裝甲車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

裝甲車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)近年來，裝甲車輛在日常訓(xùn)練過程中，惡性事故時(shí)有發(fā)生，給部隊(duì)的人員生命及裝備安全帶來極大的損失。裝甲車輛在行駛中通常采用閉倉駕駛，駕駛員視線受到影響，而部隊(duì)訓(xùn)練又經(jīng)常在丘陵地域，路況十分不好，特別是北方部隊(duì)，訓(xùn)練時(shí)經(jīng)常伴有大量的灰塵，這就大大增加了車輛事故的發(fā)生概率。造成裝甲車輛碰撞的原因十分復(fù)雜，既有裝甲車輛自身的因素，也有人為的因素，還有道路、氣象等環(huán)境因素，總而言之，人、車、環(huán)境是影響車輛行駛安全性能的三大因素，這三者組成了相互制約的系統(tǒng)工程。為了解決裝甲車輛訓(xùn)練安全問題，本文提出開發(fā)研究一種能實(shí)時(shí)獲取車輛位置信息并及時(shí)提醒駕駛員或者系統(tǒng)自動(dòng)采取措施以避免出現(xiàn)危險(xiǎn)情況的裝甲車輛防撞預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的研究開發(fā)具有極大的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。常用車載距離探測技術(shù)簡介目前，距離傳感器主要分為三類：聲學(xué)類——超聲波；光學(xué)類——無源紅外線、激光雷達(dá)及視頻成像系統(tǒng)；電磁類——連續(xù)波雷達(dá)/單脈沖雷達(dá)及電容式傳感器等。每一種距離探測技術(shù)都有其適用的場合。（1）超聲波傳感器超聲波是頻率在20KHz以上，人耳感覺不到的聲波。與可聞聲相比，它的特點(diǎn)是頻率高，波長短，在傳播中具有良好的束射性、穿透性和方向性。超聲波距離傳感器一般采用獨(dú)立的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器由高頻信號（40KHz~80KHz）來激勵(lì)。測量發(fā)射一個(gè)超聲波脈沖至接收到反射信號所用的時(shí)間間隔，可以簡單地估計(jì)出被測物體的距離。其主要優(yōu)點(diǎn)是成本較低、尺寸較?。恢饕秉c(diǎn)是有些目標(biāo)物（如土壤和草木）的反射信號很弱而無法探測。另一個(gè)缺點(diǎn)是聲波在空氣中的傳播時(shí)間隨溫度變化，因此，超聲波傳感器用于溫度范圍較大的場合時(shí)，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。故超聲波傳感器一般應(yīng)用在較短距離測量上，最佳距離為4米到5米。（2）無源紅外線式傳感器無源紅外線式傳感器是基于測量傳感器附近物體所發(fā)射的熱能來實(shí)現(xiàn)測距的。與超聲波距離傳感器相同，無源紅外線傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是成本低且尺寸小；主要缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間過長，使駕駛員得到的提前報(bào)警常常不足以躲避碰撞，這就限制了其在車輛碰撞報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用。（3）激光雷達(dá)傳感器由于光束一般很集中，激光雷達(dá)主要用于大范圍直線距離的測量。激光雷達(dá)量程大、方向性強(qiáng)且響應(yīng)時(shí)間快，但成本高、易受外界環(huán)境（如能見度低、傳感器表面有泥土）的影響。同時(shí)，激光能量必須在人眼安全水平范圍之內(nèi)。（4）連續(xù)波雷達(dá)傳感器連續(xù)波雷達(dá)采用頻率調(diào)制的高頻電磁載波（一般為微波頻率或者更高、通常為鋸齒形信號）。比較反射信號與發(fā)射信號，可得到與被測距離成比例的頻率差。