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關鍵詞安全氣囊；汽車碰撞；數據融合；模式識別
1引言
汽車安全氣囊的應用拯救了許多乘員的生命。但隨著汽車的應用越來越多，氣囊錯誤彈出的情況也時有發生，這樣反而會威脅到乘員的安全，所以必須提高安全氣囊的控制性能。因此，我們也需要進一步研究氣囊控制算法。
汽車安全氣囊技術發展到今天，其優劣已經不在于是否能夠判斷發生碰撞和實現點火，現代的安全氣囊控制的關鍵在于能夠在最佳時間實現點火和對于非破壞性碰撞的抗干擾。只有實現最佳時間點火，才能夠更好的保護駕駛員和乘客。
最佳時間的確定在于當汽車發生碰撞的過程中，乘員向前移動接觸到氣囊，此時氣囊剛好達到最大體積，這樣的保護效果最好。如果點火慢了，則乘員在接觸氣囊的時候，氣囊還在膨脹，這樣會對乘員造成額外的傷害。如果點火快了，乘員在接觸到氣囊的時候氣囊已經可以萎縮，則氣囊不能對乘員的碰撞起到最好的緩沖作用，也就不能很好的起到對乘員的保護作用。
圖1氣囊示意圖
第二個是氣囊的可靠性問題，也就是對于急剎車、過路坎和其他非破壞性碰撞時引起的沖擊信號的抗干擾。汽車在顛簸路面上行駛或以很低速度的碰撞產生的加速度信號可能會令氣囊誤觸發，一個好的控制系統應該能夠很好的識別這些信號，從而在汽車產生非破壞性碰撞時不會使氣囊系統誤打開。
第三個就是氣囊控制技術的基本指標，包括避免以下情況：①氣囊可能在很低的車速時打開。車輛在很低車速行駛而發生碰撞事故時，只要駕駛員和乘員系上了安全帶，是不需要氣囊打開起保護作用的。這時氣囊的打開造成了不必要的浪費。②當乘客偏離座位或座位上無人，氣囊系統的啟動不僅起不到應有的保護作用，還可能對乘客造成一定傷害[1]。
2安全氣囊點火控制的幾種算法
1)加速度法
該算法是通過測量汽車碰撞時的加速度（減速度），當加速度超過預先設定的閾值就彈出安全氣囊。
2)速度變量法
該算法是通過對汽車加速度進行積分從而得到加速度變化量，當加速度變化量超過預先設定的閾值時就彈出安全氣囊。
3)加速度坡度法
該方法是對加速度進行求導得到加速度的變化量作為判斷是否點火的指標。
4)移動窗積分算法[2]
對加速度曲線在一定時間內進行積分，當積分值超過預先設置的閾值時，就發出點火信號。
2.1移動窗積分算法
下面具體介紹一下移動窗積分算法，選定以下幾個觀察量作為氣囊點火的條件指標。①汽車碰撞時的水平方向加速度（或減速度）ax。ax是直接反映碰撞激烈程度的信號，而且ax在最佳點火時刻的選取中起關鍵作用。②汽車碰撞時垂直方向的加速度ay，氣囊控制系統加入ay對非碰撞信號能起到很大的抗干擾作用，當汽車發生正向碰撞時，ay與ax有很大的不一致性[3]；而當汽車受到路面干擾，例如汽車與較高的臺階直接相撞時，ay與ax有很大的一致性[3]，可以由此來判別干擾信號。
結合這幾個量，得出一個判斷氣囊點火的最佳指標。
需要采樣一個時間段（從碰撞開始）ax的值，根據這一系列的值才能判斷碰撞的激烈程度.氣囊點火控制算法應在發生碰撞后20～30ms內做出點火判斷，因為氣囊膨脹到最大需要時間大概為30ms[4]，在碰撞初速度為28.4km/h時，人體向前移動5inch到達接觸氣囊的時間大概為70ms，則目標點火時刻為70－30＝40ms，所以氣囊打開應該在碰撞后的40ms時刻，所以算法必須在20～30ms內做出點火決定。這樣可以采樣碰撞后的20個加速度值（頻率是1kHZ）作為算法的輸入值。而對于垂直方向也可以如此采樣。則可得兩組值：ax(1)，ax(2)……ax(20)；ay(1)，ay(2)……ay(20).
移動窗算法中對ax的處理為（1）式：
(1)
圖2移動窗口算法示意圖
其中t為當前時刻，w為時間窗寬度（采樣時間寬度），對ax(t)進行積分，得到指標S(t，w)，當S(t，w)超過預先設定值時，則發出點火信號。
寫成離散形式，如式(2)：
(2)
n為當前時間點，k為采樣點數，f為采樣頻率。
加上垂直加速度之后，可以提高對路面干擾的抗干擾能力[3]，形式如式(3)：
(3)
S(n，k，ρ)為雙向合成積分量，n，f，k如上定義；ρ為合成因數，表征兩個方向加速度在合成算法中的權重。這種算法主要是考慮了汽車碰撞時的加速度因素，當加速度的積分達到一定值的時候，表示汽車的碰撞劇烈程度也到達一定值，會給乘員帶來一定傷害。而且這種算法對于判斷最佳點火時刻也是很有優勢的，經過實驗，利用這種算法得出的點火時刻離汽車碰撞的最佳點火時刻（利用攝像得出）僅差幾毫秒[2]，符合要求的精度。
但是這種算法也有其不足，例如沒有考慮碰撞時的速度以及座位上有沒有人的因素，這樣當汽車低速運行的時候，還是有可能引起誤觸發。如果將速度和座位上是否有人的信號引入，則可以進一步減少誤觸發的機會。
2.2利用數據融合提出的改進算法
由上面的敘述中我們可以知道，移動窗積分算法對于氣囊彈出與否進行判斷主要是根據積分量S，現在我們對積分量進行一些改造，可以克服上述缺點。具體做法如下，加入以下幾個觀察量：
（1）汽車碰撞時的水平方向速度v，v可以反映汽車碰撞時乘客的受傷害程度。v越大，乘客的動能就越大，碰撞時受到的傷害就越大。v是判斷氣囊是否應該打開的最直接的指標。（2）坐位上是否有乘員的信號[5]。坐位上無人時，當發生碰撞則可以不彈出氣囊，這樣做可以減少誤觸發的幾率，同時避
免對其他乘員的傷害。
引入函數，這個函數的波形為：
圖3函數波形圖
當v超過30km/h的時候，y的值就大于1；反之就小于1。現在普遍采用的標準是，安全帶配合使用的氣袋引爆車速一般為：低于20km/h正面撞擊固定壁時，不應點爆。而在大于35km/h碰撞時，必須點爆。在20km/h和35km/h之間屬于可爆可不爆的范圍。所以我們取v0＝30km/h為標準點，這樣結合上面的移動窗積分算法，提出新的S1，則S1為：
(4)
這樣當v>v0時，汽車點火引爆的靈敏度就比原來大了；而v<v0時，點火靈敏度就比原來小了。再引入座位是否有人信號c，有人時c＝1，反之c＝0。
(5)
S''''即為加入了v和c的雙加速度合成積分量，其優點是可以減少氣囊誤觸發的幾率，更好的保護乘員的安全。
再考慮到v>v0時引爆氣囊的靈敏度不需要太大，可以適當調整的系數為1/∏，此時y函數圖形如圖4。
由圖4可看到，采用增加了速度函數的算法后，使到v>v0時的靈敏度適當增加，同時也有效的減少了v<v0（低速）時的誤點火幾率。這個參數可以通過大量的碰撞實驗來確定，使得點火效果最優。
2.3利用模式識別的方法提出的控制算法
上述利用數據融合改進的移動窗控制算法是一種利用直觀概念進行設計的方法，采用的是實時計算得出碰撞判決指標，缺點是計算量比較大，控制系統的性能要求較高。如果能夠直接根據輸入進行點火判斷，則計算量會大大減少。
為了減少計算量，使點火控制速度更加迅速，可以采用模式識別的方法。原理如下，在臺車碰撞試驗中采用第二節中提出的加入了速度函數的改進移動窗算法，對不同的輸入（加速度和速度）及其結果進行判斷，并將其記錄下來，得到一個數據庫。再利用模式識別的方法，結合大量的記錄，則可以求出某一車型的氣囊點火判斷的判別函數。然后在實際應用中可以利用判別函數對輸入的加速度和速度直接進行判別，對汽車狀態（氣囊彈出和氣囊不彈出）進行分類，從而大大減少計算量。
圖4函數波形圖
3設計判別函數原理
氣囊的彈出(w1)與不彈出(w2)可歸結為通過對對象（汽車的碰撞）n組特征觀察量（a1，a2....an，v）的判斷（這里取汽車碰撞的加速度和速度為特征觀察量），從而對x＝[a1，a2....an，v]進行歸類。在歸類中，我們總是希望錯誤率最小，所以可以采用基于最小錯誤率的貝葉斯決策[6]。
通過對上述數據庫的統計，我們可以得到氣囊彈出的概率P(w1)，從而P(w2)=1－P(w1)。
要對x進行分類，還需要類條件概率密度。p(x|w1)是氣囊彈出狀態下觀察x的類條件概率密度；p(x|w2)是氣囊不彈出狀態下觀察x的類條件概率密度。這樣我們可以算出w1和w2的后驗概率，如式(6)：
(6)
基于最小錯誤率的貝葉斯決策規則為：如果P(w1|x)>P(w2|x)，則把x歸類于彈出狀態w1，反之P(w1|x)<P(w2|x)，則把x歸類于不彈出狀態。把它設計成分類函數的形式，則可以直接利用分類函數進行判別。如式(7)：
(7)
x是樣本向量，w為權向量，w0是個常數。在實際操作中，可以通過上述數據庫中大量的樣本來計算出w和w0。得出g(x)后，則可以對實際中檢測到的一組特征值進行評估，以決定是否引爆氣囊。
二維的情況下g(x)的示意圖如圖5所示。
圖5分類函數示意圖
如圖5所示，分類函數g(x)可以將兩種狀態（引爆氣囊和不引爆氣囊）很好地區分開來，實現了對汽車碰撞狀態的即時判斷。而這種算法只要求系統進行一個查表的運算，大大減少計算量。
4總結
綜上所述，移動窗算法對于低速的抗干擾方面存在不足；而加入了速度函數的改進算法，能夠適當增加系統在高速時的靈敏度，又能減少低速時的氣囊誤觸發幾率，符合現代安全氣囊的控制要求；模式識別的控制算法是建立在前面正確的控制算法的基礎上，利用大量的歷史數據得出判別函數，從而直接對氣囊是否彈出進行判斷，大大減少計算量。
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關鍵詞： 頻率響應分析； 側碰傳感器； 模態； MSC Nastran
中圖分類號： U461.91文獻標志碼： B
0引言
側面碰撞傳感器的主要作用是檢測車身上碰撞傳感器所在位置的加速度信號，并將信號發送至安全氣囊ECU控制單元，由ECU識別加速度信號，并判斷是否需要點火.
