基于汽车安全状况的CST控制方法.doc

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本文由jiangzeyi43贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。２Ｏ０９年６月＿———— 第２５卷第２期交通科学与工程ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＲＡＮＳＰＯＲＴＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶ０１．２５Ｊｕｎ．Ｎｏ．２２００９Ｉ——————Ｉ●—＿—＿＿—＿——＿—＿●＿＿＿＿———＿＿＿－●——＿●—＿＿＿———●—－＿＿———－＿—＿＿－●＿＿—＿—Ｉ文章编号：１６７４－５９９Ｘ（２００９）０２－００８３－０７基于汽车安全状况的ＣＳＴ控制方法杜青云１，Ｗｇ－保．２，魏书彬３，王心Ｒ３（１．长沙理工大学道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心，湖南长沙４１０００４；２．长沙理工大学公路工程教育部重点实验室，湖南长沙４１０００４；３．长沙理工大学汽车与机械工程学院，湖南长沙４１０００４）摘要：为建立汽车制动系统的工作状态与螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统之间的联系，提高汽车安全性能的整体水平，提出了基于汽车安全状况的螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置（ＣＳＴ）控制系统思想．即以单片机控制技术为核心，对汽车制动系统的安全性进行实时检测，判断制动系统安全状况，利用毫米波雷达实时监测本车与前方车辆（或障碍物）之间的距离，运用行车安全距离模型以确定本车的安全状态，一旦发现制动失效和制动不良，或距离超出安全范围时，则立即将螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统推出至全伸状态，以应对可能发生的危险．当制动系统完好或安全隐患不复存在时，则螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统自动回缩，实现根据汽车所处的安全状况自动确定螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统工作状态．关键词：汽车安全；制动；碰撞；吸能；控制中图分类号：１３４６７．１４文献标识码：ＡＣｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆＣＳＴｂａｓｅｄＤＵｏｎｔｈｅｃａｒｓａｆｅｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎＱｉｎｇ—ｙｕｎｌ，ＬＥＩＺｈｅｎｇ—ｂａ０２，ＷＥＩＳｈｕ—ｂｉｎ３，ＷＡＮＧＺｈｉ—ｑｉ３Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈｎｏｆ４１０００４，Ｃｈｉｎａ；（１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＣａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃＰｒｏｐｈｙｌａｘｉｓａｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｎｄＴｒａｆｆｉｃＳａｆｅｔｙＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ．ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ＆ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｓｈａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００４。Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ山ｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｅｍａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｓａｆｅｔｙｌｅｖｅｌｏｆｃａｒ，ｔｈｅｉｄｅａｂａｓｅｄｔｈｅｏｎｏｎｏｎｃａｒｂｒａｋｅｓｙｓ— ｉｍｐｒｏｖｅＣＳＴ（ＣｕｔｔｉｎｇｃａｒｔｈｅＳｃｒｅｗＴｈｒｅａｄ），ａｎｄｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆＣＳＴａｓｔｈｅｃａｒｓａｆｅｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｔａｋｅｎｃｏｒｅａｎｄｔｈｅｒｅａｌ—ｔｉｍｅｃｈｅｃｋｉｎｇｉｓｄｏｎｅｆｏｒｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆＣａｒｂｒａｋｅｓｙｓｔｅｍ，ａｔｔｈｅｃａｒｓａｍｅｔｈｅＳＯｔｉｍｅ．ｕｓｅｔｈｅｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｒａｄａｒｔｏｉｎｓｐｅｃｔｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｅｌｆａｎｄｔｈｅｆｒｏｎｔＣａｒ（ｏｒｒｏａｄｂｌｏｃｋ），ａｎｄａｓｔｈｅｓａｆｅｔｙｄｉｓｔａｎｃｅｍｏｄｅｌｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｄｅｇｒｅｅｏｆｓｅｌｆＣａｒａｒｅｕｓｅｄｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｄａｎｇｅｒ＇ｓａｐｐｅａｒａｎｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｆｔｈｅｂｒａｋｅｓｙｓｔｅｍｉｓｐｅｒｆｅｃｔｏｒｔｈｅｈｉｄｄｅｎｔｒｏｕｂｌｅｉｓｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄ，ｔｈｅＣＳＴｗｉｌｌｄｒａｗｂａｃｋｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ．Ｔｈｅｎｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅ－－－－－－ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｃａｒｓａｆｅｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｂＳＯｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｉｓｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅｓａｆｅｔｙ；ｂｒａｋｅ；ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ；ｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌ收稿日期：２００８—０２—１２基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３）项目（２００６ＡＡＩＩＺ２２４）；湖南省科技计划项目（２００８ＣＫ３０７４）；长沙市重点项目资助（Ｋ０８０２０９０一ＩＩ）作者简介：杜青云（１９８４一），女，长沙理工大学硕士生．