多傳感信息融合的車(chē)輛主動(dòng)防碰撞系統設計

一、引言

　　隨著(zhù)社會(huì )的不斷進(jìn)步，汽車(chē)正為越來(lái)越多的人所使用，而相應的，交通事故也越來(lái)越多。全球每年由交通事故造成的人員和財產(chǎn)損失的數目是驚人的，因此，車(chē)輛安全問(wèn)題已引起人們的高度重視。對大量交通事故的分析表明，80%以上的車(chē)禍是由于駕駛員反應不及時(shí)引起的，超過(guò)65%的車(chē)輛相撞屬于追尾相撞，其余則屬于側面相撞和正面相撞。有關(guān)研究表明，若駕駛員能夠提早1 s 意識到有事故危險并采取相應的措施，則90%的追尾事故和60%的正面碰撞事故都可以避免。

　　現代的交通系統和未來(lái)將要出現的自動(dòng)車(chē)輛系統(AVS)均要求建立智能交通系統(ITS)，以便于對車(chē)輛進(jìn)行交通監視和跟蹤以及多傳感信息融合。未來(lái)AVS異類(lèi)傳感器包括視頻傳感器、激光掃描儀和雷達傳感器等，融合的目的在于把目標輸入到路徑規劃與制導系統中去。而基于多傳感信息融合的車(chē)輛主動(dòng)防碰撞控制系統，就是根據多傳感器接收到的車(chē)輛前方目標信息和本車(chē)的狀態(tài)信息，利用多源信息融合技術(shù)，識別出本車(chē)前方車(chē)輛的距離和速度等狀態(tài)信息，并進(jìn)行碰撞危險估計的。舉例說(shuō)，若車(chē)間距接近臨界距離時(shí)，發(fā)出報警信號，提請司機注意； 若車(chē)間距小于臨界安全距離時(shí),則啟動(dòng)制動(dòng)系統，以避免碰撞的發(fā)生．

　　顯然，基于多傳感信息融合的車(chē)輛主動(dòng)防碰撞控制系統是一種主動(dòng)式的防撞、防抱死的汽車(chē)安全系統，它使反應時(shí)間、距離、速度三個(gè)方面都能得到優(yōu)化控制，可減少駕駛員的負擔和判斷錯誤，對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(chē)事故的發(fā)生。同時(shí)也為提高使用車(chē)速、增加道路通行能力、實(shí)現自動(dòng)化駕駛等奠定了良好的基礎。

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

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

汽車(chē)防追尾碰撞控制系統

　　具有三種功能：即環(huán)境監測功能、防碰撞判斷功能和車(chē)輛控制功能。

　　1、 行車(chē)環(huán)境監測系統

　　行車(chē)環(huán)境監測系統由環(huán)境探測系統和車(chē)況探測系統組成。環(huán)境探測系統由測量車(chē)間距離和前面車(chē)輛方位的毫米波雷達、激光雷達、CCD攝象機及能夠判斷路面狀況的道路傳感器所組成。車(chē)輛的周邊傳感技術(shù)是實(shí)現汽車(chē)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)系統的性能，只有提高傳感器的可靠性，才有可能減少系統的虛警率。微波傳感器（雷達）的性?xún)r(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、路面傳感器等作為輔助傳感器來(lái)實(shí)現對車(chē)前障礙物的檢測。毫米波雷達安裝在車(chē)輛前端的中央位置上，激光雷達安裝在毫米波雷達的兩側，它們的主要功能是測量本車(chē)與前車(chē)的距離和前面車(chē)輛的方位，并把所測數據傳輸到防碰撞判斷系統；CCD攝象機獲得前方車(chē)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(chē)況探測系統檢測本車(chē)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。

　　2、防碰撞判斷系統

　　防碰撞判斷系統由目標識別系統和危險估計系統組成。目標識別系統將毫米波雷達、激光雷達、CCD攝象機等傳感器的信息經(jīng)融合處理后，估計出本車(chē)前方距離最近的車(chē)輛或障礙物的距離和相對速度，并將此信號傳送給危險估計系統。

　　危險估計系統根據路面狀況（濕/干）、本車(chē)的狀況（如車(chē)速、轉向角及橫向擺動(dòng)速率）、距前車(chē)的距離和相對速度以及司機的反應狀況計算出“臨界車(chē)間距離”，并將實(shí)際測量的車(chē)間距離與臨界車(chē)間距離進(jìn)行比較，在實(shí)際測量的車(chē)間距離非常接近臨界車(chē)間距離的某一時(shí)刻，報警器發(fā)出警告信號。當實(shí)際測量的車(chē)間距離等于或小于臨界車(chē)間距離時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)制動(dòng)控制系統。

　　3、有自動(dòng)制動(dòng)操作機構的車(chē)輛控制