辆在弯道行使也能检测到本车与前方汽车或障碍物的距离降到规定值时，驾驶员仍未及时采取相应措施，便发出警告信号。三菱和日立公司在毫米波雷达防撞方面也做了大量的研究，其雷达中心频率主要选择60~61GHz或76~77GHz,探测距离为120米，尼桑公司为41LV-Z配备了自适应巡航控制系统，该系统利用毫米波雷达作为探测器，为巡航驾驶提供了判断依据。
德国和法国等欧洲国家也对毫米波雷达技术进行了研究，特别是奔驰、宝马等著名汽车生产厂商，其采用的雷达为调频毫米波雷达（FrequencyModulationContinuousWave）,频段选择76~77GHz。如奔驰汽车公司和英国劳伦斯电子公司联合研制的汽车防撞报警系统，探测距离为150米，当测得的实际车间距离小于安全车间距离时，发出声光报警信号。该系统已经得到应用。
美国的汽车防碰撞技术已经相当先进，福特汽车公司开发的汽车防碰撞系统的工作频率为24.725GHz,探测距离约106米。据说该系统理论上能根据转弯的角度信息自动适应路面的转弯情况，仅探测本车道内车辆的信息，从而可避免旁车道上目标物的影响。戴姆勒-克莱斯勒公司的防撞结构主要是两个测距仪和一个影像系统，她能够测出安全距离，发现前方有障碍物，计算机能够自动引发制动装置。戴姆勒-克莱斯勒公司的实验结果显示，车速以每小时32.18公里/小时的速度行驶，在距离障碍物2.54cm的地方停下来。
我国汽车防碰撞系统的研究开发同国外发达国家相比，存在较大差距，近几年相继有一些科研院所、大专院校和公司厂家进行此方面的研究。近距离报警如倒车雷达现已蓬勃地车辆上安装使用，但国内目前生产的中远距离测量普遍达不到要求，表现在最远测距距离近，测距误差大，远远不满足高速公路的安全车距离要求，需进一步研究。
本课题，不是直接测量距离，而是从测量车与车之间相对速度的角度出发，研究利用雷达激光测距、超声波测速及其它相关技术来预测高速行驶车辆的后碰及侧碰问题，实现报警，从而避免事故发生。
本次研究主要针对汽车防撞系统，对前面开发的系统性能进行了改进。主要研究内容包括以下几个方面:
1.汽车纵向防撞系统的总体设计
完成汽车防撞系统的总体设计，把整个系统划分成四个分工不同的子系统，并确定实现总体方案所需要解决的关键技术。
2.汽车防撞安全距离模型的确定
结合系统的技术要求和车辆的行驶情况，对课题组以前提出的安全距离跟车模型进行了改进，使其具有更好的可靠性和实用性，对模型中的个别参数进行重新选取，使模型及模型的参数选取更加合理。
3.进行汽车防撞系统硬件的总体设计并解决关键技术
在以前研究的基础上，重新对汽车防撞系统进行总体设计，提高了系统的实时性，并且电路中硬件器件全部采用贴片封闭形式，提高硬件系统的抗干扰性和可靠性。本论文中着重论述了主控单元子系统和雷达工作数据发送单元的硬件设计，解决了汽车防撞系统中的雷达测距系统这一关键技术，使该课题的研究从模拟实验阶段过渡到实车实验阶段。
4.按照系统的功能需求，制定了各子系统之间通讯的通讯规约，并用MCS-51汇编语言设计了系统的主控单元子系统软件和雷达测距子系统中雷达通讯数据发送单元软件。
5.在模拟实验的基础上，通过装车实验，验证了系统所要求的各种性能。
1.3本文的主要工作和内容安排
本文在第一章绪论中阐述了汽车防撞技术产生的背景及现实意义，主要研究内容并对现有的防撞技术进行了归纳和总结，进而提出本课题的研究思路和新颖所在;第二章主要阐述了测距传感器的选择，并且确定了三种测距方法；第三章进行了报警系统防撞模型的建立;第四章进行了硬件设计和实验验证;第五章为系统的软件设计，第六章为结论与展望。
目录
第一章绪论1
1.1选题意义和背景1
1.2国内外研究的现状2
1.3本文的主要工作和内容安排5
第二章几种测距方式的比较和选择6
2.1激光方式7
2.2超声波方式8
2.3红外线方式9
第三章系统模型的建立10