万　方数据汽车美容类型（一）汽车/用品/配件/改装/摩托 ●汽车美容之车表护理：无水洗车、泡沫精无水洗车致洗车、全自动电脑洗车、中性环保蜡水精细洗车，底盘清洗，漆面圬渍处理、漆面飞漆处理、新车开蜡、氧化层去除、漆面封蜡、漆面划痕处理、抛光翻新、金属件增亮、轮胎增亮防滑、玻璃抛光、轮毂清洁处理、外饰条清洗、发动机外部美容、划痕快速修复、汽车漆表的沥青、焦油的去处、顶蓬去污翻新处理、汽车玻璃防雨防雾处理 ●汽车美容之内饰翻新：顶棚清洗、车门衬板清洗、仪表盘清洗护理、桃木清洗、丝绒清洗、地毯除臭、塑料内饰清洗护理、真皮座椅清洗、全车皮革养护、全车桑拿、空调风口清洗、座套坐垫清洗、行李箱清洁护理、全车吸尘处理 ●汽车美容之高级美容：漆面封釉、漆面镀膜、汽车桑拿、底盘装甲、臭氧消毒、划痕修复、专业真皮修护、内室干洗等。汽车美容类型（二）现代汽车美容服务大体上可分为车身美容、内部美容、漆面处理、汽车防护和汽车精品等几部分。 1.车身美容车身美容主要包括高压洗车，除锈、去除沥青、焦油等污物，上蜡增艳与镜面处理，新车开蜡，钢圈、轮胎、保险杠翻新与底盘防腐涂胶处理等项目。经常洗车可以清除车表尘土、酸雨、沥青等污染物，防止漆面及其他车身部件受到腐蚀和损害。适时打蜡不但能给车身带来光彩亮丽的效果，而且多功能的车蜡能够无微不至地呵护爱车，可以防紫外线、防酸雨、抗高温及防静电。 2.内部美容内部美容主要分为车内美容、发动机美容、行李箱清洁等内容。其中车内美容包括仪表台、顶棚、地毯、脚垫、座椅、座套、车门衬里的吸尘清洁保护，以及蒸汽杀菌、冷暖风口除臭、车内空气净化等项目。发动机美容则包括发动机冲洗清洁、喷上光保护剂、做翻新处理、三滤清洁(指的是燃油滤清器、机油滤清器、空气滤清器)等项目。 3.漆面处理漆面处理服务项目可分为氧化膜处理、飞漆处理、酸雨处理、漆面划痕处理、漆面破损处理及整车喷漆。漆面处理不仅能使爱车永保“青春”。还能复原您不慎造成的划痕及破损。更好地保护车身，使汽车保值。 4.汽车防护汽车防护的项目包括贴防爆太阳膜、安装防盗器、安装静电放电器、安装汽车语音报警装置等。汽车防护虽然对汽车的美观不产生直接影响，但却能很好地呵护爱车。 5.汽车精品汽车精品是汽车美容的点睛之处，也是一种汽车生活文化的体现，它致力于把汽车营造成一个流动的生活空间，诸如车用香水、蜡掸、护目镜、把套、坐垫等。汽车精品带给人们的是一种贴身的关怀。一分功夫一分精彩。美丽的背后绝不仅仅是追逐时尚的冲动，更多的是对另一种物质文化的把握。交通科学与工程目前，吸能结构正朝着轻质复合材料的方向第２５卷和定位支承等组成．螺杆由定位支承导向，螺纹管固定在车身上，定位支撑既可与螺纹管作为一体，也可以独立设置．当碰撞力作用在螺杆上后，螺杆上的凸缘沿轴向对螺纹管的螺纹实施应变率很高的剪切（绝热剪切），剪切的过程将一直持续下去，直至轴向碰撞力不足以剪切螺纹而处于平衡状发展．国内大多采用薄壁构件受压后由局部屈曲与弹塑性变形构成的压溃式吸能机理，但随着汽车设计水平和道路交通条件的不断改善，汽车速度的不断飙升，压溃式吸能机理在面对高速碰撞时已显得越来越力不从心．螺纹剪切式汽车碰撞吸能结构（ＣｕｔｔｉｎｇｔｈｅＳｃｒｅｗＴｈｒｅａｄ，简称ＣｓＴ）¨刁Ｊ态，碰撞能量就这样被逐渐吸收．如图３所示，ＣＳＴ装于汽车前部两个大梁中空区，呈对称布置状态，是针对压溃式吸能结构在功能、性能方面存在的局限性和问题，提出的一种新概念智能化汽车碰撞吸能结构．这种结构创新形成了一种新的碰撞能量吸收与吸能能力自适应控制原理，它能使碰撞过程更平稳、吸能能力更强、可靠性更高、碰撞安全性更好．为了让ＣＳＴ这一创新吸能结构在汽车面Ｉ临危险时，更好地保护乘员生命财产的安全，本论文将探索基于汽车安全状况的螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统控制方法，对汽车制动系统的安前端与保险杠连接，可实现同步运行吸能．擅击方向图２Ｆｉｇ．２ＣＳＴ的工作原理示意全Ｉ生及自车与前方车辆（或障碍物）之间的距离进行实时检测，并根据情况控制ＣＳＴ的伸缩，从而最大限度地提高汽车安全性能的整体水平．