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自動車技術の継続的な進歩、特に自動運転技術の開発に伴い、ますます多くの距離検出装置が登場し続けるでしょう。現在、自動車の測距には主に 4 つの方式が使用されています。カメラシステム測距モード。レーザー測距モード。超音波測距モード。ミリ波レーダーは電磁干渉の問題があり、カメラシステムが高価であるため自動車への普及が難しい。レーザー測距には、短い測定時間、広い範囲、高精度などの利点があり、低速から高速までの自動車の測距ニーズに適応し、自動車が高速で走行しているときに測距速度が遅いことによって引き起こされる測距の不正確さの現象を回避します。超音波距離測定センサーは原理が単純で、製造が便利で比較的低コストですが、短距離および低速の距離測定にのみ適しているため、車の後退時の距離測定に適用されます。本稿で提案するレーザー距離測定と超音波距離測定を組み合わせた安全警報システムは、ドライバーがさまざまな運転条件および複数の方向で車両と周囲の障害物との間の距離を検出および表示できるように設計されています。障害物の距離が設定距離よりも短い場合、ドライバーは安全な距離を保ち、ドライバーの遅すぎる対応によって引き起こされる交通事故を回避します。
2. 衝突防止システムのスキーム設計
自動車の衝突回避を実現する鍵は、距離計測システムと衝突回避システムの応用にあります。本システムは測距モジュール、制御演算ユニット、表示ユニット、警報ユニット、実行ユニット等で構成されます。 正確な超音波トランスデューサーに は、車が前進しているときに機能するレーザー距離測定モジュールと、車が後進しているときに機能する超音波距離測定モジュールが含まれています。両者はそれぞれ通信回路を介して制御装置に接続されており、車両の前方、後方などのさまざまな作業状況において車両周囲の障害物を監視し、車両と障害物との距離を制御装置に送信することができる。コントロールユニットは実行ユニット、警報ユニットなどを介して接続されており、音や光による警報、アクティブブレーキ、その他の衝突防止機能を実行します。
3. 測距原理
超音波測距の原理は、その反射特性を利用したパルス反射型です。
超音波発信機から一定方向に超音波を発信し、発信しながら計時を開始します。超音波は空中を伝播し、途中で障害物に遭遇するとすぐに戻ってきます。超音波受信機は反射波を受信するとすぐに計時を停止します。空気中の超音波の伝播速度を C とし、エコーの送信と受信の時間差 t をタイマーで測定し、送信点と障害物との距離 S を計算します。S=Ct/2 となります。
レーザー測距の原理は、レーザー測距の原理とは異なります。 超音波トランスデューサーセンサー。測距には三角測量法を使用します。
送信機は前方にパルスを送信し、障害物に遭遇した後に反射して戻ってくるエコーを受信機が受信し、エコー画像はレンズを通してセンサー上に収束して像点を形成します。レーザーで照らされた物体が移動すると、センサー上の像点も移動します。基線長が既知であり、光源、センサー、レンズの相対位置が決定されるという前提の下では、センサー上の像点の位置を測定することによって、測定対象を正確に決定できます。
4. システムハードウェアとその動作
制御・演算ユニット本体には、STC社製8Kバイトのフラッシュプログラマブル、リムーバブル読み出し専用メモリを搭載した低電圧、高性能COMOS8マイクロプロセッサ「STC89C52RC」シングルチップマイコンを採用しています。
スマート 8 ビット CPU とインシステム プログラマブル フラッシュを備えており、多くの組み込み制御アプリケーション システムに非常に柔軟で非常に効果的なソリューションを提供できます。ブザーとLEDライトは警報ユニットを形成し、時間内に聴覚的および視覚的な警報を発することができます。
さらに、このシステムは SRF020M01A レーザー距離センサーを使用します。超音波センサーは高性能の専用チップで設計されており、高精度で安定性が優れています。単一の範囲検索入力コマンドは「a/A」で、返されたデータはパッケージ化されてフレームに送信されます。超音波センサーは市場で一般的に使用されています。
車が前進すると、速度が速くなり、超音波モジュールを除くすべてのシステムが動作し始めます。コントロールユニット（マイクロコントローラー）は、RS232シリアル通信回路を介してレーザー測距モジュールに測距コマンド（「a/A」）を送信し、レーザー測距モジュールを制御して光パルスを前方に放射し、モジュールは障害物から反射されたレーザーを受信します。パルス後の車両と障害物との距離を分析および計算し、データをRS232通信回路を介して16進数パッケージのシングルチップマイコンに送信します。具体的な値は次のとおりです。 'ee+06+* * * *+cc'、ee はフレームヘッダー、cc はフレームの終わりにあり、3 番目の * は 16 進数の測定結果を表します。
シングルチップマイコンが10進法に変換された後、表示回路は障害物距離Sを動的に表示すると同時に、Sが設定された閾値K未満であると判断し、警報装置の赤色LEDライトが点滅し続け、運転を促すブザーが警報を鳴らし続けます。職員は適時に衝突防止措置を講じなければなりません。一定時間が経過してもドライバーが有効な措置を講じない場合、シングルチップマイコンが実行ユニットに緊急ブレーキを作動させ、衝突を積極的に回避します。
車が後退しているときは速度が低く、レーザー測距モジュールの代わりに超音波モジュールセンサーが使用されます。 10US以上のシングルチップマイコンのIOポートによるハイレベル信号の制御により、40KHZの方形波を後方に自動送信します。
超音波が戻ってきた後、INT0端子のHレベル期間からワンチップマイコンが超音波の往復時間を計測し、車両と障害物との距離を換算して求めます。その後、システムの各ユニットを使用して、レーザー測距と同じ衝突防止作業を実行します。
5. システムソフトウェア設計
超音波距離測定ソフトウェアの設計を示します。システム起動後、超音波モジュールセンサーが後方に超音波を発信し、超音波を受信しながらタイマーをスタートさせます。障害物距離 S は測定時間 T から計算され、表示ユニットは連続的に変化する距離 S を動的に表示します。距離 S が設定されたしきい値よりも小さい場合、システムは可聴および視覚的な警告を発し、LED ライトが点滅し続け、ブザーが鳴り続けて、ドライバーに衝突を回避するためのタイムリーな措置を講じることを思い出させます。 1 秒の遅延後も距離 S が設定されたしきい値よりも小さい場合、ドライバーが有効な操作を実行していないことを示します。したがって、システムは車を制御して緊急ブレーキを掛け、衝突防止を積極的に回避します。これはレーザー測距ソフトウェアの設計を示しています。レーザー モジュールがレーザー パルスを発光および受信した後、モジュールの内部回路は距離 S の計算を同時に完了します。S がしきい値より小さい場合、アラームが発行されます。
6 結論
レーザー測距センサーと測距センサーを組み合わせた複合測距方式を選択します。 距離測定用の超音波トランスデューサ。単一のセンサーによる距離測定方法はセンサーの使用条件によって大きく制限され、複雑な運転状態や変わりやすい自動車の外部環境に対応することが難しいため、このシステムの利点は明らかです。前進、後進、低速、高速などのさまざまな運転状態において、システムは車の周囲環境の障害物を効果的に監視して距離を置くことができるため、車は積極的に衝突を防ぎ、交通事故を防ぐことができます。研究の見通し。