汽車在行駛過程中，會受到發動機、變速器、傳動軸和道路等內部和外界的激勵，這些激勵的范圍幾乎覆蓋從低頻到中高頻幾乎所有頻率.受內部和外界激勵的作用，側碰撞傳感器安裝點有共振的可能.當發生共振時，安裝點會出現較大的振幅，此時側碰傳感器采集到的異常加速度信號會傳遞給安全氣囊ECU，當安全氣囊ECU誤認為達到碰撞減速度閾值時，會導致安全氣囊的誤爆，給顧客人身安全和公司財產帶來不必要的損失.因此，必須在產品設計階段對傳感器安裝位置的頻率響應特性進行預測，保證其頻率響應特性曲線滿足廠家對產品安裝位置的要求.[1]利用MSC Nastran頻率響應分析功能對某車型碰撞傳感器安裝點進行仿真分析，以驗證其性能能否滿足目標要求.
1分析理論
在MSC Nastran頻率響應分析中，有兩種不同的數值方法供選擇：直接法（SOL108）和模態法（SL111）[2]，本文采用模態法對側碰傳感器安裝點進行頻率響應分析.
模態頻率響應分析是主模態分析的擴展.作為推導的第一步，假定x=ξ（ω）eiωt （1）將變量從物理坐標u（ω）轉換到模態坐標ξ（ω）.因為很少用到所有的模態，所以上式通常是近似代換.
7結論
通過CAE分析與實測試驗的相關性對比研究發現，利用MSC Nastran強大的頻率響應分析功能，在設計初期對汽車電子產品固定點進行頻率響應分析是可行的，并且可以盡早的驗證設計的有效性，為性能設計提供數據支持.
參考文獻：
關鍵詞：道路交通；汽車；新技術；安全性
中圖分類號：F407.471文獻標識碼：A文章編號：1674-9944（2013）10-0213-03
1引言
汽車在給人們帶來極大便利的同時，也帶來了安全隱患、環境污染及能源危機等方面的問題。因車而產生的交通事故對人們的生命財產安全造成嚴重威脅。
而據相關專家統計[1]，我國歷年的交通事故起數數據如圖1、圖2，由此圖中數據分析可知，隨著汽車安全新技術的發展交通事故起數自2002年起開始成呈現下降趨勢，事故死亡人數自2005年也呈現明顯下降趨勢。分析其原因，除了相應有效的管理制度及相應法規等因素，其主要原因應該是汽車的安全技術有了明顯進步，汽車安全新技術對于道路安全性起到極大的推進作用。
2車輛的安全性能
車輛可以說是道路交通事故發生的主要直接因素，因此提高車輛的安全性能對于減少和預防交通事故的發生也是極有效的措施。車輛指機動車，主要包括小車、公共汽車、貨車與大卡車以及摩托車。摩托車及卡車的安全性能很難在短時間內改進，可摩托車、卡車的安全及由其給道路交通帶來的安全隱患是不可忽視的，由相關研究可知，目前交通安全計劃相關部分正在著重解決摩托車及卡車的安全隱患，汽車設計師和生產制造商正努力地提高小車、客車車輛的安全性能。
汽車安全性主要包括了汽車主動安全性、被動安全性、事后安全性和車外安全性等幾個方面。顧名思義，主動安全性指的是汽車預防和回避事故的性能，主要包括制動性能、操縱性能、燈光和視野等；被動安全性指的是汽車減輕事故過程中對乘員傷害的性能，主要包括車身結構、座椅、安全帶、安全氣囊、安全玻璃、方向柱、車頂和車門強度內飾緩沖性能等；事后安全性主要是指防止火災和緊急脫出性能；車外安全性主要是指汽車對車外行人的保護性能[2]。自各國制訂了用于指導汽車安全性設計的一系列汽車安全標準和法規以來，主要的汽車生產制造廠家成立了相應的安全研究機構，以提高安全性技術水平。隨著電子科技的發展和整車結構的不斷完善，世界范圍內的汽車安全性研究已取得巨大成果[3]。如今，汽車安全性在新技術的應用已達到了新的水平，給人們的安全提供了更有力地保障。
2.1汽車主動安全性的新技術現狀
汽車的安全性新技術給道路安全提供了極大的保障。目前出現在汽車主動安全性技術方面的配置主要包括車輛上配備的ABS、EBD、ASR、ESP、防碰撞系統、倒車雷達和倒車影像系統、盲點和車道偏離警告系統、智能巡航系統、防側翻系統輪、胎壓力報警系統及主動頭部約束系統[4]。這些都是較先進的汽車安全新技術，它們都在安全性方面起著重要地作用。
（1）ABS（ 防抱死制動系統）。ABS是剎車防抱死系統的其英文意思第一個字母的縮寫。現在，ABS都是生產出的新車的標準配置，它可以防止因汽車制動抱死而產生的側翻、甩尾或方向失控的事故發生。它的基本工作原理就是“抱死、松開、抱死、松開的循環工作過程，防止車輪全部抱死，從而達到最佳的制動效果。
（2）EBD（電子制動力分配系統）。EBD就是電子制動力分配系統的英文單詞首個字母的縮寫。它可根據車重和路況的變化來控制制動過程，它也是世界上最先進的技術。有了這個制動輔助配備，汽車制動效果會更好。當前僅有少量車輛配備有。
（3）ASR（驅動防滑系統）。ASR就是驅動防滑系統或稱牽引力控制系統。其作用就是當汽車加速時將嘗率控制在一定的范圍內，從而防止滑動輪快速滑動。它的兩個功能主要是提高牽引力和保持汽車的行駛穩定性。汽車行駛在易打滑的路面上時，會使車輛出現甩尾或方向失控的現象而導致事故。裝有ASR系統的車在此類路面上加速行駛時就不會出現或能夠減輕這種現象，而且在轉彎時也可防止車輛驅動輪打滑使車向一側偏移現象而能車輛沿正確路線轉向。
（4）ESP（車身電子穩定系統）。ESP就是車身電子穩定系統，是博世公司的專利。在其之后生產的日產車的車輛行駛動力學調整（簡稱VDC）、豐田車輛的車輛穩定性控制系統（簡稱VSC）、本田車輛穩定性控制系統（稱為VSA）及寶馬的動態穩定控制系統（簡稱DSC）都是其類似的系統[5]。其實，電子穩定性控制系統可看成是防抱死制動、牽引力控制系統、制動及節氣門動作結合的控制系統這幾項基本功能的有機結合。而且，每年都會有關于它更強大功能的創新系統的出現。
（5）防碰撞系統。此系統可通過一套智能系統感知駕駛員有可能采取緊急制動動作，并在制動開始的瞬間，幫助駕駛員將制動力加到最大，從而縮短剎車距離，避免碰撞。它現在只出現在一些豪華品牌的車輛上。
（6）倒車雷達和倒車影像系統。此系統能很好的幫助駕駛員停車入位或倒車調頭。裝有攝像頭的可視倒車影像系統，可讓駕駛員通過車內屏幕直觀地獲得車尾的視覺信息。這就可以避免倒車時撞到行人、矮樁等倒車雷達不能準確發現的目標物體，對車尾窗很高的車來說效果是非常明顯的。
（7）盲點和車道偏離警告系統。盲點警告系統能夠在車身側面駕駛員視線盲區內出現障礙物或車輛時提醒駕駛，沃爾沃的新S80轎車就有此配置。車道偏離警告系統可在行駛中監測車輛是否逐漸偏出它所在的車道，并可通過蜂鳴器或警告燈及時提醒駕駛員，幫助走神的駕駛員保持航線，如雷克薩斯車就有配置此系統。
（8）防側翻系統。此系統大多數用陀螺儀來監測轉彎是否太快或由于緊急躲避而使車身出現突然的側傾。如果傳感器判斷會發生側翻，電腦就會通過牽引力控制系統或車身穩定系統關閉節氣門并施加適當制動，以修正車輛行駛軌跡。
2.2汽車被動安全性的新技術現狀
據研究，大量數據表明，95%的事故是由于人和環境因素共同造成的，所以被動安全性研究一直是人們研究的熱點[6]。車輛被動在車輛發生意外時，就是被動安全系統發揮作用，將損害降到最低。關于車輛的被動安全性能也不斷地在升級，目前出現于汽車主動安全性技術方面的配置主要包括安全帶、SRS（安全氣囊系統）及事故輔助上傳系統。
（1）汽車安全帶。安全帶是一種發生在交通時能防止或減輕乘員受二次碰撞所造成傷害的安全裝置。我國規定從1999年7月1日起，所以小型客車在行駛時，駕駛員和前排乘員都必須系好安全帶。實踐證明，這對減輕事故的傷害起到了極大的作用。如今，安全帶的設計也更加智能化、科學化。
（2）安全氣囊系統。安全氣囊也稱為輔助保護系統（英文縮寫為）SRS，其作用是在碰撞過程中彌補系安全帶仍不能保護乘員頭部、臉部、胸部和膝部的缺陷。安全帶與安全氣囊是配套使用的，不系安全帶，安全氣囊的安全效果將大打折扣。據有關調查，單獨使用安全氣囊時可使事故死亡率降低18%左右，而當安全氣囊與安全帶配合使用時可使事故死亡率降低47%左右。所以需要兩者配合使用，才能更安全。如今，高檔的車已在車內幾乎全方面配置了安全氣囊系統，能更好地保護車內乘員。
