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1、第四届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛一、 创意比赛作品简介：（内容包括作品的主要内容、创新点、主要技术指标以及现在完成程度等。可另附图片以及影像资料）该项目主要是基于小车模型，加上控制系统共同组成带驾驶辅助系统的模型车，对模拟的日常生活中驾驶时容易出现的某些情况进行避免，减少碰撞。实现的基本功能：1、运行时检测与前车的距离，根据速度控制与前车的距离，当速度与距离比例大于设定值时向车主提醒，同时自动减速，当距离小于某值时强行刹车。2、运行时检测与后车距离，当速度与距离比值大于设定值时亮刹车灯提醒后车。3、限速提醒。当车速超过限定值时向驾驶员提醒。4、右侧距离探测。当检测到右侧与障碍物（汽车
2、，行人等）距离太近时通过信号提醒驾驶员调整方向。5、对车道进行探测，当离车道分界线小于一定距离时对驾驶员进行提示，该提示可通过按键忽略，以超车时候使用。6、在十字街道通过车模前方探测器探测横向流动物体，避免因驾驶员位置靠后无法看清横向街道来车以致发生碰撞。该系统采用飞思卡尔MC9S12单片机，搭载超声波传感器以及红外对管传感器，对距离以及路面情况进行探测，由单片机进行信号处理，再反馈到执行系统，进行相应操作。该系统主要针对当今交通发达，私家车数量急剧上升，交通形势日益严峻的情况，据悉，每年在追尾、侧撞以及十字路口处为交通事故主要发生地。针对该情况，为了避免这些情况，需要及时向驾驶员提供车边相应
3、情况，以提供足够反应时间，尽量避免交通事故，减少人身伤亡和财产损失。创意背景随着经济的发展，汽车业也出现了跨越式的发展。2009年第一季度全国机动车和驾驶人统计数据显示，截至3月，全国机动车保有量为1.73亿多辆，其中私人机动车保有量已占机动车总量的76.49%。如此庞大的汽车群体，对中国的交通是一大考验。有报告显示，超过85%的驾驶员造成的交通事故都是因为“人为失误”，比如车速过快，车距过近，转向错误，掉头或者倒车，忽视道路优先权和酒后驾驶。世界上并没有完美的驾驶员，因此这些情况每时每刻都在世界的各个角落发生，因此对汽车的安全性能和驾辅助性能成了新的要求。据悉，在2008年，沃尔沃推出了探测
4、前车距离并自动刹车的驾驶辅助系统，该系统使得该车型受到热捧。在中国，交通状况更为复杂，自行车和摩托车拥有量居世界首位，而正是因为如此，使得交通状况堪忧，每年发生的机动车与非机动车的碰撞事故数不胜数，而此类事故也是死亡率比较高的交通事故之一，具统计，交通事故中，因挂擦、碰撞而引起的事故占事故总数的五分之三，其中因占道行驶和超车撞车事故占三分之一。针对此种情况，各大汽车制造商从以前的单纯研究被动交通事故保护系统转为研究主动驾驶辅助系统，提高汽车的智能程度，主动提供保护，以使汽车的安全性得到质的改变，从而避免财产和人身安全的损失。目前世界上已经出现的有距离探测提醒系统、夜视辅助系统、自动刹车辅助系统
5、，但因其造价昂贵，都安装在高档车上，如奔驰速度提醒系统、宝马的夜视辅助系统、沃尔沃的智能刹车辅助系统，且这些车的车主往往雇有专职驾驶员，经验丰富，无需使用这些辅助，使得其被浪费，因此各汽车厂商又开始转向经济、实用、大众化的驾驶辅助系统的开发。与此同时，也有专家对驾驶辅助系统太过智能感到担忧，自从自动档汽车问世，驾驶自动档的驾驶员对手动档汽车便无所适从；自从后视倒车辅助系统出现后，熟练使用后视镜倒车的人大大减少；同样，当各种功能强大的驾驶辅助系统出现后出现的驾驶技术退化将更加加剧了交通状况的恶化。基于此，有专家呼吁勿将汽车设计的太过智能，除非能在每辆车上安装同样的系统，使得拥有驾驶执照的驾驶员能
