高速公路追尾碰撞预防报警系统开发研究

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1、内 容 摘 要公路高速交通系统在我国的兴起，正改变着我国陆上交通的格局。然而自高速公路投入使用以来，事故频发，己严重影响人们对使用高速公路的信心，其中追尾碰搜事故是最具代表性的事故形式。本论文以此为前提，开发研究了一套高速公路追尾碰撞预防报普系统。在对汽车制动过程理论分析的基础上，建立了实用安全跟车距离计算模型。以此模型为墓础，提出了系统设计方案:采用激光雷达探测自 车与前车的距离，采用各种传感器收集行车环境信息，采用 8位 M C S - 5 1系列单片机作为中央控制中心， 对各种信息加以分析判断，当 跟车距离小于安全跟车距离，存在追尾事故隐患时向驾驶员发出警报。本论文完成了系统的信息采集单

2、元、普报输出单元及其它装置的应用电路设计，采用MC S - 5 1 汇编语言编写了 相应的程序。本论文的研究结果为减少高速公路迫尾碰撞事故的发生提出了一条有效的解决途径。同时也为本课题的后期研究提供了理论基础和思想方法。关键词:高速公路追尾碰撞预防报普安全跟车距离传感器rAb s t r a c t气T h e r i s i n g o f r a p id T r a n s it o n f r e e w a y i s c h a n g i n g t h e p a tt e r n o f o v e r l a n d t r a ff i c i n o u r c o u

3、 n t r y . Wh i l e t h e fr e q u e n t a c c i d e n t s h a v e b a d l y t o u c h e d t h e c o n fi d e n c e o f p e o p l e u s i n g t h e m s i n c e t h e fr e e w a y s w e r ed e v o t e d t o u s i n g , e s p e c i a l l y t h e r e a r - e n d c o ll i s i o n a c c i d e n t , w h i

4、 c h i s t h e m o s t r e p r e s e n t a t io n a l a c c i d e n t f o r m . B a s e d o n t h i s p r e m i s e , a s u it o f R e a r - e n d C o l l i s io n W a rn i n g S y s t e m i s s t u d i e d a n d t a p e d i n t h i s p a p e r .B a s e d o n t h e t h e o r e t i c a l l y a n a l

5、y z i n g o f t h e b r a k i n g p r o c e s s , t h ea p p l i e d c o u n t i n g m o d e l o f t h e s a f e f o l l o w i n g d i s t a n c e b e t w e e n t w o c a r s o n fr e e w a y s i s e s t a b l i s h e d . T h e d e s i g n b l u e p r i n t o f t h e s y s t e m i s p r e s e n t e

6、d b a s e d o n s u c h m o d e l . U s i n g l a s e r r a d a r t o m e a s u r e t h e d i s t a n c e o f o w n c a r t o fr o n t a l c a r , c o l l e c t i n g t h e i n f o r m a t i o n o f d r i v i n g c ir c u m s t a n c e t h r o u g h s e v e r a l s e n s o r s , a n d a n a l y z i

7、n g a n d j u d g i n g a l l o f s u c h in f o r m a t i o n u s i n g a S i n g l e C h i p Mi c r o c o m p u t e r o f 8 b it M C S - 5 1 s e r i e s w h i c h i s t h e c o n t r o l c e n t e r o f t h e s y s t e m . Wh e n t h e f o l l o w in g d i s t a n c e i s l e s s t h a n t h e s a

8、 f e f o l l o w i n g d i s t a n c e , a n d t h e r e i s a h i d d e n t r o u b l e o f r e a r - e n d c o l l i s io na c c i d e n t , a n a l a r m i s r a i s e d t o t h e d r i v e rT h e a p p l i c a t i o n c i r c u i t d i a g r a m o f t h e i n f o r m a t i o n c o ll e c t i n g

9、 u n i t , t h e a l a r m s i g n a l o u t p u tt i n g u n i t a n d o t h e r e q u ip m e n t a r e d e s ig n e d , t h e c o r r e s p o n d i n g p r o g r a m s a r e a l s o c o m p i l e d u s i n g M C S - 5 1 a s s e m b l e l a n g u a g e i n t h i s p a p e r .T h e r e s e a r c h p

10、 r o d u c t i o n o f t h i s p a p e r h a s p r e s e n t e d a n e ff e c t iv e s o l v i n g a p p r o a c h f o r d e c r e a s i n g t h e o c c u r r i n g o f r e a r - e n d c o l l i s i o n a c c i d e n t s o n fr e e w a y s T t s l n i r e = : ; : 三 a c a 3 e nm u . b a s i c a n d t