現在的氣囊已越來越智能化，雙級氣囊系統能夠判斷座位上是否有乘客，并且和車身上的碰撞力度傳感器一起聯合判斷，決定氣囊是否彈出。
（3）事故輔助上傳系統。事故發生時，如果車上裝有在線緊急通信系統，就能夠為搶救傷者提供更好的幫助。如寶馬的Assist系統、通用的Onstar系統和其他制造商的支援網絡呼叫系統就能做到。而且，寶馬和大眾的智能系統可在發生事故時，能夠在上傳報告之后自動斷開車上的電源；奔馳的安全系統還能斷開燃油泵并自動打開門鎖[4]。
關于被動安全性研究，人們還在車身抗撞性研究、碰撞生物力學研究、乘員約束系統和內飾件的研究、碰撞安全性試驗這4個方面進行大量的研究探索[6]。如為了提高汽車的安全性，不少汽車公司就在汽車兩側門夾層中間放置了一兩根非常堅固的鋼梁，這就是常說的側門防撞桿。這種車身變形吸能區的設計能起到很好的作用，能有效的減少汽車撞擊對車內人員的傷害。
2.3提高車外安全性的新技術
有的車已在車外前部為預防碰撞行人而設置了安全氣囊系統，許多車也在車外進行了專為保護行人考慮的結構設置。
這些新的高端技術，由于成本問題等原因至今還沒有普及，只有一些豪華品牌車輛上配置較全。當然，隨著現在經濟和科技發展的快速發展，這些新技術離普及推廣的距離也應不遠。不過我國也可學習美國關于這方面的一些做法，目前，對于普通車輛，國家也應該有相應的專項來提高車輛的安全性要求[7]。
4結語
在汽車多年的發展歷程中，汽車安全性能方面的研究及相應技術的應用已發生了日新月異的變化，尤其是這幾年來，越來越多的先進汽車安全技術，如現在的聲學、光學、電磁學及軍事領域常用的雷達、紅外線和衛星定位系統等領域的新技術廣泛地應用到汽車上。保證了汽車在惡劣行駛條件下的安全可靠性，讓人們更有“安全感”。
其實，有效減少道路交通安全事故的發生，提高人們的安全感，最有效和最人性化的方法應該預防，在人、車、路及綜合管理因素方面做好有效的預防工作。人在道路交通安全方面是起決定性作用的，關鍵的是提高人們參與交通的安全意識和覺悟，人人都是參與者。也非常有必要建立起以政府為主導、多部門配合、全社會參與的道路交通傷害防治工作機制，把道路交通傷害作為一項主要和優先的公共政策，對環境、車輛和道路使用者采取綜合措施，建設一個道路交通安全體系，預防道路碰撞事故的發生，最大限度降低道路交通傷害的損失。一旦有交通事故的發生，就要有效地做好就地急救和院前救護工作，以減少車禍重度創傷和死亡。
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參考文獻的撰寫是為了更好的把作者的學術論點和引用的文獻論點區分開來，那么我們寫汽車發展論文的參考文獻的標準格式是什么樣的呢？來看看學術參考網的小編收集的汽車發展論文參考文獻吧，希望給大家在寫作當中有所幫助。
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【關鍵詞】車輛配置代碼;BOM表;工程零部件清單;準確性;產品數據驗證
錯誤的產品數據，會對公司帶來很大的經濟損失，比如：一是計劃員根據BOM表定額下達的零件計劃數量不準確——BOM表零件少掛，零件計劃量不能滿足生產導致缺貨、頻繁預警;BOM表零件多掛，零件計劃量過大導致供應商零件積壓。二是系統庫存與實物庫存差異較大——BOM表零件少掛，供應商零件的實際結算數量小于實際耗用數量，會要求逐一核算零件差異，增加差異核對工作量;BOM表零件多掛，個別供應商零件的實際結算數量大于實際耗用數量，公司多付款，造成公司利益損失。提高產品數據的準確性，可以讓計劃員準確的下達計劃，使積壓物料數量減少;供應商索賠量下降;物料反沖結算數據錯誤量下降，財務每月月底順利關賬等。因此，如何提高產品數據的準確性至關重要，以下提出了通過產品數據的驗證手段來提高產品數據的準確性。
一、汽車產品數據的相關描述
1.產品配置表。某一平臺車型的產品配置清單。是公司規劃部根據市場需求、競爭對手的配置情況、成本、公司目標、公司設計能力等等情況，制定出的這一車型平臺的配置清單。如動力配置信息，空調配置信息、排放配置信息等等。產品配置表是產品工程師開發這一車型零件的依據。
2.車輛配置代碼。汽車配置多，車型品種多，必須有一個代碼來描述一輛具體的車輛，以方便各個部門識別一臺車輛。車輛配置代碼就是為識別一臺車輛的完整配置而編制的一組代號，是公司銷售、計劃、生產的核心代碼。車輛配置代碼由配置號、批次號、識別碼組成，即可以簡單的寫成：車輛配置代碼=配置號+批次號+識別碼。配置號是用于代表一個車型中的不同配置種類(裝何種空調、配哪種整車顏色、是否安裝安全氣囊、是否裝OBD等等)。車輛配置代碼代表了具體的一臺車輛，在產品數據管理系統中，根據車輛配置代碼，就可以導出這一車輛的所有零件清單。
3.工程零件清單。工程零件清單是描述整車產品工程狀態的零部件各層級構成關系、件號、名稱、變更經歷號、更改指令號、圖號、適用車型、配置、數量等內容的綜合性電子表格清單，因此工程零件清單主要用于設計部門，產品工程師可以在工程零件清單中查找到零件的零部件各層級構成關系、更改記錄和歷史狀態、適用車型等等。另外，工程零件清單也可以作為售后配件的基礎數據來源。除此之外，工程零件清單還可以作為前期財務核算整車成本的基礎數據來源。
4.BOM表。BOM表是針對某個具體車型的物料清單，利用這張清單可以不多不少的制造出一部完整的車輛出來。BOM表來源于工程零件清單;根據市場部發過來的市場需求，可以從工程零件清單中分解出滿足市場需求的不同的車輛配置代碼對應的BOM表。BOM表是下游包括采購、物流、財務等部門的基礎數據來源。
5.工程更改指令。某一零件設計鎖定之后，產品數據就下發到相關下游部門，下游部門開始對零件進行供應商定點、零件定價、零件試驗等等一系列相關的行動。當這些行動都完成之后，零件正式在車上使用。因各種各樣的原因，如，降成本，或客戶提出更改需求等等，那么，需要對該零件進行更改。工程部門提出更改方案，并評審通過后，就通過工程更改指令將零件的更改信息傳達到下游部門。
6.產品數據管理系統。產品數據管理系統是連接設計部門、采購、物流、計劃、生產、公司銷售等總門的紐帶。基礎數據由設計部門，采購、物流、計劃、生產、公司銷售通過產品數據管理系統使用數據以開展各項工作。汽車配置多，車型品種多，而且汽車有很多共用件，如果采用一個單一車型對應一個BOM表進行管理，那么零件的更改更換管理是很困難的。比如：某一車型平臺總共有39種配置代碼車型，有一個零件A是這39種配置代碼車型共用，那么，當A零件更改為B零件時，就需要到39個表格中去更改信息，工作量大。因此，數據必須是將工程零件清單通過一定的邏輯關系上載進數據管理系統，從數據管理系統根據整車配置代碼可以導出任意一單一車型的BOM清單。還是拿上一例子舉例，只需要在一個表格中更改A零件為B零件，相對應的39種種配置代碼車型的BOM零件清單就統一改變了。其中所說的邏輯關系指的就是和配置號相關的信息。如零件A，只在安裝安全氣囊時用到，那么，這個零件在上載進產品數據管理系統時，就必須帶上安全氣囊的約束。沒有安全氣囊配置的車輛配置代碼在進行零件篩選時，就不會將A零件導出。相反，有安全氣囊配置的車輛配置代碼在進行零件篩選時，就會將A零件導出。
二、數據管理流程
項目前期由數據管理科匯總各專業科室制作的工程零件清單。在項目的試造車階段，數據管理工程師從工程零件清單中篩選出造車清單，造車清單用于指導試造車階段的物料采購、物料配送、整車裝配等等。在項目批量生產之前，將數據上載進數據管理系統。數據的更改，必須有正式的工程更改指令支持。以下是數據管理流程的簡易流程圖。