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＣＳＴ系统概况本系统以单片机为控制核心，通过接收制动力传感器的信号判断制动系统是否正常，同时检测行车间距是否在安全距离内，若制动系统不正常或安全距离过小，则控制直流电机带动螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置伸出．从ＣｓＴ装置结构特点、制动系统性能检测、行车安全距离计算、控制单元设计和抗干扰技术等方面人手对系统进行介绍，其控制系统原理如图ｌ所示．２．２图３Ｆｉｇ．３Ｃ，ＳＴ安装图ＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆＣＳＴＣＳＴ仿真及吸能结果分析先行的试验已验证了该ＣＳＴ的可行性，本项毫米波雷达卜＿一制动力传感器卜．一Ｉ制动踏板传感器卜．一ｌ路面条件选掸开关卜＿—－ｌ满载空载选择开关ｋ－－＂Ｆｉｇ．１目引用的例证其碰撞速度为５６ｋｍ／ｈ，螺纹直径为４６电控重ｍｍ．通过ＶＰＧ及ＬＳＤＹＮＡ仿真软件进行试验，优化了ＣＳＴ的螺纹齿高和齿形，使其最终达到吸能标准，其仿真碰撞吸能过程如图４所示．在螺纹剪切过程中，因为螺纹圈是连续的，所以整个吸能过程是连续、渐进的；理论上，对于给定的螺纹，发生剪切破坏所需的力为常数，故碰撞过程平稳，仿真结果见如图５，６所示，剪切结束后速度达到零，兀图１控制系统原理示意Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ２ＣＳＴ装置ＣＳＴ的工作原理及安装ＣＳＴ的工作原理如图２所示，由螺纹管、螺杆速度呈线性递减，这说明该装置能完全吸能且吸能过程平稳．加速度在３０ｇ左右浮动，未超过４０ｇ２．１（人体耐冲击阈值）不会对人体造成伤害，符合汽车碰撞时理想吸能特性的全部要求．万　方数据第２期杜青云，等：基于汽车安全状况的ＣＳＴ控制方法８５３汽车制动系统安全状况检测近年来，制动失效和制动不良所导致的事故占所有事故原因的比例分别超过２０％和４０％，由此造成的死亡人数超过总死亡人数的５０％，可见，图４ｌｒｔｇ．４ＣＳＴ吸能过程仿真制动系统问题已经成为造成我国发生交通事故的重要原因．目前我国有关汽车制动系统的标准有３８个．参照制动性能检验标准，制动力、制动力平衡ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＣＳＴ叩－昌要求、制动协调时间和车轮阻滞力是汽车制动性能的几个方面，其中制动力为其决定性因素，可以作为检测制动系统是否失效的依据．本设计根据汽车刹车时踩踏板的制动力与制动力检验标准【６】进行比较以判断制动系统是否正常．时间如６爱￥毯制景其具体控制方法为：当脚踩踏板时，制动踏板动作传感器向单片机发出开关信号，此时力传感ＣＳＴ图５Ｆｉｇ．５ＣＳＴ加速度仿真结果Ｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ０ｆ器检测制动踏板力，并将检测值传给单片机，单片机判断该制动力是否符合制动力安全标准．若符合，则制动系统正常；若不符，则直接将ＣＳＴ螺杆气推出．表１制动力检测标准￥；簪幽宦：ｏ之４巧｛ｍｍ出舶时同ｔ／ｓＴａｂｌｅ１Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄｏｆｂｒａｋｉｎｇｆｏｒｃｅ％圈６Ｆｉｇ．６２．３ＣＳＴ速度仿真结果ＶｅｌｏｃｉｔｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆＣＳＴ４行车安全距离模型汽车防碰撞报警系统作为汽车驾驶的辅助系ＣＳＴ的特点根据汽车结构设计的需要，受剪切螺纹既可以是内螺纹，也可以是外螺纹．与压溃式吸能结构相比，ＣＳＴ的特点Ｈ。５１有：①平稳、渐进、可控制的力一变形特性，碰撞过程更平稳；②可用最短的吸能区长度，吸收给定的碰撞动能，从而可最大限度统，应该建立一个合理、适用的安全跟车模型，既能准确判断前方目标物潜在的危险程度，又能充分发挥各硬件的功能．４．１行车安全距离公式本系统充分考虑了汽车安全性和人身安全性，将行车安全距离模型确立为比较保守的状态．