汽車倒車防墜落研究

摘 要：提出了利用超聲波傳感器檢測汽車車尾與地面距離的方案，給出了檢測信息的處理方法，汽車在倒車危險狀態下的處理措施。理論分析和實驗表明，該系統可以同時完成多個位置參數的監測任務，提高了汽車倒車時的安全性能。

關鍵詞：倒車雷達；防墜落；研究

1 引言

本世紀以來，我國的汽車工業快速發展，國民的生活水平不斷提高，汽車的人均擁有量呈幾何函數迅猛遞增。同時，非職業汽車駕駛人員的比例也逐年增加，駕駛人員的技術水平呈下降趨勢。隨著汽車數量的大幅增加，公路、街道、停車場、車庫等地方車輛十分擁擠，交通事故頻發，給國民生命財產的安全造成嚴重威脅。特別是在鄉村公路掉頭和倒車時，駕駛員既要前瞻，又要后顧，稍微不小心就會發生汽車倒車墜落。據相關調查統計，15%的汽車碰撞、墜落事故是因倒車時汽車的后視能力不良造成的。因此，增加汽車的后視能力，對即將發生的危險及時處理便成為近些年來的研究熱點。

2 倒車雷達的測距原理

測距的方法有很多，依據信息載體的特性可分為光學法、無線電法、紅外線法、激光法和超聲波法。超聲波在空氣中的傳播速度相對電磁波是非常慢的，所以在同等距離的情況下，超聲波的傳播時間遠大于紅外，往返時間更易測量，從而提高了測量的精度和可靠度。

超聲波雷達測距原理圖1：

倒車雷達發射器在汽車倒車時發出超聲波信號，當發射波遇到障礙物后，部分信號反射；接收裝置接收到反射信號后，通過控制器運算，就可以測出倒車發射器與障礙物之間的距離。其運算數學模型如下：

3 倒車雷達接收信息的處理

從超聲波雷達接收裝置得到了大量的測量參數，如何快速、準確處理這些數據，得出汽車倒車時車尾地理環境特性，是保證汽車倒車安全的關鍵問題。

由N個功能完全相同的超聲波發射器和接收裝置組成的汽車倒車監測系統，都對應有N個信息，對這N個信息進行融合處理，從而得到該監測區域地面及周圍信息。下面就以汽車尾部保險杠上安裝的監測保險杠與地面距離為例進行分析。這里，根據實時性要求，只對當次同一時刻測回的信息進行融合。

一般中心站融合律都是固定的，根據本系統的實際情況，這里給出一種加權融合估計算法，它不要求知道倒車雷達測量數據的任何先驗知識，只是靠超聲波接收裝置所提供的測量數據，就可融合出均方誤差最小的數據融合值。其基本思想是在總均方誤差最小這一最優條件下，根據各個超聲波接收裝置所得到的測量值以自適應的方式尋找各個超聲波接收裝置所對應的最優加權因子，使融合后的值達到最優。

從式（7）可以看出，總均方誤差是關于測量參數各加權因子的多元二次函數，因此必然存在一個最小值，其最小值的求取是加權因子WN滿足歸一化約束條件的多元函數極值的計算。

根據多元函數求取極值方法，得出總均方誤差最小值所對應的加權因子為：

（8）、（9）是根據各個超聲波接收裝置在某一時刻的測量值而進行的估計，當估計真值X為常量時，則可根據各個接收裝置歷史數據的均值來進行估計。設

同理，，…，也是X的無偏估計，故有

根據以上數學模型可以精確地估計出該區域汽車車尾與地面的高度。

4 汽車倒車雷達倒車時防墜落的應用

在汽車尾部保險杠正下面安裝3-5個超聲波傳感器，汽車倒車時，變速器置于倒車檔，激活倒車雷達系統，超聲波傳感器開始檢測汽車尾部保險杠與地面的高度，并進行比較運算，當各傳感器測量值的差值大于某設定值時，說明汽車尾部地面極度凹凸不平，汽車倒車存在危險，倒車報警器工作，提示駕駛員謹慎倒車或停止倒車，當其中一個或多個傳感器測量值大于設定極限值時，由倒車雷達控制器發出緊急指令，接通汽車剎車系統，在駕駛員沒有踩剎車的情況下仍然完成汽車緊急剎車，自動防止汽車倒車墜落，有效保護駕駛員及車輛的安全。

5 結束語

根據監測一定區域距離的需要，對該區域的多個目標點進行監測和分析。提出的利用倒車雷達的多個超聲波傳感器組建的距離監測方案切實可行；利用倒車雷達的檢測數據完成汽車倒車危險程度判斷，并自動進行報警及緊急剎車處理，提高汽車的安全性能。理論分析和實驗結果表明了該方案的可行性和先進性。

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作者簡介

黃薪蓉，女，重慶涪陵人，重慶工貿職業技術學院講師，主要從事信息子技術方面的教學及研究。