《科技创新与品牌》杂志社奇思妙想 Fantasy

超声波测距 用于车辆限速与限距报警

设计背景

车辆追尾是一种常见的交通事故。有数据显示,在道路交通事故中,汽车追尾约占70%以上,在高峰时段或是高速公路上更容易发生多车追尾造成重大伤亡,而有些死伤恶性交通事故,初始也只是由一起小小的追尾引起的。2011年,全国共发生涉及人员伤亡的道路交通事故210812起,造成62387人死亡、237421人受伤,超速行驶仍是机动车肇事的主要原因。


设计目的/解决思路

本项目旨在防止因行跟车距离过近,反应不及时或超速导致的追尾事故。发明者在学习单片机的过程中,正好学到了超声波测距的应用,于是决定利用超声波测距来解决这个问题。

在车的前方和后方各放置一个超声波探头,前方探头测前车距离,根据车速与车距公式,当汽车达到一定车速和车距时对车辆予以减速。后方探头测量后车车距,当距离过近时点亮刹车灯发出警告。


研究方法

研究中主要使用了“理想模型法”,使用模型小车对真实的车辆进行模拟,在模型车上安装Arduino单片机和超声波探头进行实验,使用“实验验证法”测试自己的想法是否可行。在实验设备的调试过程中还用“控制变量法”排除了实验设备的各种软硬件问题,最后完成了实验模型的制作。

项目设计方案

图1(硬件)Arduino UNO R3图.jpg


1.Arduino UNO R3(图1)

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本,作为Arduino平台的参考标准模板。UNO的处理器核心是ATmega328,同时具有14路数字输入/输出口(其中6路可作为PWM输出),6路模拟输入,一个16MHz晶体振荡器,一个USB口,一个电源插座,一个ICSP header和一个复位按钮。

图2(硬件2)HC-SR04超声波测距模块图.jpg



2.HC-SR04超声波测距模块(图2)

HC-SR04超声波测距模块可提供2cm~400cm的非接触式距离感测功能,测距精度可达高到3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

图3(硬件3)Cherokey 4WD小车组装完成图.jpg


3.Cherokey 4WD小车(图3)

Cherokey 4WD小车提供了Arduino电源接口,可以直接安装Arduino UNO、Arduino Leonardo、Arduino Mega等,小车还提供了蓝牙接口、Xbee接口等支持多种模块配合Arduino芯片可以实现各种智能小车的搭建。

4.HC-06蓝牙模块

无线收发;低功耗;高性能无线收发系统;低成本;应用领域广 。


项目实现与测试

图6小车装置整体图.jpg


(一)小车装置整体图示(图4)

(二)手机遥控监控实现

下载手机软件“蓝牙串口通信助手”——BluetoothSPP.apk。在手机上打开“蓝牙串口通信助手”按照软件指示打开手机蓝牙与蓝牙模块HC-06完成匹配。即可通过手机与小车上的Arduino通信,遥控小车行驶并查看小车反馈信息如当前速度、行驶状态(前进、后退、左转、右转)、前超声波探头数据、后超声波探头数据等。

(三)编写关键代码

(四)测试

图7防追尾限速测试图.jpg


1.防追尾限速测试

图5为视频截图当小车离前方障碍物过近,先降速,最后停止。

图8防被追尾警示测试图.jpg


2.防被追尾警示测试

图6为视频截图当小车后车离小车过近,小车后LED灯点亮警示后车保持车距。


项目总结

项目完成了一辆小车用来模拟真实情况下的驾驶,共完成了防追尾限速和防被追尾警示两项任务,确保了项目能够在真实的情况下能起到避免交通事故的作用。

本项目的实施成本低且效果好,目前市场上还没有这种装置的产品。希望本项目能够在未来应用到实际车型当中。 

责编/高茜