XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

В настоящее время одной из главных причин смертности и инвалидности людей в мире являются дорожно-транспортные происшествия (ДТП). Число аварий можно значительно уменьшить, если встраивать в транспортные средства системы контроля дистанции. Применение данных систем имеет большое значение для предотвращения ДТП при следующих условиях:

плотный туман;

интенсивный дождь или снегопад;

сильное задымление атмосферы;

ослепление водителя солнечными лучами или фарами.

В таких случаях визуальное наблюдение обстановки затруднено, а при ливне, снежной метели или густом тумане практически исключено [1].

Автором предлагается система контроля дистанции транспортного средства, структурная схема которого приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схеме системы контроля дистанции транспортного средства

Система содержит два канала: канал контроля дистанции в процессе движения и канал контроля дистанции в процессе парковки. В состав канала контроля дистанции в процессе движения входят: антенна (А), антенный переключатель (АП), трансивер (ТС), генератор опорной частоты (ГОЧ), смеситель (С), усилитель высокой частоты (УВЧ), усилитель промежуточной частоты (УПЧ), полосовые фильтры (ПФ1-ПФ3), детекторы (Д1-Д3), усилители постоянного тока (УПТ1-УПТ3), аналогово цифровой преобразователь (АЦП), микроконтроллер (МК1). Принцип работы канала контроля дистанции в процессе движения заключается в следующем. Генератор ГОЧ вырабатывает высокочастотные гармонические колебания. Трансивер формирует короткий импульсный сигнал, который через антенный переключатель АП (циркулятор) поступает на антенну А, преобразующую электрический сигнал в электромагнитное излучение. Отраженный от объекта сигнал (электромагнитное излучение) принимается той же антенной и через циркулятор АП поступает в приемник (ресивер). С выхода антенны А сигнал по волноводному тракту поступает на вход смесителя С, в котором в результате смешения частот входных сигналов с частотой ГОЧ возникают колебания с частотами, равными разности смешиваемых частот. Амплитуда колебаний промежуточных частот пропорциональна амплитудам смешиваемых колебаний, модуляция сигнала, несущего информацию, сохраняется и в колебаниях промежуточной частоты. Сигнал промежуточной частоты усиливается усилителем УПЧ и далее поступает на набор полосовых фильтров ПФ1…ПФ3. Выходные сигналы фильтров выпрямляются детекторами Д1… Д3, усиливаются УПТ1… УПТ3, и далее преобразуются в цифровой код с помощью многоканального АЦП. Цифровые коды АЦП поступают на входы бортового компьютера МК1, где и происходит обработка полученной информации [2]. Обработанная информация с МК1 поступает в бортовой компьютер.

Канал контроля дистанции в процессе парковки состоит из ультразвуковых датчиков (УЗД1-УЗД4), датчика температуры (ДТ) и микроконтроллера (МК2). Принцип работы канала заключается в следующем. Микроконтроллер МК2 подаёт импульсный сигнал на входы ультразвуковых датчиков, передатчики, входящие в состав ультразвуковых датчиков, отправляют звуковую волну до объекта. Звуковая волна, отразившись от препятствия, возвращается на приёмник ультразвукового датчика.

Скорость звука в воздухе сильно зависит от температуры:

,

V – скорость звука в воздухе (м/с)

γ = 7/5– показатель адиабаты воздуха (ед.)

R – универсальная газовая постоянная (Дж/моль*K) = 8,3144598(48)

T – абсолютная температура воздуха (°К) = t°C + 273,15

M = 28,98 г/моль – молекулярная масса воздуха .

Подставив в формулу известные значения γ, R, M, получим:

T – абсолютная температура воздуха (°К) = t°C + 273,15

Если объединить формулы вычисления скорости V и расстояния L, и перевести L из м в см, из с в мкс, T из К в °C, получим:

L ≈

L – расстояние (см)

– время ожидания эха (мкс)

t – температура воздуха (°C).

Зная скорость распространения звуковой волны в воздухе и время наличия логической «1» на выводе, можно рассчитать расстояние до препятствия.

После того как приёмник ультразвукового датчика принял отражённый сигнал от объекта, он подаёт сигнал на вход микроконтроллера МК2, который рассчитывает расстояние до объекта.

Датчик ДТ позволяет уменьшить влияние температуры окружающей среды на погрешность измерения расстояния. Для определения температуры воздуха используется терморезистор. Сопротивление терморезистора преобразуется с помощью преобразователя в напряжение, которое подается на микроконтроллер МК2, который обрабатывает данный сигнал и рассчитывает температуру воздуха. Обработанная информация далее поступает на бортовой компьютер.

Таким образом, предложенная система позволит вычислять расстояние, как в транспортном потоке, так и при парковке автомобиля, а использование данной информации позволит бортовому компьютеру управлять процессом движения автомобиля.

Список используемых источников

Гопонин И.С. Пособие работников ГИБДД для расчета тормозного пути транспортного средства – М.: Изд-во Спецлитература, 2002 г.

Соломатин А.С. Разработка радиолокаторов для определения скорости движущегося объекта – М.: Радио и электроника, 1999 г.

Код для цитирования: Скопировать