3.1追尾防撞模型的建立10
3.1.1模型建立的理论依据10
3.1.2模型的建立12
3.1.3模型的讨论17
3.1.4模型参数的讨论18
3.2超车侧向防撞模型的建立19
3.2.1模型的建立19
3.2.2模型参数的选择26
3.2.3模型的最小转角与最大转角数据分析28
第四章系统硬件设计30
4.1单片机的性能特点30
4.1.1单片机的选择30
4.1.2MCS-51单片机的主要性能31
4.1.3单片机系统的设计要求31
4.2追尾碰撞报警系统硬件设计32
4.2.1测量距离通道的设计32
4.2.2测速通道的设计33
4.2.3开关量输入通道的设计34
4.2.4转向、油门、制动信号的采集35
4.2.5声光报警的设计36
4.2.6显示装置的设计39
4.2.7电源设计43
4.2.8电路板的电源保护装置和电源的抗干扰的设计44
4.2.9"看门狗"电路的设计44
4.3系统主要传感器47
4.3.1毫米波雷达传感器48
4.3.2超声波传感器53
4.3.3红外线传感器55
4.3.4霍尔车速传感器55
4.3.5转向角度传感器59
4.3.6制动踏板传感器60
4.3.7油门传感器61
4.3.8路面状况选择开关61
4.4系统总体电路图64
第五章报警系统软件程序的实现65
5.1系统报警方式65
5.2程序设计思想65
5.3程序的实现66
第六章结论与展望71
6.1结论71
6.2展望71
参考文献73
附录76
本论文中虽然对安全距离模型进行了改进，但仍需进一步改进和细化，采用一定的控制理论和算法，使模型更具有科学性、可靠性和可操作性。本系统现阶段只是就危险情况实现了向驾驶员报警，事实上由于驾驶员的反应性有差异及注意力不集中、疲劳驾驶等因素的存在，有时未必能及时采取减速、刹车等措施，因此系统下一步的目标是实现自动刹车的功能，使驾驶员的安全更有保障。
（1)本系统只是在理论上讨论了汽车防碰撞的问题，由于实验设备和时间问题还没有进行实验。
(2)本系统还应该进一步在复杂天气(雨、雪、大雾)，潮湿、冰雪路面上进一步测试，验证系统的设计功能。
(3)在本系统基础上，进一步开发车辆自适应巡航控制系统，使车辆的舒适性和主动安全性得到提高.
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西南交通大学 交通工程系 05交运2班 于鸿泽 周琳
【关键词】智能驾驶 智能汽车 发展现状 智能技术
【引 言】
随着更加先进的灵巧型传感器、快速响应的执行器、高性能ECU、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通讯技术在汽车上的广泛应用，现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化产品方向发展，以达到“人—汽车—环境”的完美协调。
【正 文】
一、智能驾驶过程的实现
智能驾驶的实现需要大量的电子电路元件支持，主要有：传感器、电控单元（ECU）、执行器、控制策略、总线、电源、智能通信系统。
随着传感器技术、信息处理技术、测量技术与计算机技术的发展，智能驾驶系统也得到了飞速的发展。
现在的智能驾驶技术大多是通过多传感器实现的。多传感器信息融合实际上是人对人脑综合处理复杂问题的一种功能模拟。多传感器信息融合就像人脑综合处理信息的过程一样，它充分利用多个传感器资源，通过对各种传感器及其观测信息的合理支配与使用，将各种传感器在空间和时间上的互补与冗余信息依据某种优化准则结合起来，产生对观测环境的一致性解释或描述。信息融合的目标是基于各种传感器分离观测信息，通过对信息的优化组合导出更多的有效信息。这是最佳协同作用的效果，它的最终目的是利用多个传感器共同或联合操作的优势来提高整个系统的有效性。
