汽車泊車輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汽車泊車輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì),汽車,泊車,停車,輔助,系統(tǒng),設(shè)計(jì) SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 學(xué)生姓名 祁皓 系部 汽車交通與工程學(xué)院 專業(yè)、 班級 車輛工程07-3 指導(dǎo)教師姓名 齊益強(qiáng) 職稱 實(shí)驗(yàn)師 從事 專業(yè) 汽車運(yùn)用 是否外聘 □是否 題目名稱 汽車泊車輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義 設(shè)計(jì)目的和意義： 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸車輛及私家用車的不斷增加，不可避免的交通問題瞬時(shí)成為人們關(guān)注的問題。其中由于泊車事故發(fā)生的頻率高，已引起了社會和交通部門的高度重視。泊車事故發(fā)生的原因是多方面的，造成泊車時(shí)的事故率遠(yuǎn)大于汽車正常行駛時(shí)的事故率，尤其是非職業(yè)駕駛員以及女性更為突出。而泊車事故給車主帶來許多麻煩，不僅經(jīng)濟(jì)上，更有人身傷害，例如撞上別人的車，如果傷及兒童更是不堪設(shè)想，基于此基礎(chǔ)，汽車高科技產(chǎn)品中，專為汽車泊位設(shè)置的“汽車泊車輔助系統(tǒng)”應(yīng)運(yùn)而生，汽車泊車輔助系統(tǒng)的加裝可以解決司機(jī)的不少麻煩，大大降低了泊車事故的頻率。由于存在視覺盲區(qū)，無法看清車附近狀況，司機(jī)在泊車時(shí)很容易發(fā)生事故。為了減少帶來的損失，需要有一種專門幫助司機(jī)安全泊車的裝置。目前市場上用于輔助司機(jī)泊車的裝置主要有：語音告警裝置、后視系統(tǒng)以及倒車?yán)走_(dá)等。語音告警裝置用于播放提示語以提醒車后的行人注意避讓正在泊車的汽車。這種裝置價(jià)格便宜且使用方便，缺點(diǎn)是只能對車后的行人起告警作用，對于其他障礙物則不起作用，所以其應(yīng)用范圍有限。后視系統(tǒng)是由視頻捕捉裝置和視頻播放裝置組成，通過視頻司機(jī)可以很直接地看到車后的障礙物。由于這類裝置的價(jià)錢較高，目前還沒有普及。 汽車泊車輔助系統(tǒng)，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者后視鏡的顯示通告司機(jī)車附近的狀況，解除了司機(jī)泊車和啟動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的麻煩，并幫助司機(jī)解決由視覺引起的缺陷，提高駕駛的安全性，泊車輔助系統(tǒng)的原理與普通雷達(dá)一樣，是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會與任何障礙物相撞的原理設(shè)計(jì)開發(fā)的。通過感應(yīng)裝置發(fā)出超聲波來判斷前方是否有障礙物，以及障礙物的距離、大小、方向、形狀等。只不過由于倒車?yán)走_(dá)體積大小及實(shí)用性的限制，目前其主要功能僅為判斷障礙物與車的距離，并做出提示。司機(jī)在倒車時(shí)，啟動(dòng)倒車?yán)走_(dá)，在控制器的控制下，由車尾保險(xiǎn)杠上的探頭發(fā)送超聲波，遇到障礙物，產(chǎn)生回波信號，傳感器接收到回波信號后經(jīng)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而計(jì)算出車體與障礙物之間的距離，判斷出障礙物的位置，再由顯示器顯示距離并發(fā)出警示信號，從而使司機(jī)倒車時(shí)不至于撞上障礙物。 課題研究現(xiàn)狀： 通常的汽車泊車輔助系統(tǒng)主要由感應(yīng)器（探頭）、主機(jī)、顯示設(shè)備等三部分組成。感應(yīng)器發(fā)出和接受超聲波信號，并將接受到的信號傳輸?shù)街鳈C(jī)，再通過顯示設(shè)備顯示出來。感應(yīng)器裝在后保險(xiǎn)杠上，以角45度輻射，檢測目標(biāo)，能探索到那些低于保險(xiǎn)杠而駕駛員從后窗又難以看見的障礙物并報(bào)警，如花壇、蹲在車后玩耍的兒童等；顯示設(shè)備裝在儀表板上，提醒駕駛員汽車距后面物體還有多少距離，到危險(xiǎn)距離時(shí)，蜂鳴器就開始鳴叫，提示駕駛員停車。根據(jù)感應(yīng)器種類不同，泊車輔助系統(tǒng)可分為粘貼式、鉆孔式和懸掛式。粘貼式感應(yīng)器后有1層膠，可直接粘在后保險(xiǎn)杠上；鉆孔式感應(yīng)器是在保險(xiǎn)杠上鉆一個(gè)洞，然后把感應(yīng)器嵌進(jìn)去；懸掛式感應(yīng)器主要用于載貨車。根據(jù)顯示設(shè)備種類不同，泊車輔助系統(tǒng)又可分為數(shù)字式、顏色式和蜂鳴式。數(shù)字式顯示設(shè)備是一只如傳呼機(jī)大小的盒子，安裝在駕駛臺上，直接有數(shù)字表示汽車與后面物體的距離，并可精確到1厘米，讓駕駛員一目了然。