1、 1 第 1 章 概 述 1.1 课题研究背景和意义 汽车业与电子业是世界工业的两大金字塔，随着汽车工业与电子工业的不断 发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越来广泛，汽车电子化的程度越来越 高。随着交通运输向高密度发展，电子控制技术进一步应用于汽车的乘坐安全性 和导航方面。电子技术在汽车安全控制系统的应用主要是为了增强汽车的安全性。 汽车中应用的电子技术主要有：电子控制安全气囊，智能记录仪，雷达式距离报 警器，中央控制门锁，自动空调，自动车窗、车门、座椅、刮水器，车灯控制， 电源控制以及充电器等。近年来汽车的自动调速系统 1，汽车防撞系统，汽车监测 和自诊断系统以及汽车导航系统被人们广泛应
2、用。 在过去 2030 年中，人们主要把精力集中于汽车的被动安全性方面，例如， 在汽车的前部或后部安装保险杠、在汽车外壳四周安装某种弹性材料、在车内相 关部位安装各种形式的安全带及安全气囊等等 2，以减轻汽车碰撞带来的危害。安 装防撞保险杠固然能在某种程度上减轻碰撞给本车造成损坏，却无法消除对被撞 物体的伤害；此外，车上安装的安全气囊系统，在发生车祸时不一定能有效地保 护车内乘车人员的安全。所有这些被动安全措施都不能从根本上解决汽车在行驶 中发生碰撞造成的问题。为预防撞车事故的发生，必须在提高汽车主动安全性方 面下功夫。汽车发生碰撞的主要原因是由于汽车距其前方物体（如汽车、行人或 其他障碍物）
3、的距离与汽车本身的距离近而相对速度太高。为了防止汽车与前方 物体发生碰撞，汽车与前方物体之间要保持一定的距离。这样就会大大提高汽车 行驶的安全性，减少车祸的发生。 发展汽车防撞技术，对提高汽车智能化水平有重要意义 3。据统计，危险境况 时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的 30%，路面 相关事故的 50%，迎面撞车事故的 60%。1 秒钟的预警时间可防止 90%的追尾碰 撞和 60%的迎头碰撞。理论上，汽车防撞装置可在任何天气、任何车速状态下探 测出将要发生的危险情况并及时提醒司机及早采取措施或自动紧急制动 4，避免严 重事故发生。汽车防撞装置是借助于检测测技术监视汽车
4、前方和后方的车辆、障 碍物，并根据当时的距离自动判断是否达到危险距离 5，及时向司机发出警告。 1.2 国内外研究的现状 鉴于交通事故的不可预测性和不可绝对避免性，为了减少交通事故，优化交 2 通秩序，利用计算机及信息技术来提高道路交通安全和效率已成为国内外研究的 热点。二十世纪八十年代以后展开的关于智能交通系统的研究6，被认为是解决各 种交通问题的一个很好的途径。智能交通系统是将先进的信息技术7、通讯数据传 输系统、电子控制系统以及计算机处理系统有效地应用于整个运输管理体系8，使 人、车、路环境协调统一，从而建立一个全方位发挥作用的实时、准确、高效的 运输综合管理系统9。其中智能车辆系统涉及
5、到计算机测量与控制、计算机视觉、 传感器数据融合、车辆工程等诸多领域。视觉系统在智能车辆中起到环境探测和 辨识作用10。与其他传感器相比，机器视觉具有检测信息量大，单纯以当前的现实 条件出发解决，容易导致系统实时性差11。根据计算车辆与目标的相对位移，并用 自适应滤波对测量数据进行处理，以减少环境的不稳定性造成的测量误差12。在智 能车辆领域，常用的还有雷达、激光、GPS 等传感器。 利用信息感知、动态辨识、控制技术的方法提高安全性，是先进汽车控制与 安全系统(AVCSS)的主要研究内容 13.世界各大汽车公司都在开展这方面的研究与 开发工作。日本各大汽车制造企业如丰田、日产、马自达、本田、三
6、菱等公司致 力于新型安全汽车技术研究开发，并取得了重要的进展。丰田汽车公司使用毫米 波雷达和 CCD 摄像机对本车的距离进行动态监测14，当两车距离小于设定值时， 系统将发出报警信号提醒本车驾驶员。日产汽车公司使用紧急制动劝告系统，利 用先进的车距监测系统对跟车距离进行动态监测，当需要减速或制动时，用制动 灯亮来提醒驾驶员，并及时监测驾驶员操纵驾驶踏板的踏踩状态，必要时使汽车 的自动制动系统起作用降低车速，在最危险时刻自动制动。本田公司使用具有扇 形激光束扫描的雷达传感器15， 即使车辆在弯道行驶也能检测到本车与前方汽车或 障碍物的距离降到设定值时，驾驶员仍未及时采取相应措施，便发出警告信号。 三菱和日立公司在毫米波雷达防撞方面也做了大量的研究，其雷达中心频率主要 选择 6061GHZ 或 7677GHZ，探测距离为 120m，尼桑公司为 41LV-Z 配备了自 适应巡航控制系统16。 德国和法国等欧洲国家也对毫米波雷达技术进行了研究17，特别是奔驰、宝马 等著名汽车生产厂商，其采用的雷达为调频毫米波雷(Freq
