超声测距参考资料

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1、探测器发出雷达波并收集反射回来的雷达波从而发现目标并定位,定位不存在距离肓 区,且容易实现极高的距离分辨力。但是由于干扰源较多、杂波对消以及多目标测量等要求, 毫米波雷达测距对微处理器的计算、分析能力有很高的要求,另外,这种探测器发射器和接 收器同时作用,当探测距离较远时,所需功率会变得很大,导致该测距方法的作用距离有限。作为非接触检测识别手段的一种,波长短、方向性好、能够呈射线定向传播且反射效果 显著。这些特性有利于选用超声波做媒体,测定物体的位置、距离甚至形状等。超声波防撞 技术主要是利用超声波回声测距原理,测量出车后一定距离内的物体,及时显示出车后障碍 物的距离和方位,按照安全区、警示区

2、、紧急停车区分段距离给出报警或语音信号,以警示 车辆处于不同的紧急状态,司机可据此作出相应措施,防止事故的发生。具备以下优点:1.超声波指向性强,能量消耗缓慢,因此可以直接测量较近目标的距离。2. 超声波对色彩、光照度不敏感,可适用于识别透明、半透明及漫反射差的物体(如玻璃、抛 光体),抗干扰性好。3.超声波对外界光线和电磁场不敏感,可用于黑暗、有灰尘或烟雾、 电磁干扰强、有毒等恶劣环境。4.超声波传感器结构简单、体积小、费用低、信息处理简单 可靠易于小型化与集成化,并且可以进行实时控制。这种方法的工作原理与微波雷达测距相似,测距方式分为连续波和脉冲波两种。连续 波相位测距是用无线电波段的频率

3、,对激光束进行幅度调制并测定调制光往返测线一次所产 生的相位延迟,再根据调制光的波长换算此相位延迟所代表的距离,即用间接方法测定出光 经往返测线所需的时间。激光脉冲测距是利用测量往返脉冲间隔时间,获知距离。测时方法 是在确定时间起止点之间用时钟脉冲填充计数这种方法精度很高。红外线的波长比可见光长,是肉眼看不见的光,有显著的热效应和较强的穿透云雾的 能力。同时,任何物体在任何时候都会发出红外线。红外线测距和激光、超声波测距在原理 上基本相同,均是根据发射波和反射波的时间来判断目标的距离,红外线测距在技术上难度 不大,构成的测距系统成本低廉,但由于红外线式传感器是基于测量传感器附近物体所发射 的热

4、能来实现测距的,缺点是响应时问过长,使驾驶员得到的提前报警常常不足以躲避碰撞, 从而限制了其在车辆碰撞报警系统的应用。视觉信号可以最全面地包含道路中的所有信息,同时可以充分利用所要识别的道路以 及车辆在特征和模型上的特点,特别是对于结构化道路,场景较为简易,目标突出,使用合 适的图像处理算法可以很有效地实现目标检测,同时摄像头成本与激光、雷达等相比要低很 多。因此,利用机器视觉进行汽车自动驾驶以达到自动防撞是目自矿智能汽车的最佳方案之一。应用无线网络技术,车车通信系统可以克服盲点比如当转弯或者通过的时候。主要有基 于ZIGBEE基于GPRS基于WCDMA和基于GPS的防撞预警系统.系统具有如下

5、优点:(1)采集周边信息时无盲点;(2)利用GPS进行观测,不受实践、 地点约束,可以全天候不间断地进行工作,随着GPS精度的提高,完全能够代替光学传感 器;(3)低成本。越来越多的汽车上配备GPS,不必再安装其余的传感器,降低了系统的 成本;(4)抗干扰性好、保密性强汽车防撞系统,是防止汽车发生碰撞的一种智能装谿。它能够自动发现可能与汽车发 生碰撞的车辆、行人、或其他障碍物体,发出警报或同时采取规避等措施,以避免碰撞的发 生。汽车防撞系统主要由以下三个部分:信息采集模块,是系统的信息获取部分。驾驶员在行车中所道路、车辆和路况等信息 将直接影响到汽车的主动安全性.为此,系统识别外界信息的传感器

6、,通过测量装谿感测外 界危险信号,然后把这些计算处理。目前用于车辆外界识别的传感器主要有超声波、激光、 毫红外线、CCD摄像机等。信息决策模块,是系统的信息处理部分。它是智能控制系统枢,通过对外界的信息进 行处理判断,做出快速、准确的反应.这一部分编制相应的软件包并与硬件相结合,以实现 信息处理智能化信息采集的是相结合的模式,来提高系统处理数据的能力。执行机构,是一个智能化的制动系统。它是汽车安全驾驶的保障.如果ECU通过车速和 距离测量后判定将要发生碰撞,安全系统就动发出一个紧急制动信号,制动器工作,车辆减 速运行,直至车辆与障碍大于预警安全距离后,再自动解除制动工作。Martin Abre

