《基于单片机的交通事故避免和检测系统设计》
- 前言
随着汽车保有量的不断上升及高速公路建设规模的不断扩大，这些因素为出行运输带来巨大便利的同时,也给交通安全及人身财产安全带来了极大的挑战,尤其是愈发频繁的公路上车辆追尾事故对汽车主动避撞功能提出了更高的要求,设计并完善汽车主动避撞控制系统成为领域内的研究重点,通过研发及应用汽车防撞系统可使交通事故的发生概率得到有效降低﹐成为确保车辆及人员生命财产安全的一项重要手段。本文主要对汽车智能防撞报警系统进行优化设计,通过构建相应的控制系统实现汽车有效避让危险状况的操控过程，为进一步提高汽车行驶安全性提供参考。具体实现为基于STM32开发板，设计的一个简易的汽车防碰撞系统。该系统分为高速和低速两个挡位，通过判断按键操作进行档位转换。测量障碍物距离是使用HC-SR04超声波模块；使用HC-SR501热释电模块来检测是否有人体靠近。该防碰撞系统通过对模块返回的数据分析然后通过无源蜂鸣器进行报警提示，提示车主障碍物的出现以及时地做出反应。
- 相关文献的研究现状
（一）通过图像采集技术检测防碰撞
该系统通过使用GigEVision接口实现相机图像的实时快速的采集过程,实现针对前方车辆的实时防撞预警功能。
硬件方面，具体采用了MV-Em120C型的GigE工业相机并安装在车内后视镜上,速度传感器和加速度传感器分别选用了VK162GPS和 WT61C,分别负责完成对车辆行驶过程中的前方车辆图像﹑自车车速及加速度的实时采集。相机将获取的图像帧向工控机传输(使用CAT.6型网线完成通信过程);置于车辆顶部蒙皮上的GPS速度传感器(通过底座上的磁铁吸附固定),和安装于驾驶员座椅下方的加速度传感器通过USB串口的使用实现同工控机间的通信过程;工控机在接收到图像帧、车速与加速度信息后通过进一步处理分析实现对前方车辆的行车安全状态判别及报警功能(包括检测﹑测距﹑速度计算、数据记录显示等)。
软件方面，GigE相机通过SDK 开发包的调用实现控制过程﹐在MVGigE/MVImage.h头文件中封装相机的全部功能,相机完成图像帧采集后系统会将其存储到MVImage类中(包括宽高、通道数和深度信息),同时标识相机的工作状态(使用句柄m_hCam完成),对图像帧和相机状态的实时管理过程通过将其固定在特定的类和句柄内实现。工控机同速度及加速度传感器间使用USB串口进行实时通讯,为了准确实时的读取车速和加速度信息，USB串口需通过调用CnComm.h头文件(第三方串口)完成CnComm类Comm的新建过程。系统软件采用多线程技术，处理图像帧时会对应新建一个Record 线程(不占用原工作线程的资源),用于记录保存处理结果,在记录结果时该新线程不会影响系统报警处理性。
（二）通过超声波测距防碰撞
采用C52单片机作为主控制器来实现倒车防撞预警系统的实现，为了防止汽车碰到前方或是左右方向的障碍物，在汽车的车头装载了超声波传感器，利用超声波测距的原理监测障碍物与汽车车尾之间的距离，当达到或超出预设间距警报数值时，蜂鸣器就会发警报声同时配以相应的图像信息提醒驾驶员的下一步行车操作。
超声波测距方式相对于其他几种测距方式在短距离测距方面的优势是显而易见的，并且成本低廉，适应能力强。超声波的传播速度比光速小很多，易实现信号的定向发射与接收，本系统汽车的超声波测距功能是由HC-RS04超声波测距模块提供的，它能够完成2cm-400cm内的监测功能。整个测距模块在调试之后可以实现3mm左右的测量精度,从而实现避障功能。在程序运行时，主程序先读出并处理HC-RS04的测量的间距数值。当距离小于等于既定值时，汽车就会停止并转向再进行测距重复判断，直至距离大于既定值。当距离大于既定值时，汽车则会一直向前。
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