行车系统中行人避险系统的研究

摘 要 在汽车行驶过程中，当车辆突遇前方阻碍（行人及各种障碍物）时，通过一套实时监控的智能系统实现多种措施的及时响应以达到保护行人及驾驶人员，尽最大可能将事故发生率或伤害降低至最小。将探测设备（雷达、激光、红外传感器）安置于车辆前部，对前方障碍物无死角探测并对行人进行精确定位。然后通过单片机进行智能地自动分析判断，定位行人位置，分析车辆及行人的运动方向和速度，判断是否处于危险范围，若处于危险范围则通过电子控制设备自动启动预警及保护系统，实现车辆避险控制、行人缓撞，减少交通事故的发生。

关键词 主动避险 雷达探测 智能控制

一、研究背景

汽车安全不仅是针对车内的驾乘人员而言，同时也要保护行人的安全，因此车辆碰撞防护技术也开始将保护行人安全列为它的重点发展目标。近年来欧洲的E-NCAP汽车碰撞测试中，就已经不仅检验车内乘员的安全保护程度，也通过划分4个星级来检验车辆对行人的安全保护程度。为了有效保护行人的安全，除指定和实施相关法规外，还需要通过发展技术提高汽车的安全性能。

二、国外相关技术发展

随着道路交通对行人安全越来越重视，各汽车公司相继展开相关行人保护系统的研究，就目前而言，沃尔沃公司和宝马公司对行人安全系统的研究较为领先，而国内各汽车生产厂商尚无此项技术。

沃尔沃行人安全系统

沃尔沃最新推出的新一代碰撞避免技术是带有自动刹车功能的行人安全系统，它高度体现了以人为本的安全理念，把行人的安全放在与驾驶者同等重要的位置。该系统在车速超过4km/h时启动，如果与前车的车距过近或所在车道上有行人，该系统即会发出警告。如果驾驶者未对此做出反应，且碰撞即将发生时，系统会启动全力自动制动。在150 米的范围内，装备在沃尔沃前格栅后面的雷达传感器和风挡玻璃后面的数字摄像机持续监测与前车的距离。白天行驶速度在35 km/h 时，它也能检测到站立或行走的行人。如果有行人突然冲到车前或前车突然制动，并且碰撞警告系统感应到碰撞有可能发生，它将通过闪烁风挡玻璃上的红色警告灯以及声音报警器来警告驾驶者。另外，此技术还通过预先向制动器施加压力，以准备施加紧急制动和帮助缩短制动时间，来为驾驶者施加制动提供支持。

宝马第三代夜视辅助系统

宝马的夜视系统具备行人识别的功能，夜视系统能够自动识别行人并在仪表盘、HUD抬头显示中发出警示这套系统更先进的地方在于搭载了“动态光点”的灯光技术，能够以单独的高亮度光束照亮行人，使驾驶者更容易注意到行人，减少夜间车辆与行人发生碰撞的危险。位于雾灯位置的LED灯组在未激活“动态光点”照明时，亮度与远近光一致，用来辅助车辆大灯的照明效果。从2013年夏季开始，第三代的宝马夜视系统即将加入新的功能：动物识别功能，夜视系统不仅能够识别出前方探测范围内的行人，还能够辨识出前方的动物。系统能够在100米的距离上就辨识出前方的人或动物，并用高亮度的光束单独照亮该物体，同时在仪表盘以及HUD抬头显示仪表上对驾驶者做出提示。

三、相关研究方案及实验

1、研究意义

在交通事故中行人往往处于弱势地位，需要更多的保护，而对于行人的保护功能正式现有大多数汽车所欠缺的。此项研究的目的在于使车辆道路行驶中对行人进行判别并采取避险措施，可以将相关装置安装于普通汽车，着眼于行人安全的保护，该项研究符合和谐社会加强对人的关怀的需求，引导汽车技术朝人文关怀发展，研究将着力降低功能实现成本，努力将行人保护系统推广至国内普通民众车型，以较低的成本提高技术普及率，切实减少交通事故，提高公路交通的安全性，对于成熟的汽车社会发展具有重要意义。

2、研究方法

通过研究建立完整的行车安全控制系统，将计算机技术、电子技术、车辆技术等多种技术综合研究以实现功能，丰富车辆的辅助功能，将智能化技术融入汽车，大大增强了汽车自身的自我控制，自动识别前方道路出现的物体，及时采取行动，尽最大可能避免事故的发生。

3、方案选择及实验研究

行人避险系统主要组成为：行人探测识别装置、单片机智能分析处理装置、供电匹配调试装置、预警提醒装置、车辆自动速度控制装置五个部分。

行人探测识别装置通过雷达波进行探测，通过波形返回和时间计算得到行人与车辆相隔距离，并将探测雷达安装在车辆前部进气格栅、左右前灯及后视镜，以达到对前方障碍物无死角探测并对行人进行精确定位。

实验用单片机智能分析处理装置以飞思卡尔MC9S12DG128单片机为处理核心，通过波形周期处理、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路实现智能分析控制， 计算出车辆行驶状态、行人运动状态、车人距离等信息，通过编写算法程序进行控制，智能判断是否属于危险范围并自动做出响应。执行模块主要通过电路设计，对不同的信号进行转换处理，利用继电器等进行命令执行，改变电路结构，从而实现保险预警的功能并控制车速改变和刹车系统，在预判发生危险情况时对行人及驾驶员进行报警提醒，在危险范围内自动降低车速或更换车道等躲避措施，在进行处理之后同时启动反馈模块，反馈模块主要是在执行模块做出响应之后，通过检测模块对车速和和前方路况状态进行实时监测，并将信息反馈给中央处理模块做出综合分析判断，进而控制执行模块进行下一步响应。保证整个系统的完整可靠性，实现对行人的有效保护。

参考文献：

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（作者单位：长安大学汽车学院）