基于CAN總線的安全車距保持系統(tǒng)
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作者設(shè)計的基于CAN總線的安全車距保持系統(tǒng)通過對車輛的油門開度和制動壓力進(jìn)行控制，在危險工況下，迫使車輛減速，從而減輕碰撞強(qiáng)度甚至避免碰撞；在安全工況下，使自車與前車保持安全距離行駛，能取代駕駛員進(jìn)行部分操作，降低駕駛員的勞動強(qiáng)度，提高行車安全性。利用CAN總線優(yōu)越的容錯性和可靠性，滿足安全車距保持系統(tǒng)的分布式協(xié)同控制和實時性的要求。
二、系統(tǒng)功能設(shè)計
系統(tǒng)功能設(shè)計主要是對安全車距保持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及功能進(jìn)行設(shè)計，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)根據(jù)駕駛員設(shè)定及車輛狀態(tài)確定當(dāng)前的安全車距，并結(jié)合當(dāng)前的車況和路況信息，通過安全車距保持控制算法確定使車輛保持安全距離行駛需要的油門開度和制動壓力。油門和制動執(zhí)行器控制算法通過控制相應(yīng)執(zhí)行器實現(xiàn)期望的油門開度和制動壓力，同時當(dāng)前的車況和路況信息會通過顯控裝置提供給駕駛員，以擴(kuò)展駕駛員的感知能力。
（1）車輛信號采集主要采集輪速和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的脈沖信號、加速度傳感器和加速度踏板位置傳感器的模擬信號、制動踏板和轉(zhuǎn)向的開關(guān)信號，并對原始信號進(jìn)行處理，提取需要的車輛狀態(tài)信息。
（2）雷達(dá)信號處理主要對雷達(dá)傳感器的信息進(jìn)行處理，提取車輛前方有效目標(biāo)物的相對速度和相對距離信息。
（3）整車控制器主要接受駕駛員對安全車距的設(shè)定，根據(jù)自車以及前方目標(biāo)物的狀態(tài)，確定保持駕駛員設(shè)定的安全車距行駛需要的油門開度和制動壓力，并將主要車況和路況信息提供給駕駛員。
（4）輔助制動主要通過對制動執(zhí)行器的控制實現(xiàn)期望的制動壓力。
（5）電子油門主要通過對油門執(zhí)行器的控制實現(xiàn)期望的油門開度。
要實現(xiàn)上述各項功能，僅通過單一的電控單元很難保證安全車距保持系統(tǒng)實時性，同時也不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展以及與其它電控系統(tǒng)的信息共享。為保證系統(tǒng)的實時性和可靠性，實現(xiàn)系統(tǒng)的開放式通信和各部件的分布式協(xié)同控制，作者將CAN總線應(yīng)用于安全車距保持系統(tǒng)。
三、控制系統(tǒng)設(shè)計
采用dSPACE公司的Micro Auto Box為整車控制器、MC9S12DP256單片機(jī)為其它各部分電控單元的核心，通過對CAN協(xié)議和通信軟件的設(shè)計，將系統(tǒng)各部分作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點掛接在CAN總線上，從而構(gòu)成了行車安全輔助系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上，針對各模塊的功能，設(shè)計相應(yīng)的控制算法、信號采集和處理算法，并通過CAN網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息共享和分布式協(xié)同控制，從而實現(xiàn)安全車距保持系統(tǒng)的各項功能。
（一）CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
CAN控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計主要對網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用層協(xié)議等進(jìn)行設(shè)計。按安全車距保持系統(tǒng)功能將整個系統(tǒng)進(jìn)行分解，通過對CAN協(xié)議和各部分通信程序的設(shè)計，將各部分作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點掛接在CAN總線上，構(gòu)成圖2所示的行車安全輔助系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層協(xié)議采用CAN210B標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)中的信息采用標(biāo)準(zhǔn)信息幀，所有信息幀以20ms為固定周期廣播式發(fā)送。
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