地增加汽车的有效空间，并使汽车质量更轻；③当吸能区长度相同时，由于最大限度地减少了碰撞瞬间的减加速度峰值，从而大大减少了汽车前、后即假定前车静止或前方为障碍物．最终得到的行车安全距离为方向碰撞时对安全气囊的依赖，可使汽车的造价更低；④适合所有类别的汽车（包括：特种车辆），推广应用前景更广．Ｄ－－￥＋ｄｏ弘（１ｒ＋ｔｅ＋下ｔｓ）＋麦＋ｄｏ．（１）万　方数据交通科学与工程第２５卷式中：ｔ，．为自车速度，ｍ／ｓ；８为紧急制动时的制动减速度，ｍ／ｓ２；Ｉ，为驾驶员反应时间，Ｓ；ｔ。为制动器协调时间，ｓ；ｔ．为制动减速度增长时间，ｓ；ｄ。为制动安全距离知．４．２行车安全距离参数确定ｂｙｔｅｓｆｌａｓｈ片内程序存储器，１２８ｂｙｔｅｓ的随机存取数据存储器（ＲＡＭ），３２个外部双向输Ⅳ输出（Ｉ／Ｏ）口，５个优先级２层嵌套中断，２个１６位可编程定时计数器，２个全双工串行通信口，看门狗（ＷＤＴ）电路，片内时钟振荡器．５．１．２信号输入电路设计１）制动检测传感器的选择及电路设计本系统中驾驶员反应时间ｔ，取值为１．２ｓ【７】．制动力协调时间ｔ。和制动力增长时间ｔ．与车辆的性能有关，本设计车型为众泰２００８，液压制动，则￡。取值为０．２８，ｔ．取值为０．２Ｓ【ｓ１．汽车制动减速度按照路面附着系数的平均值来取，具体值见表２．考虑到安全问题和系统延迟，安全距离ｃｆ０取为５本系统中要用到的传感器有制动踏板传感器、制动力传感器和空载满载时称重用的称重传感器． ①踏板动作传感器信号属开关信号，将踏板动作传感器与单片机的Ｐ３．２口相连，而Ｐ３．２口具有中断能力，所以对于该信号的采集方式选用中断方式，即当踏板动作传感器信号状态发生变化时向ＣＰＵ申请中断，在ＣＰＵ响应中断时读入相应的信号状态．ｍ，同时国外也推荐为２～５ｍ【９Ｊ．不同路面制动ｍ／减速度ａ的取值不同，干燥路面的减速度为６ｓ２，湿路面的减速度为５ｎ∥ｓ２，冰雪路面的减速度为２．８５ｍ／ｓ２．４．３行车安全距离结果本系统中基于安全因素的考虑，同时为了将模型简化，在车速大于１２０ｋｍ／ｈ冰雪路面情况下或车速大于８０ｋｍ／ｈ情况下均将ＣＳＴ冲击杆全伸．表２是采用Ｅｘｃｅｌ计算出的对应于各个路面状况的安全距离．表２各种路面情况下对应的安全距离Ｔａｂｌｅ２Ｓａｆｅｔ、／ｄｉｓｔａｎｃｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏ ②汽车制动力传感器的输出信号为差动信号，输出电压为毫伏级电压［１０１．但是，该系统选用的Ａ／Ｄ转换器的输入模拟信号的范围为Ｏ一２．５Ｖ，为使得输入信号与Ａ／Ｄ匹配，必须把传感器采集的信号进行放大． ③空载满载时的称重可一般采用称重传感器，但是，称重传感器本身质量体积较大，装于车上不合适，同时从成本角度上考虑，该方法也不适ｖａｒｉｏｕｓｒｏａｄｓ合．根据所得资料，轿车空载时的质量为１．４— １．５ｔ，满载时的质量为２ｔ．将空载与满载分别设置为驾驶员手动控制的两个开关Ｋ４和Ｉ（５，并让它们分别和单片机的Ｐ０．０和Ｐ０．１口相连接．２）毫米波雷达选择及接口电路本系统选用的测距仪为ＡＲＳｌ００调频脉冲多普勒毫米波雷达传感器，该毫米波雷达传感器的的距离测量范围为７—１５０ｍ，工作频率为７６— ７７ＧＨｚ，完全可以满足车载测距的要求，它与单３）行程开关Ｓｌ片机之间的连接电路如图７所示．５控制系统设计５．１硬件设计５．１．１芯片选择本系统的直流电机具有正转、反转及停止状态，行程开关Ｓ１用于ＣＳＴ冲击杆全伸状态的检测．当电机驱动ＣＳＴ冲击杆至全伸状态时，行程开关被压下并向单片机发送一信号，此时Ｐ２．０１１１为ｋ采用ＡＴ８９ＳＳｌ芯片，其结构为：４０个引脚，４低电平；当冲击杆回缩时，行程开关弹开。Ｐ２．０口万　方数据第２期杜青云，等：基于汽车安全状况的ＣＳＴ控制方法８７恢复高电平状态．故控制核心读Ｐ２．０口的状态，装置需要一个电机驱动，可用Ｌ２９８驱动２个电机，具体电机驱动模块电路设计如图８所示：ＯＵＴＩ和ＯＵＴ２与ＯＵＴ３和ＯＵＴ４之间分别与２个电动机相接．５，７，１０和１２脚接输入控制电平，控制电机的正、反转，ＥＮＡ和ＥＮＢ接控制使能端，控制电机的停、转．即可知道吸能装置冲击杆是否全伸．