基于CAN總線的安全車距保持系統(tǒng)
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作者設計的基于CAN總線的安全車距保持系統(tǒng)通過對車輛的油門開度和制動壓力進行控制，在危險工況下，迫使車輛減速，從而減輕碰撞強度甚至避免碰撞；在安全工況下，使自車與前車保持安全距離行駛，能取代駕駛員進行部分操作，降低駕駛員的勞動強度，提高行車安全性。利用CAN總線優(yōu)越的容錯性和可靠性，滿足安全車距保持系統(tǒng)的分布式協同控制和實時性的要求。
二、系統(tǒng)功能設計
系統(tǒng)功能設計主要是對安全車距保持系統(tǒng)的結構以及功能進行設計，系統(tǒng)結構如圖1所示。該系統(tǒng)根據駕駛員設定及車輛狀態(tài)確定當前的安全車距，并結合當前的車況和路況信息，通過安全車距保持控制算法確定使車輛保持安全距離行駛需要的油門開度和制動壓力。油門和制動執(zhí)行器控制算法通過控制相應執(zhí)行器實現期望的油門開度和制動壓力，同時當前的車況和路況信息會通過顯控裝置提供給駕駛員，以擴展駕駛員的感知能力。
（1）車輛信號采集主要采集輪速和發(fā)動機轉速傳感器的脈沖信號、加速度傳感器和加速度踏板位置傳感器的模擬信號、制動踏板和轉向的開關信號，并對原始信號進行處理，提取需要的車輛狀態(tài)信息。
（2）雷達信號處理主要對雷達傳感器的信息進行處理，提取車輛前方有效目標物的相對速度和相對距離信息。
（3）整車控制器主要接受駕駛員對安全車距的設定，根據自車以及前方目標物的狀態(tài)，確定保持駕駛員設定的安全車距行駛需要的油門開度和制動壓力，并將主要車況和路況信息提供給駕駛員。
（4）輔助制動主要通過對制動執(zhí)行器的控制實現期望的制動壓力。
（5）電子油門主要通過對油門執(zhí)行器的控制實現期望的油門開度。
要實現上述各項功能，僅通過單一的電控單元很難保證安全車距保持系統(tǒng)實時性，同時也不利于系統(tǒng)的擴展以及與其它電控系統(tǒng)的信息共享。為保證系統(tǒng)的實時性和可靠性，實現系統(tǒng)的開放式通信和各部件的分布式協同控制，作者將CAN總線應用于安全車距保持系統(tǒng)。
三、控制系統(tǒng)設計
采用dSPACE公司的Micro Auto Box為整車控制器、MC9S12DP256單片機為其它各部分電控單元的核心，通過對CAN協議和通信軟件的設計，將系統(tǒng)各部分作為網絡節(jié)點掛接在CAN總線上，從而構成了行車安全輔助系統(tǒng)的控制網絡。在此基礎上，針對各模塊的功能，設計相應的控制算法、信號采集和處理算法，并通過CAN網絡實現信息共享和分布式協同控制，從而實現安全車距保持系統(tǒng)的各項功能。
（一）CAN網絡設計
CAN控制網絡設計主要對網絡的結構、應用層協議等進行設計。按安全車距保持系統(tǒng)功能將整個系統(tǒng)進行分解，通過對CAN協議和各部分通信程序的設計，將各部分作為網絡節(jié)點掛接在CAN總線上，構成圖2所示的行車安全輔助系統(tǒng)控制網絡。
網絡應用層協議采用CAN210B標準，網絡中的信息采用標準信息幀，所有信息幀以20ms為固定周期廣播式發(fā)送。
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