6、使用所有车辆。基于这种情况，现在的驾驶辅助系统偏向于对驾驶员无法照顾到的死区进行探测和提醒，如：车辆的右方、与前车的距离与相对速度比、后面来车的距离、还有车辆在车道的行驶状况和车辆本身的超速现象，从这些地方对驾驶员提出提醒将有助于交通情况的改善，减少事故的发生，降低事故中人身和财产的死亡率，也提升了驾驶员的驾驶信心。实施方案（一）车模车模的选择计划使用Matiz系列1：10模型车，该车基本参数为：基本参数尺寸轴 距198mm前轮距137mm后轮距138mm/146mm传动比18/76同时配有电机，舵机。该车是国产仿制的爱德美公司模型车，机械结构7处参数可调，包括：前轮定位、主销后倾角、主销内倾
7、角、前轮外倾角、重心位置调节、离地间隙与底盘刚度调整、后悬挂纵向减震弹簧刚度以及轮间距。（二）超声波测距在各种测距方式中，超声波测距有着不可动摇的地位，尤其在10米范围内。超声波测距模块使用压电陶瓷超声传感器，超声测距模块体积小巧，使用灵活，电路设计简捷，工作稳定可靠。我们使用超声波模块发射和接收超声波信号，用程序控制输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t，故被测距离为 S=12vt，由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变 。如果测距精度要求很高，则可通过温度补偿的方法加以校正。（三）红外对管车道分界线检测常用的红外发光二极管（如SE303PH303
8、），其外形和发光二极管LED相似，发出红外光（近红外线约0.93m ）。管压降约1.4V ，工作电流一般小于20mA，工作电压为1.2V，测量距离约20cm（双管红外发射电路，可提高发射功率，增加红外发射的作用距离）。波段为红外光，受可见光干扰小，功率和性能满足我们需要。原理：根据模拟道路与其分界线颜色不同，从而反光率也不同，红外接收管接收到信号后，管内会有大小不同的电流流过，该电流是与接收到的红外光强成正比的电信号（在偏置正常的情况下）再通过AD转换芯片转换，输入单片机进行处理，因此能检测出其分界线。（四）测速利用电机编码器测速。编码器测速后将转速转换成脉冲量，再连接到单片机记数端口，通过程
9、序对接收的脉冲计数，即可完成测速。（五）提醒（1）提醒条件：1、 1、前后安全距离提醒：根据城市道路和高速道路速度要求不同，分别设定不同距离值作为安全距离，将其命名为城市模式和高速模式，小车上用拨码开关进行模式选择，确定与前后车的安全距离，当与前方物体距离太近超过安全值时，进行提醒，并主动减速，若是距离小于特定值时便强制刹车。当检测到与后方物体距离小于设定值时，亮后方LED进行提醒。2、 2、左右道路分界线提醒： 当红外对管检测到车道分界线时进行提醒。另外设置一复位键以供超车时忽略该次提醒。3、 3、右侧物体提醒：当探测到车体右侧与右侧物体距离小于设定值时进行提醒。4、 4、超速提醒：当行驶速
10、度超过设定的安全速度时进行提醒，并且在一定时间内驾驶员没有减速动作或距离太近时主动刹车。（2）提醒方式：提醒主要采用声音和灯光形式。 1、声音部分：车模采用无源蜂鸣器发声提醒，该蜂鸣器可根据占空比发出长短不一的声音，频率不同可发出音阶不同的声音，便于进行各种情况的提醒。 12 3 4 2、指示灯部分：车模用LED发光进行提示，为了提供比较形象的信息，减少驾驶员反应时间，LED呈棱形排列，分别代表车身前后左右，便于指示方向。具体方案：w 前方车辆距离提醒：响蜂鸣器，并且LED1闪烁提醒；w 右侧提醒：响蜂鸣器，并且LED3闪烁提醒；w 后面提醒：亮LED4(代替尾灯)提醒后车；w 超速提醒：响蜂