Ｃ１０图７毫米波雷达和单片机之间的通信Ｆｉｇ．７ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＳＣＭａｎｄｍｉ］Ｈｍｅｔｅｒ－ｗａｖｅｒａｄａｒ蛐秘：３『＝嚼伞Ｉｒ＿１ｒ————一１９４ｒ—一俺午 ∞ ｍＯ叭叭２．１ｈｏ．Ｏｌ■ 矿 —一鲨业ｊ：唑Ｕ５１８１２９８４）路面条件选择开关根据天气情况来手动选择路面情况和开关，以便选择合适的安全距离．开关Ｋｌ用于干燥路面，Ｋ２用于湿路面，Ｋ３用于冰雪路面．所用开关均为机械弹性开关，由于机械触点的弹性作用，按键在断开和闭合的瞬间均伴随有一连串的抖动，键的抖动会引起一次按键被误读几次．为了确保ＣＰＵ对按键的一次闭合只作一次处理，必须去除按键的抖动．为了减少硬件故障和节约成本，本系统采用了软件去抖的方法，在每次按键按下时给予５一１０ｍｓ的延时…Ｊ．５．Ｉ．３电机驱动模块的选择及设计１）驱动电机的选择本实验要实现对路径的准确定位、精确测量和快速起停，若采用步进电机作为该系统的驱动图８电机驱动模块电路Ｆｉｇ．８Ｍｏｔｏｒｄｒｉｖｅｃｉｒｃｕｉｔ３）电机的安装及参数确定在本系统中，直流电机的安装位置如图９所示，由图９知，该ＣＳＴ螺纹全长为３８０ｍｍ，根据本设计制动时间需求，螺杆要在１．６Ｓ内伸出，考虑到单片机电控单元的反应时间等，预留出６００１．０１．０ｍｓ的系统反应时间和电机启动时间．则螺杆要在Ｓ内全部伸出．该螺杆螺距为１６ｍｍ．则螺杆ｓ内应旋转３８０／１６＝２３．７５圈．初步选择齿轮ｒ／ｍｉｎ．同时Ｚ。与齿轮ｚ：的齿数ｌ：ｌ：ｚ。／Ｚ：＝４，则直流电机应具有的转数为２３．７５ｘ４＝９５ｒ／ｓ＝５７００其功率范围选择为１００一１１０ｗ．ｒ——］电机可以实现ＣＳＴ前进路程和位置的精确定位，但步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，不能满足ＣＳＴ系统要求．而直流电机转动力矩咧｛洲辩Ｉ诽；÷蝴ｊｒＬ７０ＺＱＡｌ９－－４或ＺＱＳｎｌＯ－Ｉ大，体积小，质量轻，其内部由高速电动机提供原始动力，带动齿轮组，可以产生较大扭力，能够较好地满足系统的要求．经综合比较考虑，本实验选｛／／７＿／／Ｚ羔『］，Ｉ．３８０一。’一’‘。。‘ ．一一．ｔ．ｋ．ｖ７７Ｉｌｌｔ郴”＼１ｌ｛ｌ｛ｆｉ｛ｆｆｌＩ一’ 择直流电机作驱动电机．２）电机驱动芯片Ｌ２９８Ｎ的原理及应用匿直漉电机圳：３６０Ｆｉｇ．９８导、ｅ嘞ｂ．齿轮磊＼＼＼一。：１４５号钢历缓荔缴０００ｋ。口．＝１０Ｄ０ｋＪ作为电机与单片机的连接，采用专用芯片Ｌ２９８Ｎ作为电机驱动芯片．一片Ｌ２９８Ｎ可以分别图９直流电机安装位置（单位：咖）Ｉ）Ｃｍｏｔｏｒｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｌｏｃａｔｉｏｎ（ｕｎｉｔ：ｒａｍ）控制两个直流电机，而且还带有控制使能端．本系统的ＣＳＴ装置均布于汽车的左、右两侧，每个ＣＳＴ至此，总的控制系统硬件电路设计完成，具体控制系统如图１０所示．万　方数据８８交通科学与工程第２５卷线尽可能短而粗；在可能的情况下，用地线包围振荡电路，并使晶振外壳接地．同初始化ｌ毫米波雷达测 ◇ 匦瓣Ｙ制动系统检贳ｌ选择天气情况调用安全距离图１０总控制系统Ｆｉｇ．１０Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｄｉａｇｒａｍ ≮猡厂而ＮＣＳＴ全伸拶 ≮！ｙ模型５．２软件设计本系统采用汇编语言编程，包括主控程序、处理子程序、查表子程序和初始化子程序．主控程序的功能是调用初始化子程序对各种芯片进行初始化，并判断汽车制动系统的安全状态和两车之间距离的安全状态．根据判断结果调用处理子程序，从各传感器的电子控制单元中读取数据．传输数据的程序采用中断处理，这样不会因为主程序在进行判断时传输数据发生等待，以减少系统延迟磊看而ＹＣ研全仲Ｙ＼《＼／需岁距离否？／直流电机反转 —————ＬＣＳＴ回缩时间．软件设计拟定流程图如图ｌｌ所示．５．３系统的抗干扰问题由于干扰引起的误动作多是偶发性的，因而离』图１１软件流程框图Ｆｉｇ．