杜垒 李晓明 李科峰

摘 要：我国交通安全一直存在一定的矛盾，由于我国近年来经济发展迅速，而我国的道路交通设施相对滞后，所以各种道路交通事故便一直居高不下。故使得我国道路安全形势日益严重。如何减少交通事故已经成为了公众十分关注的一个问题.充分发挥科学技术在预防交通事故中的作用和威力，是我们大学生发挥自我才能来解决实际问题，是目前切实可行的办法，也是我国解决交通问题指明了方向。通过我们平时的学习设计出一款新型的交通防撞系统来解决日益严重的交通问题。在二次雷达用应答机确定飞机的编号、航向和高度的原理上，把询问装置装在飞机上，使飞机之间可以显示相互之间的距离间隔，从而使驾驶员知道在一定范围内飞行的航空器之间的相互间隔及时采取措施，避免碰撞。和二次雷达一样，TCAS系统需要飞机上都装有应答机才有作用。

关键词：交通;雷达;防撞

Abstract： China's traffic safety has been a certain contradiction， because of the rapid economic development in recent years， and China's road traffic facilities are relatively lagging behind， so all kinds of road traffic accidents have been high.Therefore， the road safety situation in China is increasingly serious.How to reduce traffic accidents has become a matter of great concern to the public. To give full play to the role and power of science and technology in preventing traffic accidents is the practical solution for college students to solve practical problems by exerting their talents， which is the current practical way and the direction for China to solve traffic problems.Through our usual study to design a new traffic collision prevention system to solve the increasingly serious traffic problems.On the principle that the transponder is used to determine the number， direction and altitude of the aircraft in the secondary radar， the interrogation device is installed on the aircraft so that the distance interval between the aircraft can be displayed， so that the pilot knows the distance between the aircraft flying in a certain range and takes measures in time to avoid collision.Like secondary radars， the TCAS system works only if the aircraft is equipped with transponders.

Key words： traffic;Radar;Collision avoidance

0引言

隨着我国经济的急速发展，我国已经开始了面向全面小康社会的步伐，汽车，逐渐从奢侈的消费品演化成较平凡的货品，慢慢面向普通人民家。到了今天，买一辆车已经变成不是百万富翁的象征，数以亿计的普通家庭开始拥有汽车。但是，正当汽车的使用是我们出行游玩提供了便利的时侯，高速公路上的长时间驾驶带来的疲惫，和驾驶时打电话、看视频会议、文字聊天等一连串不好的驾驶方式而引致的此起彼伏的危险却也正慢慢地，一步一步地朝我们靠近，那便是人人都不想发生而随时可能出现的灾难。道路交通的隐患越来越受到重视。汽车预警与防撞系统是致力于减少交通事故的发生率，从而提高驾驶安全性。汽车预警与防撞系统能够快速地、及时地预测危险，并提醒司机进行对应的避难操作。汽车预警与防撞系统可以在电子屏幕上显反应驾驶汽车周边其他汽车的驾驶情况，进而高效地帮助开车者主动搜寻以及看见潜在的道路交通问题，并且在需要地时侯进行语音警示，同时帮助开车者用合适当的方式躲避灾难。

1 汽车预警与防撞系统背景

1.1我国交通安全一直存在一定的矛盾，我国的道路交通设施相对滞后，所以各种道路交通事故便一直居高不下。中国每年交通事故50万起，因交通事故死亡人数均超过10万人，居世界第一。 据统计数据表明，每5分钟就有一人丧身车轮，每1分钟都会有一人因为交通事故而伤残。每年因交通事故所造成的经济损失达数百亿元。汽车越来越多，停车越来越难，“马路杀手”造成的安全问题成为社会关注焦点。 无人驾驶汽车已从理论变为现实，特斯拉等车企已开始着手开发。充分发挥科学技术在预防交通事故中的作用和威力，是我们大学生发挥自我才能来解决实际问题，是目前切实可行的办法，也是我国解决交通问题指明了方向。

1.2 2018年10月28日10时08分，重庆市万州区一大巴车在万州长江二桥桥面与小轿车发生碰撞后，坠入江中。经初步事故现场调查，系公交客车在行驶中突然越过中心实线，撞击对向正常行驶的小轿车后冲上路沿，撞断护栏，坠入江中。经公安机关走访调查并综合接报警情况，初步核实失联人员15人（含公交车驾驶员1人）。