11、鸣器，LED1和LED4同时闪烁。（六）基于Freescal 9S12单片机平台的数据处理与控制实现该平台采用飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128，该微控制器是Freescal公司S12系列16位单片机中的一种，其内部结构主要有单片机基本部分和CAN功能块部分组成，基本结构包括：中央处理器单元 HCS12（CPU）、2个异步串行通信口SCI、2个同步串行通信口SPI，8通道输入捕捉/输出比较定时器，1个8通道脉宽调制模块以及49个独立数字I/O口（其中20个具有外部中断及唤醒功能），在片内还拥有128KB的Flash ROM，8KB的RAM和2KB的EEPROM，CAN功能块包括两个兼
12、容CAN2.0A/B协议的msCAN控制器组成，这些丰富的内部资源和外部接口资源可以满足ECU对各种数据的处理、CAN网络数据的发送和接收要求，芯片集成了两个msCAN12模块，能够实现高低速CAN网络的网关节点功能。 msCAN是Motorola Scaleable CAN的缩写3，而msCAN12模块则是msCAN在M68HC12系列MCU上的具体实现，它遵循CAN2.0A/B协议，集成了除收发器外CAN总线控制器的所有功能，此外它还采用先进的缓冲器布置改善了实时性能，简化了应用软件的设计，CAN报文发送时，CPU将数据送入发送缓冲期，然后通过设置寄存器发出命令，数据组成报文后通过发送引擎
13、送到TxCAN，再经过外部收发器送到总线，报文接收时，收发引擎通过外部收发器将总线上的数据位流引入RxCAN，经过解码、错误检查、校验和报文过滤后送到接收缓冲区，并通过中断或标志通知CPU。拥有如此强大的处理能力是我们选择它的原因之一。利用该芯片，完全能够满足我们使用的传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等需要实现的功能。其次，该型芯片已成功运用在中国和全世界的各种汽车电子应用之中。S12是一个非常成功的芯片系列，并具有为中国市场度身定造的相宜价格以及较高的性能，其应用范围如下： 引擎管理系统在中国应用于中/低端汽车 混合引擎汽车应用于中国HEV设计 传送系统自动传送
14、 安全 目前主要用于气囊 机箱电子 - ABS - 电动驾驶 车身电子 - 汽车网络 - 群集/仪表盘 - 车身控制模块 - 灯光、雨刷器、天窗、空调系统（HVAC）、电动镜、电动车窗、电动座位、电动门锁 资讯娱乐 - 汽车收音机/音响 因此，该平台的学习和使用有助于更好与实际相衔接，也便于以后工作中的应用，这也是选择该平台的第二个原因。（七）编程流程图:YYNY提醒N检测路边信息N探测到道路界线?超速?大于安全距离?数据处理单片机单片机检测距离开始测速程序循环检测，开始以后便不断对三种数据进行检测，并传入单片机中进行处理，直到系统关闭后结束运行。特色与创新对实际生活中的问题进行模拟，并通过现
15、有成熟科技对其进行解决。特色：针对当今交通情况，对事故发生的主要情况进行模拟，并针对这些情况开发出能够辅助驾驶，主动探测，并采取部分行动的运行辅助系统，在某些层面上弥补人在驾驶上的不足，如：视角窄，无法前后兼顾，对车辆右侧感知不准确等。创新：具有一定实用价值，技术成熟，采用相对便宜的传感器，通过各种组合，互相弥补不足，通过软件进行衔接和控制。用现有的技术，从书本出发，运用专业知识作为支柱，通过对其它资料和信息的收集便能完成其功能的实现，本科生能在老师指导下完成，也避免了过于简单，浪费资源，在功能上具有一定创新。现在完成程度软件：已经掌握并能熟练运用该平台进行控制硬件：已经组装完成模型，并且已经实现对前方距离的探测和强制制动，并且亮灯报警，在距离满足后可以继续前行。作业人员在生产作业时必须按规定穿符合生产作业要求的工作服，袖口与腰带必须牢牢扎紧，不得穿破损工作服，以免在机器运行或设备旋转时受到伤害