１１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓｏｆｔｗａｒｅ应采取某种措施使这种偶发的误动作不致直接影响系统的运行．系统的抗干扰措施主要分为硬件抗干扰和软件抗干扰两种．常用的硬件抗干扰方法有屏蔽、隔离、滤波和在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视．常用的软件抗干扰方法有：软件滤接地等．滤波是抑制干扰传导的一种重要方法．本系统的开关信号电路需加触点抖动抑制电路，这对抑制开关在闭合或断开瞬间因触点抖动所引起波、软件“陷阱”、软件“看门狗”【ｌ２Ｉ．系统的抗干扰问题是一个不可忽视的问题，这对于汽车内部恶劣的运行环境而言更有必要．的干扰十分有效．由于电机在正常工作时对电源的干扰很大，只用一组电源会影响单片机的正常工作．电机供电与单片机供电要分开，中间加光耦隔离，以防止电机通过回路干扰单片机；也可以选用双电源供电，一组５Ｖ电源给单片机和控制电６结语总而言之，基于汽车安全状况的螺纹剪切式汽车碰撞吸能系统控制方法采用制动系统自检、雷达测距与ＣＳＴ相结合的方式，较大程度上提高路供电，另一组５Ｖ和９Ｖ电源给１．２９８Ｎ．单片机系统中最敏感的是时钟信号，为了避免时钟信号被干扰，可以采取的措施有：晶振与单片机的连接万　方数据第２期杜青云，等：基于汽车安全状况的ＣＳＴ控制方法ａｎｄＲｅｐａｉｒｏｆＭｏｔｏｒ８９了汽车安全行驶的能力，当汽车处于危险状态时，Ｖｅｈｉｃｌｅｓ，２００８（５）：５７－５８．（ｉｒＩ它能及时采取应对措施，其作用为：有效提高ＣＳＴ可靠性的同时降低了能耗；有助于解决刹车失灵带来的危险问题；折中解决了汽车乘坐舒适性、安全性和燃油消耗率之间的矛盾．［７］Ｃｈｉｎ∞ｅ））王军雷．高速公路汽车追尾防撞预警系统的研究开发［Ｄ］．长安：长安大学，２００５．（ＷＡＮＧＪｕｎ．１ｅｉ．Ｒ＆ＤｏｆＥｘｐｒｅｓｓｗａｙｒｅａｒ－ｅｎｄｃｏｌｌｉｓｉ鲫ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇａｎｄＷＳ＿ｒ＇ｌ卜ｉｎｇｓｙｓｔｅｍ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇ＇ａｎ：Ｃ＝ｈａｎｇ＇ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ））参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］雷正保．螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置［Ｐ］．中国专利：ＺＬ０３１２４５６８．４，２００５—１０—１２．（ＬＥＩＺｈｅｎｇ－ｈｓｏ．Ｃｕｔｔｉｎｇｔｈｅ８ｃｒｅｗ［８］徐杰，杜文，孙宏．跟随车安全距离的分析［Ｊ］．交通运输工程学报，２００２，２（１）：１０２—１０４．（ＸＵＪｉｅ，ＤＵＷｅｎ．ＳＵＮＨｏｎｇ．Ｓａｆｅｔｙｄｌｓｔａｎｃ圮ａｂｏｕｔｃａｒ－ｆｏｌｌｏｗ－ｏｆＴｒａｆｆｉｃａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒ－ｔｈｒｅａｄ［Ｐ］．ＣｈｉｎｅｓｅＰａｔｅｎｔ：ｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌＺＩＤ３１２４５６８．４，２００５—１０—１２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ））ｉｎｇ，２００２，２（１）：１０２一１０４．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ））［９］杨翠萍，官慧峰．高速公路汽车防撞系统的安全行车距离研究［Ｊ］．自动化仪表，２００８，２９（９）：１９—２１．（ＹＡＮＧＣｕｄ?ｐｉｒＩｇ，ＧＵＡＮｄｉｍａｎｅｅｂｅｔｗｅｅｎＨＵｄ—ｆｅｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎ［２］雷正保．