7、u, J.M., Ceres, R. and Freire, T., Ultrasonic Ranging: Envelope Analysis Gives Improved Accuracy, Sensor Review, VOl. 12 No. 1, 1992, pp. 17-21.Fox, J.D., Khuri-Yakub, B.T. and Kino, GS., High Frequency Acoustic Wave Measurement in Air, in Proceedings of IEEE 1983 Ultrasonic Symposium, October 31-2

8、November, 1983, Atla nta, GA, pp. 581-4.Parrilla, M., Anaya, J.J. and Fritsch, C., Digital Signal Processing Techniques for High Acc uracy Ultrasonic Range Measurements, IEEE Transactions: Instrumentation and Measurement, V ol. 40 No. 4, August 1991, pp. 759-63.Canali, C., Cicco, GD., Mortem, B., Pr

9、udenziati, M., and Taron, A., A Temperature Compen sated Ultrasonic Sensor Operating in Air for Distance and Proximity Measurement, IEEE Transac tion on Industry Electronics, Vol. IE-29 No. 4, 1982, pp. 336-41.Martin, J.M., Ceres, R., Calderon, L and Freire, T., Ultrasonic Ranging Gets Thermal Corre

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13、他国,分别是美国的2.3倍、德国的18.4倍、日本的13.4倍。当现代家庭充分 的享受汽车带来方便的同时,也为此付出了沉重的代价。据统计,我国自2010年至2010 年,已有150多万人死于道路交通事故,其中大部分的道路交通事故为汽车追尾碰撞事故。 面对当今这种现状,设计出一种反应快,稳定性好而且经济实用的汽车防撞报警系统势在必 行。汽车已经是一种非常成熟的工业制成品。尤其在机械方面几乎没有太多的潜力可挖, 目前主要在电控方面丰富和加强,随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用,汽车上的 电子控制单元越来越多,例如电子燃油喷射装置、防抱死制动装置ABS)、安全气囊装置、 电控门窗装置和主动悬架等

14、等。在这种情况下,如果仍采用常规的布线方式,即电线一端与 开关相接,另一端与用电设备相通,将导致车上电线数目的急剧增加,使得电线的质量占整 车质量的4%左右。另外,电控系统的增加虽然提高了轿车的动力性、经济性和舒适性,但 随之增加的复杂电路也降低了汽车的可靠性,增加了维修的难度。由于总线系统具有传输速 率高,抗干扰能力强,硬件连接方便等突出特点,非常适合用于汽车系统中,解决众多测试 与控制仪器之间的数据交换问题。汽车防撞预警系统的核心在于快速、准确地测量出汽车与障碍物之间的距离,并及时 发出报警信号,同时通知其它的汽车控制系统(如刹车系统)以达到防止碰撞的目的。实现 距离非接触检测的方法很多。

15、目前,非接触式测距系统常采用超声波、激光和雷达。超声波防撞技术主要是利用超声波回声测距原理,测量出车后一定距离内的物体,及 时显示出车后障碍物的距离和方位,按照安全区、警示区、紧急停车区分段距离给出报警或 语音信号,以警示车辆处于不同的紧急状态,司机可据此作出相应措施,防止事故的发生。 超声波测距装置一般由发射器、接收器和信号处理电路三部分组成。通常发射器、接收器可 用一体化收发器完成,信号处理电路通过89C51或89C52系列单片机实现。应用在汽车测距避撞上的雷达波,通常是频率在30GHz以上的毫米电磁波。它利用电 磁波发射后遇到障碍物反射的回波对其不断检测,计算出与前方或后方障碍物的相对速

16、度和 距离,经过分析判断,对构成危险的目标按程度不同进行报警,控制车辆自动减速,直到自 动刹车。车辆行进中,发射机产生的雷达窄波束向前发射调频连续波信号,当发射信号遇到目 标时被反射回来,并为同一天线接收,经混频放大处理后,可用其差拍信号时间差来表示雷 达与目标的距离,把对应的脉冲信号送到微处理器处理计算,得到距离数值,再根据差频信 号相差与相对速度关系,计算出目标对雷达的相对速度;微处理器将上述两个物理量代入危 险时间函数数字模型后,即可算出危险时问;当危险程度达到各种不同级别时,分别输出报 警信号或通过车辆控制电路去控制车速或刹车嗍。激光测距的工作原理与微波雷达测距相似,具体的测距方式有连续波和脉冲波两种。连续波相位测距是用无线电波段的频率,对激光束进行幅度

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