目前经常使用一个雷达传感器探测前方的车辆或障碍。雷达虽然在直路上的性能良好，但当道路弯曲时，探测的信号将不完全可靠，有时还会有探测的盲点或产生错误报警。为了防止错误报警，常对雷达的输出进行标准卡尔曼滤波，但这并不能有效解决探测盲点问题。为了更可靠地解决这类问题，可以使用扫描雷达或多波束雷达，但其价格昂贵。这里选用低价的视觉传感器作为附加信息，视觉传感器经常能提供扫描雷达和多波束雷达所不能提供的信息。
雷达传感器和视觉传感器配合作用实现对复杂道路状况的探测、识别，然后将信息通过总线电路发送给ECU，ECU处理后将命令发送给执行器，执行器将作用于汽车的油门、动力、转向、刹车等系统，实现汽车的只能行驶。［本站论文由中国收集整理，转载请注明出处中国］
二、智能汽车发展现状
回想过去，汽车都是由驱动装置驱动几乎所有的机械和液压系统，现在则由电子元件和系统的组合来完成。电子感应器增强或甚至已经取代了各种机械系统。一些高档汽车具有多达70个ECU。一般汽车的感应器数量已经达到35个，而一个高档汽车的感应器数量达到了60个。通常汽车还附带6个左右的气囊。这意味着现在的汽车更复杂、更安全，并且驾驶起来更简单。和以前的汽车相比，它们也更具智能化，并将继续获得更高的智能。
1、 智能泊车的Lexus LS460
Toyota公司2006年推出（最近才进入中国市场）的Lexus LS460最大的卖点就是智能泊车系统，该车型的电视广告就是在展示智能泊车系统其精准的泊车路线。Lexus LS460的智能泊车辅助系统可对后座和前座摄像头的图像进行处理，利用该结果去控制电子动力方向盘和一个电子油门。只需轻触一个按钮和驾驶者的少许制动，系统就可以把车刹住。同样地，LS460的VDIM(Vehicle Dynamic Integrated Management)系统从各种感应器中搜寻数据以预知刹车。利用这一数据，加上驾驶者的输入信息来帮助驾驶者恢复对汽车的控制。它通过启动电控刹车、电子动力转向、防抱死制动、车辆稳定性控制、刹车辅助、电子刹车力分配和引擎扭矩等功能来恢复控制。
2、 雷达和摄像头加强了驾驶技术
在像Mercedes-Benz S-class这样的车上，24/77 GHz雷达导航系统在提高安全性方面起到很重要的作用。Brake Assist(刹车辅助)、Parking Assist(泊车辅助)、Pre-Safe(预警安全)、Distronic Plus(巡航控制)以及Adaptive Brake(自适应制动)功能采用七个雷达感应器(五个在前缓冲器、两个在后缓冲器)来加强安全水平。拥有这些功能，汽车就可以感应到即将发生的碰撞，使驾驶者可以采取躲避措施。雷达系统允许自动制动应用。另外，如果探测到潜在的碰撞，它就会关闭天窗和加固安全带。［本站论文由中国收集整理，转载请注明出处中国］
现在基于雷达和自适应巡航控制的系统正蓬勃发展，在很多Mercedes-Benz和Toyota模型中都可以发现他们的身影。Volkswagen Passat和BMW的3系列也同样具有这样的雷达。为了改善交通安全，NISSAN公司开发了车距控制辅助系统(Distance Control Assist System)以帮助驾驶者控制他们自身与面前车辆之间的距离。这个系统采用一个在前缓冲器的雷达感应器，来确定定驾驶者的尾随距离和双方车辆的相对速度。如果驾驶者松开加速踏板，或者没有踩住加速踏板，系统就会自动启动制动。如果系统确定需要制动，那么在仪表板和蜂鸣器上就会出现一个指示器，然后加速踏板会自动上移以帮助驾驶者转换到制动。［本站论文由中国收集整理，转载请注明出处中国］
另一个关键功能，即摄像头，给驾驶者返回狭窄停车位并执行能见度受限操作时提供了更佳的视野。研究表明，很多儿童是因为驾驶者在返回停车位的时候看不见他们而致死的。复杂的全轮驱动一度只是高档汽车的安全堡垒。而如今，它是很多车辆的标准配置。这些系统通过瞬间提供车轴最需要的动力，可在恶劣的驾驶条件下提供最佳动力。
