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          汽車(chē)山區(qū)道路行駛安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

          作者: 時(shí)間:2010-07-28 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/197653.htm

          近年來(lái),人們一直都在關(guān)注和研究對(duì)山區(qū)公路上的行駛安全性。系統(tǒng)作為一種新的主動(dòng)安全系統(tǒng)將進(jìn)一步增加的安全性,減少事故的發(fā)生率,不斷滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)。據(jù)Daimler Benz的調(diào)查顯示,提前0.5秒發(fā)出警報(bào)能防止60%的追尾事故,提前1.5秒能防止90%。因此,山區(qū)系統(tǒng)可以幫助駕駛員在山區(qū)路段行駛時(shí),正確合理操縱汽車(chē),減少交通事故發(fā)生概率,對(duì)保障山區(qū)道路安全行駛有其重要的意義。

          系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

          本系統(tǒng)在車(chē)路耦合的汽車(chē)山區(qū)行駛安全度模型的基礎(chǔ)上,以汽車(chē)山區(qū)預(yù)警系統(tǒng)為研究對(duì)象,實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集、調(diào)理、傳送,最后達(dá)到預(yù)警的目的。要實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛實(shí)時(shí)性的預(yù)警,就要對(duì)汽車(chē)運(yùn)行工況、道路運(yùn)行狀況和周?chē)h(huán)境條件等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集,根據(jù)采集來(lái)相應(yīng)數(shù)據(jù)確定其運(yùn)行狀態(tài),通過(guò)處理器進(jìn)行預(yù)警算法后,最后做出相應(yīng)的語(yǔ)音提示以保證駕駛員安全駕駛,達(dá)到降低交通事故的目的。

          通過(guò)對(duì)本系統(tǒng)目的的研究,可以把預(yù)警系統(tǒng)的硬件電路大體上劃分為三個(gè)部分:輸入模塊(根據(jù)安全度模型確定的信號(hào),傳感器采集)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)模塊和輸出模塊(語(yǔ)音報(bào)警提示模塊)。其中以處理器為核心,通過(guò)總線和接口電路把信號(hào)輸入和輸出相連。這些模塊組成了山區(qū)道路車(chē)輛行駛安全預(yù)警系統(tǒng)的總體框圖,如圖1所示。

          圖1 系統(tǒng)組成框圖

          預(yù)警系統(tǒng)的輸入模塊包括采集信號(hào)和處理采集的信號(hào)。本系統(tǒng)中需要采集的信號(hào)有車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)(如車(chē)輛行駛速度等)、道路參數(shù)(如坡度等)及周?chē)h(huán)境條件(如溫度等)。這些信號(hào)的不同,需要選擇的傳感器和傳感器的調(diào)整電路也不同,后面將簡(jiǎn)單介紹一下對(duì)車(chē)輛行駛速度信號(hào)的采集及處理電路設(shè)計(jì)。

          數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)由于具有高性能和靈活可編程的優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用,各個(gè)公司針對(duì)不同應(yīng)用出品的DSP芯片品種繁多,因此在進(jìn)行DSP時(shí)就涉及到對(duì)DSP芯片的合理選擇問(wèn)題。TI公司生產(chǎn)的TMS320系列DSP是目前世界上最有影響的主流DSP產(chǎn)品,該芯片具有價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單易用、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。本系統(tǒng)選取的TMS320LF2407A這款DSP芯片,這是當(dāng)今世界上集成度最高、性能最強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)控制DSP芯片,為成功預(yù)警后擴(kuò)展其控制功能打下良好基礎(chǔ)。

          預(yù)警系統(tǒng)的輸出模塊主要就是語(yǔ)音提示模塊。在離可能發(fā)生危險(xiǎn)之前的一段時(shí)間發(fā)出語(yǔ)音提示信號(hào),及早的警示駕駛員正確操縱汽車(chē),并做出積極的防護(hù)措施,以達(dá)到降低交通事故發(fā)生的效果。

          預(yù)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

          山區(qū)度模型主要是分析山區(qū)道路的大長(zhǎng)下坡、上坡和彎道上車(chē)輛行駛狀況,需要采集的信號(hào)較多,其輸入信號(hào)電路也有所不同,下面先簡(jiǎn)單介紹下對(duì)車(chē)輛行駛速度信號(hào)的采集及處理電路設(shè)計(jì)。

          轉(zhuǎn)速傳感器的調(diào)整電路設(shè)計(jì)

          汽車(chē)行駛速度測(cè)量采用霍爾開(kāi)關(guān)傳感器。本文選擇型號(hào)為2SS52M的霍爾傳感器,根據(jù)其主要技術(shù)參數(shù)可知:2SS52M霍爾傳感器為電壓型傳感器,其輸出電壓范圍為0~3.3V,沒(méi)有超過(guò)DSP A/D轉(zhuǎn)換電壓。但是在實(shí)際應(yīng)用時(shí),由于霍爾傳感器通常裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上,必然受到較強(qiáng)的電磁干擾,為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能,它發(fā)出的信號(hào)需要先經(jīng)過(guò)高速光電隔離后才能進(jìn)行處理。另外,為了使霍爾轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)送的正交編碼脈沖是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波形,采用了74LVC14A芯片對(duì)其信號(hào)進(jìn)行整形,整形之后的波形輸入DSP的QEP引腳。其電路接法如圖2所示。由于74LVC14A芯片是六反向施密特觸發(fā)器,它可以將非矩形波變換成矩形波。其整形原理如圖3所示。

          圖2 霍爾傳感器調(diào)整電路

          圖3 用施密特觸發(fā)器對(duì)脈沖整形

          語(yǔ)音提示模塊的硬件設(shè)計(jì)

          語(yǔ)音提示是語(yǔ)音芯片ISD1730驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)的。

          當(dāng)汽車(chē)在山區(qū)道路上運(yùn)行時(shí),由輸入模塊采集所需信號(hào)信息,經(jīng)控制器模塊綜合計(jì)算判斷其安全程度,若不安全,再由DSP(TMS320LF2407A)模塊輸出控制語(yǔ)音模塊,語(yǔ)音芯片輸出的音頻信號(hào)通過(guò)功放電路輸出,從而實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能。DSP(TMS320LF2407A)內(nèi)部集成了SPI接口,可方便的與ISD1730進(jìn)行串行通信,TMS320LF2407A與語(yǔ)音芯片的接口電路如圖4所示。

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