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1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目 具有汽車倒車影像的 _倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院（系）_信息工程學(xué)院_專 業(yè)_ 通信工程_ _ 班 級(jí)_T1042_姓 名_何京徽_指導(dǎo)教師_王明志_ 開題時(shí)間_2014年2月24日_吉林工程技術(shù)師范學(xué)院教務(wù)處制一、 立論依據(jù)(本選題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀述評(píng)、選題的意義)研究現(xiàn)狀：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)著交通運(yùn)輸業(yè)朝行駛高速化，車流密集化和駕駛非職業(yè)化的方向發(fā)展。同時(shí)，汽車的生產(chǎn)量和保有量都在急劇增加。但相應(yīng)的公路管理，交通管理系統(tǒng)卻相對(duì)比較落后，由此造成的事故頻繁發(fā)生，在一些大城市尤為突出。智能交通系統(tǒng)ITS（Intelligent Transporta

2、tion System）是當(dāng)前國(guó)際各個(gè)國(guó)家共同關(guān)注的交通管理的前沿技術(shù)，它在充分發(fā)揮現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)設(shè)施潛能，提高工作效率，增強(qiáng)交通安全性，改善環(huán)境方面已取得卓越成效，很多國(guó)家都很重視相關(guān)項(xiàng)目的開發(fā)。中國(guó)也已開始進(jìn)入相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)，倒車?yán)走_(dá)技術(shù)是ITS中的一項(xiàng)重要研究，它的成功與否與ITS有著相當(dāng)緊密的關(guān)系。下面簡(jiǎn)要分析一下幾種方式的特點(diǎn)：激光方式：激光具有高定向性，能以定向的光束無(wú)發(fā)散地直線向前傳播；單色性好，它可以達(dá)到的亮度比太陽(yáng)光還高幾百億倍；相干性好，激光的頻率、振動(dòng)方向、相位高度一致。因此激光波束近似直線性，很少擴(kuò)散，波束能量集中，傳輸距離較遠(yuǎn)。但它在對(duì)氣候的適應(yīng)能力方面具有局限性

3、，因?yàn)榧す鉁y(cè)距方式受惡劣天氣、汽車激烈震動(dòng)、發(fā)射鏡表面磨損、污染等因素影響，則探測(cè)距離減少二分之一至三分之一,降低了實(shí)用精度，所以在汽車倒車?yán)走_(dá)領(lǐng)域激光測(cè)距方式?jīng)]有得到很好發(fā)展。紅外線方式：紅外線可以人為制造,自然界中也廣泛存在,一般的生物都會(huì)輻射出紅外線,體現(xiàn)出來(lái)的宏觀效應(yīng)就是熱度。 紅外線透視和夜視是分別利用了紅外線的不同性質(zhì)。紅外線測(cè)距系統(tǒng)成本低廉，但是容易受到天氣和路邊等物體干擾的影響，在惡劣的天氣與環(huán)境下探測(cè)距離仍然不能滿足要求。毫米波方式：毫米波是微波的一個(gè)波段，頻率在30300G,相應(yīng)波長(zhǎng)為110mm。毫米波電子系統(tǒng)具有如下特性: 小天線孔徑具有較高的天線增益; 高跟蹤精度和制導(dǎo)

4、精度; 不易受電子干擾; 低角跟蹤時(shí)多徑效應(yīng)和地雜波干擾小; 多目標(biāo)鑒別性能好; 雷達(dá)分辨率高; 大氣衰減“諧振點(diǎn)”可作保密傳輸。但其價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。超聲波方式：超聲波是頻率大于20 kHz 的聲波, 具有方向性強(qiáng)、能量衰減緩慢、在介質(zhì)中轉(zhuǎn)播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn),用于測(cè)距計(jì)算方法簡(jiǎn)單, 常用于非接觸式距離測(cè)量, 其傳感器種類較多,由于超聲波指向性強(qiáng)，在傳輸過(guò)程中能量損耗緩慢，反射能力強(qiáng)，經(jīng)常被用于距離的測(cè)量。由于超聲波測(cè)距的探測(cè)距離較短，主要用于倒車?yán)走_(dá)等近距離測(cè)距。汽車?yán)走_(dá)按照其測(cè)距的方向可分為倒車?yán)走_(dá)和前置雷達(dá)。倒車?yán)走_(dá)主要針對(duì)當(dāng)前在擁擠的街道、停車場(chǎng)以及人群當(dāng)中倒車時(shí)時(shí)有發(fā)生的倒車碰撞事故而

