Проектирование автомобильной системы анти-коллизии с использованием ультразвукового датчика

Благодаря постоянному развитию автомобильных технологий, особенно в разработке технологии автономного вождения, все больше и больше оборудования для обнаружения расстояний будут продолжать появляться. В настоящее время в автомобиле, используемых четыре основных метода, используются в режиме авторадара миллиметрового радара; Система камеры режим дальности; режим лазерного дальности; Ультразвуковой режим дальности. Миллиметр волнового радара имеет проблему электромагнитных помех, и система камеры стоит дорого, чтобы затруднить популяризацию в автомобилях. Лазерное дальности имеет преимущества кратковременного времени измерения, большого диапазона, высокой точности и т. Д., Адаптируясь к потребностям автомобилей с низкой скорости до высокой скорости, избегая явления неточности, вызванной медленной скоростью, когда автомобиль движется. высокоскоростной. Ультразвуковой датчик измерения расстояния прост в принципе, он удобен для изготовления и относительно дешевой, но он подходит только для измерения короткого расстояния и низкоскоростного расстояния, поэтому он применяется для измерения расстояния только при изменении автомобиля. Система безопасной сигнализации, которая сочетает в себе измерение расстояния лазерного расстояния и измерение ультразвукового расстояния, предложенная в этой статье, предназначена для того, чтобы помочь водителю обнаружить и отображать расстояние между транспортным средством и окружающими препятствиями в различных условиях вождения и во многих направлениях. Когда расстояние препятствий меньше, чем установленное расстояние водитель на безопасном расстоянии, чтобы избежать аварии на дорожно -транспортном уровне, вызванной безвременным ответом водителя.

2. Дизайн схемы системы анти-Коллирования

Ключ к реализации избегания автомобильных столкновений заключается в применении систем измерения расстояний и предотвращения столкновений. Эта система состоит из модуля дальности, блока расчета управления, блока отображения, блока тревоги, единицы выполнения и т. Д. Модуль измерения расстоянияТочный ультразвуковой датчикВключает в себя модуль измерения лазерного расстояния, который работает, когда автомобиль движется вперед, и модуль измерения ультразвукового расстояния, который работает, когда автомобиль переходит. Эти два соответственно связаны с единицей управления через соответствующие цепи связи, которые могут контролировать препятствия вокруг автомобиля в различных условиях труда, таких как вперед и назад, и передавать расстояние между автомобилем и препятствием для устройство управления. Блок управления подключается через блок выполнения, блок тревоги и т. Д.

3. Принцип RANGING

Принцип ультразвукового дальности - это тип импульса, который использует свои характеристики отражения для работы.

Передача ультразвуковых волн в определенном направлении через ультразвуковой передатчик и начинать время при передаче. Ультразвуковые волны распространяются в воздухе и немедленно возвращаются, когда на пути сталкиваются препятствия. Ультразвуковой приемник останавливает время сразу после получения отраженных волн. Скорость распространения ультразвуковых волн в воздухе составляет C, а разница во времени t между передачей и приемом эха измеряется в соответствии с таймером, а расстояние между точкой передачи и препятствием может быть рассчитано, а именно: S = CT/2.

Принцип лазера отличается от принципаУльтразвуковой датчик датчикаАнкет Он использует метод триангуляции для дальности.

Передатчик посылает импульс вперед, и Echo отражается обратно после того, как получатель получает препятствие, а изображение Echo сходится на датчике через объектив, чтобы сформировать точку изображения. Когда объект, освещенный перемещением лазера, точка изображения также перемещается на датчик. При предпочтении, что базовая длина известна, и определяется относительное положение источника света, датчика и линзы, измеренный объект может быть точно определено путем измерения положения точки изображения на датчике.

4. Системное оборудование и его работа

Основной корпус контрольного и расчетного блока принимает одноцветный микрокомпьютер STC89C52RC, который представляет собой низковольтный высокопроизводительный микропроцессор Comos8 с программируемой и съемной памятью, только для чтения, производимой STC.

Благодаря интеллектуальной 8-битной процессоре и программируемой программной вспышке внутри системы он может обеспечить очень гибкие и ультра-эффективные решения для многих встроенных систем приложений управления. Зуммер и светодиодный свет образуют блок сигнализации, который может дать слышимую и визуальную тревогу во времени.