自适应冲击能量吸收装置［Ｐ］．中国专利：ＺＬ２００７１００３４９３３．２，２００８一傩一２１５．（ＬＥＩＡｄａｐｔｉｖｅｉｍｐａｃｔｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎＺｈｅｎｇ－ｂａｏ．ｄｅｖｉｃｅ［Ｐ］．ＣｈｉｎｅｓｅＣｈｉ－ｓａｆｅＰ８ｔｅｎｔ：ＺＬ２００７１００３４９３３．２，２００８—０８—２５．（ｉｎｌｌｅｓｅ））ｖｅｈｉｃｌｅｓｆｏｒｆｒｅｅｗａｙＡｕｍｍａｔｉｏｎａｎｆｉ－ｃｏｍｓｉｏｎｓｙｓ－ｔｅｒｎ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｓｓ２９（９）：１９－２１．（ｉｎ［１０］Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，２００８，［３］雷正保，付爱军，杜青云，等．轻型客车车身的翻滚安Ｃｈｉｎ眦））全性设计方法［Ｊ］．交通科学与工程，２００９，２５（１）：６３—７１．（ＬＥＩＺｈｏｎｇ－ｂａｎ，ＦＵＡｉ－ｉｕｎ，ＤＵＱｉＩｔｇ－ｙｏｎ，ｅｔａ１．Ｍｅｔｌｌｏｄｆｏｒｔｈｅ李静．基于动态传感技术的车辆制动性能检测技术的研究与应用［Ｄ］．淄博：山东理工大学，２００７．（ＵＪｉｎｇ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙａｎｄ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈ－ｎｉｑｕｅｏｆｔｈｅｖｅｈｉｅｌｅｂｒａｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂａｓｅｄｏｎＩＤ：‰他ｒｓａｆｅｔｙｄｅｓｉｇｎｏｆｌｉｇｈｔｂｕｓｂｏｄｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒ－ｉｎｇ，２００９，２．５（１）：６３－７１．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ））［４］雷正保，王素娟．汽车碰撞的安全与吸能［Ｍ］．长沙：国防科技大学出版社，２００８．（ＬＥＩＺｈｅｎｇ－ｂａｏ，，枷ｉｃ【１１］ｄｙ－ｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｄ］．Ｚｈｉｂｏ：ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉ－ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ））刘郑国．高速公路追尾碰撞预防报警系统主控单元开发研究［Ｄ］．长安：长安大学，２００３．（ＬＩＮＺｈｅｎｇ－ＷＡＮＧＳｕ－ｊｕａｎ．ＴｈｅｓｄｅｔｙａｎｄｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｖｅＭｄｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎ［Ｍ］．Ｃｈａｌｌｇ，ｓｈａ：ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｇｕｏ．Ｒ＆ＤｏｆＥｘｐｒｅｓｓｗａｙｒｅＥＲ＇－ｅｎｄｃｏｌｌｉｓｉｏｎｐｒｅｖｅｎ－ｒｉｎｇａｎｄｗａｒｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｒｅｓｓ，２００８．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ））Ｅｃｕ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇ＇ａｎ：Ｃｈａｎｇ＇ａｎ［５］杜星文，宋宏伟．圆柱壳冲击动力学及耐撞性设计Ｕ

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