多傳感信息融合的車輛主動(dòng)防碰撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、引言

　　隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，汽車正為越來越多的人所使用，而相應(yīng)的，交通事故也越來越多。全球每年由交通事故造成的人員和財(cái)產(chǎn)損失的數(shù)目是驚人的，因此，車輛安全問題已引起人們的高度重視。對(duì)大量交通事故的分析表明，80%以上的車禍?zhǔn)怯捎隈{駛員反應(yīng)不及時(shí)引起的，超過65%的車輛相撞屬于追尾相撞，其余則屬于側(cè)面相撞和正面相撞。有關(guān)研究表明，若駕駛員能夠提早1 s 意識(shí)到有事故危險(xiǎn)并采取相應(yīng)的措施，則90%的追尾事故和60%的正面碰撞事故都可以避免。

　　現(xiàn)代的交通系統(tǒng)和未來將要出現(xiàn)的自動(dòng)車輛系統(tǒng)(AVS)均要求建立智能交通系統(tǒng)(ITS)，以便于對(duì)車輛進(jìn)行交通監(jiān)視和跟蹤以及多傳感信息融合。未來AVS異類傳感器包括視頻傳感器、激光掃描儀和雷達(dá)傳感器等，融合的目的在于把目標(biāo)輸入到路徑規(guī)劃與制導(dǎo)系統(tǒng)中去。而基于多傳感信息融合的車輛主動(dòng)防碰撞控制系統(tǒng)，就是根據(jù)多傳感器接收到的車輛前方目標(biāo)信息和本車的狀態(tài)信息，利用多源信息融合技術(shù)，識(shí)別出本車前方車輛的距離和速度等狀態(tài)信息，并進(jìn)行碰撞危險(xiǎn)估計(jì)的。舉例說，若車間距接近臨界距離時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提請(qǐng)司機(jī)注意； 若車間距小于臨界安全距離時(shí),則啟動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，以避免碰撞的發(fā)生．

　　顯然，基于多傳感信息融合的車輛主動(dòng)防碰撞控制系統(tǒng)是一種主動(dòng)式的防撞、防抱死的汽車安全系統(tǒng)，它使反應(yīng)時(shí)間、距離、速度三個(gè)方面都能得到優(yōu)化控制，可減少駕駛員的負(fù)擔(dān)和判斷錯(cuò)誤，對(duì)于提高交通安全性將起到重要作用，能有效地避免大部分汽車事故的發(fā)生。同時(shí)也為提高使用車速、增加道路通行能力、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化駕駛等奠定了良好的基礎(chǔ)。

二、基于多傳感信息融合的車輛主動(dòng)防碰撞控制系統(tǒng)的組成和功能

　　汽車防追尾碰撞控制系統(tǒng)是一種主動(dòng)安全系統(tǒng)。在正常行駛時(shí)，該系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)。當(dāng)本車的車頭非常接近于前車的車尾時(shí)，該系統(tǒng)將發(fā)出防追尾警告。在發(fā)出警告后，如果駕駛員沒有采取制動(dòng)減速措施，該系統(tǒng)便自動(dòng)啟動(dòng)緊急制動(dòng)裝置，以避免發(fā)生追尾事故。

汽車防追尾碰撞控制系統(tǒng)

　　具有三種功能：即環(huán)境監(jiān)測(cè)功能、防碰撞判斷功能和車輛控制功能。

　　1、 行車環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　行車環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由環(huán)境探測(cè)系統(tǒng)和車況探測(cè)系統(tǒng)組成。環(huán)境探測(cè)系統(tǒng)由測(cè)量車間距離和前面車輛方位的毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、CCD攝象機(jī)及能夠判斷路面狀況的道路傳感器所組成。車輛的周邊傳感技術(shù)是實(shí)現(xiàn)汽車防碰撞的關(guān)鍵技術(shù)。傳感器性能的優(yōu)劣將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，只有提高傳感器的可靠性，才有可能減少系統(tǒng)的虛警率。微波傳感器（雷達(dá)）的性價(jià)比較高，因此一般選擇工作于毫米波的微波傳感器作為主傳感器，配置以圖像、路面?zhèn)鞲衅鞯茸鳛檩o助傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)車前障礙物的檢測(cè)。毫米波雷達(dá)安裝在車輛前端的中央位置上，激光雷達(dá)安裝在毫米波雷達(dá)的兩側(cè)，它們的主要功能是測(cè)量本車與前車的距離和前面車輛的方位，并把所測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒琅鲎才袛嘞到y(tǒng)；CCD攝象機(jī)獲得前方車輛和障礙物的圖像信息，道路傳感器得到路面的狀態(tài)信息，車況探測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)本車的速度、加速度和其他狀態(tài)信息，所有信息都將被送往防碰撞判斷系統(tǒng)。

　　2、防碰撞判斷系統(tǒng)

　　防碰撞判斷系統(tǒng)由目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)和危險(xiǎn)估計(jì)系統(tǒng)組成。目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)將毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、CCD攝象機(jī)等傳感器的信息經(jīng)融合處理后，估計(jì)出本車前方距離最近的車輛或障礙物的距離和相對(duì)速度，并將此信號(hào)傳送給危險(xiǎn)估計(jì)系統(tǒng)。

　　危險(xiǎn)估計(jì)系統(tǒng)根據(jù)路面狀況（濕/干）、本車的狀況（如車速、轉(zhuǎn)向角及橫向擺動(dòng)速率）、距前車的距離和相對(duì)速度以及司機(jī)的反應(yīng)狀況計(jì)算出“臨界車間距離”，并將實(shí)際測(cè)量的車間距離與臨界車間距離進(jìn)行比較，在實(shí)際測(cè)量的車間距離非常接近臨界車間距離的某一時(shí)刻，報(bào)警器發(fā)出警告信號(hào)。當(dāng)實(shí)際測(cè)量的車間距離等于或小于臨界車間距離時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)制動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　3、有自動(dòng)制動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的車輛控制