邵俊嘉，江 润，唐惠虹

（甘肃省兰州市榆中县西北民族大学榆中校区，兰州 730100）

据不完全统计，截至2016年底，我国汽车保有量已经超过了两亿台，已经超越美国位居世界之首。在我国，汽车扮演着非常重要角色，它与人们日常生活息息相关，这也使得汽车安全问题日益突出。

1 汽车防撞发展现状及趋势

对于整个社会来说，汽车智能防撞预警系统具有巨大经济价值，同时也包含巨大社会意义，因此世界各国都投入巨额资源进行研究。以日本、美国为例，这些国家通常将汽车防撞智能系统纳入到智能交通系统中进行研究，通过先进通讯技术、传感技术、计算机技术将其集成运用于整个交通运输系统之中，从而建立起一套全方位智能防撞系统，做到实时高效综合运用。但是这种系统成本非常高昂，在全世界并没有广泛推进。

由于成本、技术等各方面原因，世界各国和各个车企都对智能汽车防撞系统进行了研究。早在20世纪，日本政府就提出了先进汽车计划，日本丰田公司通过开发毫米波雷达，对本车和前车距离进行精确测量，当前车距离过小时会发生报警信号。在2013年，韩国现代汽车也推出了全新道路识别预警装置，这是一种当车辆偏离正常运行轨道之后，摄像头会进行识别发出报警信号，以便使车辆可以回归正常渠道。德国奔驰汽车最早使用了防撞雷达，他在奔驰S600级别轿车上安装了距离自动控制雷达，可以根据车速确定与前车之间距离，防止追尾事件发生。

近些年来，无论是德国奔驰还是日本雷克萨斯，他们都采用了自适应式巡航系统，这种系统是在控制技术基础之上而形成智能化系统。当车辆在行驶过程中，车距传感器持续对车辆前方道路状况进行检测，将检测数据收入到acc系统。如果数据已经处于危险级别，acc单元自动系统和发动机系统会同时起作用，使发动机输出功率显著下降，以便降低车速，防止与前车出现碰撞事件，这种隐形的控制系统可以有效控制车辆，车速也会明显减缓，但是不会影响其舒适度。当需要采取最大减速措施时，acc控制单元常常会发出报警信号，提示驾驶员主动采取措施，当与前车恢复到安全距离之时，acc控制单元又会使得车辆按照既定车速进行行驶。acc系统是未来车辆安全发展方向，但是由于造价相对昂贵，技术相对复杂而没有大面积使用。

2 汽车智能防撞报警系统设计

2.1 脉冲激光雷达

脉冲激光雷达主要是依靠激光脉冲以光速进行传播，脉冲传播时间与距离成正比关系。在行驶过程中，雷达探测装置会呈现水平方向向前和向后发射脉冲信号。汽车中单击变计时器可以根据发出脉冲和接收脉冲之间间隔计算出间距。

脉冲雷达主要是通过脉冲激光二极管作为发射元件，其发射工程是不连续。在每次发射完脉冲之后，接收器需要等待接收脉冲波回波，因此脉冲之间发射频率具有一定一致性。正是基于这一特点，我们可以通过测量目标多普勒频率来计算车距，以便使车辆之间保持安全距离。由于物体辐射波长根据光源和观测者相对运动而产生一定变化，当运动在波源后面时波长会显著变长，频率也会显著变低。当波源速度变高时其所产生效应也会越来越大。

因此，我们可以根据光波移动程度计算出移动速度，这就是多普勒频移。如果接收器所接收反射波频率变高，或者变低之时，多普勒发生平移，我们可以得知车辆是在靠近还是在远离。

2.2 毫米波雷达

对于雷达系统来说，由于其调频连续波将电磁波发射频率和时间进行相关联，因此在一定时间范围内，频率会将时间变成线形变化关系。发射信号和反馈信号会符合线性规律，因此我们可以通过这种方法来检测传播时间。如果前方出现了几个不同目标，汽车就是要有多个不同频率进行解码。这种不断变化调频波雷达又可以称作毫米波雷达，这种雷达与红外光激光电视等等光学雷达引导头相比具有更好穿透性，因此具有全天候特点。此外，毫米波雷达抗干扰能力也非常强，反隐身能力也与其他雷达相比更优。

2.3 摄像机立体图像识别技术

我们可以采用ccd摄影技术进行扫描，当同时发现几个不同目标时可以对它们进行一一判断。摄影机可以将识别图像，通过自身系统进行数字化序列排序，这些图像在经过光影处理之后会分割成一些不连续部分，显示出障碍物轮廓，并再次对其进行判断。

通过对障碍物轮廓进行识别探测目的，探测到障碍物之后对其进行持续跟踪。在分析车辆运动状态之后，系统会经过算法会对车辆方向及可能碰撞时间进行预判。通过比较一系列连续不断图像画面确定为背景预估出车辆运行轨迹，从而判断车辆运行是否存在危险。

摄像机系统常常用于识别障碍物探测，这是一种非常智能化算法。例如，我们从汽车后方进行观察，汽车形状大致可以分成直角和直线，这些直线和直角与自然界其他景物明显不同。通过对这些特点观察，有助于过滤些没有任何危险障碍物，使得算法更加精确并做出最为明确智能判断。

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