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摘要：针对雨雾天情况下，因能见度下降，汽车驾驶员无法看清楚路况而导致的频繁发生的交通事故，提出了一种新型智能防撞装置。装置可通过温湿度传感器得到的数据，进行算法的分析，得到当天的能见度，进而得到相应的安全距离，并通过雷达传感器测量本车与前方车辆之间的相对距离和相对速度信息从而得到最短刹车距离，并通过最短刹车距离与安全距离之比得到安全系数，根据安全系数的大小，对驾驶员发出不同的危险警报。
关键词：雨雾天;能见度;智能防撞;安全系数;危险警报
0 引言
随着公路运输业的快速发展和人们生活水平的不断提高，汽车的持有量急剧增加，导致交通拥堵现象日益明显，交通事故率也随之明显上升，严重威胁着人类的出行与生命安全。
解决道路交通安全问题的一个关键点在于如何有效提醒汽车驾驶人保持安全的行车距离，尤其在一些特殊的地区和特殊的天气的情况下，能见度降低，人的注意力分散，都很有可能导致交通事故的发生。因此，提高行车的安全性以及能够有效提醒驾驶人保持安全行车距离显得越来越紧迫。而智能控制系统恰好可以满足人们的这些需求，它在提高汽车安全性的同时满足了人们对驾驶舒适性的要求。
针对以上的安全问题，为此设计了一种基于雷达的智能防撞装置。该装置的工作原理分为以下三步：1.通过雷达测量本车与前方车辆之间的相对距离和相对速度信息，以及用传感器检测计算得到能见度;2.收集到数据传送到CPU，计算出两车之间的安全距离，再与所测量的最短刹车距离进行比较得到安全系数;3.根据安全系数发出不同的警告。通过以上三个环节得到一个可以提醒驾驶人保持安全行车距离的智能防撞装置，希望能够通过它来减少交通事故的发生。
1 研究背景
人类最主要的意外事故为车祸，而导致车祸的原因之一为能见度低，而在诱发因素与事故发生之间，有一个行驶过程，及为刹车距离，如果我们在这个最短刹车距离到来之前，发出警报，车主降低速度，增加两车之间的安全距离，那么事故发生的可能性是否会大大减小呢。
因此，针对这些问题，我们提出一种基于雷达的智能防撞装置设计方案，制造一种新的小巧，适用于大多数车型的智能防撞装置。此智能防撞装置将根据两车之间的相对速度，相对距离，能见度等多方面因素进行对安全距离的计算，然后跟实际距离进行比较，从而发出不同的警告来减小交通事故的发生率。
2 智能防撞装置总体设计
本装置是基于ARM架构的STM32F103RCT6核心板进行数据处理的，使用LD303雷达传感器、DHT11温湿度传感器和声光报警电路作为外设电路，将与前车的间距以及当天的温湿度通过串口发送给核心板，核心板得到数据后进行数据解析，并进行计算处理，得到安全系数，根据安全系数的大小判断汽车处于何种危险情况，并发出不同的声光警告，提醒驾驶员注意及时减速防止追尾碰撞。
3 智能防撞装置的功能
3.1 能见度检测
根据能见度V与平均大气消光系数之间关系式：V=3.912/sigma。sigma为大气消光系数，与人眼光谱特性有关，因为人眼对于0.55um的绿光视觉最为灵敏，因而，sigma可以近似为波长为0.55um的大气消光系数。又有经验公式求解湿气溶胶粒子半径与干气溶胶粒子半径之比p=r（f）/r=（1-f）-（1/u）-（1-60%）-（1/u）+1，其中f为相对湿度，使用DHT11温湿度传感器可以得到当天的湿度，将得到的湿度与当前温度下对应的标准湿度进行比较可以得到相对湿度，并通过相对湿度求得p，根据海洋大气下的湿气溶胶分布，即可得到k=sigma（p）/sigma（1）与p 值变化的平均曲线，可得到对应的sigma，进而得到能见度V。其中图一为k跟p的一些点所拟合出来的函数的图像，图二为其与原图离散点的拟合程度的参数。
3.2实际距离与安全距离读取