Кроме того, эта система использует датчик лазерного расстояния SRF02001A. Ультразвуковой датчик разработан с высокопроизводительным выделенным чипом, с высокой точностью и хорошей стабильностью. Команда ввода ввода в одном диапазоне - \"a/a \", а возвращаемые данные упакованы и отправляются в кадре. Ультразвуковые датчики обычно используются на рынке.

Когда автомобиль движется вперед, скорость высока, и все системы, кроме ультразвукового модуля, начинают работать. Блок управления (микроконтроллер) посылает команду диапазона (\"a/a \") на модуль лазерного диапазона через серийную схему последовательной связи RS232, чтобы управлять модулем лазера, чтобы излучать световые импульсы вперед, и модуль получает лазер, отраженный отраженный Из препятствий проанализируйте и вычислите расстояние между автомобилем и препятствием после импульса, и отправьте данные в микрокомпьютер с одним чипсом в пакете шестнадцатеричных чисел через схему связи RS232, удельное значение-\"EE+06+ * * * *+CC \", EE - это заголовок кадра, CC находится в конце кадра, третий * представляет результат шестнадцатеричного измерения.

После того, как однохип-микрокомпьютер преобразован в десятичную систему, схема дисплея динамически отображает S-расстояния препятствия и в то же время считается, что если S меньше, чем установленное порог k, красный светодиодный свет тревоги Устройство будет продолжать вспыхивать, и зуммер будет продолжать тревожить, чтобы напомнить, что вождение персонала должно принять своевременные меры против столкновения. Когда драйвер все еще не принимает эффективные меры после определенного периода времени, микрокомпьютер с одним чипсом делает аварийный тормоз, чтобы активно избегать столкновения.

Когда автомобиль переходит, скорость низкая, а датчик ультразвукового модуля заменяет модуль лазера. Под управлением сигнала высокого уровня с портом IO однохип-микрокомпьютер более 10US он автоматически передает квадратные волны 40 кГц назад.

После возврата ультразвуковой волны микрокомпьютер с одним чипсом измеряет ультразвуковое время в круглой поездке от высокой продолжительности контакта INT0 и получает расстояние между автомобилем и препятствием посредством преобразования. После этого каждая единица системы используется для достижения той же анти-столкновения, что и лазерное диапазон.

5. Дизайн системного программного обеспечения

Он показывает дизайн программного обеспечения для измерения ультразвукового расстояния. После того, как система запускается, датчик ультразвукового модуля излучает ультразвуковые волны назад и запускает таймер при получении ультразвуковых волн. Расстояние препятствий S рассчитывается по временному времени измерения, а единица дисплея динамически отображает непрерывно изменяющееся расстояние S. Если расстояние S меньше, чем пороговое значение установки, система даст звуковой и визуальный сигнал тревоги, светодиодные огни будут сохранять Мигает, и зуммер будет продолжать звучать, чтобы напомнить водителю, чтобы они своевременно приняли меры, чтобы избежать столкновений. Если расстояние S все еще меньше, чем установленное порог после задержки в 1 секунду, это указывает на то, что драйвер не выполнил какую -либо эффективную работу. Следовательно, система контролирует автомобиль с чрезвычайной ситуацией в тормозах и активно избегает предотвращения столкновений. Она показывает дизайн программного обеспечения для лазерного диапазона. После того, как лазерный модуль испускает и получает лазерные импульсы, внутренняя схема модуля одновременно завершает расчет расстояния S. Если s меньше порога, выдается тревога.

6. Заключение

Система выбирает комбинированный метод измерения расстояния, который объединяет датчик лазера иультразвуковой датчик для измерения расстоянияАнкет Метод измерения расстояния одного датчика значительно ограничен условиями применения датчика, и трудно соответствовать сложному состоянию вождения и изменчивой внешней среде автомобиля, поэтому преимущества этой системы очевидны. В различных состояниях вождения, таких как вперед, обратная, низкая скорость, высокая скорость и т. Д., Система может эффективно контролировать и расстояние препятствий в окружающей среде автомобиля, чтобы автомобиль мог активно предотвратить столкновения и предотвратить дорожные несчастные случаи. Исследовательские перспективы.