3、 智能化车灯
对安全性的关注也延伸到前灯。由Gentex公司开发的Chrysler 300C具有Smart Beam系统。它根据公路情况自动开启和关闭前灯。在后视镜里装了一个前向CMOS图象感应器，它让车灯一直维持开启状态，直到在公路上探测到其它车的前灯或尾灯，它才转换到近光灯。为了避免分散相向行驶驾驶者的注意力，该系统可使远光灯渐开和渐关。
Mercedes-Benz S-class汽车有两个照射公路的红外线前灯。当汽车的近光灯打开，它们将驾驶者的视野范围扩展到150多米，使其能更快看见行人、停泊的汽车和其他障碍物。同时也减少了黑暗中驾驶发生碰撞的危险。
4、 智能驾驶环境——无线基础设施
到目前为止，汽车中的无线技术仍限制在车载蜂窝电话。但是当这些研究者针对路边站的安全架构而进一步调查Wi-Fi通信使用状况的时候，这可能会有所改变。
交通部(DOT)的VII计划试图使用无线连接来避免碰撞。有车辆接近十字路口或死角的时候，基站将通知和提醒其它基站和驾驶者。该系统也会提供交通速度和密度的数据，使路标可以通知驾驶者在进入高速公路前倒车。
该计划还将开发可以在不同情况下警告驾驶者的集成先进技术，这些情况包括：当驾驶者将要离开公路的时候，当驾驶者和另一企图改车道的车辆有碰撞危险时候，以及和前方车辆有碰撞危险的时候。
5、 动力传动电子控制系统
主要包括发动机电子控制（包括汽油机和柴油机）、自动变速器控制（ECT、CVT/ECVT等）以及动力传动总成的综合电子控制等。控制系统主要由各种传感器、执行机构和电控单元（ECU）组成。其主要是保证汽车在不同的工况下均能处在最佳状态下运行，并简化驾驶员的有关操作，从而降低油耗和排放，减少动力传动系统的冲击，减轻驾驶人员的劳动强度，提高汽车的动力性、经济性和舒适性。
6、底盘电子控制系统
包括制动防滑与动态车身控制系统（ABS/ASR、ESP/VDC）,牵引力控制系统、悬架及车高控制系统、轮胎监测系统(TPMS)、巡航控制系统（CCS）、转向控制系统(如4WS)、驱动控制系统（如4WD）等。其主要用于提高汽车的安全性、舒适性和动力性等。近些年来，这类控制系统开始在普通轿车上广泛采用。
7、 车身电子控制系统
主要包括安全气囊（SRS）、自动座椅、自动空调控制、车内噪音控制、中央防盗门锁、视野照明控制、自动刮水器、自动门窗、自动防撞系统以及满足不同用电设备的电源管理系统。主要是用来增强汽车的安全性、舒适性和方便性。
8、 多媒体娱乐、通讯系统
主要包括车载多媒体系统、驾驶员信息系统、语音系统、智能交通系统(ITS)、车辆导航系统(GPS/DGPS等)、计算机网络系统、状态监侧与故障诊断系统等。用于联结“人—车—路—环境信息”，以及协调整车各部分的电子控制功能。
[论文摘要]汽车是当前重要的交通工具，汽车的发明和汽车相关技术的发展极大地改变了人们的出行方式，加快了商品和人员的流通。
随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越广泛，汽车电子化的程度也越来越高。汽车技术与电子技术相结合催生出汽车电子技术概念。电子技术在现代汽车工业中的广泛应用加快了电子汽车的发展趋势，推动了汽车功能的多元化和便捷化。
一、汽车电子技术
现代电子技术与汽车工业的结合促成了电子汽车概念的诞生和实现，概括地来说当前的汽车电子技术主要包括：智能化集成传感器：提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号作坊大处理。同时，他还能自动进行时漂、温漂和非线性的自动校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，保证传感器信号的质量不受影响；嵌入式微处理机已广泛地应用与安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。