Science and Technology &Innovation ┃科技与创新
2021年第10期
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汽车防撞系统文章编号：2095－6835（2021）10－0063－02
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宋志，韩兆辉，张威翼，刘永昌，陈佩江
（临沂大学机械与车辆工程学院，山东临沂276002）
摘要：当车辆停在路边开门时，因驾乘人员不注意后方车况导致车门与后方驶来的非机动车辆发生碰撞，会导
致交通事故的发生。为避免此类交通事故的发生，在汽车现有电子设备技术的基础上，根据车辆雷达系统的原理，设计了一套车辆开门防撞与报警装置。
关键词：雷达电子感应技术；车联网；数模传感器；预警装置中图分类号：TP23
文献标志码：A
DOI ：10.15913/jki.kjycx.2021.10.028
本文概述了车辆开门防撞与报警装置总体布局，在此基础上，对各部分元件的功用以及雷达系统测距模块的原理进行简单阐述。并对雷达系统测距单元的测距特征进行了模拟实验，针对测量实验结果，完成了雷达系统测距模块中的雷达传感器（探头）的类型选择。最后介绍了本装置的工作原理，得出了在车辆实际应用的结论。1汽车开门防撞与预警装置的总体设计
开门防撞预警装置包含雷达测距系统模块、车辆信息感知模块、车辆预警提示模块。
根据当前车辆雷达系统存在的问题和预警装置研究的现状，对汽车开门防撞预警装置的基本功能进行了总结，总体布局设计如图1
所示。
图1汽车开门防撞预警装置的总体布局
1.1雷达系统测距模块
采用两对相同型号雷达传感器（探头），型号为TF-Luna 型。雷达系统测距模块安装在汽车尾部的保险杠上。各传感器的安装位置及安装顺序都有相应的规定，安装时绝对不能出错，否则传感器会输送给电子控制单元（ECU ）错误的信号，造成汽车开门防撞预警装置误报警，对驾乘人员产生很大的影响，达不到预期设想的设计效果。雷达传感器（探头）具有质量轻便、探测目标准确、反馈信息速度灵敏等特点。1.2雷达系统测距模块的测距原理
TF-Luna 型基于TOF （Time Of Flight ）原理。其原理为雷达系统测距模块向外发出周期性的红外光调制波，红外光调制波遇物体后反射。雷达系统测距模块经过测量红外光调制波往复相位差，能准确地计算出后方物体与车辆的距离。雷达系统测距模块的测距原理如图2
所示。
图2雷达系统测距模块的测距原理示意图
其计算公式为：φ△⨯⨯=f
c D π21
2，其中φ为光速。1.3车辆信息感知模块
电子控制单元（ECU ），其功能是根据电控单元ECU 对雷达传感器（探头）输入的信息进行处理，然后做出判断是
否发出指令，向车辆预警提示装置提供信号。车辆信息感知模块在汽车开门防撞与预警装置的总体设计中起到中枢的作用，也是整个系统的核心元件。1.4车辆预警提示模块
车辆预警提示模块即声音报警及显示装置，其主要作用是为驾驶员及乘客报警，并显示检测的结果。本设计中的显示模块采用的是LED 显示屏，系统采用电磁式蜂鸣器，当距离超出预设值时，蜂鸣器就会发出报警响声，引起驾乘人
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＊课题来源：山东省大学生创新创业训练计划项目（编号：S202010452106）
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·64·2021年第10期
员的注意。
2雷达系统测距模块的测距特征
虽然对雷达测距模块进行了技术升级，但是由于车辆后方物体较为复杂，有太多的不确定性，不能严格分辨出到底是机动车辆还是非机动车辆。
虽然报警装处于报警状态，却不能准确地分析车辆安全性能。这是由本装置设计的缺陷所导致的，其测距范围必然会受到被测目标反射率的影响。
只有当被测目标边长大于等于有效测距边长时，数据才稳定可靠。有效测距边长L由视场角决定，计算公式为： = 2×tanβ。其中d为有效测距边长，β为TF-Luna型的接收半角1°。
当被测物体边长不满足有效测距边长时，TF-Luna型输出测量值（Dist）会出现异常。其测量实验结果Dist1＜Dist ＜Dist2。
3雷达系统测距模块的雷达传感器的选择
总结目标检测雷达传感器的类型及其优缺点，根据传感器类型的选择原则和合理性，对汽车开门防撞预警装置中的雷达系统测距模块的测距特征进行了分析，雷达传感器应采用双角度水平与垂直角度设为不同值，数据更准确，如图3所示。探头表面采用平面设计，探头胶卡采用胜胶材料，有
效防止超声波与车身产生共振带来的误报警。
图3雷达传感器（探头）的双角度示意图
4汽车开门防撞预警装置的工作原理
汽车开门防撞预警装置就是利用雷达传感器具有周期性的向外发出红外光调制波，经车辆信息感知模块电子控制单元（ECU）控制，分析雷达传感器发出与接收信号的时间差，计算出车辆与被测物体间的距离，然后由声音报警装置发出不同的报警声。
当汽车驻车时，本装置使用雷达传感器探测车辆后方周围的区域，如果探测区域内检测到移动车辆，车辆预警提示模块内的声音报警装置就会发出声音警告，LED显示屏会显示距离，从而提醒驾乘人员注意后方来往车辆，提高了汽车行驶的安全性能。车辆开门防撞与预警装置如果能够得到合理利用，将从根本上减少交通事故的发生。
5结论
车辆开门防撞与预警装置，在汽车现有电子设备技术的基础上，根据车辆雷达系统的原理，采用雷达传感器作为雷达系统测距模块，以电控单元为中枢系统，以LED显示屏、蜂鸣器为车辆预警提示模块，本装置具有测量准确定性高、反应灵敏、成本低等特点，具有较好的应用前景。
参考文献：
［1］马浩越，刘晶郁，杨炜.车载GigE Vision实时前方车辆防撞预警系统设计［J］.中国科技论文，2018，13（10）：1120-1126.
［2］张鉴，周道逵，童睿，等.汽车防撞雷达中频信号处理系统的优化方案［J］.汽车工程，2017，39（1）：47-51.［3］李浩.基于双传感器车辆防撞预警系统的研究［D］.贵阳：贵州师范大学，2018.
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作者简介：宋志（1999—），男，临沂大学本科生，研究方向为智能汽车。陈佩江（1977—），男，临沂大学博士、教授，研究方向为智能汽车。
〔编辑：丁琳〕
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参考文献：
［1］DERBER A，张志昌.机器人在航空维修领域的应用［J］.
航空维修与工程，2019（4）：25-27.
［2］CANADAY H，李璇.降低飞机维修成本的新技术［J］.
航空维修与工程，2016（9）：24-26.
［3］雷刚，李科.航空维修新技术应用探讨［G］//第七届中国航空学会青年科技论坛文集，2016：47-
52.
［4］LIU Z，MEYENDORF N，MRAD N.The role of datafusion in predictive maintenance using digital twin［C］//44th
Annual review of progress in quantitative nondestructive evaluation，2018.
［5］张逸俊.浅谈预测性维修对航空维修业的影响［J］.航空维修与工程，2021（2）：21-24.————————
作者简介：杨鹏飞（1987—），男，硕士研究生，工程师，研究方向为损伤检测与结构维修技术。
〔编辑：王霞〕
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