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)資料對公路交通事故的統(tǒng)計分析, 發(fā)現(xiàn)在司機、汽車、道路三個環(huán)節(jié)中, 司機是可靠性最差的一個環(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反映不及時或判斷失誤引起的。 本文研究的是利用先進的激光雷達測距技術(shù), 用32 位嵌入式系統(tǒng)（ARM） 技術(shù)進行數(shù)據(jù)處理, 用凌陽16 位單片機具有強大的語音存儲功能（128 秒） ,完成語音提示與聲光報警技術(shù)制成的一種防汽車追尾的測距預(yù)警裝置, 能夠輔助高速行駛的汽車駕駛者對前方車輛進行實時監(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)計原理

圖1 為裝置的原理圖框架。首先是由激光雷達測距儀測得車間距, 通過數(shù)據(jù)線把模擬信號傳給嵌入式系統(tǒng)RAM 的A/ D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器, 之后將數(shù)字信號送給8 位的COMS 存儲器。由此, 一路信號送到LCD液晶顯示器, 直接將實際的距離顯示出來, 單位為米, 駕駛者可以由此看到準確的距離顯示,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 位凌陽單片機信號進行語音報警“注意!”或“危險!”, 同時發(fā)出警報聲或報警燈閃爍, 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, 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)計實現(xiàn)

顯然, 此測距裝置重要的部分在測距。如何測定汽車的安全距離, 目前一般采用的技術(shù)有超聲波測距、微波雷達測距和激光測距三種。 超聲波測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, 并將其轉(zhuǎn)換為電信號。由于其測距范圍小, 基本上被用在汽車倒車避撞裝置上。 微波雷達測距是利用目標對電磁波反射來發(fā)現(xiàn)目標并測定其位置。根據(jù)微波雷達的用途不同, 所測定的目標可以是飛機、導(dǎo)彈、車輛、建筑物、云雨等。 激光測距的工作原理與微波雷達測距相似, 具體的測距方式有連續(xù)波和脈沖波兩種。此裝置采用激光測距的脈沖波方式。

2.1 激光雷達測距

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、計算車間距離的激光雷達、信號處理模塊、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, 通過受光裝置檢測其距離, 如圖3 所示。

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

2.2 信號處理及控制

控制部分由32 位嵌入式系統(tǒng)完成以下功能, 運算本車車速、車間距離; 并用LCD 實時顯示; （顯示裝置安裝在儀表盤上進行距離顯示） 。根據(jù)車間距離和安全車間距離的比較發(fā)出警報聲或報警燈閃爍。 中華人民共和國道路交通安全法實施條例第八十條規(guī)定, 機動車在高速公路上行駛, 車速超過每小時100km 時, 應(yīng)當與同車道前車保持100m 以上的距離, 車速低于每小時100km 時, 與同車道前車距離可以適當縮短, 但最小距離不得少于50m。交管部門有關(guān)人士解釋說, 當機動車時速為60km 時, 行車間距應(yīng)為60m 以上; 時速為80km 時, 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,危險程度推理數(shù)學(xué)模型為:當V ≥100 時, S > 100當100 > V 時, 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。 信號處理及控制使用16 位的凌陽單片機, 對車速傳感器及激光雷達的信號分析, 并發(fā)出警報信號。 具體實現(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（）;

 / / 測距子函數(shù) Xianshi （S）;

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

 / / 語音報警｝if （v < 100 &（50 > S| v/ 1000 > S） ）｛Sound （1） ;

 / / 語音報警｝｝｝

 2.3 警報發(fā)生模組

此裝置的報警模組由凌陽單片機控制的發(fā)光二極管以及揚聲器。當車距達到、超過安全距離時, 單片機發(fā)出信號: 發(fā)光二極管閃爍同時有語音報警。其中, 有8 個紅色發(fā)光二極管; 由揚聲器發(fā)出語音報警: “注意!”或“危險!”。

 3 結(jié)束語

基于防汽車追尾車載測距安全預(yù)警裝置的研究,采用了激光雷達測距, 控制部分用具有強大的處理數(shù)據(jù)能力的ARM 技術(shù), 語音提示與聲光報警用凌陽單片機完成。該預(yù)警裝置具有技術(shù)先進, 性能可靠, 性能價格比高等特點。具有實用價值。