开题报告__汽车雨量控制雨刮系统设计.doc

淮 阴 工 学 院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：焦星星学 号：1111504116专 业：车辆工程设计(论文)题目：汽车雨量控制雨刮系统设计指 导 教 师:陈勇2014年12月17日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文 献 综 述一、本课题研究的意义目前国内交通拥堵日趋严重，尤其是大城市的交通情况十分糟糕，我国又是一个多雨的国家，在雨天行车的时间会很多，这就使得本就严峻的交通状况更加雪上加霜。尽管每辆车都有雨刮器（大多数车辆上安装的是传统的手动雨刮器），可以在雨天行车时刮除挡风玻璃上的雨水，但是这些传统的雨刮器需要驾驶员分心去控制雨刷的启动时间和速度，使驾驶员在恶劣环境的驾车过程中的注意力不能集中，特别是在高速公路上驾车难度增大。据国际驾驶安全调查显示：雨天驾车，由雨刮器引起的交通事故率比平常高出大约5倍。在整个汽车的结构中，雨刮器虽然是个比较小的零部件，但它的运作能有效保证雨天行车的安全性，是安全驾驶的关键因素之一。因此如果汽车的雨刮器能够根据下雨状况而自动调节其刮水速度和刮水的间隔时间，那么驾驶员就能在雨天更专注于其行驶路段的交通环境状况，从而可以减少各种与此相关的交通惨案。二、国内外雨量传感器研究现状雨量传感器通过自动检测降雨的强度，利用先进的传感技术、模拟信号处理技术、模式识别、预测控制算法，实时检测、分析、判断、控制刮水系统在合适的模式下工作,雨量传感器通过自动控制刮水系统，保持前挡风玻璃始终干洁，增强了驾驶员的可见度，同时保证驾驶员可以专心、集中精力开车，去除了事故隐患，增加了驾车的舒适度，得到了越来越多的市场关注。国内外许多汽车厂商研制以雨量传感器为基础的汽车雨刮器控制系统，来代替传统的人工控制的雨刮器。2.1 国外研究现状在国外主要是由博世(BOSCH)、电装( DENSO) 、科世达( KOSTAL) 、天合( TRW) 、法雷奥(VALEO)、海拉(HELLA)等一些大型供应商在生产车用雨量传感器。此外，还有不少国外技术人员不断地对雨量传感器技术进行深入研究和改进。2004 年，Jarajreh等人提出了用模糊逻辑控制结合等效电容电路的方法来检测雨水的类型8，雨水降落到等效电容的 2 个极板之间会改变等效电容的大小从而导致输出电压的变化毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告根据等效电容的大小和电路输出电压的关系制定一些模糊控制规则，从而检测到雨水大小的变化。2009 年，Anton Kummert 等人提出了一种适用于大多数中小型车辆的智能雨刷速度自动调节系统9，该文章中解释了传统的雨量传感器的功能和不同的视觉处理方法并提出了一种基于车载摄像头的新型雨量传感器的概念，在前挡风玻璃底部区域放置这用新型雨量传感器用来检测雨量大小，根据检测到的雨量大小来控制雨刷刮水速度，同时，设计了一种运算法则来减少处理时间。2010 年，Maresheim等人提出了一种运行在 10 或24 兆赫使用微波传感器的全电子式雨量计来测量雨滴引起的多普勒偏移，这个微波雨量计能很方便的与常规数据记录器连接，其缺点是会消耗大量电能，而优点是其功能强大及不会有机械零件磨损，在雨很大的时候，微波雨量计与翻斗雨量计测量结果差不多，而在雨较小的时候，微波雨量计比翻斗雨量计能测得更详细的信息。2.2国内研究现状国内对车用雨量传感器的研究和开发的时间较少，技术支持薄弱，市场份额小，产品应用推广面窄，仅有一些小型公司在做这块产品，如深圳肯创科技有限公司、深圳市海顺达电子有限公司、宏泰科技公司、嘉司通智能技术(北京)有限公司(比利时 IGE 公司中目分支)等。尽管国内对雨量传感器的技术还不成熟，但仍有不少国内研究人员在不断进行技术创新和革新。2009 年，陶志文研究了一种国外的基于模拟和数字混合电路的汽车红外雨量传感器10，实现了一种可直接配套汽车自动雨刮控制器的汽车红外雨量传感器，并在此基础上研究设计了一种基于 MCU 的改进型汽车红外雨量传感器方案。2011 年，张朝祥等人提出一种基于模糊控制理论的智能雨刷控制器11，该系统通过雨量传感器检测雨量大小，然后对雨量传感器的非线性信号进行处理，得到电压差分量和电压变化量，作为模糊控制系统的两个输人量，经模糊控制系统输出控制信号，调节 F430 单片机的 PWM 信号控制雨刷器的工作状态；通过在实际模型车中的应用说明了该算法在这类控制系统中是可行的；该系统采用模糊控制器取代传统的 PID 控制器。