1引言

安全帶和安全氣囊是汽車碰撞事故中最有效的乘員保護(hù)設(shè)施。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，佩帶座椅安全帶可以使碰撞事故中乘員傷亡率減少15-30。安全氣囊對駕駛員和乘員的頭部、頸部安全再發(fā)生正面碰撞時(shí)有著十分明顯的保護(hù)作用。

但是由于實(shí)際碰撞事故的復(fù)雜多樣性，無論是安全帶還是安全氣囊，其保護(hù)作用都有其局限性，而且如使用或設(shè)計(jì)不當(dāng)還會帶來較大的負(fù)面影響。具體表現(xiàn)在：

當(dāng)小規(guī)模事故發(fā)生時(shí)，氣囊對乘員的傷害很有可能超過事故本身。當(dāng)駕駛員乘坐位置過于靠近方向盤時(shí)（outofposition，即OOP），安全氣囊系統(tǒng)來內(nèi)部氣體發(fā)生器約在30ms內(nèi)將氣袋充滿，巨大的沖擊力將對離氣囊組件很近并處于膨脹方向的乘員的頭部和頸部造成嚴(yán)重傷害；按標(biāo)準(zhǔn)位置乘員設(shè)計(jì)的氣囊系統(tǒng)，極有可能對離位乘員和小身材婦女甚至兒童造成傷害；對于大尺寸乘員來說，碰撞中常常會將氣囊壓扁后與轉(zhuǎn)向盤碰撞，也就是說普通氣囊難以對大尺寸乘員起到應(yīng)有的防護(hù)作用。

就此擺在車在安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員面前的問題就是：怎樣開發(fā)出一套針對個(gè)人而非針對標(biāo)準(zhǔn)的安全系統(tǒng)，這種系統(tǒng)要能夠?qū)Τ藛T情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過監(jiān)控得到的參數(shù)在碰撞過程中控制安全系統(tǒng)。開發(fā)新型智能安全系統(tǒng)的重要性毋庸置疑。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2005年，35的新型車將裝備智能人員識別系統(tǒng)。按照美國的標(biāo)準(zhǔn)，到了2006年，所有的都必須裝備此類系統(tǒng)。可以毫不猶豫地說，開發(fā)汽車智能安全系統(tǒng)在今后將具有廣闊的市場前景。

MOTOROLA公司所開發(fā)的傳感器和微處理器在汽車控制方面具有很高的性能價(jià)格比。而本次參賽所采用的傳感器是該公司最新開發(fā)的電場成像器件MC33794，該芯片非常適合用于測量和人有關(guān)的物理參數(shù)（因?yàn)槿梭w本身主要由水組成，而水里的金屬元素是人體成為具有常電解特性的良導(dǎo)體。）所以我們以該傳感器為核心，優(yōu)化了傳感器安排，重新設(shè)計(jì)了該智能安全系統(tǒng)。此系統(tǒng)使用傳感器和高性能MCU來探測駕駛員的體型、位置和重量并決定安全帶和安全氣囊的工作狀態(tài)。

2設(shè)計(jì)概述

2.1為什么開發(fā)智能安全系統(tǒng)？

首先，據(jù)NationalHighwayTrafficSafetyadministration(NHTSA)的調(diào)查，大多數(shù)應(yīng)安全氣囊受傷的乘員（aggressiveairbag）都是由于不恰當(dāng)?shù)某俗恢谩Ｐ碌闹悄馨踩到y(tǒng)通過MC33794電場成像芯片，實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛員的乘坐位置，在碰撞發(fā)生時(shí)，自動調(diào)節(jié)安全帶矯正乘員乘坐位置。若乘員是乘坐位置不當(dāng)?shù)膬和瑸榱吮苊獍踩珰饽覀Τ藛T，氣囊將不展開。

其次，傳統(tǒng)的安全帶氣囊系統(tǒng)是建立在三種用于汽車碰撞的人模(Hydrid3)之上的：

（1）50人模:代表平均身高1.77米和體重86公斤
（2）95人模:包括95的人的身高1.88米和體重108公斤.
（3）5人模:代表5的矮小身材1.48米和體重56公斤.

該統(tǒng)計(jì)未考慮體重小于5人模的兒童。傳統(tǒng)的安全氣囊時(shí)在打開時(shí)會對大多數(shù)的兒童頸部造成巨大壓強(qiáng)，根據(jù)NHTSA2003.1.1的測試報(bào)告，在242起由安全氣囊引起的受致命傷害的模型中，119起是兒童模型。同時(shí)大多數(shù)的在交通事故中死亡的兒童頸部都因使用安全氣囊而對頸部造成致命損傷。與之相對的是，大體型的乘員（提醒超過95人模）在事故中又常常壓扁安全氣囊而撞到方向盤。

針對以上考慮，新開發(fā)的智能的安全系統(tǒng)能自動識別成員的體型，并將體型作為影響氣囊控制參數(shù)的一個(gè)因子，實(shí)現(xiàn)個(gè)人化的安全氣囊控制。

2.2系統(tǒng)的功能及原理

本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)是開發(fā)一種通用的不限車型的智能安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)能既能用作駕駛位安全汽囊控制系統(tǒng)，也能安裝在乘客位控制乘客位安全汽囊系統(tǒng)。利用單片機(jī)精確地控制安全氣囊的開放和安全帶的收緊程度，以此來避免因?yàn)榘踩珰饽业姆潜匾虿怀浞执蜷_而引起的人員傷亡。

本系統(tǒng)并不直接控制安全氣囊與安全帶，而是作為CAN總線內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，向?qū)嶋H控制安全氣囊和安全帶的微控制器發(fā)出部分控制參數(shù)。借以實(shí)