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高速公路车辆追尾碰撞预警及防护系统的研究与开发
| 论文题名： | 高速公路车辆追尾碰撞预警及防护系统的研究与开发 |
| 关键词： | 追尾碰撞;预警防护;激光测距;临界安全车距;主动式头枕;高速公路;车辆追尾 |
| 摘要： | 针对高速公路车辆追尾碰撞事故频发以及事故中驾乘人员头颈部易损伤等问题，提出了利用激光雷达测距和机电控制相结合的技术，对高速公路车辆追尾碰撞预警及防护系统进行了研究与开发。 本文提出的高速公路车辆追尾碰撞预警及防护系统是指对高位制动灯和弹簧驱动式主动响应头枕的联合控制系统，具体方法是:利用环境检测模块对前后两车的行车环境进行实时检测，根据高速公路实际行车情况，从运动学方面分析车辆的制动过程;基于后车分液压和气压两种不同制动形式的行车情况，并与高速公路车辆追尾预警及防护要求相结合，建立一种新型的高速公路行进中车辆临界安全车距模型，将高速公路行车情况分为安全、预警和防护三种状态;通过8051单片机预设的程序，将实际车距分别与预警及防护状态下的两种临界安全车距进行比较判断，在预警状态下仅通过高位制动灯的开启对后车进行预警，在防护状态下不仅要启动高位制动灯对后车进行预警，而且要启动弹簧驱动式主动响应头枕对驾乘人员进行保护，系统整体采用的方法工程实用性好。 论文在追尾事故防护重点和追尾碰撞中颈部损伤机理的研究基础之上，完成了系统的总体结构设计;参考国内外诸多行车安全车距模型，建立了和高速公路车辆追尾预警及防护要求相一致的临界安全车距模型，并对其中的一些参数做了优化选择;系统由行车环境检测、追尾碰撞预测和追尾预警及防护三大部分组成，采用STC89C54芯片作为处理单元，保证系统工作的实时性。 通过对各种测距技术的比较，最终选取激光测距作为本系统的探测方式。设计了控制单元和激光测距仪之间的数据传输通道以及控制单元和其他硬件之间的连接电路，并详细设计了追尾事故中的乘员防护机构——弹簧驱动式主动响应头枕。另外，根据系统要实现的功能，设计了串口，绘制了系统控制算法流程和串口数据接收流程，并用单片机C语言编写了系统的控制主程序和子程序。 最后，通过计算机仿真实验，模拟出了高速公路行车的几种典型工况。仿真实验结果表明，系统能够准确地接收激光测距仪发送的数据，并能够根据单片机预设程序判断出来的结果进行预警、防护以及预警的解除等，所以系统的设计是合理的和可靠的。 |
| 作者： | 朱喜行 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 尹小琴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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