三、數據錯誤的主要原因
1.出錯零件數統計。2011年1月以前，我們沒有實施產品數據驗證流程，我們對2010年7月到12月的每月出錯零件進行統計，統計數據如下：
2.出錯原因匯總，分析出錯原因。我們對2010年7月到12月的每月出錯零件的出錯原因進行統計，統計數據如下：
由以上數據我們可以分析得出，數據出錯的主要原因如下：
(1)初始工程零件清單錯誤。工程零件清單由各科專業科室匯總而來，產品設計工程師對產品配置表理解的錯誤，或產品設計工程師的疏忽、大意導致的工程零件清單的錯誤。另外，產品配置表的錯誤也會導致初始工程零件清單的錯誤。(2)產品數據工程師分析上載錯誤。產品數據工程師對工程零件清單進行分析，將數據通過一定的邏輯關系上載進數據管理系統，以滿足下游各個部門的需要。由于數據是由人工分析上載得來，汽車產品品種多，配置復雜，因此，經常會分析錯誤。(3)產品設計工程師工程更改指令錯誤。產品設計工程師經過工程更改系統下達產品的更改指令，產品設計工程師對產品配置表理解的錯誤，或產品工程師的疏忽、大意導致的工程更改指令錯誤。(4)產品數據工程師根據工程更改指令維護錯誤。產品數據工程師根據產品設計工程師下發的工程更改指令對數據進行更改。更改指令描述不明確，會導致產品數據工程師維護數據的錯誤。產品數據工程師對更改指令錯誤的理解，也會導致數據的錯誤。
四、產品數據的驗證
產品數據的驗證方法。2012年1月開始，根據產品數據出錯的主要原因，我們在產品數據的各個階段，增加各個階段的產品數據驗證手段，以提高產品數據的準確性。以下是具體的驗證方法：(1)初始工程零件清單的校對。在項目初期階段數據管理工程師通過產品配置表對工程零部件清單進行校對，有問題及時和產品設計工程師溝通更改。產品配置表描述了整車的所有配置，通過產品配置表校對工程零件清單，可以檢查零件是否漏發、多發。以下面簡單的車型配置舉例：該車型分基本型和標準型，分別配不同的車輪，在檢查工程零件清單時，工程零件清單中必須含有兩個車輪的零件號，如果只有一個，那就是漏發零件了。通過產品配置表和工程零部件清單的校對，可以避免初始工程零部件清單錯誤。
(2)試造車清單的校對。在項目的試造車階段，從工程零件清單中導出試造車清單，發送所有相關下游部門;項目造車前，首先到采購物流部門對數據進行校對，查看采購物流部門下計劃采購物料的零件清單、配送物料的零件清單和工程部門發出去的造車清單零件信息是否一致;其次，到項目造車車間，查看造車BOM上的零件清單和工程部門發出去的造車清單零件信息是否一致;最后，數據管理工程師現場跟蹤造車，將造車清單上的零件信息和實際裝車零件信息對比，檢查零件件號、零件數量是否一致，以檢查數據的準確性。發現問題及時反饋給產品工程師。產品工程師核對更改。通過試造車清單的校對，也可以減少初始工程零部件清單的錯誤，同時也可以發現產品配置表的錯誤。(3)數據上載數據管理系統之后的校對。汽車配置多，品種多，通過人工分析上載進數據管理系統，難免會出現錯誤。數據上載進數據管理系統之后，將從數據管理系統導出的單一車型BOM表和從工程零件清單篩選出的單一車型零件清單通過一些函數公式進行對比，對比零件號是否一致，其次對比數量是否一致，以驗證數據的準確性。如果兩者對不上，再查找不一致的原因，將數據更改。這一驗證方法，主要是減少產品數據工程師分析上載的錯誤。(4)工程更改指令的校對。建立完善的工程更改指令管理機制，工程更改指令下發后，主管、經理、平臺總工、下游部門相關人員，都要對工程更改指令進行校對審核;定期對新員工進行培訓，以減少產品設計工程師工程更改指令的錯誤;產品數據工程師根據工程更改指令更改產品數據后，需對更改前后數據對比，以檢查是否維護錯誤，減少工為的錯誤。(5)下游部門對數據的反饋。和下游各部門保持良好的溝通交流，在使用數據時，下游各部門如發現數據錯誤，及時反饋給產品數據工程師。產品數據工程和產品設計工程師對數據進行校對，發現錯誤及時下發工程更改指令進行更改。(6)數據的定期校對。定期將產品數據從數據管理系統中導出，與工程零件清單進行校對，以保證BOM表數據的準確性。
五、新的產品數據管理流程
增加產品數據驗證流程后，新的產品數據管理流程更新如下：
六、產品數據驗證的效果及結論
從2011年1月開始實施產品數據驗證流程后，數據的準確性大大提高，以下是2011年1月到2012年12月出錯的產品零件數統計表。
關鍵詞：車載網絡車身系統動力傳動系統安全系統信息系統
一、引言
隨著汽車工業日新月異的發展，現代汽車上使用了大量的電子控制裝置，許多中高檔轎車上采用了十幾個甚至二十幾個電控單元，而每一個電控單元都需要與相關的多個傳感器和執行器發生通訊，并且各控制單元間也需要進行信息交換，如果每項信息都通過各自獨立的數據線進行傳輸，這樣會導致電控單元針腳數增加，整個電控系統的線束和插接件也會增加，故障率也會增加等諸多問題。
為了簡化線路，提高各電控單元之間的通信速度，降低故障頻率，一種新型的數據網絡CAN數據總線應運而生。CAN總線具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強;在自動化電子領域的汽車發動機控制部件、傳感器、抗滑系統等應用中，CAN的位速率可高達1Mbps。同時，它可以廉價地用于交通運載工具電氣系統中。
二、CAN總線簡介
CAN，全稱為“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域網，是由ISO定義的串行通訊總線，主要用來實現車載各電控單元之間的信息交換，形成車載網絡系統，CAN數據總線又稱為CAN—BUS總線。它具有信息共享，減少了導線數量，大大減輕配線束的重量，控制單元和控制單元插腳最小化，提高可靠性和可維修性等優點。
CAN被設計作為汽車環境中的微控制器通信，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。其工作采用單片機作為直接控制單元，用于對傳感器和執行部件的直接控制。每個單片機都是控制網絡上的一個節點，一輛汽車不管有多少塊電控單元，不管信息容量有多大，每塊電控單元都只需引出兩條導線共同接在節點上，這兩條導線就稱作數據總線（Bus）。CAN數據總線中數據傳遞就像一個電話會議，一個電話用戶就相當于控制單元，它將數據“講入”網絡中，其他用戶通過網絡“接聽”數據，對這組數據感興趣的用戶就會利用數據，不感興趣的用戶可以忽略該數據。
一個由CAN總線構成的單一網絡中，理論上可以掛接無數個節點，但實際應用中，所掛接的節點數目會受到網絡硬件的電氣特性或延遲時間的限制。使用計算機網絡進行通信的前提是，各電控單元必須使用和解讀相同的“電子語言”，這種語言稱“協議”。汽車電腦網絡常見的傳輸協議有多種，為了并實現與眾多的控制與測試儀器之間的數據交換，就必須制定標準的通信協議。隨著CAN在各種領域的應用和推廣，1991年9月PhilipsSemiconductors制定并了CAN技術規范（Version2.0）。該技術包括A和B兩部分。2.0A給出了CAN報文標準格式，而2.0B給出了標準的和擴展的兩種格式。1993年11月ISO頒布了道路交通運輸工具—數據信息交換—高速通信局域網國際標準ISO11898，為控制局域網的標準化和規范化鋪平了道路。美國的汽車工程學會SAE2000年提出的J1939，成為貨車和客車中控制器局域網的通用標準。
三、CAN-BUS數據總線的組成與結構
CAN-BUS系統主要包括以下部件：CAN控制器、CAN收發器、CAN-BUS數據傳輸線和CAN-BUS終端電阻。：
