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, 用32 位嵌入式系統(tǒng)（ARM） 技術進行數(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制成的一種防汽車追尾的測距預警裝置, 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

該裝置結構如圖2 所示。裝置結構由發(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。交管部門有關人士解釋說, 當機動車時速為60km 時, 行車間距應為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 結束語

基于防汽車追尾車載測距安全預警裝置的研究,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, 語音提示與聲光報警用凌陽單片機完成。該預警裝置具有技術先進, 性能可靠, 性能價格比高等特點。具有實用價值。