采用HLK-LD303-24G雷达传感器进行实际距离的读取，传感器本身可以用于还能检测一定范围内的运动目标，并输出距离和高低电平信息，且不受温度、湿度、气流、灰尘、噪声、亮度等影响，抗干扰能力强，且发射频率在24-24.5GHz之间，发射频率高，可靠性强，适用于高速行驶的汽车中。开始工作时，核心板先向雷达传感器发送一段固定查询命令的字符串，示意雷达传感器需要将检测得到的安全距离发送回传。雷达传感器此时向核心板发送一串例如55 A5 0A D3 00 58 00 01 01 4C 01 01 7F的数据字符串，其中01 4C代表信号强度，占两个字节，其中高位在前，核心板通过对数据的解析即可得到当前的实际距离。
最短刹车距离与速度有以下关系，S=0.75V+0.0256V^2，根据汽车行驶时监测到的实际速度可以得到最短刹车距离，将之前的能见度除以一天中最大的能见度得到比例系数X，将雷达测出的实际距离乘以X再和最短刹车距离作比较得到安全距离，并将安全距离与最短刹车距离作商得到安全系数。
3.3根据道路情况给驾驶人不同程度的警告
在汽车行驶过程中，通过雷达传感器得到的实际距离结合当前所测能见度以及安全距离得到安全系数，由安全系数的不同进行警告。在安全系数在2以上时，不发生警告，指示灯为黄色，随着安全系数不断减小，风险概率不断增大，当安全系数在1-2之间时，指示灯变为绿色，此时若危险性继续增大，安全系数小于1，指示灯将变为红色，并同时发出聲音警报。
4 结束语
雨雾天由于空气中的水雾增加，空气中的水颗粒增多，使得进入人眼的光线多次被折射，导致驾驶员的能见度下降，从而可能会对前方的路况误判，导致事故发生，所以对于检测雨雾天下的能见度避免两车之间的安全距离很小导致事故发生显得至关重要。本装置采用现今发展成熟的距离、温湿度检测工具进行安全系数的转换，对用户进行提醒，为未来交通道路减少事故发生提供更加有利的帮助。
5 参考文献
【1】陈学文，祝东鑫，李萍等.城市工况汽车智能巡航控制与仿真[J].制造业自动化，2014，（6）：98-101.
【2】郑露露.基于非线性PID神经网络的车辆智能巡航控制系统研究[D].长沙理工大学，2009.
【3】韩海强.汽车防撞雷达与智能巡航控制系统的研究[D].东北大学，2004
【4】孙景群.能见度与相对湿度的关系.中国科学院大气物理研究所。1985
关键词：雨雾天;能见度;智能防撞;安全系数;危险警报
0 引言
随着公路运输业的快速发展和人们生活水平的不断提高，汽车的持有量急剧增加，导致交通拥堵现象日益明显，交通事故率也随之明显上升，严重威胁着人类的出行与生命安全。
解决道路交通安全问题的一个关键点在于如何有效提醒汽车驾驶人保持安全的行车距离，尤其在一些特殊的地区和特殊的天气的情况下，能见度降低，人的注意力分散，都很有可能导致交通事故的发生。因此，提高行车的安全性以及能够有效提醒驾驶人保持安全行车距离显得越来越紧迫。而智能控制系统恰好可以满足人们的这些需求，它在提高汽车安全性的同时满足了人们对驾驶舒适性的要求。
针对以上的安全问题，为此设计了一种基于雷达的智能防撞装置。该装置的工作原理分为以下三步：1.通过雷达测量本车与前方车辆之间的相对距离和相对速度信息，以及用传感器检测计算得到能见度;2.收集到数据传送到CPU，计算出两车之间的安全距离，再与所测量的最短刹车距离进行比较得到安全系数;3.根据安全系数发出不同的警告。通过以上三个环节得到一个可以提醒驾驶人保持安全行车距离的智能防撞装置，希望能够通过它来减少交通事故的发生。
1 研究背景
人类最主要的意外事故为车祸，而导致车祸的原因之一为能见度低，而在诱发因素与事故发生之间，有一个行驶过程，及为刹车距离，如果我们在这个最短刹车距离到来之前，发出警报，车主降低速度，增加两车之间的安全距离，那么事故发生的可能性是否会大大减小呢。
因此，针对这些问题，我们提出一种基于雷达的智能防撞装置设计方案，制造一种新的小巧，适用于大多数车型的智能防撞装置。此智能防撞装置将根据两车之间的相对速度，相对距离，能见度等多方面因素进行对安全距离的计算，然后跟实际距离进行比较，从而发出不同的警告来减小交通事故的发生率。