汽車泊車輔助系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)歷經(jīng)5代。 第一代的泊車輔助系統(tǒng)是轟鳴器。泊車時(shí)，如果車后1.5米-1.8米處有障礙物，轟鳴器就會開始工作，轟鳴越急，表示車輛離障礙物越近。沒有語音提示，也沒有距離顯示，雖然司機(jī)知道有障礙物，但不能確定障礙物離車有多遠(yuǎn)，對駕駛員幫助不大。 第二代泊車輔助系統(tǒng)可以顯示車后障礙物離車的距離。這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由三種顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，表示障礙物離車體距離有0.8米以上；黃色代表警告距離，表示離障礙物的距離只有0.6米-0.8米；紅色代表危險(xiǎn)距離，表示離障礙物只有不到0.6米的距離，必須停止倒車。 第三代用液晶熒屏顯示，特別是熒屏顯示開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。不用掛倒檔，只要發(fā)動(dòng)汽車，顯示器上就會出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍的障礙物的距離。該雷達(dá)動(dòng)態(tài)顯示，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤上，安裝很方便。不過液晶顯示器外觀雖精巧，但靈敏度較高，抗干擾能力不強(qiáng)，所以誤報(bào)也較多。 結(jié)合一、二、三代泊車輔助系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器與數(shù)字顯示結(jié)合的設(shè)計(jì)。 第四代魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)，采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)，配以高速電腦控制，可全天候準(zhǔn)確地測知2米內(nèi)的障礙物，并一不用等級的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)把后視鏡倒車?yán)走_(dá)、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多功能整合在一起，并設(shè)計(jì)了語音功能，是目前市面上最先進(jìn)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。其外型就是一塊倒車鏡，所以可以不占用車內(nèi)空間，直接安裝在車內(nèi)倒視鏡的位置。 第五代倒車?yán)走_(dá)是專門為高檔轎車生產(chǎn)的，它的整合了高檔轎車具備的影音 系統(tǒng)，可以在顯示器上觀看DVD影像。因?yàn)槭切缕罚蹆r(jià)也較高。 第四、五代泊車輔助系統(tǒng)造價(jià)較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以不選用其設(shè)計(jì)作為參考。 泊車輔助系統(tǒng)的測距方式有很多，（1）激光方式：激光具有高定向性，能以定向的光束無發(fā)散地直線傳播，單色性好，它可以達(dá)到的亮度比太陽光還高幾百億倍，相干性好，激光的頻率、振動(dòng)方向、相位高度一直。因此激光波束近似直線性，很少擴(kuò)散，波束能量集中，傳輸距離較遠(yuǎn)。但它在對氣候的適應(yīng)能力方面具有局限性，因?yàn)榧す鉁y距方式受惡劣天氣、汽車激烈振動(dòng)、發(fā)射鏡表面磨損、污染等因素影響，故不選擇此方式。（2）紅外線方式：紅外線可以人為制造，自然界中也廣泛存在，一般的生物都會輻射出紅外線，體現(xiàn)出來的宏觀小櫻就是熱度。紅外線測距系統(tǒng)成本低廉，但是容易受到天氣和路邊等物體紅外干擾的影響，在惡劣的天氣與環(huán)境下探測距離不能滿足要求。（3）毫米波方式：毫米波是微波的一個(gè)波段，品路在30-300G，顯影波長為1-10MM。不易受電子干擾，多目標(biāo)鑒別性能好，雷達(dá)分辨率高，但其價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故不選用。（4）超聲波方式：超聲波是頻率大于20khz的聲波，具有方向性強(qiáng)、能量衰減緩慢、在介質(zhì)中傳播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，用于測距計(jì)算方法簡單，常用于非接觸式距離測量，其傳感器種類較多，用于超聲波指向性強(qiáng)，在傳輸過程中能量損耗慢，反射能力強(qiáng)，故選擇超聲波傳感器測距。 倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展實(shí)際上已經(jīng)融入了整車的設(shè)計(jì)，隨著技術(shù)的成熟，價(jià)格的降低，倒車?yán)走_(dá)將會逐漸普及成為標(biāo)準(zhǔn)配置。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、設(shè)計(jì)內(nèi)容： 單片機(jī)及超聲波傳感器認(rèn)識及選擇 傳感器：超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。 