多传感器支持的汽车安全系统设计与应用.docx

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1、多传感器支持的汽车安全系统设计与应用多传感器汽车安全系统是根据汽车安全防护需求，采用了大量传 感器来进行监测，且所有传感器监测信息都会被系统终端进行处理， 分发到汽车状态显示装置或语音提示装置当中，以便驾驶者进行处理, 且如果条件允许，系统还会对异常状态进行自动处理。可见在该系统 的保护下，汽车的安全将得到保障，但某些汽车生产组织并不了解该 系统的设计方法与应用方式，导致汽车安全性不足，对此本文研究将 进行相关阐述，此举具有推广多传感器汽车安全系统、提高汽车行驶 安全的现实意义。1 .多传感器支持的汽车安全系统设计多传感器支持的汽车安全系统的设计目的是为了保障汽车多方面的 安全，但从宏观视角上

2、来看，汽车安全问题所涉及的层面比较多，如 汽车状态、驾驶者状态、环境安全等，且各层面中需要防护的因素有 很多，因此在本文多传感器支持的汽车安全系统设计中，将以汽车状 态为例来进行分析（因汽车状态所涵盖的因素最多，风险性较高）。1.1 设计需求为保障多传感器支持的汽车安全系统的实用性，在设计之前要先了解 设计需求。一般情况下，因汽车状态而导致的安全隐患可以分为三类， 即汽车零件状态异常，导致汽车无法合理控制而引发的安全隐患；汽 车动力能源供给状态异常，导致汽车行驶不畅而引发的安全隐患；汽 车配套组件状态异常（如车门闭合不紧、车窗松动等）导致的安全隐 患。这些隐患即为本系统设计中的主要防护需求，系

3、统需要具备对应 的监测功能。1.2 设计方案本文多传感器支持的汽车安全系统设计方案共分四个步骤，分别为传 感器选型、传感器安装、终端系统调试、功能配置，下文将对四个步 骤的具体内容进行分析。1.2.1 传感器选型根据设计需求，在传感器选型步骤中主要选择了三类传感器，即物理 传感器、动能传感器、组件状态传感器，各类传感器的具体内容见表 I0其中物理传感器主要负责对汽车的零件状态进行检测；动能传感 器主要负责对汽车动力能源供给状态进行检测；组件状态传感器主要 负责对汽车配套组件状态进行检测。表1系统传85器选型摄况逸*分员传憔海用潮都付物理传送器裳动传搂X轴承零仆温度伯第器发动机.齿轮受学件（会出

4、现开超现乐的W件）齿轮速度传将叁齿轮动健传感；H油IK传球鬻油泵油Re适赛油管电力传醇Il电路娘找组件牧卷传感得信号密的传蟠会年门、车窗等注：因实际系统中的传感器数量过多，所以本文受篇幅限制，不 予全部展示。1.2.2 传感器安装根据表1中各传感器的检测部位进行传感器安装，安装过程中考虑到 传感器检测数据的实时性与便捷性，因此要对各传感器的安装位置进 行调节。如信号感应传感器需要安装在车门锁的凹槽处、电力传感器 需要安装在电路系统的电源、供电线路节点上、震动传感器需要安装 在轴承零件处。传感器安装完成后，为了让各传感器与汽车终端系统 连接，本文采用了两种连接方式，即有线连接与无线信号连接，其中

5、 有线连接主要负责将物理传感器与终端连接，而无线信号连接主要负 责将其他两类传感器与终端连接。此外，无线信号连接的实现方法为: 采用模数转换器将所有传感器（范畴内的所有传感器）集成，通过转 换器将模拟信号转换为数字信号，以便终端读取，同时实现传感器连 接。1.2.3 终端系统调试多传感器支持的汽车安全系统的终端由控制程序实现，其针对各 类传感器可以分为三个模块，分别为物理传感器控制模块、动能传感 器控制模块、组件状态传感器控制模块，每个模块都具有对应的判断 逻辑标准，依照标准比对传感器采集数据，若采集数据不符合标准, 则说明汽车的某个部位存在异常。这一条件下，终端系统调试将依照 汽车安全标准来

6、开展，如某汽车齿轮转速的安全标准为ls/3200次, 则物理传感器控制模块针对齿轮转速传感器的判断逻辑标准也是 ls/3200次，如果齿轮转速传感器的转速低于或高于该标准，则说明 汽车齿轮转速异常，随后控制模块将进行自动调整，若调整后恢复正 常，则停止，否则会触发警报系统。另外，终端根据传感器信息得出 的判断结果会在显示装置中实时显示，以便人工观察。1.2.4 功能配置在终端系统调试步骤当中提到了警报系统与显示装置，两者主要在功 能配置步骤中实现：警报系统采用语音提示技术实现，通过信号 渠道与终端连接，当终端发现异常会根据异常信息来源（即对应传感 器与传感器监测部位）出发对应的语音提示，如终端

7、接收到了车门位 置的信号感应传感器异常信息，则判断车门闭合不到位，随后会激发 警报系统，发出车门未关闭的语音提示；现实装置采用车载显 示屏来实现，通过有线方式与终端连接，会根据相同原理（警报系统 触发原理及语音提示原理）实时显示异常，全面保障汽车安全。2 .多传感器支持的汽车安全系统应用本文所设计的多传感器支持的汽车安全系统架构基本完善，但要实际 应用到汽车行驶时的状态监测当中，还要解决多传感器融合问题，对 此下文将分析一种汽车多传感器融合技术，以解决这一问题，让系统 成功应用。2.1 多传感器融合技术概述多传感器融合技术是一种信号技术，其拥有良好的信号传输容量，能够 同时支持多条信号传输，说

8、明其满足多传感器应用环境。利用这些技 术，能够充分动调动各传感器的功能，是汽车终端具备获取车辆行驶 时相关信息的能力，并且对信号进行全面检测、分类、跟踪与预测。 同时使用多传感器融合技术能够有效集成多条信号，这有利于终端对 传感器信息进行处理的效率，确保了汽车安全监控的实时性，提高了 系统整体的安全保障性能。2.2 多传感器融合技术应用方案在多传感器支持的汽车安全系统的基础上，多传感器融合技术的应用 可分为三个步骤，分别为硬件层、中间层、应用层设计，但其中硬件 层主要采用传感器来进行设计，这一步骤在安全系统中已经完成，因 此下文将对后两步骤进行分析。2.2.1 中间层设计中间层设计主要以Lin

9、ux操作系统为基础，采用PCL、OPenCV、Caffe、 Tensor Flow. Eigen3数据库进行设计。设计中首先对各传感器的安 装位置进行坐标定位（有线连接的传感器无需定位），确保中间层能 够与硬件层对应。其次设置时间同步模块，确保所有传感器的数据传 输时间统一，避免信息误差现象发生。最后采用CAN解析模块对各 传感器的信号进行读取、转换，以便终端读取。2.2.2 应用层设计应用设计主要采用数据融合算法来实现，通过该算法能够统一处理各 传感器的监测结果，能从复杂条件中确认汽车当前状态是否安全。考 虑到多传感器的数据形式有一定差异，依靠单一的数据融合算法可能 无法完成精确计算，因此本系统多传感器融合技术应用方案中采用了 多种数据融合算法，分别为RV融合、UV融合、RLV融合追踪，这 些算法中RLV是主用算法，通过该算法可以确认汽车是否存在综合 性的安全问题，如果存在且单独依靠RLV算法无法完全计算，则会 启动其他两种算法进行综合运算，由此全面分析汽车状态，计算结果 所得出的结论会被终端接收，激发终端的相关功能运行，以便人工进 行管理。