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基于CAN總線(xiàn)的安全車(chē)距保持系統
作者：
時(shí)間：2013-02-27
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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一、前言
作者設計的基于CAN總線(xiàn)的安全車(chē)距保持系統通過(guò)對車(chē)輛的油門(mén)開(kāi)度和制動(dòng)壓力進(jìn)行控制，在危險工況下，迫使車(chē)輛減速，從而減輕碰撞強度甚至避免碰撞；在安全工況下，使自車(chē)與前車(chē)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(dòng)強度，提高行車(chē)安全性。利用CAN總線(xiàn)優(yōu)越的容錯性和可靠性，滿(mǎn)足安全車(chē)距保持系統的分布式協(xié)同控制和實(shí)時(shí)性的要求。
二、系統功能設計
系統功能設計主要是對安全車(chē)距保持系統的結構以及功能進(jìn)行設計，系統結構如圖1所示。該系統根據駕駛員設定及車(chē)輛狀態(tài)確定當前的安全車(chē)距，并結合當前的車(chē)況和路況信息，通過(guò)安全車(chē)距保持控制算法確定使車(chē)輛保持安全距離行駛需要的油門(mén)開(kāi)度和制動(dòng)壓力。油門(mén)和制動(dòng)執行器控制算法通過(guò)控制相應執行器實(shí)現期望的油門(mén)開(kāi)度和制動(dòng)壓力，同時(shí)當前的車(chē)況和路況信息會(huì )通過(guò)顯控裝置提供給駕駛員，以擴展駕駛員的感知能力。 
根據安全車(chē)距保持系統的特點(diǎn)，通過(guò)模塊化設計，將整個(gè)系統分解為車(chē)輛信號采集、雷達信號處理、整車(chē)控制器、輔助制動(dòng)和電子油門(mén)5個(gè)部分，其功能如下。
（1）車(chē)輛信號采集主要采集輪速和發(fā)動(dòng)機轉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(dòng)踏板和轉向的開(kāi)關(guān)信號，并對原始信號進(jìn)行處理，提取需要的車(chē)輛狀態(tài)信息。
（2）雷達信號處理主要對雷達傳感器的信息進(jìn)行處理，提取車(chē)輛前方有效目標物的相對速度和相對距離信息。
（3）整車(chē)控制器主要接受駕駛員對安全車(chē)距的設定，根據自車(chē)以及前方目標物的狀態(tài)，確定保持駕駛員設定的安全車(chē)距行駛需要的油門(mén)開(kāi)度和制動(dòng)壓力，并將主要車(chē)況和路況信息提供給駕駛員。
（4）輔助制動(dòng)主要通過(guò)對制動(dòng)執行器的控制實(shí)現期望的制動(dòng)壓力。
（5）電子油門(mén)主要通過(guò)對油門(mén)執行器的控制實(shí)現期望的油門(mén)開(kāi)度。
要實(shí)現上述各項功能，僅通過(guò)單一的電控單元很難保證安全車(chē)距保持系統實(shí)時(shí)性，同時(shí)也不利于系統的擴展以及與其它電控系統的信息共享。為保證系統的實(shí)時(shí)性和可靠性，實(shí)現系統的開(kāi)放式通信和各部件的分布式協(xié)同控制，作者將CAN總線(xiàn)應用于安全車(chē)距保持系統。
三、控制系統設計
采用dSPACE公司的Micro Auto Box為整車(chē)控制器、MC9S12DP256單片機為其它各部分電控單元的核心，通過(guò)對CAN協(xié)議和通信軟件的設計，將系統各部分作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)掛接在CAN總線(xiàn)上，從而構成了行車(chē)安全輔助系統的控制網(wǎng)絡(luò )。在此基礎上，針對各模塊的功能，設計相應的控制算法、信號采集和處理算法，并通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò )實(shí)現信息共享和分布式協(xié)同控制，從而實(shí)現安全車(chē)距保持系統的各項功能。
（一）CAN網(wǎng)絡(luò )設計
CAN控制網(wǎng)絡(luò )設計主要對網(wǎng)絡(luò )的結構、應用層協(xié)議等進(jìn)行設計。按安全車(chē)距保持系統功能將整個(gè)系統進(jìn)行分解，通過(guò)對CAN協(xié)議和各部分通信程序的設計，將各部分作為網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)掛接在CAN總線(xiàn)上，構成圖2所示的行車(chē)安全輔助系統控制網(wǎng)絡(luò )。
網(wǎng)絡(luò )應用層協(xié)議采用CAN210B標準，網(wǎng)絡(luò )中的信息采用標準信息幀，所有信息幀以20ms為固定周期廣播式發(fā)送。
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