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基于CAN总线的安全车距保持系统

作者:时间:2013-02-27来源:网络收藏
一、前言

作者设计的基于通过对车辆的油门开度和制动压力进行控制,在危险工况下,迫使车辆减速,从而减轻碰撞强度甚至避免碰撞;在安全工况下,使自车与前车保持安全距离行驶,能取代驾驶员进行部分操作,降低驾驶员的劳动强度,提高行车安全性。利用优越的容错性和可靠性,满足的分布式协同控制和实时性的要求。

二、系统功能设计

系统功能设计主要是对的结构以及功能进行设计,系统结构如图1所示。该系统根据驾驶员设定及车辆状态确定当前的安全车距,并结合当前的车况和路况信息,通过安全车距保持控制算法确定使车辆保持安全距离行驶需要的油门开度和制动压力。油门和制动执行器控制算法通过控制相应执行器实现期望的油门开度和制动压力,同时当前的车况和路况信息会通过显控装置提供给驾驶员,以扩展驾驶员的感知能力。

佳工机电网

根据安全车距保持系统的特点,通过模块化设计,将整个系统分解为车辆信号采集、雷达信号处理、整车控制器、辅助制动和电子油门5个部分,其功能如下。

(1)车辆信号采集主要采集轮速和发动机转速传感器的脉冲信号、加速度传感器和加速度踏板位置传感器的模拟信号、制动踏板和转向的开关信号,并对原始信号进行处理,提取需要的车辆状态信息。

(2)雷达信号处理主要对雷达传感器的信息进行处理,提取车辆前方有效目标物的相对速度和相对距离信息。

(3)整车控制器主要接受驾驶员对安全车距的设定,根据自车以及前方目标物的状态,确定保持驾驶员设定的安全车距行驶需要的油门开度和制动压力,并将主要车况和路况信息提供给驾驶员。

(4)辅助制动主要通过对制动执行器的控制实现期望的制动压力。

(5)电子油门主要通过对油门执行器的控制实现期望的油门开度。

要实现上述各项功能,仅通过单一的电控单元很难保证安全车距保持系统实时性,同时也不利于系统的扩展以及与其它电控系统的信息共享。为保证系统的实时性和可靠性,实现系统的开放式通信和各部件的分布式协同控制,作者将应用于安全车距保持系统。

三、控制系统设计

采用dSPACE公司的Micro Auto Box为整车控制器、MC9S12DP256单片机为其它各部分电控单元的核心,通过对CAN协议和通信软件的设计,将系统各部分作为网络节点挂接在CAN总线上,从而构成了行车安全辅助系统的控制网络。在此基础上,针对各模块的功能,设计相应的控制算法、信号采集和处理算法,并通过CAN网络实现信息共享和分布式协同控制,从而实现安全车距保持系统的各项功能。

(一)CAN网络设计

CAN控制网络设计主要对网络的结构、应用层协议等进行设计。按安全车距保持系统功能将整个系统进行分解,通过对CAN协议和各部分通信程序的设计,将各部分作为网络节点挂接在CAN总线上,构成图2所示的行车安全辅助系统控制网络。

网络应用层协议采用CAN210B标准,网络中的信息采用标准信息帧,所有信息帧以20ms为固定周期广播式发送。

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