Design af bil anti-kollisionssystem ved hjælp af ultralydsafstandstransducer

Med den fortsatte udvikling af bilteknologi, især udviklingen af ​​autonom kørselsteknologi, vil mere og mere afstandsdetektionsudstyr fortsætte med at dukke op. På nuværende tidspunkt er der fire hovedmetoder, der anvendes i bilafstandsmåling: millimeterbølgeradar-afstandstilstand; kamera system spænder mode; laser rækkevidde mode; ultralydsafstandstilstand. Millimeterbølgeradaren har problemet med elektromagnetisk interferens, og kamerasystemet er dyrt at gøre det svært at popularisere i biler. Laserrækkevidde har fordelene ved kort måletid, stor rækkevidde, høj nøjagtighed osv., tilpasser sig til bilernes rækkeviddebehov fra lav hastighed til høj hastighed, og undgår fænomenet med rækkevidde unøjagtighed forårsaget af langsom rækkeviddehastighed, når bilen kører med høj hastighed. Ultralydsafstandsmålingssensor er i princippet enkel, den er praktisk at fremstille og relativt billig, men den er kun egnet til afstandsmåling på kort afstand og lav hastighed, så den anvendes til afstandsmåling, når bilen bakker. Sikkerhedsalarmsystemet, der kombinerer laserafstandsmåling og ultralydsafstandsmåling foreslået i dette papir, er designet til at hjælpe føreren med at registrere og vise afstanden mellem køretøjet og omgivende forhindringer i en række forskellige kørselsforhold og flere retninger. Når forhindringsafstanden er mindre end den indstillede afstand, skal føreren holde en sikker afstand for at undgå en trafikulykke forårsaget af førerens utidige reaktion.

2. Skema design af anti-kollision system

Nøglen til at realisere bilkollisionsundgåelse ligger i anvendelsen af ​​afstandsmålings- og kollisionsundgåelsessystemer. Dette system er sammensat af afstandsmodul, kontrolberegningsenhed, displayenhed, alarmenhed, udførelsesenhed osv. Afstandsmålingsmodulet for nøjagtig ultralydstransducer inkluderer et laserafstandsmålingsmodul, der fungerer, når bilen kører fremad, og et ultralydsafstandsmålingsmodul, der fungerer, når bilen bakker. De to er henholdsvis forbundet til styreenheden gennem deres respektive kommunikationskredsløb, som kan overvåge forhindringerne omkring bilen under en række forskellige arbejdsforhold såsom fremad og bagud af bilen, og overføre afstanden mellem bilen og forhindringen til kontrolenheden. Styreenheden er forbundet gennem udførelsesenheden, alarmenheden osv., der udfører lyd- og lysalarmer, aktiv bremsning og andre antikollisionsfunktioner.

3. Rangeringsprincip

Princippet for ultralydsmåling er pulsreflektionstypen, som bruger sine reflektionsegenskaber til at fungere.

Transmission af ultralydsbølger i en bestemt retning gennem ultralydssenderen, og start timing, mens du sender. Ultralydsbølgerne forplanter sig i luften og vender tilbage med det samme, når de støder på forhindringer på vejen. Ultralydsmodtageren stopper timingen umiddelbart efter at have modtaget de reflekterede bølger. Udbredelseshastigheden af ​​ultralydsbølger i luften er C, og tidsforskellen t mellem transmission og modtagelse af ekkoet måles i henhold til timeren, og afstanden S mellem transmissionspunktet og forhindringen kan beregnes, nemlig: S=Ct/2.

Princippet om laserafstand er forskelligt fra princippet om ultralyds transducer sensor . Den bruger trianguleringsmetoden til at måle.

Senderen sender en puls fremad, og ekkoet, der reflekteres tilbage efter at have stødt på en forhindring, modtages af modtageren, og ekkobilledet konvergeres på sensoren gennem linsen for at danne et billedpunkt. Når objektet oplyst af laseren bevæger sig, bevæger billedpunktet sig også på sensoren. Under den forudsætning, at basislinjelængden er kendt, og den relative position af lyskilden, sensoren og linsen bestemmes, kan det målte objekt bestemmes nøjagtigt ved at måle billedpunktets position på sensoren.

4. Systemhardware og dets drift

Hoveddelen af ​​kontrol- og beregningsenheden anvender STC89C52RC single-chip mikrocomputer, som er en lavspændings, højtydende COMOS8 mikroprocessor med 8K bytes flash programmerbar og udtagelig skrivebeskyttet hukommelse produceret af STC.

