摘要：介紹了預防公路追尾碰撞報警系統(tǒng)，系統(tǒng)由信息采集單元、中央控制單元、報警電路和顯示輸出單元構成。信息采集單元由4種傳感器完成對車輛運行狀態(tài)信號采集，中央控制單元對輸入信息進行分析、處理，完成防碰撞預測與判斷功能，報警電路產生警報，提醒駕駛員采取措施以避免追尾碰撞事故發(fā)生，系統(tǒng)還具備顯示功能。

0、引言

　　近年來，中國經濟得到迅猛發(fā)展，私家車擁有量快速增長，公路建設也快速發(fā)展，與此同時，交通事故頻發(fā)，原因是多方面的，諸如路況差，車速高引起駕駛員視覺變差，氣候條件差等。其中，事故中追尾碰撞居首位，所以預防交通事故主要是預防汽車追尾碰撞。

　　鑒于此，本文討論了如何預防汽車追尾碰撞報警系統(tǒng)的設計。

1、系統(tǒng)總體方案設計

　　如圖1所示，系統(tǒng)是由信息采集單元、中央控制單元、報警電路和顯示輸出單元構成。

圖1、系統(tǒng)結構框圖

1.1 信息采集單元

　　傳感器是信息采集系統(tǒng)單元重要部分，傳感器是指能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，從而完成檢測任務。它可將對象特性或狀態(tài)參數轉換成可測量，然后將此信號送入傳感器系統(tǒng)加以處理[1]。最后將引起控制系統(tǒng)發(fā)生變化的原因轉換為電信號后傳輸給控制單元進行分析與處理。

　　信息采集單元由測距傳感器、速度傳感器、制動踏板位置傳感器及路面情況選擇開關組成，用來采集路況和車輛的運行狀態(tài)等信息。

　　一、測距傳感器

　　系統(tǒng)采用脈沖式光電傳感器測定距離。本文利用光電傳感器的時差測距原理進行工作，即：利用測量往返脈沖間隔時間來獲知距離，測量脈沖間隔方法是在確定時間起止點之間用時鐘脈沖填充計數，如圖2所示：恒定光源D發(fā)出的光投射于目的物O，然后反射至光電元件B，根據發(fā)射和接收之間的時間差距測出距離，這種方法可以得到較高的測試精度。
 

圖2、 時差測距原理圖           
 

圖3、 距離計數原理圖

　　二、 速度傳感器
  車速傳感器是利用霍爾效應的原理制成的。即在半導體霍爾器件中，當磁力線穿過通電的霍爾元件時，會引起霍爾元件電荷的偏移，在元件中引起霍爾電壓UH值發(fā)生相應變化，形成脈沖，霍爾傳感器便會輸出轉速信號，經放大整形電路輸出整齊的脈沖信號，利用單片機的外部計數接口，檢測脈沖數，就可以計算出車輛的運動速度。因此，對汽車車速的測量實質上是對轉速信號的頻率的測量。

圖4、霍爾轉速傳感器

      三、制動踏板位置傳感器

　　該傳感器用來判斷駕駛員在接收到報警或已認識到危險時，是否采取了制動措施降低車速。如已制動，則對報警進行抑制。制動傳感器直接從車輛制動指示燈回路中提取電位信號，處理后，作為車輛制動信息的標志信號送入控制單元。
 

       
                       圖5、制動踏板位置傳感器                                         

　　四、路面情況選擇開關

　　本系統(tǒng)采用手動式三觸點路面選擇開關，用來選定路面摩擦系數，路面摩擦系數隨路面情況的不同而變化。駕駛員應根據當時的路況來選擇，從而選擇相應的開關位置。
 

圖6、路面選擇開關
 

　　五、傳感器的測量誤差和補償方法

　　在實際應用中，存在多種因素影響起測量精度，造成測量誤差的主要因素主要有兩類：一類是半導體固有特性，另外一類是半導體的制造工藝的缺陷，表現為零位誤差和溫度誤差。
零位誤差主要是由半導體制造工藝問題引起的不等位電勢造成的，為了消除或減小不等位電勢，可采用圖7所示電橋平衡原理進行補償。而溫度誤差是由于半導體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度等隨溫度變化引起，這種變化程度隨不同半導體材料有所不同，針對溫度變化對傳感器輸出或輸入內阻的影響，可采用輸出回路并聯(lián)電阻或輸入回路串聯(lián)電阻進行補償。[6]
                                 

圖7、不等位電勢補償電路
1.2 中央控制單元、警報輸出單元及顯示裝置

　　中央控制單元是控制系統(tǒng)的中樞，是系統(tǒng)中的信息處理部分，傳感器輸入信息在這里進行處理、分析,完成防碰撞預測與判斷功能，危險時發(fā)出信息給報警輸出裝置,實現報警,提醒駕駛員采取減速、制動等措施，,避免追尾碰撞事故發(fā)生。

　　系統(tǒng)采用ISP-Flash系列單片機 AT89S8252，它是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，功能強大，它可將信息采集單元收集到的信息進行處理，并根據情況向顯示裝置及警報輸出單元輸出控制信號。

　　報警輸出單元電路由三極管外加揚聲器等外圍電路構成，當中央控制單元通過分析確定前方存在追尾碰撞隱患時，便產生一定的信號驅動揚聲器發(fā)出警報，提醒駕駛員注意以采取必要的措施。同時，系統(tǒng)中的顯示裝置，可由芯片MCS14495驅動數碼顯示屏顯示。

2、結束語

　　文章創(chuàng)新點在于（1）較詳細的描述了數據采集系統(tǒng)中每個傳感器的工作原理圖形及具體應用原理，選用的ISP-Flash系列單片機 AT89S8252功能強大。（2）對整個傳感器的測量誤差做了分析，并提出了具體的誤差補償解決方法。整個方案較好地完成了預防汽車追尾碰撞系統(tǒng)的設計，此外，還需考慮虛報警情況等。總之，汽車追尾是一個復雜的系統(tǒng)工程,追尾過程的發(fā)生受主觀、客觀因素的影響。總體看來，整個設計方案較為合理，并可通過完善運用到實際應用中。