5、設(shè)計(jì)的。它是在汽車以較低速度倒車行駛時(shí)，周期內(nèi)不停檢測(cè)車后障礙物到車的距離，當(dāng)達(dá)到一定危險(xiǎn)距離時(shí)即時(shí)給予司機(jī)以聲與光的形式的警告。由于倒車?yán)走_(dá)檢測(cè)距離比較短，可選擇紅外線和超聲波，而本文就是對(duì)超聲波倒車?yán)走_(dá)的具體分析研究。選題的意義：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，城市汽車數(shù)量迅速增加。尤其是近幾年來(lái)，我國(guó)開始進(jìn)入私家車時(shí)代，汽車的數(shù)量更是逐年增加，造成公路、街道、停車場(chǎng)、車庫(kù)等越來(lái)越擁擠。汽車駕駛員越來(lái)越擔(dān)心車的安全了，其中倒車就是一個(gè)典型問(wèn)題。由于存在視覺(jué)盲區(qū)，無(wú)法看見車后的障礙物，司機(jī)在倒車時(shí)很容易刮傷汽車，甚至發(fā)生事故。為了減少因此帶來(lái)的損失，需要有一種專門的輔助裝置幫助司機(jī)安全倒車。目前用于輔助

6、司機(jī)倒車的裝置主要有：語(yǔ)音告警裝置、后視系統(tǒng)以及倒車?yán)走_(dá)等。語(yǔ)音告警裝置用于播放提示語(yǔ)以提醒車后的行人注意避讓正在倒車的汽車。這種裝置價(jià)格便宜，使用方便，其缺點(diǎn)是只能對(duì)車后的行人起告警作用，對(duì)于其他障礙物則不起作用，所以其應(yīng)用范圍有限。本文設(shè)計(jì)分析的基于新型總線和IC的汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)即是根據(jù)這一實(shí)際情況而應(yīng)運(yùn)而生的，具有非常高的性價(jià)比。但其主流產(chǎn)品僅僅是獨(dú)立的控制單元, 無(wú)法與汽車數(shù)字化信息平臺(tái)接軌。圍繞汽車電器網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)倒車?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)總線傳遞信息共享, 具有良好的發(fā)展前景。本文應(yīng)用的新型總線結(jié)構(gòu)XY-CN總線即能很好完成網(wǎng)絡(luò)化的重要任務(wù)。本設(shè)計(jì)可望成為駕駛員特別是貨車以及公共汽車駕駛員的好幫

7、手，可有效的減少和避免那些視野不良的大型汽車的如冷藏車、集裝箱車、垃圾車、食品車、載貨車、公共汽車等倒車交通事故，另外還特別適用于夜間輔助倒車、倒車入庫(kù)以及進(jìn)入停車場(chǎng)停車到位，本設(shè)計(jì)性能優(yōu)良，對(duì)提高我國(guó)汽車工業(yè)實(shí)際水平，具有較大的意義。二、 研究方案(本課題擬研究的主要內(nèi)容、關(guān)鍵問(wèn)題，研究的方法手段和具體步驟)（寫不下可加附頁(yè)）主要內(nèi)容：課題的主要研究?jī)?nèi)容就是根據(jù)雷達(dá)測(cè)距的原理，選擇一塊集成度高的IC來(lái)完成超聲波脈沖測(cè)距的倒車?yán)走_(dá)。使它能夠在汽車以較低的速度進(jìn)行倒車的過(guò)程中，識(shí)別出車后部的障礙物，測(cè)量車與障礙物之間的距離并顯示出來(lái)，在發(fā)生碰撞前，對(duì)駕駛員發(fā)出報(bào)警。同時(shí)引入一種新型總線XY-CN

8、 BUS來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的網(wǎng)絡(luò)通信。關(guān)鍵問(wèn)題：在物理世界中，人類能感應(yīng)到的波譜是聲波，即波源所激起的縱波的頻率在20Hz到20KHz之間，就能引起人的聽覺(jué)，在這一頻率范圍內(nèi)的振動(dòng)被稱為聲振動(dòng)。而頻率低于20Hz的機(jī)械波叫做次聲波。超聲波是頻率大于20 kHz 的波段, 具有方向性強(qiáng)、能量衰減緩慢、在介質(zhì)中轉(zhuǎn)播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn), 用于測(cè)距計(jì)算方法簡(jiǎn)單, 常用于非接觸式距離測(cè)量, 其傳感器種類較多。汽車上常用的是壓電式超聲波傳感器工作頻率40 kHz 且收發(fā)一體、結(jié)構(gòu)緊湊。一般超身波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩級(jí)外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并

9、帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。超聲波測(cè)距的基本原理其實(shí)很簡(jiǎn)單，同聲納回聲定位法的原理是基本相同的，說(shuō)得高級(jí)一些就是多普勒效應(yīng)，說(shuō)得簡(jiǎn)單就是回聲效應(yīng)，當(dāng)我們?cè)谏焦壤?，朝?duì)面得山坡喊叫“我愛你”，一段很短時(shí)間后你會(huì)聽到從山谷里也傳來(lái)聲音“我愛你”。超聲波測(cè)距也時(shí)基于這種回音效應(yīng)，發(fā)生器不斷發(fā)射出40Hz超聲波，其總寬度為發(fā)射超聲波與接收超聲波的時(shí)間間隔，被測(cè)物距越遠(yuǎn)，脈沖寬度越大，輸出脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)距離成正比。超聲波測(cè)距的方法有多種，如相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法和往返時(shí)間檢測(cè)法等。相位檢測(cè)法雖然精度高，但檢測(cè)范圍有限；聲波幅值檢測(cè)法易受反射波的影響。本文選擇的成都國(guó)騰微電子公司生產(chǎn)的GM3101倒