Med en smart 8-bit CPU og programmerbar Flash i systemet kan den levere meget fleksible og ultraeffektive løsninger til mange indlejrede kontrolapplikationssystemer. Buzzeren og led-lyset danner en alarmenhed, som kan give en hørbar og visuel alarm i tide.

Derudover bruger dette system SRF020M01A laserafstandssensor. Ultralydssensoren er designet med en højtydende dedikeret chip, med høj nøjagtighed og god stabilitet. Indtastningskommandoen til enkelt områdefinding er 'a/A', og de returnerede data pakkes og sendes i en ramme. ultralydssensorer er almindeligt anvendte på markedet.

Når bilen kører fremad, er hastigheden høj, og alle systemer undtagen ultralydsmodulet begynder at virke. Kontrolenheden (mikrocontrolleren) sender en afstandskommando ('a/A') til laserafstandsmodulet gennem det serielle kommunikationskredsløb RS232 for at styre laserafstandsmodulet til at udsende lysimpulser fremad, og modulet modtager laseren reflekteret tilbage fra forhindringer. Analyser og beregn afstanden mellem bilen og forhindringen efter dataimpulsen i et enkelt mikrochipnummer til computeren i en enkelt hexade-pakke. RS232 kommunikationskredsløb, den specifikke værdi er 'ee+06+* * * *+cc', ee er rammehovedet, cc er I slutningen af rammen repræsenterer den tredje * det hexadecimale måleresultat.

Efter at single-chip mikrocomputeren er konverteret til et decimalsystem, viser displaykredsløbet dynamisk forhindringsafstanden S, og samtidig vurderes det, at hvis S er mindre end den indstillede tærskel K, vil det røde LED-lys på alarmenheden fortsætte med at blinke, og summeren vil fortsætte med at alarmere for at minde om kørsel. Personalet skal træffe rettidige antikollisionsforanstaltninger. Når chaufføren stadig undlader at træffe effektive foranstaltninger efter et vist tidsrum, får enkelt-chip mikrocomputeren udførelsen en nødbremse for aktivt at undgå kollisionen.

Når bilen bakker, er hastigheden lav, og ultralydsmodulsensoren erstatter laserafstandsmodulet. Under kontrol af højniveausignalet med IO-porten på single-chip mikrocomputeren større end 10US, sender den automatisk 40KHZ firkantbølger bagud.

Efter at ultralydsbølgen vender tilbage, måler single-chip-mikrocomputeren ultralyds-rundturtiden fra INT0-stiftens høje varighed og opnår afstanden mellem bilen og forhindringen gennem konvertering. Bagefter bruges hver enhed i systemet til at opnå det samme antikollisionsarbejde som laserafstandsmåling.

5. System software design

Det viser designet af softwaren til ultralydsafstandsmåling. Efter at systemet er startet, udsender ultralydsmodulsensoren ultralydsbølger bagud og starter timeren, mens den modtager ultralydsbølgerne. Forhindringsafstanden S beregnes ud fra måletiden T, og displayenheden viser dynamisk den kontinuerligt skiftende afstand S. Hvis afstanden S er mindre end den indstillede tærskel, vil systemet give en hørbar og visuel alarm, LED-lysene vil blive ved med at blinke, og summeren vil blive ved med at bippe for at minde chaufføren om at træffe rettidige foranstaltninger for at undgå kollisioner. Hvis afstanden S stadig er mindre end den indstillede tærskel efter en forsinkelse på 1 sekund, indikerer det, at føreren ikke har udført nogen effektiv operation. Derfor styrer systemet bilen for at bremse nødsituationer og aktivt undgå kollisionsforebyggelse. Det viser laserens rækkevidde-softwaredesign. Efter at lasermodulet udsender og modtager laserimpulser, afslutter modulets interne kredsløb samtidig beregningen af ​​afstanden S. Hvis S er mindre end tærsklen, udsendes en alarm.

6 Konklusion

Systemet vælger en kombineret afstandsmålemetode, der kombinerer en laserafstandssensor og en ultralydstransducer til afstandsmåling . Afstandsmålingsmetoden for en enkelt sensor er stærkt begrænset af sensorens anvendelsesbetingelser, og det er vanskeligt at opfylde bilens komplekse køretilstand og omskiftelige eksterne miljø, så fordelene ved dette system er indlysende. I en række forskellige køretilstande såsom frem, bak, lav hastighed, høj hastighed osv., kan systemet effektivt overvåge og distancere forhindringer i bilens omgivende miljø, så bilen aktivt kan forhindre kollisioner og forhindre trafikulykker. Forskningsudsigter.