汽车黑匣子及其事故再现后处理系统的开发

作     者：叶壮 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：石要武

授予年度：2004年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：汽车黑匣子 汽车用传感器 数字信号处理器 CAN总线 碰撞模型 

摘      要：随着汽车速度不断提高，人们对汽车安全性能孜孜追求，特别是九十年代以来，汽车从最初的完全机械，到80年代的以机械为主电子液压为辅，已经发展成为目前的以电子液压装置为主机械设备为辅的“电器商品。由于电子信号干扰、控制器硬件故障和软件缺陷，以及电机和液压机构失效等众多因素，汽车的事故和伤亡责任，再也不能简单的归咎于事故双方驾驶人员的失误操作。 为了处理应接不暇的交通事故索赔，分清是汽车产品本身的功能缺陷或可靠性问题，还是驾驶员的失误操作，从90年代开始，美国和欧洲的制造厂商们纷纷组织人力开发研制汽车行驶状态记录器。开发汽车黑匣子的目的是实时循环纪录碰撞过程中的制动踏板，汽车减速度，空气囊引爆，以及安全带锁紧等信号，以判断驾驶员是否踏紧急制动、是否系安全带，汽车的空气囊是否引爆，引爆时刻是否合适，安全带的锁紧机构是否失效，从而可以客观地、科学地划分汽车厂商和驾乘人员的事故责任。 本文论述了一种先进的汽车黑匣子控制器系统的组成和功能，该系统不仅可以全面、实时、准确的纪录汽车行驶过程中的各项主要参数，还包括一套事故发生后的数据处理软件，该软件可以帮助相关人员快速、合理的对事故进行分析，实现事故的再现。该系统由前端传感器、电压匹配电路、主控制器和事故后处理软件组成。 传感器是实现自动化检测和自动控制的首要环节，如果没有传感器对原始参数进行精度可靠的测量，那末，无论是信号转换、信息处理、或是最佳数据的显示与控制，都将成为一句空话。本文对所采用的位置、速度、温度、压力、液位等传感器进行了全面的介绍，由于汽车上环境相对比较恶劣，故本设计采用的都是专用的汽车传感器，经测试，这些传感器可靠性高、可长时间稳定工作、测量准确，达到了设计指标的要求。 汽车黑匣子控制器系统的核心部分是主控制器。经调研，目前所有国产汽车黑匣子都采用单片机作为中央处理器，这使数据纪录的采样周期太 吉林大学硕士学位论文 大(国外产品小于10毫秒，国内产品则大于1秒)，且刀D采样位数少， 精度低，存储容量小，不支持CAN总线。本项目为了确保所设计的汽车黑 匣子达到国际汽车黑匣子的当前水平，提出了相对较高的技术指标。在这 种前提下，本设计采用了数字信号处理器即DSP作为本次设计的中央处理 器。本文详细介绍了所采用的数字信号处理器(D SP)一TMS320F2812，该芯片 是一种新型高精度控制数字信号处理器。本文特别介绍了该芯片的模数转 换器模块、事件管理器模块、串行通信模块及局域网控制模块的原理及应 用，给出了接口设计电路。 本次设计的汽车黑匣子控制器系统的下位机软件采用C语言与汇编 语言混合编写，这使该套软件不仅能够最大程度上充分利用芯片的硬件资 源，还具有较好的可读性和可移植性。上位机软件由C++语言编写，很好 的实现了对主控制器中所存储数据的处理，给出了事故分析所需的各种数 据。 事故的分析与再现是处理交通事故的重要手段，本文给出了汽车碰撞 的几种基本形式和在这些碰撞中的各种参数的计算公式，建立了汽车碰撞 的一维和二维模型。