1．CAN控制器，CAN收發器
CAN-BUS上的每個控制單元中均設有一個CAN控制器和一個CAN收發器。CAN控制器主要用來接收微處理器傳來的信息，對這些信息進行處理并傳給CAN收發器，同時CAN控制器也接收來自CAN收發器傳來的數據，對這些數據進行處理，并傳給控制單元的微處理器。
CAN收發器用來接收CAN控制器送來的數據，并將其發送到CAN數據傳輸總線上，同時CAN收發器也接收CAN數據總線上的數據，并將其傳給CAN控制器。
2．數據總線終端電阻
CAN-BUS數據總線兩端通過終端電阻連接，終端電阻可以防止數據在到達線路終端后象回聲一樣返回，并因此而干擾原始數據，從而保證了數據的正確傳送，終端電阻裝在控制單元內。
3．數據傳輸總線
數據傳輸總線大部分車型用的是兩條雙向數據線，分為高位?zCAN-H?{和低位?zCAN-L?{數據線。為了防止外界電磁波干擾和向外輻射，兩條數據線纏繞在一起，要求至少每2.5cm就要扭絞一次，兩條線上的電位是相反的，電壓的和總等于常值。
四、車載網絡的應用分類
車載網絡按照應用加以劃分，大致可以分為4個系統：車身系統、動力傳動系統、安全系統、信息系統。
1．動力傳動系統
在動力傳動系統內，動力傳動系統模塊的位置比較集中，可固定在一處，利用網絡將發動機艙內設置的模塊連接起來。在將汽車的主要因素—跑、停止與拐彎這些功能用網絡連接起來時，就需要高速網絡。
動力CAN數據總線一般連接3塊電腦，它們是發動機、ABS/EDL及自動變速器電腦（動力CAN數據總線實際可以連接安全氣囊、四輪驅動與組合儀表等電腦）。總線可以同時傳遞10組數據，發動機電腦5組、ABS/EDL電腦3組和自動變速器電腦2組。數據總線以500Kbit/s速率傳遞數據，每一數據組傳遞大約需要0.25ms，每一電控單元7~20ms發送一次數據。優先權順序為ABS/EDL電控單元發動機電控單元自動變速器電控單元。在動力傳動系統中，數據傳遞應盡可能快速，以便及時利用數據，所以需要一個高性能的發送器，高速發送器會加快點火系統間的數據傳遞，這樣使接收到的數據立即應用到下一個點火脈沖中去。CAN數據總線連接點通常置于控制單元外部的線束中，在特殊情況下，連接點也可能設在發動機電控單元內部。
2．車身系統
與動力傳動系統相比，汽車上的各處都配置有車身系統的部件。因此，線束變長，容易受到干擾的影響。為了防干擾應盡量降低通信速度。在車身系統中，因為人機接口的模塊、節點的數量增加，通信速度控制將不是問題，但成本相對增加，對此，人們正在摸索更廉價的解決方案，目前常常采用直連總線及輔助總線。
舒適CAN數據總線連接一般連接七個控制單元，包括中央控制單元、車前車后各一個受控單元及四個車門的控制單元。舒適CAN數據傳遞有七大功能：中控門鎖、電動窗、照明開關、空調、組合儀表、后視境加熱及自診斷功能。控制單元的各條傳輸線以星狀形式匯聚一點。這樣做的好處是：如果一個控制單元發生故障，其他控制單元仍可發送各自的數據。該系統使經過車門的導線數量減少，線路變得簡單。如果線路中某處出現對地短路，對正極短路或線路間短路，CAN系統會立即轉為應急模式運行或轉為單線模式運行。
數據總線以62.5Kbit/s速率傳遞數據，每一組數據傳遞大約需要1ms，每個電控單元20ms發送一次數據。優先權順序為：中央控制單元駕駛員側車門控制單元前排乘客側車門控制單元左后車門控制單元右后車門控制單元。由于舒適系統中的數據可以用較低的速率傳遞，所以發送器性能比動力傳動系統發送器的性能低。
整個汽車車身系統電路主要有三大塊：主控單元電路、受控單元電路、門控單元電路。
主控單元按收開關信號之后，先進行分析處理，然后通過CAN總線把控制指令發送給各受控端，各受控端響應后作出相應的動作。車前、車后控制端只接收主控端的指令，按主控端的要求執行，并把執行的結果反饋給主控端。門控單元不但通過CAN總接收主控端的指令，還接收車門上的開關信號輸入。根據指令和開關信號，門控單元會做出相應動作，然后把執行結果發往主控單元。
（1）安全系統
這是指根據多個傳感器的信息使安全氣囊啟動的系統，由于安全系統涉及到人的生命安全，加之在汽車中氣囊數目很多，碰撞傳感器多等原因，要求安全系統必須具備通信速度快、通信可靠性高等特點。
（2）信息系統
信息系統在車上的應用很廣泛，例如車載電話、音響等系統的應用。對信息系統通信總線的要求是：容量大、通信速度非常高。通信媒體一般采用光纖或銅線，因為此兩種介質傳輸的速度非常快，能滿足信息系統的高速化需求。
五、CAN總線技術在汽車中應用的關鍵技術
利用CAN總線構建一個車內網絡，需要解決的關鍵技術問題有：
（1）總線傳輸信息的速率、容量、優先等級、節點容量等技術問題
（2）高電磁干擾環境下的可靠數據傳輸
（3）確定最大傳輸時的延時大小
（4）網絡的容錯技術
（5）網絡的監控和故障診斷功能
（6）實時控制網絡的時間特性
（7）安裝與維護中的布線
（8）網絡節點的增加與軟硬件更新(可擴展性)
六、結束語
CAN總線作為一種可靠的汽車計算機網絡總線，現已開始在先進的汽車上得到應用，從而使得各汽車計算機控制單元能夠通過CAN總線共享所有的信息和資源，以達到簡化布線、減少傳感器數量、避免控制功能重復、提高系統可靠性和可維護性、降低成本、更好地匹配和協調各個控制系統之目的，隨著汽車電子技術的發展，具有高度靈活性、簡單的擴展性、優良的抗干擾性和糾錯能力的CAN總線通信協議必將在汽車電控系統中得到更廣泛的應用。
參考文獻
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近年來，我國道路交通安全形式越來越嚴峻，在眾多的交通事故中，以追尾碰撞與超車側向碰撞事故這兩種類型最為常見。如果能夠在事故發生前提醒駕駛員并采取一定的安全措施，對減少交通事故的發生則是非常有用的，汽車防撞預警系統正是基于提高車輛的主動安全性來實現在行車過程中，給駕駛員提供必要的技術設施。
本文在安全跟車模型的基礎上，設計了系統構成，并給出了初步的設計方案。對車載測距技術進行了綜合比較，確定系統采用毫米波多普勒雷達傳感器、超聲波傳感器和紅外線傳感器分別對前、后和側向車間距離、兩車相對速度和角度進行測量；在結合各種防碰原理的基礎上，把系統分為主控單元子系統、測距子系統、信息采集單元子系統和顯示-聲光報警子系統四個部分，并確定了實現系統功能所需要的關鍵技術;在安全距離的基礎上，對主控單元子系統和測距子系統進行了軟、硬件設計，解決了系統功能所需要的關鍵技術。
車輛防撞技術作為智能運輸系統的一個子課題，將不斷成熟和完善，防撞系統的應用可以縮短車輛間的安全行車距離，還可以實現安全超車，保證高速運行車輛的安全性，提高公路運輸效率，促進經濟的快速發展。
關鍵詞：防撞預警；雷達；超聲波；紅外線；傳感器
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選題意義和背景
汽車業與電子業是世界工業的兩大金字塔，隨著汽車工業與電子工業的不斷發展，在現代汽車上，電子技術的應用越來越來廣泛，汽車電子化的程度越來越高。汽車電子技術是汽車技術與電子技術想結合的產物。汽車上的電器與電子控制系統在汽車技術進入機電一體化階段的今天，地位極為重要，正在汽車技術領域發展成為一門獨立的分支學科，其性能的優劣直接影響到汽車的動力性、經濟性、可靠性、安全性、排放干凈、及舒適性等。電子控制技術在汽車上，首先應用于發動機燃油消耗控制與排放進化與排放控制，接著被應用于底盤部分的控制，以提高行駛的穩定性、安全性、與舒適性等。隨著交通運輸向高密度發展，電子控制技術又進一步應用于汽車的乘坐安全性和導航等方面。