11、 h o u g h t -w a y f r,; .t h e u p p e r r e s e a r c h o f s u c h t a s k .，、一K e y Wo r d s : F r e e w a y R e a r - e n d C o l l i s i o nS y s t e m S a f e F o l l o w i n g D i s t a n c e S e n s o r第一章绪论第一章 绪 论 1 . 1我国高速交通的发展概况交通运输是国民经济的基础产业，是我国现代化建设的战略重点之一。公路运输是交通运输的重要组成部分，是当今世界上各种运输方

12、式中最广泛、最活跃、最富有潜力的运输方式。随着社会经济向更高层次发展，公路运输以其机动、灵活、 适应性强而越来越受到重视，其地位和作用也越来越重要。近十年来，公路高速交通系统的兴起如雨后春笋，发展迅猛，正在改变着我国陆上交通的格局。高速公路排除了行人、非机动车的干扰，其路面宽阔、标志醒目、标线分明、全线封闭，具有行车速度快，交通流量大的 特点。由于它的建设起点高，以 其良 好的路况条件和完善的交通设施为汽车大量、快速、 安全、 舒适、连续地运行创造了条件，使其直接和间接经济效益与社会效益都非常明显。它的出现和使用，使人耳目 一新，改变了 人们对公路运输的传统观念和认识，也使铁路、航空运输受到了

13、强有力的挑战。十余年来，我国商速公路建设按照 “ 统筹规划，条块结合，分层负责，联合建设”的方针，逐步实行了“ 国家投资，地方筹资，社会集资， 利用外资” 和 “ 贷欲修路，收费还贷，滚动发展”的 投资政策， 严格执行国家荃本建设程序，积极推行先进的工程建设管理体制，高速公路的建设速度，工程质里和发展水平己 经达到世界领先水平。 据公安交通管理局统计， 截止 1 9 9 9年底，我国高速公路通车里程已达到1 0 3 4 2 k m o根据建设国道主干线公路系统的设想，即用几个五年计划的时间 建成约3 . 5 万k m ，以 汽车专用公路为墓础的国道主千线系统， 在短期内力争贯通 “ 两纵两横”

14、即通江至三亚、北京至珠海、连云港至粗尔果斯、上海至成都四条主干线及京沈、京沪、重庆至北海出口通道三第一章 绪论条重要高速公路， 共计 1 .4 5 万k m， 经过2 0 多个省( 自治区、 直辖市) ，占国道总干线规划里程的4 1 .4 %，并同我国 现有的 1 0 0多万 k m的公路连接， 初步形成较发达的公 路运输网。到 2 0 1 0年基本建成: “ 五纵 七横” 的国道主干线系统， 届时高等级公路通车里程将达到1 5 0 0 0 k m o同时建成 4 5个公路主枢纽，将全国重要城市、工业中心、交通枢纽和陆上口 岸连接起来，逐步形成一个与国民经济发展格局相适应，与其他运输方式相协调

15、，主要由高速公路、一、二级汽车专用公路组成的快速、高效、安全的国道主干线系统，以 适应国民经济发展的需要。国道主干线系统建成以后，将连接全国 4 3 %的城市，连接全国所有人口 在 1 0 0万以上的特大城市和9 3 %的人口在 5 0万以上的大城市，在我国经济发达、人口 稠密、城市毗连地带、交通运输紧张地带，形成通过能力大的高速公路网。吞 1 . 2 我国高速公路交通安全1 . 2 . 1我国高 速公路交通安全的 概况我国公路交通异军突起，进入了以离速交通为代表的商等级公路建设的发展时期，可以说，高速运输时代正在向中国走来。然而，高速公路在十几个省、市、区的建成和使用， 遍及祖国大地的现代高

16、速公路网的迅猛形成却使交通安全管理面临巨大挑战。按理说，离速公路行车条件相对于一般公路是比较安全可靠的。但是，对我们长期以普通公路，平面混合交通为主的交通管理者和交通奋与者来说，高速公路还是一个新的事物，我国目 前车辆的技术状况和驾驶人员的技术技能、心理素质等还不能适应在高速公路上运行的要求，更还有大t性能低劣的老旧车辆仍在继续从事营运;在对商速公路的管理工作 中， 无论从法规建设还是管理手段上或是设备配备上都相对滞后，因而在高速公路投入使用后，相继出现了一系列交通事故，特别是一些第一 章 绪论数十辆车首尾相撞，车毁人亡的重大特大事故。据我国公安交通管理局统计，1 9 % 年，我国高速公路共发生事故 6 7 9 7起，占汽车事故的1 . 5 4 %，死亡8 6 4 人，占1 . 3 6 %，直接经济损失5 9 0 0 万元，占4 . 3 6 %.而高速公路总长仅为公路总长的0 .2 %， 这给人们使用高速公路这个现代化的交通设施在心理上投下了阴影和恐俱感。据对我国几条重要高速公路交通安全状况的统计，分析表明无论是事故率还是死亡率，高速公路均明显低于普通公路。这与国外的