2 智能防撞装置总体设计
本装置是基于ARM架构的STM32F103RCT6核心板进行数据处理的，使用LD303雷达传感器、DHT11温湿度传感器和声光报警电路作为外设电路，将与前车的间距以及当天的温湿度通过串口发送给核心板，核心板得到数据后进行数据解析，并进行计算处理，得到安全系数，根据安全系数的大小判断汽车处于何种危险情况，并发出不同的声光警告，提醒驾驶员注意及时减速防止追尾碰撞。
3 智能防撞装置的功能
3.1 能见度检测
根据能见度V与平均大气消光系数之间关系式：V=3.912/sigma。sigma为大气消光系数，与人眼光谱特性有关，因为人眼对于0.55um的绿光视觉最为灵敏，因而，sigma可以近似为波长为0.55um的大气消光系数。又有经验公式求解湿气溶胶粒子半径与干气溶胶粒子半径之比p=r（f）/r=（1-f）-（1/u）-（1-60%）-（1/u）+1，其中f为相对湿度，使用DHT11温湿度传感器可以得到当天的湿度，将得到的湿度与当前温度下对应的标准湿度进行比较可以得到相对湿度，并通过相对湿度求得p，根据海洋大气下的湿气溶胶分布，即可得到k=sigma（p）/sigma（1）与p 值变化的平均曲线，可得到对应的sigma，进而得到能见度V。其中图一为k跟p的一些点所拟合出来的函数的图像，图二为其与原图离散点的拟合程度的参数。
3.2实际距离与安全距离读取
采用HLK-LD303-24G雷达传感器进行实际距离的读取，传感器本身可以用于还能检测一定范围内的运动目标，并输出距离和高低电平信息，且不受温度、湿度、气流、灰尘、噪声、亮度等影响，抗干扰能力强，且发射频率在24-24.5GHz之间，发射频率高，可靠性强，适用于高速行驶的汽车中。开始工作时，核心板先向雷达传感器发送一段固定查询命令的字符串，示意雷达传感器需要将检测得到的安全距离发送回传。雷达传感器此时向核心板发送一串例如55 A5 0A D3 00 58 00 01 01 4C 01 01 7F的数据字符串，其中01 4C代表信号强度，占两个字节，其中高位在前，核心板通过对数据的解析即可得到当前的实际距离。
最短刹车距离与速度有以下关系，S=0.75V+0.0256V^2，根据汽车行驶时监测到的实际速度可以得到最短刹车距离，将之前的能见度除以一天中最大的能见度得到比例系数X，将雷达测出的实际距离乘以X再和最短刹车距离作比较得到安全距离，并将安全距离与最短刹车距离作商得到安全系数。
3.3根据道路情况给驾驶人不同程度的警告
在汽车行驶过程中，通过雷达传感器得到的实际距离结合当前所测能见度以及安全距离得到安全系数，由安全系数的不同进行警告。在安全系数在2以上时，不发生警告，指示灯为黄色，随着安全系数不断减小，风险概率不断增大，当安全系数在1-2之间时，指示灯变为绿色，此时若危险性继续增大，安全系数小于1，指示灯将变为红色，并同时发出聲音警报。
4 结束语
雨雾天由于空气中的水雾增加，空气中的水颗粒增多，使得进入人眼的光线多次被折射，导致驾驶员的能见度下降，从而可能会对前方的路况误判，导致事故发生，所以对于检测雨雾天下的能见度避免两车之间的安全距离很小导致事故发生显得至关重要。本装置采用现今发展成熟的距离、温湿度检测工具进行安全系数的转换，对用户进行提醒，为未来交通道路减少事故发生提供更加有利的帮助。
5 参考文献
【1】陈学文，祝东鑫，李萍等.城市工况汽车智能巡航控制与仿真[J].制造业自动化，2014，（6）：98-101.
【2】郑露露.基于非线性PID神经网络的车辆智能巡航控制系统研究[D].长沙理工大学，2009.
【3】韩海强.汽车防撞雷达与智能巡航控制系统的研究[D].东北大学，2004
【4】孙景群.能见度与相对湿度的关系.中国科学院大气物理研究所。1985