基于SOPC的汽车紧急变道模型避障系统的实现

摘要

改革开放三十多年以来,特别是进入了二十一世纪,随着中国经济的高速发展,基础设施的建设趋于完善,人们生活水平有了极大的提高。越来越多的人自驾出行会选择高速公路这种方式作为城市间的交通。相应的,高速公路的交通事故发生总数也屡创历史新高,如何更好的减少交通事故的发生,减少人们生命财产安全的损失,成了各国关注的重点。找到一种有效而又简捷的方法,来解决公路交通事故的问题,已经成为各国进行研究的热点。
　　高速公路发生交通事故的类型也以追尾碰撞和相互剐蹭为主,像相对行驶碰撞、侧面横向碰撞、车辆行人碰撞等基本在高速公路上不存在。另外,由于高速公路上行驶车辆车速快,路况好,经常会发生驾驶员反应不及,或者精神长时间松懈反应慢等情况。而且高速行驶的车辆在雨、雪等恶劣天气条件下与路面摩擦系数降低或雾霾等能见度低的天气情况下很容易发生制动侧滑、甩尾而发生侧向剐蹭或因为行车视距不足而导致追尾碰撞事故。
　　通过建立车辆变换道路行驶的运动学模型,研究高速公路上车辆变换道路行驶的各项因素,确定模型的最小安全距离,对开发主动式汽车防撞的汽车安全技术,减轻驾驶员的驾驶压力和减少由道路环境恶劣所造成的判断错误,提高交通安全和道路通行能力会起到重要作用。
　　本论文首先学习了SOPC的发展和现状,重点介绍了Altera公司的Nios II软核的类型和构成,随后重点学习了构建SOPC系统所依赖的Avalon总线,并在实现变道系统模型中,详细介绍了SOPC系统建立所需要的硬件实现过程和软件实现过程。另一方面,本文研究了高速公路安全距离的数学模型,对比分析了两种模型在高速公路实际环境条件下的最小安全距离,选择了变道模型。基于变道模型策略,本文提出了一种模型,它综合了跟驰制动模型和变换道路行驶模型的优点,先对高速行驶的车辆进行制动处理降低车辆的速度,然后再对车辆进行变道操作,使得变道行驶车辆的姿态更加安全和舒适。我们建立了新模型后,分析了不同制动作用调整车速时间对车辆变道行驶轨迹和安全车距的影响。最后,利用SOPC对模型进行了实现。

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1绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 防撞系统的国内外研究现状

1.3变道模型研究现状

1.4该领域目前存在的问题及课题研究的目的、意义

1.5论文的总体结构

2 SOPC系统的简介

2.1 SOPC的发展和现状

2.2 Nios II的介绍

2.3 Avalon 总线模块

2.4 本章小结

3跟驰模型与变道模型的建立和对比

3.1 最小行车安全距离

3.2 影响确定最小安全距离的因素

3.3跟驰行驶条件下的最小安全距离模型的建立

3.4 汽车变道行驶条件下最小安全距离模型的建立

3.5 跟驰制动模型和变道模型的对比仿真

3.6 本章小结

4 变道模型的改进和SOPC实现

4.1 变道模型的改进

4.2 SOPC实现

4.3 利用Nios II IDE建立用户程序

4.4 C程序的设计

4.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果