智能车载防追尾无线声光预警系统设计

孙世政 杨景忠 黄世海 黄登宏 秦盈盈

重庆交通大学，重庆 400000

智能车载防追尾无线声光预警系统设计

孙世政 杨景忠 黄世海 黄登宏 秦盈盈

重庆交通大学，重庆 400000

以 ARM Cortex-M为核心控制器为核心，设计了智能车辆防追尾无线声、光报警系统，目的是减少恶劣天气造成的大雾和大雨、工作人员注意力不集中、前方车辆的紧急制动信息不及时而造成的追尾事故。

信号处理；无线传输；GPS定位；STM32

本项目以ARM Cortex-M为核心控制器设计了智能车载防追尾无线声光预警系统.该系统属于车辆主动式安全预警系统的一种，旨在减少由于大雾、大雨等恶劣天气原因和驾驶员注意力不集中；前方车辆的紧急刹车信息未能有效及时传递所引发的追尾事故。系统通过采用在车辆刹车板上安装压力传感器的方式，实时监测车辆的刹车信息，通过分析采样时间和压力变化的关系，对刹车等级进行分类，同时结合 GPS模块实时采集的行驶车辆位置信息，然后通过ZigBee无线传输发送到附近车辆的接收端，经控制中心模块的分析、运算，依据刹车等级启动声光分级预警机制；及时提醒驾驶员做出相应的防护措施[1]。

1 知识需求

对51系类单片机有着较为扎实的应用基础，电路原理，电子技术，单片机等课程有所了解，在无线通信，如蓝牙、ZigBee等方面有实践的经验；项目也需要STM32，PCB制作，并将控制系统设计，数字信号处理，算法的设计融入其中，有着丰富的实战经验更佳；同时擅长软硬结合的高级语言，如 C、Java的编程等更好。

2 项目开展的条件和前期准备

本项目依托单位重庆交通大学机电与车辆工程学院拥有多通道信号采集、信号动态分析等软件，可为本项目的开展提供了必要的测试条件。同时，电工电子实验室有示波器、万用表、数据采集卡等相关的测试系统和仪器设备，均可为本项目的研究提供强大的试验支撑。项目组成员由电气、电子专业的同学组成，是一支年轻富有朝气的创新团队。本项目可以利用各方面条件开展工作，学院和实验室的支持可以为本项目的实施提供有力的保证[2]。

经过查阅大量的文献和资料，针对现有的防追尾系统进行了深入的分析和研究，对本项目中的智能车载防追尾无线声光预警系统进行了方案设计，确定了技术路线，对方案的可行性进行了分析，证明本项目内容具有创新性和实用性，方案切实可行。

3 项目方案

计划（如图1所示）。

本项目中的系统基于嵌入式技术，研制一种以ARM Cortex-M为核心的智能车载无线声光预警系统。系统通过采用在车辆刹车板上安装压力传感器的方式，实时监测车辆的刹车信息，通过分析采样时间和压力变化的关系，对刹车等级进行分类，同时结合 GPS模块实时采集的行驶车辆位置信息，然后通过ZigBee无线传输发送到附近车辆的接收端，经控制中心模块的分析、运算，依据刹车等级启动声光分级预警机制，及时提醒驾驶员做出相应的防护措施。

图 1 系统原理框图

技术路线（硬件模块结构框图如图所示）：

图 2 硬件模块结构框图

本系统硬件模块主要包括：传感模块、信号处理模块、控制模块、无线传输模块、GPS定位模块、显示模块和预警模块。传感模块主要由压力传感器组成，该模块通过将压力传感器直接安装在车辆的刹车底板上，实时监测刹车信息；信号处理模块主要包括模拟滤波和模数转换，将传感模拟信号转换为数字信号，输出到控制模块；控制模块主要由ARM-Cortex M 组成，分析采样时间和压力变化的关系进行刹车等级分类，控制接收GPS 车辆的位置信息，结合本车坐标及行驶方向决策是否需要响应接受到的刹车信息；无线模块，采用ZigBee无线通信模块实现，负责发送和接收刹车和车辆坐标信息；显示模块和预警模块则负责显示预警信息。

本项目所设计的系统通过分析采样时间指标和压力指标变化的关系，采用刹车等级分类和声光分级预警方式，可有效区分前方车辆长距离轻刹车、紧急刹车、转弯刹车等情况，送控制中心计算分析后，更加科学地为后车是否刹车提供决策参考。项目是电工理论与新技术的研究热点，属于机械电子与智能交通的交叉研究。该项目主要研究内容涉及电气工程和机械电子专业的核心知识，因此通过该项目的实施有助于巩固学生的基础知识，培养学生的创新能力、团队合作能力、动手能力；有助于学生学习学科的前沿技术。该项目的研究方案合理，有一定的创新性。

[1]杜江伟.基于车车通信的安全车距研究[D].武汉：武汉理工大学，2012.

[2]张译芳.高等级公路行车安全距离及防追尾碰撞预警系统的研究[D].西安：长安大学，2016.

Design of Intelligent Vehicle Lightning Warning System for Intelligent Vehicle

Sun Shizheng Yang Jingzhong Huang Shihai Huang Denghong Qin Yingying
Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400000

This project is designed with ARM Cortex-M as the core controller.Intelligent vehicle anti-rear-end wireless sound and light warning system is a kind of vehicle active safety early warning system.It aims to reduce the bad weather caused by fog and heavy rain.Staff attention is not concentrated, the front of the vehicle's emergency brake information is not effective and timely delivery caused by rear-end accident.

signal processing; wireless transmission; GPS positioning; STM32

TP29

A

1009-6434（2017）3-0111-02