利用返回信號的多普勒偏轉(zhuǎn)還能確定被測物體的相對速度。連續(xù)波雷達(dá)的突出優(yōu)點(diǎn)是能穿透泥土和飛濺物“看到”物體；并且窄波束和寬波束均可以使用，因而能夠把波束寬度調(diào)制得適于特殊用途。其主要缺點(diǎn)是微波和毫米波頻段的電磁裝置成本相對較高。另外，用電子學(xué)方法對相對窄的、探測距離大的波束進(jìn)行掃描能得到更大的測程和波束寬度，但復(fù)雜度和成本隨之增加。防撞預(yù)警系統(tǒng)的基本功能及工作原理根據(jù)野戰(zhàn)條件下裝甲車輛預(yù)防碰撞的需要，系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：（1）定位并顯示附近車輛。應(yīng)能定位出附近車輛位置，并在顯示器中顯示出來。（2）當(dāng)兩車距離小于安全距離時(shí)報(bào)警。應(yīng)能精確測得兩車間的距離，當(dāng)兩車距離小于安全距離（5m）時(shí)，發(fā)出警報(bào)提醒駕駛員。系統(tǒng)的工作原理：系統(tǒng)采用GPS系統(tǒng)對車輛進(jìn)行定位，通過無線模塊接收周圍車輛位置并向外發(fā)送本車位置。在顯示屏上顯示周圍車輛，并計(jì)算兩車的距離，當(dāng)兩車距離小于15m時(shí)，使用距離傳感器進(jìn)行精確測距，當(dāng)距離小于5m時(shí)發(fā)出警報(bào)。對比常用車載距離探測技術(shù)中各傳感器的性能，由于距離傳感器測距不需要太遠(yuǎn)，結(jié)合成本及體積等方面的考慮，選擇超聲波傳感器作為本系統(tǒng)中的近距離測距器。超聲波傳感器是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。超聲測距從原理上可分為共振式和脈沖反射式兩種。由于應(yīng)用要求限定，在這里使用脈沖反射式，即利用超聲的反射特性。超聲波測距原理是通過超聲波發(fā)射傳感器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就停止計(jì)時(shí)。根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離（S），即S=C×t/2，式中，C為超聲波音速，由于超聲波也是聲波，故C即為音速。聲速與現(xiàn)場溫度的經(jīng)驗(yàn)公式：C＝331.5＋0.607T。只要測得超聲波發(fā)射和接收回波的時(shí)間差t以及現(xiàn)場溫度T，就可以精確計(jì)算出從發(fā)射點(diǎn)到障礙物的距離?？梢钥闯龀暡y距系統(tǒng)的主要部分有：（1）供應(yīng)電能的脈沖發(fā)生器（發(fā)射電路）；（2）使接收和發(fā)射隔離的開關(guān)部分；（3）轉(zhuǎn)換電能為聲能，且將聲能透射到介質(zhì)中的發(fā)射傳感器；（4）接收反射聲能（回波）和轉(zhuǎn)換聲能為電信號的接收傳感器；（5）接收放大器，可以使微弱的回聲放大到一定幅度，并使回聲激發(fā)記錄設(shè)備；（6）記錄/控制設(shè)備，通常控制發(fā)射到傳感器中的電能，并控制聲能脈沖發(fā)射到記錄回波的時(shí)間，存儲(chǔ)所要求的數(shù)據(jù)，并將時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換成距離。在超聲波測量系統(tǒng)中，頻率取得太低，外界的雜音干擾較多；頻率取得太高，在傳播的過程中衰減較大。故在超聲波測量中，常使用40KHz的超聲波。目前超聲波測量的距離一般為幾米到幾十米。由于超聲波發(fā)射與接收器件具有固有的頻率特性，因此具有很高的抗干擾性能。距離測量系統(tǒng)常用頻率范圍為25KHz~300KHz的脈沖壓力波，發(fā)射和接收的傳感器有時(shí)共用一個(gè)，有時(shí)分開使用。發(fā)射電路一般由振蕩和功放兩部分組成，負(fù)責(zé)向傳感器輸出一個(gè)有一定寬度的高壓脈沖串，并由傳感器轉(zhuǎn)換成聲能發(fā)射出去；接收