一种汽车开门主动防撞预警装置的设计与研发
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作者:徐帅帅 经淇 滕兆霞
摘 要：传统的汽车开门防撞预警装置随着距离的增加，预警成功率大幅度降低，为此，研发一种汽车开门主动防撞预警装置。选择LPC2194芯片作为预警装置的主要控制芯片，利用改进的基于CFAR的动态目标检测方法检测障碍物，使用激光传感器测量汽车与障碍物间的距离，根据实际情况确定激光传感器的技术参数，分析测距结果，以此为依据，控制声光报警模块，显示出不同的预警结果，实现汽车开门防撞主动预警。实验结果表明：与传统的预警装置相比，设计的汽车开门主动预警防撞装置在距离远的位置依然能保证较高的预警成功率，说明该装置更适合应用在实际项目中。
关键词：汽车开门 防撞预警 激光传感器 CAN通信
中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）02（c）-0071-02
目前汽车行业发展迅速，汽车已经进入千家万户，汽车的安全性越来越受到人们的重视，很多人在开车门时不注意，造成程度不一的安全事故[1]。汽车开车门发生的安全事故逐年呈上升趋势，这种不经意间的小事，引来了比较大的麻烦，甚至使车辆前后的行人或车辆受到伤害，造成致人伤亡的重大交通事故，此类事故对人身伤害和生命安全的危害远远大于某些类型的交通事故。一部分传统的汽车开车门时没有任何提示;有些汽车开车门时，会启动车辆前后左右灯光闪烁，提示他人注意[2]。为此设计一种汽车开门主动防撞预警装置。
1 防撞预警装置主要构成部件设计
防撞预警装置设计中主要通过主控单元控制各个部分工作，是整个预警装置的核心，采用LPC2194芯片，该芯片是一个支持实时仿真和跟踪的微型控制器，内部存在4个CAN接口，具有较强的实时性和可靠性[3]。通过CAN接口调试传感器，并建立传感器与声光报警模块的桥梁。将激光传感器安置在汽车的侧面、前方以及后方，从多角度实现汽车开门防撞功能。
考虑汽车开门主动防撞的实际情况，设置的激光器主要通过对被测目标发射一个光信号，接收装置根据反射回来的光信号往返经过的时间，计算出与目标之间的距离，将相关数据传送至声光报警模块，判断测量的距离是否为安全距离。通过上述内容确定使用的激光测距仪的技术参数，其测距范围在4～100m之间，测量频率为50Hz，测量精度为80cm，输入电压为12V，输出接口为RS232，波特率为9600。
通过激光传感器获得测距结果，判断是否为危险距离，若判断为危险距离，则激活声光报警模块。声光报警模块由二极管和蜂鸣器组成，设置不同发光颜色的激光用来区分不同程度的预警情况。设置黄灯为提醒，红灯为危险，当安装的某一个传感器测量距离为最小安全距离时，相应的指示灯亮起，同时蜂鸣器报警。
2 动态目标检测方法设计
汽车开门导致的交通事故往往是由于對动态目标的检测出现问题，为了提高主动检测动态目标的成功率，根据动态变化的噪声强度调整识别门限。
采用一种改进的基于CFAR的检测方法。对a个检测单元各自排序，选择最大、最小值取平均值，将该均值作为平均干扰功率W，结合门限因子，通过计算得到检测门限功率W0，比较各个检测单元平均功率W（a）与门限功率W0，当W（a）≥W0时认为存在可能碰撞的目标，否则认为不存在可能碰撞的目标，汽车处于安全环境，可进行开门操作。
3 预警装置性能测试实验
汽车开门主动防撞预警装置测试实验所使用的仪器设备包括硬件和软件，具体实验设备见表1。
将以上设备正确连接到一起，上电稳定后，根据模拟信号的输出判断是否能够正确报警。测试该预警装置在不同的汽车侧向距离的预警效果，为了更好地验证预警装置的性能，引入传统的防撞预警装置，在相同的测试环境下，测试预警效果，并对比分析获得的结果。测试结果见表2。
观察表2测试结果，随着测试点侧向距离的增加，预警装置的预警次数逐渐下降，传统的预警装置在测试距离为4m时，在400次测试中预警成功率为95.13%，在测试距离为12m时，预警成功率为76.54%。而设计的预警装置在测试点侧向距离为4m时，预警成功率为99.75%，在12m时，预警成功率为98.89%。对比两者测试结果，设计的的预警装置预警成功率更高，该装置性能更优越。
4 结语
随着汽车的普及，其相关的电子技术发展越来越快，汽车上安装越来越多的电子产品来保证人们与汽车的安全。设计一个汽车开门主动防撞预警装置，选择合适的主控芯片控制整个装置，将装置中的各个部分联系在一起，使用激光传感器测量汽车与障碍物之间的距离，根据距离的远近判断是否安全，通过声光报警模块实现预警。经过实验，证明了该装置具有良好的预警能力。但是设计中依然存在不足之处，还有许多细节需要考虑，希望设计的主动防撞预警装置能够对后续的研究提供一定的帮助。
参考文献
[1] 马浩越，刘晶郁，杨炜.车载GigE Vision实时前方车辆防撞预警系统设计[J].中国科技论文，2018，13（10）：1120-1126.
[2] 张鉴，周道逵，童睿，等.汽车防撞雷达中频信号处理系统的优化方案[J].汽车工程，2017，39（1）：47-51.
[3] 解云，徐彬.基于自适应障碍物识别的汽车主动防撞系统[J].机械设计与制造，2018（4）：165-167，171.
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