Projektiranje automobilskog sustava protiv sudara korištenjem ultrazvučnog pretvornika dometa

Sa stalnim napretkom automobilske tehnologije, posebno razvojem tehnologije autonomne vožnje, nastavit će se pojavljivati ​​sve više opreme za detekciju udaljenosti. Trenutačno postoje četiri glavne metode koje se koriste u automobilskom mjerenju udaljenosti: radarski način radara milimetarskih valova; način rada sustava kamere; način laserskog određivanja udaljenosti; način ultrazvučnog mjerenja udaljenosti. Radar milimetarskih valova ima problem elektromagnetskih smetnji, a sustav kamera je skup da bi se teško popularizirao u automobilima. Lasersko određivanje udaljenosti ima prednosti kratkog vremena mjerenja, velikog dometa, visoke točnosti, itd., prilagodbe potrebama određivanja dometa automobila od male brzine do velike brzine, izbjegavajući fenomen netočnosti određivanja dometa uzrokovane malom brzinom određivanja dometa kada automobil vozi velikom brzinom. Ultrazvučni senzor za mjerenje udaljenosti je u principu jednostavan, jednostavan za proizvodnju i relativno jeftin, ali je prikladan samo za mjerenje udaljenosti na kratkim udaljenostima i malim brzinama, pa se primjenjuje za mjerenje udaljenosti kada automobil vozi unatrag. Sigurnosni alarmni sustav koji kombinira lasersko mjerenje udaljenosti i ultrazvučno mjerenje udaljenosti predložen u ovom radu je dizajniran da pomogne vozaču da otkrije i prikaže udaljenost između vozila i okolnih prepreka u različitim uvjetima vožnje i više smjerova. Kada je udaljenost prepreke manja od zadane udaljenosti vozač na sigurnoj udaljenosti kako bi izbjegao prometnu nezgodu uzrokovanu nepravovremenim reagiranjem vozača.

2. Shema sustava protiv sudara

Ključ za postizanje izbjegavanja sudara automobila leži u primjeni sustava za mjerenje udaljenosti i izbjegavanje sudara. Ovaj sustav se sastoji od modula za mjerenje udaljenosti, jedinice za izračun kontrole, jedinice za prikaz, jedinice za alarm, jedinice za izvršenje itd. Modul za mjerenje udaljenosti od precizni ultrazvučni pretvornik uključuje laserski modul za mjerenje udaljenosti koji radi kada se automobil kreće naprijed i ultrazvučni modul za mjerenje udaljenosti koji radi kada automobil ide unatrag. Njih dvoje su međusobno povezani s upravljačkom jedinicom putem svojih odgovarajućih komunikacijskih krugova, koji mogu nadzirati prepreke oko automobila u različitim radnim uvjetima, kao što su naprijed i natrag od automobila, i prenijeti udaljenost između automobila i prepreke kontrolnoj jedinici. Upravljačka jedinica povezana je preko izvršne jedinice, alarmne jedinice itd. koja izvodi zvučne i svjetlosne alarme, aktivno kočenje i druge funkcije protiv sudara.

3. Princip rangiranja

Načelo ultrazvučnog određivanja raspona je vrsta refleksije pulsa, koja za rad koristi svoje karakteristike refleksije.

Odašiljanje ultrazvučnih valova u određenom smjeru kroz ultrazvučni odašiljač i početak mjerenja vremena tijekom odašiljanja. Ultrazvučni valovi se šire u zraku i odmah se vraćaju kada naiđe na prepreke na putu. Ultrazvučni prijemnik prestaje mjeriti vrijeme odmah nakon primanja reflektiranih valova. Brzina širenja ultrazvučnih valova u zraku je C, a vremenska razlika t između prijenosa i prijema odjeka mjeri se prema mjeraču vremena te se može izračunati udaljenost S između točke prijenosa i prepreke, i to: S=Ct/2.

Princip laserskog određivanja udaljenosti razlikuje se od principa senzor ultrazvučnog pretvarača . Za rangiranje koristi metodu triangulacije.

Odašiljač šalje impuls naprijed, a odjek koji se reflektira unatrag nakon susreta s preprekom prima prijemnik, a slika odjeka konvergira se na senzoru kroz leću kako bi se formirala točka slike. Kada se objekt osvijetljen laserom pomiče, pomiče se i točka slike na senzoru. Pod pretpostavkom da je duljina osnovne crte poznata i da je određen relativni položaj izvora svjetlosti, senzora i leće, izmjereni objekt može se točno odrediti mjerenjem položaja točke slike na senzoru.

4. Hardver sustava i njegov rad

Glavno tijelo kontrolne i proračunske jedinice usvaja STC89C52RC mikroračunalo s jednim čipom, koje je niskonaponski COMOS8 mikroprocesor visokih performansi s 8K bajta programibilnom i izmjenjivom memorijom samo za čitanje koju proizvodi STC.