電子技術在汽車安全控制系統的應用主要是為了增強汽車的安全、舒適和方便。應用的電子技術主要有：電子控制安全氣囊，智能記錄儀，雷達式距離報警器，中央控制門鎖，自動空調，自動車窗、車門、座椅、刮水器，車燈控制，電源控制以及充電器等。近年來汽車的自動調速系統，主動式汽車防撞系統，汽車監測和自診斷系統以及汽車導航系統也得到了廣泛的應用。
在過去20~30年中，人們主要把精力集中于汽車的被動安全性方面，例如，在汽車的前部或后部安裝保險杠、在汽車外殼四周安裝某種彈性材料、在車內相關部位安裝各種形式的安全帶及安全氣囊等等，以減輕汽車碰撞帶來的危害。安裝防撞保險杠固然能在某種程度上減輕碰撞給本車造成損壞，卻無法消除對被撞物體的傷害；此外，車上安裝的安全氣囊系統，在發生車禍時不一定能有效地保護車內乘務員的安全。所有這些被動安全措施都不能從根本上解決汽車在行駛中發生碰撞造成的問題。如果從預防撞車事故的發生的角度著眼，在提高汽車主動安全性方面下功夫，則可在汽車安全性領域有較大的突破。
汽車發生碰撞的主要原因是由于汽車距其前方物體（如汽車、行人或其他障礙物）的距離與汽車本身的車速不相稱造成的，即距離近而相對速度又太高。為了防止汽車與前方物體發生碰撞，汽車的車速就要根據與前方物體的距離變化由執行機構進行控制，使汽車始終在安全車速下行駛。這樣就會大大提高汽車行駛的安全性，減少車禍的發生。
發展汽車防撞技術，對提高汽車智能化水平有重要意義。據統計，危險境況時，如果能給駕駛員半秒鐘的預處理時間，則可分別減少追尾事故的30%，路面相關事故的50%，迎面撞車事故的60%;1秒鐘的預警時間可防止90%的追尾碰撞和60%的迎頭碰撞。理論上，汽車防撞裝置可在任何天氣、任何車速狀態下探測出將要發生的危險情況并及時提醒司機及早采取措施或自動緊急制動，避免嚴重事故發生。汽車防撞裝置是借助于遙測技術監視汽車前方和后方的車輛、障礙物，并根據當時的車速自動判斷是否達到危險距離，及時向司機發出警告，必要時還可進行自動關車、自動緊急剎車。
汽車要避撞就必須憑借一定的裝備測量前方障礙物的距離，并迅速反饋給汽車，以在危急的情況下，通過報警或自動進行某項預設定操作如緊急制動等，來避免由于駕駛員疲勞、疏忽、錯誤判斷所造成的交通事故。目前，大家都將防撞技術的關鍵點著眼于車輛測距技術。
1.2國內外研究的現狀
鑒于交通事故的不可預測性和不可絕對避免性，為了減少交通故，優化交通秩序，利用計算機及信息技術來提高道路交通安全和效率已成為國內外研究的熱點。二十世紀八十年代以后展開的關于智能交通系統的研究，被認為是解決各種交通問題的一個很好的途徑。智能交通系統是將先進的信息技術、通訊數據傳輸系統、電子控制系統以及計算機處理系統有效地應用于整個運輸管理體系，使人、車、路環境協調統一，從而建立一個全方位發揮作用的實時、準確、高效的運輸綜合管理系統。其中智能車輛系統涉及到計算機測量與控制、計算機視覺、傳感器數據融合、車輛工程等諸多領域。視覺系統在智能車輛中起到環境探測和辨識作用。與其他傳感器相比，機器視覺具有檢測信息量大，單純以當前的現實條件出發解決，容易導致系統實時性差。在實際應用中可使用多個攝像機，或者利用高速攝像機的多幅連續圖像序列來計算目標的距離和速度。還可根據一個攝像機的連續畫面來計算車輛與目標的相對位移，并用自適應濾波對測量數據進行處理，以減少環境的不穩定性造成的測量誤差。在智能車輛領域，除視覺傳感外，常用的還有雷達、激光、GPS等傳感器。
利用信息感知、動態辨識、控制技術與方法提高的主動安全性，是先進汽車控制與安全系統（AVCSS）的主要研究內容.世界各大汽車公司、大學在政府的支持下，都在開展這方面的研究與開發工作。日本各大汽車制造企業如豐田、日產、馬、本田、三菱等公司，為實現其運輸省提出的發展"先進的安全汽車(ASV)計劃"致力于新型安全汽車技術研究開發，并取得了重要的進展。豐田汽車公司使用毫米波雷達和CCD攝像機對本車的距離進行動態監測，當兩車距離小于規定值時，系統將發出直觀報警信號提醒本車駕駛員。日產汽車公司使用緊急制動勸告系統，利用先進的車距監測系統對跟車距離進行動態監測，當需要減速或制動時，用制動燈亮來提醒駕駛員，并及時監測駕駛員操縱駕駛踏板的踏踩狀態，必要時使汽車的自動制動系統前起作用降低車速，在最危險時刻自動制動。本田公司使用具有扇形激光束掃描的雷達傳感器，即使車輛在彎道行使也能檢測到本車與前方汽車或障礙物的距離降到規定值時，駕駛員仍未及時采取相應措施，便發出警告信號。三菱和日立公司在毫米波雷達防撞方面也做了大量的研究，其雷達中心頻率主要選擇60~61GHz或76~77GHz,探測距離為120米，尼桑公司為41LV-Z配備了自適應巡航控制系統，該系統利用毫米波雷達作為探測器，為巡航駕駛提供了判斷依據。
德國和法國等歐洲國家也對毫米波雷達技術進行了研究，特別是奔馳、寶馬等著名汽車生產廠商，其采用的雷達為調頻毫米波雷達（FrequencyModulationContinuousWave）,頻段選擇76~77GHz。如奔馳汽車公司和英國勞倫斯電子公司聯合研制的汽車防撞報警系統，探測距離為150米，當測得的實際車間距離小于安全車間距離時，發出聲光報警信號。該系統已經得到應用。
美國的汽車防碰撞技術已經相當先進，福特汽車公司開發的汽車防碰撞系統的工作頻率為24.725GHz,探測距離約106米。據說該系統理論上能根據轉彎的角度信息自動適應路面的轉彎情況，僅探測本車道內車輛的信息，從而可避免旁車道上目標物的影響。戴姆勒-克萊斯勒公司的防撞結構主要是兩個測距儀和一個影像系統，她能夠測出安全距離，發現前方有障礙物，計算機能夠自動引發制動裝置。戴姆勒-克萊斯勒公司的實驗結果顯示，車速以每小時32.18公里/小時的速度行駛，在距離障礙物2.54cm的地方停下來。
我國汽車防碰撞系統的研究開發同國外發達國家相比，存在較大差距，近幾年相繼有一些科研院所、大專院校和公司廠家進行此方面的研究。近距離報警如倒車雷達現已蓬勃地車輛上安裝使用，但國內目前生產的中遠距離測量普遍達不到要求，表現在最遠測距距離近，測距誤差大，遠遠不滿足高速公路的安全車距離要求，需進一步研究。
本課題，不是直接測量距離，而是從測量車與車之間相對速度的角度出發，研究利用雷達激光測距、超聲波測速及其它相關技術來預測高速行駛車輛的后碰及側碰問題，實現報警，從而避免事故發生。
本次研究主要針對汽車防撞系統，對前面開發的系統性能進行了改進。主要研究內容包括以下幾個方面:
1.汽車縱向防撞系統的總體設計
完成汽車防撞系統的總體設計，把整個系統劃分成四個分工不同的子系統，并確定實現總體方案所需要解決的關鍵技術。
2.汽車防撞安全距離模型的確定
結合系統的技術要求和車輛的行駛情況，對課題組以前提出的安全距離跟車模型進行了改進，使其具有更好的可靠性和實用性，對模型中的個別參數進行重新選取，使模型及模型的參數選取更加合理。
3.進行汽車防撞系統硬件的總體設計并解決關鍵技術
在以前研究的基礎上，重新對汽車防撞系統進行總體設計，提高了系統的實時性，并且電路中硬件器件全部采用貼片封閉形式，提高硬件系統的抗干擾性和可靠性。本論文中著重論述了主控單元子系統和雷達工作數據發送單元的硬件設計，解決了汽車防撞系統中的雷達測距系統這一關鍵技術，使該課題的研究從模擬實驗階段過渡到實車實驗階段。
4.按照系統的功能需求，制定了各子系統之間通訊的通訊規約，并用MCS-51匯編語言設計了系統的主控單元子系統軟件和雷達測距子系統中雷達通訊數據發送單元軟件。
5.在模擬實驗的基礎上，通過裝車實驗，驗證了系統所要求的各種性能。
1.3本文的主要工作和內容安排
本文在第一章緒論中闡述了汽車防撞技術產生的背景及現實意義，主要研究內容并對現有的防撞技術進行了歸納和總結，進而提出本課題的研究思路和新穎所在;第二章主要闡述了測距傳感器的選擇，并且確定了三種測距方法；第三章進行了報警系統防撞模型的建立;第四章進行了硬件設計和實驗驗證;第五章為系統的軟件設計，第六章為結論與展望。
