摘 要

随着汽车占有量的急速增长，汽车所带来的安全隐患也越来越多。为了有效地降低交通事故率，各国政府都投入大量资源以鼓励开发相关技术，提高汽车安全性能。基于毫米波雷达的汽车防撞预警技术具有良好的目标识别能力，即使在天气情况恶劣状况下，也能正确检测出前方危险，并能提前警告和协助驾驶员采取避险措施，已经引起了大家的广泛关注。

本文的研究目标是基于ARM的毫米波雷达的汽车防撞预警装置，以汽车防撞预警为研究对象，分析了车载防撞预警装置的软、硬件需求，并提出了考虑驾驶员风格及路况因素的汽车防撞决策方法，对不同情况进行危险等级划分，并给出相应的避险决策。最后综合以上分析，设计并实现了基于ARM的防撞预警装置，详细阐述了车载防撞预警装置主要功能的实现方法，其中包括目标车辆识别与显示、危险预警与避险建议、行车视频记录与存储，以及自定义环境设置等。

关键词：ARM；毫米波雷达；防撞预警；车载装置

Abstract

Along with the popularity of cars, traffic accident becomes a huge threat to public safety. In order to reduce the accident rate, governments have invested considerable resources in encouraging the development of relevant technology, and improving vehicle safety performance. The vehicle collision avoidance device based on millimeter-wave radar, which can correctly detect the danger in advance then warn and assist the driver to take hedging measures even in degraded weather conditions, has aroused widespread concern.

Research goal of this article is to develop the automobile collision warning device based on ARM millimeter-wave radar. Close attention is paid to the research object of automobile collision warning. With the analysis of the hardware and software needs, a collision warning and decision support method considering driver styles and road conditions is proposed in this paper. Different situations are classified by danger, and the corresponding hedging decisions are given by the system. Finally, based on the analysis above, the design and implementation of collision warning system based on ARM is accomplished. Main functions of this device, including the target vehicle identification and display, the early warning and decision support, driving video recording and storage, and custom environment settings, are depicted in details.

Key Words：ARM; millimeter-wave radar; collision warning; vehicle device

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 3

1.3 本文组织结构 3

第2章 基于ARM的毫米波雷达系统总体设计 4

2.1 毫米波雷达简述 4

2.2 汽车防撞预警装置系统需求分析 4

2.3系统总体方案设计 5

2.3.1 硬件结构设计 5

2.3.2 软件结构设计 6

2.4 本章小结 7

第3章 汽车防撞决策系统研究 8

3.1 汽车防撞决策系统流程图 8

3.2 车道辨识模型 8

3.3 安全距离模型 9

3.4 危险判断及辅助决策 11

3.4.1考虑驾驶风格的预警参数选择 11

3.4.2危险等级划分及计算 13

3.4.3防撞辅助决策 14

3.5 本章小结 16

第4章 基于ARM的汽车防撞预警装置的设计与实现 17

4.1 目标车辆显示 17

4.2 预警与辅助决策 18

4.3 行车视频记录 19

4.4 环境设置界面 20

4.5 系统验证及结果分析 20

4.5.1 预警模型仿真 21

4.5.2 系统整体功能仿真 22

4.6 本章小结 23

第5章 总结 24

参考文献 25

致 谢 26

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

随着全球经济的快速发展，汽车的生产成本大幅度降低，汽车持有量逐年上升，汽车已成为人们日常生活中不可以缺少的代步工具。仅我国而言，据公安部交管局统计，截至2015年底，全国汽车保有量就达1.72亿辆，汽车驾驶人超过2.8亿人。但随着汽车的普及，汽车带来的安全隐患也愈来愈多，其自身带来的安全问题也同样得到广泛重视。据国际组织统计，2010至2013年期间，在交通事故中丧生的人约有125多万人，其造成的损失更是高达5180亿美元。因此不得不承认交通安全问题影响巨大，并已成为急需解决的社会问题。

车辆防撞预警技术能提前对驾驶员进行危险提醒，甚至可以在适当的时候直接由系统接手汽车的制动控制权，以辅助驾驶者成功避碰。相比于人来说，电子系统具有能够持续工作的优势，因此可以长时间对行车状况进行监测，并在有危险时对驾驶员发出警告。除了弥补驾驶员在行车过程中注意力不能够长时间集中的缺点，电子系统也可以通过精确的数学模型计算结果来辅助驾驶员，以减少驾驶员对行车状况的误判^[1]。美国公路安全保险协会（IIHS）的一项研究表明，配备主动制动和提前预警系统的汽车比没有配备该系统的汽车所发生的交通事故率低39%，然而仅仅拥有提前主动预警系统的汽车就减少了23%的事故率。同时根据Diamler-Benz公司大量的实验分析得出^[2],假使驾驶员可在碰撞发生前0.5秒被提醒，则事故发生率会降低50%，如果提前1秒，事故发生率甚至有可能降低90%。因此为了减少交通事故，保证行车安全，汽车主动预警技术的相关研究显得十分必要。

另外毫米波雷达作为汽车防撞预警技术的“眼睛”，具有体积小、质量轻和空间分辨率高等特点^[3]。与红外雷达、激光雷达等光学雷达相比，毫米波雷达具有更高的抗干扰能力和穿透能力，更能适应雾天，烟和灰尘。除此之外，近年来毫米波在体积，功能和价格上有了突破性的发展，这大大降低了防撞预警技术的硬件成本，为防撞预警装置从研究领域或高端汽车市场向大众生活普及提供了可能。因此汽车主动预警技术也是当前的热点研究内容。本文的研究内容主要结合当前的研究热点，利用制动预警技术考虑和解决汽车带来的交通问题，具有其研究的价值和意义。