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告三、本课题的主要内容随着汽车工业的发展，国内汽车销量激增，路上交通日益拥堵，我国又是一个多雨的国家，在雨天行车的时间会很多，尽管每辆车都有雨刮器，但其中大多都需手动控制，这会使驾驶员注意力不能集中，驾车难度增大，从而引起了的交通事故。因此，本课题对汽车雨刷控制系统进行研究，将利用红外反射式雨量传感器控制雨刷工作，实现雨刷自动控制的目的。3.1了解了目前国内外各个汽车配件汽车零部件厂家生产的汽车雨量传感器。通过查阅文献，分析比较几种常用的汽车雨量传感器工作原理，选择红外反射式原理作为本课题的主要研究内容。3.2设计红外反射式雨量传感器的整个硬件系统及电路，包括 MCU选型、红外发射电路、硅光电池接收电路、前级放大电路、取样积分电路、差分放大电路、负反馈电路、通信电路以及电源电路组成，阐述了整个装置对雨水检测的工作原理，主要是采用取样积分法提取强背景噪声中的有效规律信号，并引入负反馈调节红外 LED 光源发光强度，通过检测闭环电路系统的震荡从而检测突溅在挡风玻璃上的雨滴，使传感器能够适应不同厚度的汽车前挡风玻璃，去除划痕和灰尘的干扰。3.3将汽车原有的手动雨刷控制系统改装成自动控制系统，将设计的红外反射式雨量传感器接入到雨刷自动控制系统中。参考文献1 郭剑鹰. 车用雨量传感器应用J. 汽车电器, 2008, 11: 27282 赵岩，王哈力，蒋贵龙等. 汽车智能雨刷系统的设计J. 电子科技, 2007 : 27703 陶志文. 汽车红外雨量传感器及其测试平台的研究D. 上海大学, 2009.4 贺建华, 汪梁, 赵福民. 反射式红外传感器电路的工作原理及应用J. 煤炭科技,2007 : 51545 张朝祥, 许伟明. 基于模糊控制理论的智能雨刷控制器J. 计算机测量与控制, 2011,19 : 309311毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告6 姜义成, 任守财. 基于 LIN 总线的雨量传感器测试系统的研制J. 计算机测量与控制,2009 : 191419167 乔勇惠. 光电传感器原理及应用J. 可编程控制器与工厂自动化, 2008 : 35398 Jarajreh M, Nortcliffe AL, Green R. Fuzzy logic and equivalent circuit approach to rain measurementJ. Electronics Letters, 20049 Anton Kummert, Su-Birm Park, Peter Egbert. Vision-based Rain Sensing with an In-Vehicle CameraC. Intelligent Vehicles Symposium, 200910 Mansheim T J, Kruger A, Niemeier J. A Robust Microwave Rain GaugeJ. Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on, 2010 :2204221011 McLoone Sean F, Hung Peter C, Irwin George W. Exploiting A Priori Time Constant Ratio Information in Difference Equation Two-Thermocouple Sensor CharacterizationJ. Sensors Journal, IEEE, 2006 : 1627163712赵岩,王哈力,蒋贵龙,等.汽车智能雨刷系统的设计J. 电子科技, 2007): 70-7213杨李箭,张美凤,姚骏.红外车用雨量传感器测试装置研究J.仪表技术, 2009): 60-63.14章旭 ，石进 ，谢立 . 基于相似性叙词表的模糊集合模型J 计算机科学，2008): 855-85815 吴昌友. 神经网络的研究及应用D. 东北农业大学, 2007业 设 计（论 文）开 题 报 告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）一、解决的问题1.1设计合适的雨量传感器。1.2将手动控制系统改为自动控制系统。