自行車安全預警系統
（一）立項依據與研究內容
隨著社會的發展，社會工業化越來越成熟，小到人們的衣食住行，大到各個建築製造行業都需要大量的能源來維持，這些給我們帶來高效率、簡介方便的生活的同時，也不可避免的產生了大量的工業汙染，讓人類的生存環境不斷惡化，嚴重的影響到了我們的身體健康。所以，越來越多的人開始意識到綠色出行、保護環境的重要性。自行車無疑是一種極佳的交通工具。
它不僅可以達到節約能源，保護環境的目的，還可以讓人們鍛鍊身體，大大提高人們的健康狀態。但是現在人們對於娛樂休閒的要求也變得很高，大部分人希望能在騎行的時候可以聽**、廣播等，放鬆身心。但這些就會帶來另乙個問題，那就是騎行時的安全問題。
人們在戴上耳機聽**廣**松自己的同時，也會失去對外界聲音的正常接收，這使得我們不能靈敏的判斷周圍的情況，不能正確的對危險進行躲避，容易有危險。所以，針對這一問題，我們研究設計了自行車安全預警系統，可以利用速度感測器和訊號發射訊號接收系統，在有危險時給騎車人報警提示，以有效躲避危險**，提高人們騎行時的安全性，讓人們在健康娛樂的時候更加安全。
1.2國內外的研究現狀
1.2.1 國內研究現狀
國內目前也有一些關於自行車安全預警系統的設計，但與本方案的功能有著本質上的不同，其設計目的是為了測量自行車的行駛速度，在行駛速度過高時給出報警訊號，從而保證自行車可以在乙個較安全的速度上行駛，避免因為駕駛者自身將速度加的過大而產生的危險，起到保護駕駛者的目的。同時，設計中也加入了發電系統，利用自行車車輪的轉動發電，用作車燈、控制系統的能源，已達到節約能源的目的。其原理圖如圖1所示。
【1】發電單元為系統執行提供能源，控制中心是整個系統的核心，完成感測器資料處理和系統執行控制，燈光控制單元完成光照強度測量和燈光控制，車速控制單元完成速度的測量、顯示和預警，溫度測量單元完成溫度的測量和顯示。【1】
圖1自行車安全預警系統
國內還有一款自行車防撞系統--接近預警模組，該系統主要利用超聲波測距裝置以及微控制器處理器等裝置完成對其他物體與自行車距離的測量，將資料處理結果傳輸到顯示器上，給駕駛者提示，從而在有物體接近自行車時給出預警，提醒人們盡快做出轉變，可以起到防撞的效果。其構成圖如圖2所示。
圖2 自行車防撞系統構成
1.2.2國外的研究現狀
目前國外關於安全報警系統也有一些產品，但是這些產品多是應用於汽車上。如圖3所示，該系統是通過將雷達安裝在汽車上，通過車上的訊號接收和處理裝置將汽車與其他汽車的距離顯示給駕駛員，從而給駕駛員訊號，了解到車距，保證安全。【2】
圖3大型車體的預警系統【2】
從以上研究現狀可以看出，現有的預警系統主要存在以下幾個方面的問題：
a) 可以測量自行車的行駛速度，避免由於駕駛者的超速等因素引發的危險，但不能實現對來自其他方面危險（如有超速汽車撞向駕駛者）的預防報警，不能很好的保證駕駛者的安全。
b) 國外的很多產品不能應用於自行車上。
c) 只能做到距離提示，不能明確判斷相對速度，不能準確的判斷出是否有危險。
因此，本專案提出了自行車安全預警系統。
主要參考文獻：
[1]顏禹,張歡韻,傅成錦,張開洪.現代電子技術.2013-01-24 13:43:47
針對以上預警系統所遇到的問題，並且為了車手在騎車聽歌過程中避免事故的發生，我們設計了乙個簡易的自行車預警提醒裝置，可以讓車手在聽歌的同時能接收到周圍的車輛對自己的影響，從而來注意行駛。我們的設計系統如圖4。
圖5 山地車時速表
2.2.3 訊號接收與處理裝置
經過雷達發射、。所以此處我們需要乙個訊號接收與處理系統來完成此項工作。
系統應當具有根據雷達訊號的接收方向以及車速計算出各個方向的物體相對自行車的相對速度、距離，從而判斷會不會對騎車的人產生威脅。若是有威脅，通過訊號輸出系統向騎車人發出報警訊號；如果沒有威脅，則不發出訊號。要完成此功能，要求訊號接收與處理系統有一定的計算判斷能力。
所以可以用微控制器實現。其體積不會太大，**低廉，可以很好的適應於本專案所作系統。
2.2.4 訊號輸出系統
訊號採集系統與速度測量系統得到的資料經過訊號處理系統的處理之後，會向使用者發出結果訊號，此時就需要訊號輸出系統。如果採用傳統的資料線連線，會對騎車人造成一定的影響，使其不能很好的活動，所以此系統中我們採取藍芽裝置來實現訊號的輸出傳輸，這樣可以更好的適應系統。
2.3擬解決的問題
本專案為自行車安全預警系統，系統完成後，可以直接裝到自行車，與聽**或廣播的外部裝置以及耳機連線。在無危險時正常**，當有危險時，系統會直接向耳機中輸入報警訊號，提醒騎車人注意採取措施避免危險。專案中，如何將車用雷達改進成為更加輕便、小巧的自行車用雷達是乙個需要我們解決的問題，各個系統間訊號的傳輸、訊號的處理也是需要解決的問題。
3. 擬採取的研究方案及可行性分析。
3.1研究方案
本專案需要將車用雷達測速裝置利用到自行車上，所以需要對雷達進行改進。所以要在一定程度上減小雷達的體積降低其製造成本，所以需要專用的測試儀器與測試場所，完成對雷達的改進。
對訊號處理系統的微控制器也需要利用計算機的裝置寫入程式，已完成計算的需求。
由於外部裝置與訊號輸出系統以及耳機與訊號輸出系統之間需要連線，如果用資料線連線會對騎車造成影響，所以需要進行藍芽連線，這樣會更加簡便。
3.2可行性分析
由於此系統作出後可以大大提高人們騎行時的安全，其造價也不會很高，且簡介輕便。製造過程所遇到的問題都可以很好的解決，所以可行性很高。
4. 年度研究計畫及預期研究結果。（包括擬組織的重要學術交流活動、國際合作與交流計畫等）（可用甘特圖表示）
（二）研究基礎與工作條件
1.工作基礎
無相關工作經驗2. 工作條件
測速裝置測試系統，需要使用測量裝置驗證自行車速度測試儀測量結果是否正確。
微控制器搭建條件。訊號處理系統為乙個微控制器，但是微控制器的傳遞函式需要我們設定，所以需要計算機以及資料傳輸裝置。
產品效能測試環境。需要特定環境測量系統工作是否正常，是否可以起到應有的作用。
3. 申請人簡介
周偉蒙，本科學歷，在此專案中負責專案申請書的撰寫，參加了2013--2023年度機械設計創新大賽。
趙列斌，本科學歷，在此專案中負責綜述報告的撰寫，參加了2013--2023年度機械設計創新大賽。
王劍虹，本科學歷，在此專案中負責製作ppt與答辯，參加了2013--2023年度機械設計創新大賽。
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