软件技术：随着汽车电子技术应用的增加，对有关控制软件的需求也相应增加，并可能要求进一步计算机联网。因此，要求使用多种语言，并开发出通用的高水平软件，以满足多种硬件的要求。轿车上多通道传输网络将大大地依赖于软件；多通道传输技术，多通道传输技术的采用，对电子控制集成化的实现是十分必要和有效的。采用这种技术后，使各个数据线成为一个网络，以便分享汽车中心计算机的信息。汽车车载电子网络：汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。随着电控器件在汽车上越来越多的应用，车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。为了进一步提高行使的经济性，温度及车速等信息必须在不同控制单元间交换。由此，以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。集成化技术：汽车电子技术的一个发展趋向是功能集成化，从而实现更经济、更有效以及可诊断的数据中心。光导纤维：汽车电子技术的进步，已使各系统控制走向集中，形成整车控制系统。这一系统除了中心电脑外，甚至包括多达23个微处理器及大量传感器和执行部件，组成一个庞大而复杂的信息交换与控制系统等。
二、国内汽车电子技术发展
电子技术在汽车工业中的应用加快了汽车技术的升级和突破，自20世纪80年代以来，汽车工业的长足发展，也是以电子技术（特别是计算机、集成电路技术）为动力而实现的。采用电子技术是解决汽车所面临的诸多技术问题的最佳方案。因此一国电子产业的发展水平及其在汽车工业领域的应用情况决定了其在未来轨迹汽车行业竞争中的地位和影响力。目前，国产汽车的电子技术应用多数还处于初级阶段。只有少数厂家，主要集中在一些中外合资和国内较为先进的汽车生产厂家，开始将电子控制装置应用在汽车工业中。国内现在采用的电子装置主要包括发动机的燃油喷射、电子点火控制、汽车安全性方面的安全气囊，ABS等领域，而且多数为直接引进国外产品组装，国内科研院所目前有关汽车电子技术应用的研究也主要集中在发动机控制、电控悬架、ABS系统等几个方面，在汽车的电子网络化技术、GPRS导航及智能交通系统的研究等方面与国外还有一定差距。
三、现代电子技术促进汽车智能管理的发展
随着经济的快速发展和人民群众对汽车工业要求的逐步提高，当前的电子技术在汽车工业领域里得到了很好较快较好的应用。汽车智能管理系统就是这一应用的重要体现。车辆智能管理仪（以下简称管理仪）硬件构成主要由CPU，数据存储器扩展电路、IC卡接口电路、GPS接收电路、光电隔离的输入、输出电路、数码相机控制电路、指示灯、蜂鸣器及电源部分组成。采用GPS接收机接收卫星的信号，经过计算后可得出车辆所处的经纬度、行驶速度、行驶方向等参数。管理仪还能够采集与司机操作有关的数据，如刹车、远光灯、近光灯、左右转向灯、喇叭、雾灯、制动气压、车门开关等参数。管理仪根据预先设定的时间间隔和特殊事件的触发，将有关数据保存入IC（IntelligentCard）卡中。根据这些数据，车辆管理部门就可以对车辆的历史运行状况进行检查、管理，以确定车辆是否按照规定的要求运行。管理仪还能够对最近15次停车前，每次停车前50秒的所有信息进行详细记录，GPS数据的采集速度受GPS系统的限制，每秒钟记录1次，其他参数每隔0.2秒记录一次。管理仪还具有数码照相机的控制接口，可以根据外部触发信号，对车内的情景拍照。
汽车工业是高科技工业，汽车性能的每一步提升都伴随着新技术、新工艺的运用。电子技术是21世纪推动经济发展和社会变革的重要技术之一，电子技术的发展及其在汽车工业领域的广泛应用将有效提升汽车工业的发展水平。
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