應(yīng)用領(lǐng)域：控制與仿真、汽車主動(dòng)安全、低速控制、剎車控制
挑戰(zhàn)：低速控制的速度控制范圍小并且精度要求高。由于車身零部件屬非線性時(shí)變系統(tǒng)，產(chǎn)生的累計(jì)誤差對(duì)控制系統(tǒng)造成極大影響。因此需要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析并要求系統(tǒng)作出快速響應(yīng)，從而使車輛能以極低的速度平穩(wěn)倒車。
應(yīng)用方案：通過DAQ設(shè)備驅(qū)動(dòng)超聲波探頭，并分析超聲波的飛渡時(shí)間從而檢測車輛與障礙物的實(shí)時(shí)距離。通過NI-USB8473與車載CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信，對(duì)車輛狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并對(duì)獲取的實(shí)時(shí)速度、實(shí)時(shí)障礙物距離和實(shí)時(shí)制動(dòng)力等信息進(jìn)行分類。Fuzzy-PI算法對(duì)信息進(jìn)行分析處理，從而控制車輛相關(guān)設(shè)備快速響應(yīng)。以此實(shí)現(xiàn)車輛低速平穩(wěn)倒車，并在距離障礙物的安全范圍內(nèi)自動(dòng)剎車確保車輛和駕駛員的安全。該方案已在長安志翔CV8上成功實(shí)現(xiàn)倒車自動(dòng)剎車輔助系統(tǒng)相關(guān)功能，并對(duì)正在進(jìn)行的全自動(dòng)泊車項(xiàng)目的速度控制奠定夯實(shí)基礎(chǔ)。
使用的產(chǎn)品：
LabVIEW 2010軟件開發(fā)平臺(tái)
NI DAQ平臺(tái)
LabVIEW CAN模塊
NI 8473
NI 9269
NI 9221
cDAQ-9178
正文：
一. 引言
隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加速，汽車已成為新時(shí)代的代名詞。目前各國汽車的保有量均不斷上升，同時(shí)由于汽車所導(dǎo)致的交通事故也呈現(xiàn)逐年上升趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國每三分鐘發(fā)生一起交通事故，每五分鐘有一人因交通事故而死亡。所以消費(fèi)者在選擇汽車作為代步工具時(shí)除了考慮外觀和表面，亦對(duì)車身的安全性能給予更多的關(guān)注。自19世紀(jì)九十年代以來，駕駛員輔助安全系統(tǒng)得到迅猛發(fā)展。目前已開發(fā)出并安裝于的輔助安全系統(tǒng)有電子輔助制動(dòng)系統(tǒng)(EBA)、自適應(yīng)巡航系統(tǒng)(ACC)、電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)(ESC)、主動(dòng)避撞系統(tǒng)(ABC)和自動(dòng)泊車系統(tǒng)(ASC)等。上述輔助安全系統(tǒng)的主要功能大體可以概括成當(dāng)系統(tǒng)檢測到駕駛員或車輛處于危險(xiǎn)情況時(shí)，系統(tǒng)提示駕駛員相關(guān)操作信息或直接制動(dòng)車輛以防止碰撞的發(fā)生。
從技術(shù)層面看，多數(shù)交通事故發(fā)生關(guān)鍵問題即駕駛員無法準(zhǔn)確控制車速和車—障礙物的距離，此問題在倒車過程中表現(xiàn)得尤為突出。例如，在倒車過程中駕駛員對(duì)車后存在視野死角和視線模糊的問題,使得駕駛員無法正確判斷車輛與車后障礙物的實(shí)時(shí)距離，因此造成誤操作從而導(dǎo)致各種擦碰事故頻發(fā)，此類事故的頻發(fā)降低了駕駛的安全性。
二. 倒車自動(dòng)剎車系統(tǒng)的系統(tǒng)背景與設(shè)計(jì)原則
市場上的倒車剎車系統(tǒng)大體可分為兩類：倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)和倒車影像系統(tǒng)。倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)利用超聲波測距原理，在智能控制器的控制下，由裝置于車尾的探頭發(fā)送超聲波信號(hào)，并接收經(jīng)障礙物發(fā)射的回波信號(hào)，繼而控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理從而計(jì)算出車—障礙物的實(shí)際距離。而倒車影像系統(tǒng)則是通過安裝在車后的遠(yuǎn)紅外線廣角攝像裝置，將車后的障礙物實(shí)時(shí)顯示在車內(nèi)顯示屏上，使得車后的狀況更加直觀可視。目前的倒車剎車系統(tǒng)的本質(zhì)是在倒車過程中系統(tǒng)將所探測的車后環(huán)境反饋給駕駛員并給予一定操作提示，而不直接介入車輛動(dòng)力系統(tǒng)控制。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況或者駕駛員誤操作時(shí)，依然無法避免碰撞的發(fā)生。因此為了提高駕駛員及車輛的安全性，新一代的倒車剎車系統(tǒng)的開發(fā)迫在眉睫。
新一代的倒車剎車系統(tǒng)的關(guān)鍵問題即如何更好的控制車速和車—障礙物的距離。Kyongsu Yi提出適用于Stop-and-Go(S&G)控制系統(tǒng)的車—車距離控制算法，此算法包含了距離控制及利用節(jié)氣門及剎車控制以達(dá)到加速度軌跡追蹤的目的。其控制器采用LQ最佳控制法則，在控制效果上，此算法提供了一個(gè)良好的距離控制性能，并且有效的克服建構(gòu)模型的誤差問題。但其無法控制車速維持在低速范圍。Venhovens在此基礎(chǔ)上改善了速度控制策略，從而提升S&G控制系統(tǒng)在低速范圍的準(zhǔn)確性。但其依然無法解決車輛勻速行進(jìn)，由此產(chǎn)生的聳車降低了駕駛員的舒適性。所以車輛的低速控制，尤其在倒車過程中的低速控制，依然有待發(fā)展，同時(shí)也是新一代倒車剎車系統(tǒng)的核心所在。
由于低速控制的速度控制范圍小、精度要求高以及實(shí)時(shí)性強(qiáng)。同時(shí)由于車身零部件屬非線性時(shí)變系統(tǒng)，因此產(chǎn)生的累計(jì)誤差對(duì)控制系統(tǒng)會(huì)造成極大影響。故系統(tǒng)在對(duì)車身狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控分析的同時(shí)必須要求相應(yīng)系統(tǒng)對(duì)控制指令作出快速相應(yīng)。本文開發(fā)的新一代倒車剎車系統(tǒng)—基于LabVIEW的倒車自動(dòng)剎車系統(tǒng)著重于改善車輛在倒車過程中以低速平穩(wěn)倒車，以確保駕駛員的行車舒適度。同時(shí)，當(dāng)檢測到車—障礙物距離處于危險(xiǎn)范圍時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)使車制動(dòng)從而保證駕駛員及車輛的安全性。