目錄
第一章緒論1
1.1選題意義和背景1
1.2國內外研究的現狀2
1.3本文的主要工作和內容安排5
第二章幾種測距方式的比較和選擇6
2.1激光方式7
2.2超聲波方式8
2.3紅外線方式9
第三章系統模型的建立10
3.1追尾防撞模型的建立10
3.1.1模型建立的理論依據10
3.1.2模型的建立12
3.1.3模型的討論17
3.1.4模型參數的討論18
3.2超車側向防撞模型的建立19
3.2.1模型的建立19
3.2.2模型參數的選擇26
3.2.3模型的最小轉角與最大轉角數據分析28
第四章系統硬件設計30
4.1單片機的性能特點30
4.1.1單片機的選擇30
4.1.2MCS-51單片機的主要性能31
4.1.3單片機系統的設計要求31
4.2追尾碰撞報警系統硬件設計32
4.2.1測量距離通道的設計32
4.2.2測速通道的設計33
4.2.3開關量輸入通道的設計34
4.2.4轉向、油門、制動信號的采集35
4.2.5聲光報警的設計36
4.2.6顯示裝置的設計39
4.2.7電源設計43
4.2.8電路板的電源保護裝置和電源的抗干擾的設計44
4.2.9"看門狗"電路的設計44
4.3系統主要傳感器47
4.3.1毫米波雷達傳感器48
4.3.2超聲波傳感器53
4.3.3紅外線傳感器55
4.3.4霍爾車速傳感器55
4.3.5轉向角度傳感器59
4.3.6制動踏板傳感器60
4.3.7油門傳感器61
4.3.8路面狀況選擇開關61
4.4系統總體電路圖64
第五章報警系統軟件程序的實現65
5.1系統報警方式65
5.2程序設計思想65
5.3程序的實現66
第六章結論與展望71
6.1結論71
6.2展望71
參考文獻73
附錄76
本論文中雖然對安全距離模型進行了改進，但仍需進一步改進和細化，采用一定的控制理論和算法，使模型更具有科學性、可靠性和可操作性。本系統現階段只是就危險情況實現了向駕駛員報警，事實上由于駕駛員的反應性有差異及注意力不集中、疲勞駕駛等因素的存在，有時未必能及時采取減速、剎車等措施，因此系統下一步的目標是實現自動剎車的功能，使駕駛員的安全更有保障。
（1)本系統只是在理論上討論了汽車防碰撞的問題，由于實驗設備和時間問題還沒有進行實驗。
(2)本系統還應該進一步在復雜天氣(雨、雪、大霧)，潮濕、冰雪路面上進一步測試，驗證系統的設計功能。
(3)在本系統基礎上，進一步開發車輛自適應巡航控制系統，使車輛的舒適性和主動安全性得到提高.
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西南交通大學 交通工程系 05交運2班 于鴻澤 周琳
【關鍵詞】智能駕駛 智能汽車 發展現狀 智能技術
【引 言】
隨著更加先進的靈巧型傳感器、快速響應的執行器、高性能ECU、先進的控制策略、計算機網絡技術、雷達技術、第三代移動通訊技術在汽車上的廣泛應用，現代汽車正朝著更加智能化、自動化和信息化的機電一體化產品方向發展，以達到“人—汽車—環境”的完美協調。
【正 文】
一、智能駕駛過程的實現
智能駕駛的實現需要大量的電子電路元件支持，主要有：傳感器、電控單元（ECU）、執行器、控制策略、總線、電源、智能通信系統。
隨著傳感器技術、信息處理技術、測量技術與計算機技術的發展，智能駕駛系統也得到了飛速的發展。
現在的智能駕駛技術大多是通過多傳感器實現的。多傳感器信息融合實際上是人對人腦綜合處理復雜問題的一種功能模擬。多傳感器信息融合就像人腦綜合處理信息的過程一樣，它充分利用多個傳感器資源，通過對各種傳感器及其觀測信息的合理支配與使用，將各種傳感器在空間和時間上的互補與冗余信息依據某種優化準則結合起來，產生對觀測環境的一致性解釋或描述。信息融合的目標是基于各種傳感器分離觀測信息，通過對信息的優化組合導出更多的有效信息。這是最佳協同作用的效果，它的最終目的是利用多個傳感器共同或聯合操作的優勢來提高整個系統的有效性。
目前經常使用一個雷達傳感器探測前方的車輛或障礙。雷達雖然在直路上的性能良好，但當道路彎曲時，探測的信號將不完全可靠，有時還會有探測的盲點或產生錯誤報警。為了防止錯誤報警，常對雷達的輸出進行標準卡爾曼濾波，但這并不能有效解決探測盲點問題。為了更可靠地解決這類問題，可以使用掃描雷達或多波束雷達，但其價格昂貴。這里選用低價的視覺傳感器作為附加信息，視覺傳感器經常能提供掃描雷達和多波束雷達所不能提供的信息。
雷達傳感器和視覺傳感器配合作用實現對復雜道路狀況的探測、識別，然后將信息通過總線電路發送給ECU，ECU處理后將命令發送給執行器，執行器將作用于汽車的油門、動力、轉向、剎車等系統，實現汽車的只能行駛。［本站論文由中國收集整理，轉載請注明出處中國］
二、智能汽車發展現狀
回想過去，汽車都是由驅動裝置驅動幾乎所有的機械和液壓系統，現在則由電子元件和系統的組合來完成。電子感應器增強或甚至已經取代了各種機械系統。一些高檔汽車具有多達70個ECU。一般汽車的感應器數量已經達到35個，而一個高檔汽車的感應器數量達到了60個。通常汽車還附帶6個左右的氣囊。這意味著現在的汽車更復雜、更安全，并且駕駛起來更簡單。和以前的汽車相比，它們也更具智能化，并將繼續獲得更高的智能。
1、 智能泊車的Lexus LS460
Toyota公司2006年推出（最近才進入中國市場）的Lexus LS460最大的賣點就是智能泊車系統，該車型的電視廣告就是在展示智能泊車系統其精準的泊車路線。Lexus LS460的智能泊車輔助系統可對后座和前座攝像頭的圖像進行處理，利用該結果去控制電子動力方向盤和一個電子油門。只需輕觸一個按鈕和駕駛者的少許制動，系統就可以把車剎住。同樣地，LS460的VDIM(Vehicle Dynamic Integrated Management)系統從各種感應器中搜尋數據以預知剎車。利用這一數據，加上駕駛者的輸入信息來幫助駕駛者恢復對汽車的控制。它通過啟動電控剎車、電子動力轉向、防抱死制動、車輛穩定性控制、剎車輔助、電子剎車力分配和引擎扭矩等功能來恢復控制。
2、 雷達和攝像頭加強了駕駛技術
在像Mercedes-Benz S-class這樣的車上，24/77 GHz雷達導航系統在提高安全性方面起到很重要的作用。Brake Assist(剎車輔助)、Parking Assist(泊車輔助)、Pre-Safe(預警安全)、Distronic Plus(巡航控制)以及Adaptive Brake(自適應制動)功能采用七個雷達感應器(五個在前緩沖器、兩個在后緩沖器)來加強安全水平。擁有這些功能，汽車就可以感應到即將發生的碰撞，使駕駛者可以采取躲避措施。雷達系統允許自動制動應用。另外，如果探測到潛在的碰撞，它就會關閉天窗和加固安全帶。［本站論文由中國收集整理，轉載請注明出處中國］
現在基于雷達和自適應巡航控制的系統正蓬勃發展，在很多Mercedes-Benz和Toyota模型中都可以發現他們的身影。Volkswagen Passat和BMW的3系列也同樣具有這樣的雷達。為了改善交通安全，NISSAN公司開發了車距控制輔助系統(Distance Control Assist System)以幫助駕駛者控制他們自身與面前車輛之間的距離。這個系統采用一個在前緩沖器的雷達感應器，來確定定駕駛者的尾隨距離和雙方車輛的相對速度。如果駕駛者松開加速踏板，或者沒有踩住加速踏板，系統就會自動啟動制動。如果系統確定需要制動，那么在儀表板和蜂鳴器上就會出現一個指示器，然后加速踏板會自動上移以幫助駕駛者轉換到制動。［本站論文由中國收集整理，轉載請注明出處中國］