1.3雷达系统有调频连续波雷达和脉冲雷达。对于脉冲雷达系统，当目标距离很近时，发射脉冲和接收脉冲之间的时间差非常小，这就要求系统采用高速信号处理技术，近距离脉冲雷达系统就变的十分复杂，成本也大幅上升。因而汽车毫米波雷达防撞系统常采用结构简单、成本较低、适合做近距离探测的调频连续波雷达体制。国内对汽车雷达的研究处于起步阶段，有多家研究机构正在进行汽车防碰撞雷达系统的研究。目前，我国正加强5G时代的建设，即将迎来大数据时代。通过激光测距、雷达应答、定位系统等传感器，集成道路交通预警防撞系统。将为我国的交通安全提供更有力的保障，排除一切可能的人为因素，消除疲劳驾驶、酒驾等交通安全隐患。

2 系统方案

2.1 系统组成

激光测距防碰撞装置，其装置在任意交通工具前车牌的特定位置， 它主要是由激光测距仪、报警装置、数据处理控制系统、汽车智能制动系统等部分组成。

1.2工作原理

此防撞系统以STM32单片机为基础，利用激光测量仪在汽车行驶过程中返回探测的距离型号，根据简单的计算处理判断是否具有高可能性撞车可能，如果具有，将采用辅助性的、快速的手段帮助车主从危机中逃亡。

3 软件、硬件电路设计

2.硬件设计

2.1脉冲式激光測距原理

脉冲激光测距简单来说就是针对激光的飞行时间差进行测距，它是利用激光脉冲持续时间极短，能量在时间上相对集中，瞬时功率很大的特点进行测距。在有合作目标时，可以达到很远的测程;在近距离测量（几千米内）即使没有合作目标，在精度要求不高的情况下也可以进行测距。该方法主要用于地形测量，战术前沿测距，导弹运行轨道跟踪，激光雷达测距，以及人造卫星、地月距离测量等。由激光发射系统发出一个持续时间极短的脉冲激光，经过待测距离L之后，被目标物体反射，发射脉冲激光信号被激光接收系统中的光电探测器接收，时间间隔电路通过计算激光发射和回波信号到达之间的时间t，得出目标物体与发射出的距离L。

2.2  HY-SRF05：

超声波测距模块可提供2cm-450cm 的非接触式距离感测功能，

测距精度可达高到3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

（1）采用IO 口TRIG 触发测距，给至少10us 的高电平信号;

（2）模块自动发送8 个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回;

（3）有信号返回，通过IO 口ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声

波从发射到返回的时间。测试距离=（高电平时间*声速（340M/S））/2;

2.3激光传感器模块

2.4飞行时间感测原理

2.5超声波时序图：

以下时序图表明你只需要提供一个10uS 以上脉冲触发信号，

该模块内部将 发出8 个40kHz 周期电平并 检测回波。

一旦检测到有回波 信号则输出 回响信号。

回响信号 的脉冲宽度与所 测的距离成正比。

由此通过 发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。

公式：uS/58=厘米或者uS/148=英寸;或是：距离=高电平时间*声速（340M/S）/2;

建议测量周期为60ms 以上，以防止发射信号对回响信号的影响。

2.6VL53L0X

从表格可以看到，针对不同的精度模式，测量时间也是有所区别的，测量时间最快为高速模式，只需 20ms 内就可以采样一次，但精度确存在有±5%的误差。而在长距离精度模式下，测距距离能达到 2m，测量时间在 33ms 内，但测量时需在黑暗条件（无红外线）的环境下。所以在实际的应用中，需根据当前的要求去选择合适的精度模式，以达到最佳的测量效果。

4 结论

通过这次的防撞系统设计，我们逐渐用STM32和激光测距仪实现了最基本的功能，成功实现了单片机与测距仪的技术融合，克服了最初的一些难题。我相信，在汽车防撞系统愈来愈成熟的这条路上，即使潜伏着未知的苦难，我们防撞技术的爱好者最后一定能到达该技术成功落地的一天。

参考文献：

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[2] Fricker H A，Ridgway J R，Minster J B，et al. The algorithm theoretical basis document for tidal correc[…]

[3] Sutton Andrew，Mc Kenzie Kirk，Ware Brent，et al.Laserranging and communications for LISA.Optics Expres[…]

[4] 高雁，郭红英.光电传感器在电机测速表中的应用研究[J].数学技术与应用，2013（8）：63-65

作者简介：

杜垒，1997年9月出生，男，汉族，四川宜宾人，本科在读，西昌学院信息技术学院

李科峰，1998年11月出生，男，汉族，四川广安人，本科在读，西昌学院信息技术学院

李晓明，1998年6月出生，男，汉族，四川宜宾人，本科在读，西昌学院信息技术学院