10、車?yán)走_(dá)專用控制芯片，它的設(shè)計(jì)采用的是超聲波往返時(shí)間檢測(cè)法，其測(cè)量原理為：每個(gè)超聲波傳感器收發(fā)一體，在發(fā)射時(shí)刻，在超聲波發(fā)射器端輸入40KHZ沖串，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)超聲波內(nèi)部的振子，振蕩產(chǎn)生機(jī)械波，并通過(guò)空氣介質(zhì)傳播到被測(cè)面脈的，超聲波在介質(zhì)中傳播，途中碰到障礙物后反射回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波經(jīng)氣體介質(zhì)的傳播到返回到傳感器的時(shí)間，即為往返時(shí)間。往返時(shí)間與氣體介質(zhì)中的聲速相乘，就是聲波傳輸?shù)木嚯x。而所測(cè)距離為聲波傳輸距離的一半，其關(guān)系式可由下面公式表示: S=1/2（ct） 上式中，S為待測(cè)距離，c為超波的聲速，t為往返時(shí)間。采用微處理器脈沖計(jì)數(shù)的方法，可以精確

11、地測(cè)出t的值。假設(shè)微處理器的周期為T，則t=N*T，則探測(cè)距離可由下面公式表示: S=1/2(ct)=1/2(cNT) 研究的具體步驟：系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成。系統(tǒng)上電后，上位機(jī)中雷達(dá)模塊檢測(cè)距離并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，最后模塊輸出最小距離。系統(tǒng)采用了兩個(gè)雷達(dá)模塊，兩個(gè)模塊輸出的數(shù)據(jù)通過(guò)串口擴(kuò)展電路分別傳送到上位機(jī)控制中心，控制中心對(duì)接收到的數(shù)據(jù)再次進(jìn)行比較，決定傳輸兩個(gè)距離中最小的那組數(shù)據(jù)，并對(duì)要發(fā)送到下位機(jī)的數(shù)據(jù)先根據(jù)通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)幀包裝，然后通過(guò)XY-CN BUS總線傳送到下位機(jī)；下位機(jī)根據(jù)通信協(xié)議接收信息，對(duì)信息進(jìn)行檢查與校驗(yàn)后，根據(jù)數(shù)據(jù)級(jí)別讓蜂鳴器進(jìn)行不同頻率的工作，并送距離

12、值到液晶顯示器上顯示。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)電路框圖的分析知，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)可分為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分軟件設(shè)計(jì)，下面分別就這兩部分的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，在介紹之前先對(duì)上、下位機(jī)之間的通信協(xié)議進(jìn)行介紹： 如上所述，上位機(jī)的兩個(gè)雷達(dá)模塊輸出的數(shù)據(jù)通過(guò)串口擴(kuò)展電路傳送到上位機(jī)控制中心，控制中心對(duì)這兩組數(shù)據(jù)再次進(jìn)行比較，決定傳輸距離最小的那組數(shù)據(jù)，在發(fā)送之前要根據(jù)通信協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀包裝，數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為八字節(jié)，制定的通信協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)格式如下：第一字節(jié)： 幀頭 10101010;第二字節(jié)： 地址 為下位機(jī)擬定的地址，為以后實(shí)現(xiàn)汽車電器網(wǎng)絡(luò)化而預(yù)留的，長(zhǎng)度可擴(kuò)展為多個(gè)字節(jié)；第三字節(jié)： 幀長(zhǎng)度 指的是雷達(dá)模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)

13、據(jù)長(zhǎng)度，該系統(tǒng)中為三字節(jié)；第四至六字節(jié)：報(bào)警信號(hào)數(shù)據(jù) 這三個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)是由雷達(dá)模塊發(fā)送出來(lái)的；第七至八字節(jié)： 幀校驗(yàn)碼 通信的目的是要把信息及時(shí)可靠地傳送給對(duì)方，因此要求一個(gè)通信系統(tǒng)傳輸消息必須可靠與快速，在數(shù)字通信系統(tǒng)中可靠與快速往往是一對(duì)矛盾。為了解決可靠性，通信系統(tǒng)都采用了差錯(cuò)控制。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中就采用了循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC（Cyclic Redundancy Check），選用的是CCITT-16循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。下位機(jī)負(fù)責(zé)接收上位機(jī)傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行校驗(yàn)處理后，用液晶顯示器顯示距離，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。三、設(shè)計(jì)（論文）選題評(píng)議對(duì)設(shè)計(jì)（論文）選題評(píng)議：(就選題的意義、研究的方法手段和步驟、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、研究的預(yù)期結(jié)果進(jìn)行評(píng)議，并提出是否通過(guò)的建議) 考核主持人簽字： 四、考核組成員姓 名職稱、職務(wù)工作單位專業(yè)張鳳濤實(shí)驗(yàn)師吉林工程技術(shù)師范通信工程 王明志副教授吉林工程技術(shù)師范通信工程李悅講師吉林工程技術(shù)師范通信工程 羅薇講師吉林工程技術(shù)師范通信工程 王軍講師吉林工程技術(shù)師范通信工程