單片機(jī)：抗干擾性好，適用于惡劣環(huán)境的場合。耗能小，可用電池供電。 保證各模塊之間協(xié)調(diào)工作 軟件的編寫 掌握零部件的焊接技術(shù) 2、模擬解決的主要問題 （1） 學(xué)習(xí)有關(guān)編程的知識 （2） 單片機(jī)認(rèn)識及選擇 （3） 學(xué)習(xí)有關(guān)超聲波傳感器的知識 （4）超聲波發(fā)送和接受器設(shè)計(jì) （5）主機(jī)電路及軟件設(shè)計(jì)研究方法： （6）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) （7）報(bào)警器設(shè)計(jì) （8）顯示電路設(shè)計(jì) （9）總體電路焊接 （10）調(diào)整與測試 三、技術(shù)路線（研究方法） 基于超聲波防撞報(bào)警系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖 收集相關(guān)資料 撰寫開題報(bào)告 學(xué)習(xí)超聲波傳感器相關(guān)知識 學(xué)習(xí)單片機(jī)相關(guān)知識 超聲波發(fā)送和接受器設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇 顯示電路設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 主機(jī)電路設(shè)計(jì) 報(bào)警器設(shè)計(jì) 總體電路焊接 成品雛形 測試與調(diào)整 四、進(jìn)度安排 1、對課題有關(guān)資料進(jìn)行收集，完成開題報(bào)告 第1~2周（3.1~3.13） 2、完成說明書綱要及目錄 第3周（3.14~3.20） 3、整體結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（草稿） 第4周（3.21~3.27） 4、傳感器的選擇及設(shè)計(jì)和應(yīng)用 第5~6周（3.28~4.10） 5、超聲波發(fā)射和接收電路設(shè)計(jì) 第7~9周（4.11~5.1） 6、主機(jī)（單片機(jī)）電路及軟件設(shè)計(jì)與分析 第10~13周（5.2~5.29） 7、完成說明書的撰寫及修改 第14周（5.30~6.5） 8、設(shè)計(jì)審核與修改 第15~16周（6.6~6.19） 9、畢業(yè)答辯 第17周（6.20~6.21） 五、參考文獻(xiàn) [1] 侯國章,賴一楠,田思慶.測試與傳感技術(shù).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2000 [2] 童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社,2001 [4] 張鄂亮等.微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用.武漢：華中科技大學(xué)出版社,2001 [5] 楊欣,王玉鳳,劉湘黔.電子設(shè)計(jì)從零開始.北京：清華大學(xué)出版社2005 [6] 夏路易,石宗義.電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程PROTELL99SE.北京：北京希望電子出版社,2002 [7]劉啟中李榮正 王力生 王威 P I C單片機(jī)原理及應(yīng)用[M[北京: 北京航天航空大學(xué)出 版社，2003，1-205 [8]李學(xué)海 PIC單片機(jī)使用教程. 基礎(chǔ)篇[M]北京:北京航天航空大學(xué)出版社，2002，1-335 [9]李學(xué)海 PLC單片機(jī)使用教程. 提高篇[M] 北京:北京航天航空大學(xué)出版社，2002，1-349 [10]高鵬 安濤 寇懷成 電路設(shè)計(jì)與制版一 PROTEL99入門與提高[M]] 北京: 人民郵電出版社，2000，1-305 [11]趙晶 電路設(shè)計(jì)與制版— PROTEL99高級應(yīng)用[M] 北京:人民郵電出版社，2000，1-405 [12]賈興泉連續(xù)波雷達(dá)數(shù)據(jù)處理[專著] 北京:國防工業(yè)出版社，2005，1-223 [13]黃培康，殷紅成，許小劍雷達(dá)目標(biāo)特性[專著] 北京:電子工業(yè)出版社，2005，1-338 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Tulone, S. Madden. PAQ: Time series forecasting for approximate query answering in sensor networks. In Proc. of the 3rd European Workshop on Wireless Sensor Networks, pp. 21-37, Feb 2006. 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日