基于TTR的汽车侧翻预警器设计

摘要

目前，全世界的汽车年产量、保有量都非常大，人们对汽车行驶安全性的要求在不断的提高。汽车侧倾稳定性在行车安全中的问题越来越突出，交通事故中侧翻事故所占的比例逐年递增。然而在过去一段时间对汽车侧翻的研究较少，因此，研究汽车侧翻预警对于提高汽车行驶安全性将具有重要的意义。 本文在分析国内外有关汽车侧翻预警的研究基础上，建立了由“自行车模型”或侧倾平面模型组成的线性三自由度汽车侧翻模型。该模型不仅包含了汽车静态因数，也包含轮胎、悬架等造成的动态因数，是汽车侧翻预警算法和硬件在环仿真的基础。汽车侧翻预警算法中选用汽车的横向载荷转移率作为汽车是否发生侧翻的判断标准，根据汽车左右车轮的载荷LTR（Lateral-load Transfer Rate）的变化，计算汽车模型当前状态距离侧翻的时间值TTR（Time-To-Rollover），对汽车侧翻状态及时地预警。 在汽车侧翻理论研究的基础上，文中提出了基于ARM7的汽车侧翻预警器系统的设计。AMR7低功耗、高性能，是32位的嵌入式系统设计的首选之一。在预警器中实现了汽车侧翻模型与预警器之间基于串口和USB的汽车侧翻状态信息交互；预警器设计有语音报警模块，将根据汽车模型预警状态，及时地发警报。该硬件中还包含了IIC模块，用于保存预警系统的相关信息。在该嵌入式预警系统中，移植了实时系统μC/OS-II，通过该系统来管理预警器中各个任务以及任务间的通讯，使得预警器对系统资源的管理变得更加方便。 文中运用VC++在上位机上建立汽车侧翻模型、串口、USB通讯等模块，实现了一个基于PC、预警硬件和软件系统的汽车侧翻硬件在环的仿真实验系统。实验表明通过该硬件在环仿真系统能够较真实的模仿汽车侧翻状态，为汽车侧翻预警算法的研究提供有利条件。