S pametnim 8-bitnim CPU-om i Flashom koji se može programirati unutar sustava, može pružiti vrlo fleksibilna i ultra-učinkovita rješenja za mnoge ugrađene upravljačke aplikacijske sustave. Zujalica i LED svjetlo čine alarmnu jedinicu, koja može dati zvučni i vizualni alarm na vrijeme.

Osim toga, ovaj sustav koristi laserski senzor udaljenosti SRF020M01A. Ultrazvučni senzor dizajniran je s namjenskim čipom visokih performansi, visoke točnosti i dobre stabilnosti. Jedna ulazna naredba za pronalaženje raspona je 'a/A', a vraćeni podaci pakiraju se i šalju u okviru. ultrazvučni senzori se obično koriste na tržištu.

Kada se automobil kreće naprijed, brzina je velika, a svi sustavi osim ultrazvučnog modula počinju raditi. Upravljačka jedinica (mikrokontroler) šalje naredbu za određivanje udaljenosti ('a/A') modulu za lasersko određivanje dometa putem RS232 serijskog komunikacijskog kruga za upravljanje modulom za lasersko određivanje dometa da emitira svjetlosne impulse naprijed, a modul prima laser reflektiran natrag od prepreka. Analizirajte i izračunajte udaljenost između automobila i prepreke nakon impulsa i pošaljite podatke mikroračunalu s jednim čipom u paketu heksadecimalnih brojeva putem RS232 komunikacijski krug, specifična vrijednost je 'ee+06+* * * *+cc', ee je zaglavlje okvira, cc je Na kraju okvira, treće * predstavlja heksadecimalni rezultat mjerenja.

Nakon što se mikroračunalo s jednim čipom pretvori u decimalni sustav, sklop zaslona dinamički prikazuje udaljenost prepreke S, a istovremeno se procjenjuje da će, ako je S manji od postavljenog praga K, crveno LED svjetlo alarmne jedinice nastaviti bljeskati, a zujalica će nastaviti alarmirati da podsjeti na vožnju. Osoblje će poduzeti pravovremene mjere protiv sudara. Kada vozač i dalje ne uspije poduzeti učinkovite mjere nakon određenog vremenskog razdoblja, mikroračunalo s jednim čipom koči izvršnu jedinicu u nuždi kako bi aktivno izbjegao sudar.

Kada automobil vozi unatrag, brzina je mala, a senzor ultrazvučnog modula zamjenjuje modul za lasersko određivanje udaljenosti. Pod kontrolom signala visoke razine s IO priključkom mikroračunala s jednim čipom većim od 10US, automatski prenosi kvadratne valove od 40KHZ unatrag.

Nakon što se ultrazvučni val vrati, mikroračunalo s jednim čipom mjeri vrijeme povratnog putovanja ultrazvuka na temelju trajanja visoke razine pina INT0 i dobiva udaljenost između automobila i prepreke putem pretvorbe. Nakon toga se svaka jedinica sustava koristi za postizanje istog rada protiv sudara kao kod laserskog određivanja udaljenosti.

5. Dizajn softvera sustava

Prikazuje dizajn softvera za ultrazvučno mjerenje udaljenosti. Nakon pokretanja sustava, senzor ultrazvučnog modula emitira ultrazvučne valove unatrag i pokreće mjerač vremena dok prima ultrazvučne valove. Udaljenost prepreke S izračunava se iz vremena mjerenja T, a jedinica za prikaz dinamički prikazuje stalno promjenjivu udaljenost S. Ako je udaljenost S manja od postavljenog praga, sustav će dati zvučni i vizualni alarm, LED svjetla će nastaviti bljeskati, a zujalica će nastaviti piskati kako bi podsjetila vozača da poduzme pravovremene mjere za izbjegavanje sudara. Ako je udaljenost S još uvijek manja od postavljenog praga nakon odgode od 1 sekunde, to znači da vozač nije izvršio nikakvu učinkovitu radnju. Stoga sustav kontrolira automobil kako bi hitno kočio i aktivno izbjegao prevenciju sudara. Prikazuje dizajn softvera za lasersko određivanje udaljenosti. Nakon što laserski modul emitira i primi laserske impulse, unutarnji krug modula istovremeno dovršava izračun udaljenosti S. Ako je S manji od praga, javlja se alarm.

6 Zaključak

Sustav odabire kombiniranu metodu mjerenja udaljenosti koja kombinira laserski senzor za domet i ultrazvučni pretvarač za mjerenje udaljenosti . Metoda mjerenja udaljenosti jednog senzora uvelike je ograničena uvjetima primjene senzora, a teško je zadovoljiti složeno stanje vožnje i promjenjivo vanjsko okruženje automobila, tako da su prednosti ovog sustava očite. U različitim stanjima vožnje kao što su vožnja naprijed, unatrag, mala brzina, velika brzina itd., sustav može učinkovito nadzirati i udaljavati prepreke u okruženju automobila, tako da automobil može aktivno spriječiti sudare i spriječiti prometne nesreće. Izgledi istraživanja.