另一個關鍵功能，即攝像頭，給駕駛者返回狹窄停車位并執行能見度受限操作時提供了更佳的視野。研究表明，很多兒童是因為駕駛者在返回停車位的時候看不見他們而致死的。復雜的全輪驅動一度只是高檔汽車的安全堡壘。而如今，它是很多車輛的標準配置。這些系統通過瞬間提供車軸最需要的動力，可在惡劣的駕駛條件下提供最佳動力。
3、 智能化車燈
對安全性的關注也延伸到前燈。由Gentex公司開發的Chrysler 300C具有Smart Beam系統。它根據公路情況自動開啟和關閉前燈。在后視鏡里裝了一個前向CMOS圖象感應器，它讓車燈一直維持開啟狀態，直到在公路上探測到其它車的前燈或尾燈，它才轉換到近光燈。為了避免分散相向行駛駕駛者的注意力，該系統可使遠光燈漸開和漸關。
Mercedes-Benz S-class汽車有兩個照射公路的紅外線前燈。當汽車的近光燈打開，它們將駕駛者的視野范圍擴展到150多米，使其能更快看見行人、停泊的汽車和其他障礙物。同時也減少了黑暗中駕駛發生碰撞的危險。
4、 智能駕駛環境——無線基礎設施
到目前為止，汽車中的無線技術仍限制在車載蜂窩電話。但是當這些研究者針對路邊站的安全架構而進一步調查Wi-Fi通信使用狀況的時候，這可能會有所改變。
交通部(DOT)的VII計劃試圖使用無線連接來避免碰撞。有車輛接近十字路口或死角的時候，基站將通知和提醒其它基站和駕駛者。該系統也會提供交通速度和密度的數據，使路標可以通知駕駛者在進入高速公路前倒車。
該計劃還將開發可以在不同情況下警告駕駛者的集成先進技術，這些情況包括：當駕駛者將要離開公路的時候，當駕駛者和另一企圖改車道的車輛有碰撞危險時候，以及和前方車輛有碰撞危險的時候。
5、 動力傳動電子控制系統
主要包括發動機電子控制（包括汽油機和柴油機）、自動變速器控制（ECT、CVT/ECVT等）以及動力傳動總成的綜合電子控制等。控制系統主要由各種傳感器、執行機構和電控單元（ECU）組成。其主要是保證汽車在不同的工況下均能處在最佳狀態下運行，并簡化駕駛員的有關操作，從而降低油耗和排放，減少動力傳動系統的沖擊，減輕駕駛人員的勞動強度，提高汽車的動力性、經濟性和舒適性。
6、底盤電子控制系統
包括制動防滑與動態車身控制系統（ABS/ASR、ESP/VDC）,牽引力控制系統、懸架及車高控制系統、輪胎監測系統(TPMS)、巡航控制系統（CCS）、轉向控制系統(如4WS)、驅動控制系統（如4WD）等。其主要用于提高汽車的安全性、舒適性和動力性等。近些年來，這類控制系統開始在普通轎車上廣泛采用。
7、 車身電子控制系統
主要包括安全氣囊（SRS）、自動座椅、自動空調控制、車內噪音控制、中央防盜門鎖、視野照明控制、自動刮水器、自動門窗、自動防撞系統以及滿足不同用電設備的電源管理系統。主要是用來增強汽車的安全性、舒適性和方便性。
8、 多媒體娛樂、通訊系統
主要包括車載多媒體系統、駕駛員信息系統、語音系統、智能交通系統(ITS)、車輛導航系統(GPS/DGPS等)、計算機網絡系統、狀態監側與故障診斷系統等。用于聯結“人—車—路—環境信息”，以及協調整車各部分的電子控制功能。
[論文摘要]汽車是當前重要的交通工具，汽車的發明和汽車相關技術的發展極大地改變了人們的出行方式，加快了商品和人員的流通。
隨著汽車工業與電子工業的不斷發展，在現代汽車上，電子技術的應用越來越廣泛，汽車電子化的程度也越來越高。汽車技術與電子技術相結合催生出汽車電子技術概念。電子技術在現代汽車工業中的廣泛應用加快了電子汽車的發展趨勢，推動了汽車功能的多元化和便捷化。
一、汽車電子技術
現代電子技術與汽車工業的結合促成了電子汽車概念的誕生和實現，概括地來說當前的汽車電子技術主要包括：智能化集成傳感器：提供用于模擬和處理的信號，而且還能對信號作坊大處理。同時，他還能自動進行時漂、溫漂和非線性的自動校正，具有較強的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號的質量不受影響；嵌入式微處理機已廣泛地應用與安全、環保、發動機、傳動系、速度控制和故障診斷中。軟件技術：隨著汽車電子技術應用的增加，對有關控制軟件的需求也相應增加，并可能要求進一步計算機聯網。因此，要求使用多種語言，并開發出通用的高水平軟件，以滿足多種硬件的要求。轎車上多通道傳輸網絡將大大地依賴于軟件；多通道傳輸技術，多通道傳輸技術的采用，對電子控制集成化的實現是十分必要和有效的。采用這種技術后，使各個數據線成為一個網絡，以便分享汽車中心計算機的信息。汽車車載電子網絡：汽車電子設備發展的一個重要趨勢是大量使用微處理機來改善汽車的性能。隨著電控器件在汽車上越來越多的應用，車載電子設備間的數據通信變得越來越重要。為了進一步提高行使的經濟性，溫度及車速等信息必須在不同控制單元間交換。由此，以分布式控制系統為基礎構造汽車車載電子網絡系統是很有必要的。集成化技術：汽車電子技術的一個發展趨向是功能集成化，從而實現更經濟、更有效以及可診斷的數據中心。光導纖維：汽車電子技術的進步，已使各系統控制走向集中，形成整車控制系統。這一系統除了中心電腦外，甚至包括多達23個微處理器及大量傳感器和執行部件，組成一個龐大而復雜的信息交換與控制系統等。
二、國內汽車電子技術發展
電子技術在汽車工業中的應用加快了汽車技術的升級和突破，自20世紀80年代以來，汽車工業的長足發展，也是以電子技術（特別是計算機、集成電路技術）為動力而實現的。采用電子技術是解決汽車所面臨的諸多技術問題的最佳方案。因此一國電子產業的發展水平及其在汽車工業領域的應用情況決定了其在未來軌跡汽車行業競爭中的地位和影響力。目前，國產汽車的電子技術應用多數還處于初級階段。只有少數廠家，主要集中在一些中外合資和國內較為先進的汽車生產廠家，開始將電子控制裝置應用在汽車工業中。國內現在采用的電子裝置主要包括發動機的燃油噴射、電子點火控制、汽車安全性方面的安全氣囊，ABS等領域，而且多數為直接引進國外產品組裝，國內科研院所目前有關汽車電子技術應用的研究也主要集中在發動機控制、電控懸架、ABS系統等幾個方面，在汽車的電子網絡化技術、GPRS導航及智能交通系統的研究等方面與國外還有一定差距。
三、現代電子技術促進汽車智能管理的發展
隨著經濟的快速發展和人民群眾對汽車工業要求的逐步提高，當前的電子技術在汽車工業領域里得到了很好較快較好的應用。汽車智能管理系統就是這一應用的重要體現。車輛智能管理儀（以下簡稱管理儀）硬件構成主要由CPU，數據存儲器擴展電路、IC卡接口電路、GPS接收電路、光電隔離的輸入、輸出電路、數碼相機控制電路、指示燈、蜂鳴器及電源部分組成。采用GPS接收機接收衛星的信號，經過計算后可得出車輛所處的經緯度、行駛速度、行駛方向等參數。管理儀還能夠采集與司機操作有關的數據，如剎車、遠光燈、近光燈、左右轉向燈、喇叭、霧燈、制動氣壓、車門開關等參數。管理儀根據預先設定的時間間隔和特殊事件的觸發，將有關數據保存入IC（IntelligentCard）卡中。根據這些數據，車輛管理部門就可以對車輛的歷史運行狀況進行檢查、管理，以確定車輛是否按照規定的要求運行。管理儀還能夠對最近15次停車前，每次停車前50秒的所有信息進行詳細記錄，GPS數據的采集速度受GPS系統的限制，每秒鐘記錄1次，其他參數每隔0.2秒記錄一次。管理儀還具有數碼照相機的控制接口，可以根據外部觸發信號，對車內的情景拍照。
汽車工業是高科技工業，汽車性能的每一步提升都伴隨著新技術、新工藝的運用。電子技術是21世紀推動經濟發展和社會變革的重要技術之一，電子技術的發展及其在汽車工業領域的廣泛應用將有效提升汽車工業的發展水平。
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