Reka bentuk sistem anti-perlanggaran kereta dengan menggunakan transduser jarak ultrasonik

Dengan kemajuan berterusan teknologi automobil, terutamanya pembangunan teknologi pemanduan autonomi, semakin banyak peralatan pengesanan jarak jauh akan terus muncul. Pada masa ini, terdapat empat kaedah utama yang digunakan dalam julat kenderaan: mod julat radar gelombang milimeter; mod julat sistem kamera; mod julat laser; mod julat ultrasonik. Radar gelombang milimeter mempunyai masalah gangguan elektromagnet, dan sistem kamera mahal untuk menjadikannya sukar untuk dipopularkan dalam kereta. Jarak laser mempunyai kelebihan masa pengukuran yang singkat, julat besar, ketepatan tinggi, dan lain-lain, menyesuaikan diri dengan keperluan julat kereta dari kelajuan rendah hingga kelajuan tinggi, mengelakkan fenomena ketidaktepatan julat yang disebabkan oleh kelajuan julat perlahan apabila kereta memandu pada kelajuan tinggi. Penderia pengukuran jarak ultrasonik pada dasarnya mudah, ia mudah untuk dihasilkan, dan kos yang agak rendah, tetapi ia hanya sesuai untuk pengukuran jarak jarak pendek dan kelajuan rendah, jadi ia digunakan untuk pengukuran jarak apabila kereta sedang berundur. Sistem penggera keselamatan yang menggabungkan pengukuran jarak laser dan pengukuran jarak ultrasonik yang dicadangkan dalam kertas ini direka untuk membantu pemandu mengesan dan memaparkan jarak antara kenderaan dan halangan sekeliling dalam pelbagai keadaan pemanduan dan pelbagai arah. Apabila jarak halangan kurang daripada jarak yang ditetapkan pemandu pada jarak selamat untuk mengelakkan kemalangan jalan raya yang disebabkan oleh tindak balas pemandu yang tidak tepat pada masanya.

2. Reka bentuk skema sistem anti-perlanggaran

Kunci untuk merealisasikan pengelakan perlanggaran kereta terletak pada aplikasi pengukur jarak dan sistem pengelakan perlanggaran. Sistem ini terdiri daripada modul julat, unit pengiraan kawalan, unit paparan, unit penggera, unit pelaksanaan, dll. Modul pengukuran jarak bagi transduser ultrasonik yang tepat termasuk modul pengukuran jarak laser yang berfungsi apabila kereta bergerak ke hadapan dan modul pengukuran jarak ultrasonik yang berfungsi apabila kereta sedang mengundur. Kedua-duanya masing-masing disambungkan ke unit kawalan melalui litar komunikasi masing-masing, yang boleh memantau halangan di sekeliling kereta dalam pelbagai keadaan kerja seperti ke hadapan dan ke belakang kereta, dan menghantar jarak antara kereta dan halangan kepada unit kawalan. Unit kawalan disambungkan melalui unit pelaksanaan, unit penggera, dsb. melakukan penggera bunyi dan cahaya, brek aktif dan fungsi anti perlanggaran yang lain.

3. Prinsip julat

Prinsip julat ultrasonik ialah jenis pantulan nadi, yang menggunakan ciri pantulannya untuk berfungsi.

Menghantar gelombang ultrasonik ke arah tertentu melalui pemancar ultrasonik, dan mulakan pemasaan semasa menghantar. Gelombang ultrasonik merambat di udara dan kembali serta-merta apabila menghadapi halangan dalam perjalanan. Penerima ultrasonik menghentikan pemasaan serta-merta selepas menerima gelombang pantulan. Kelajuan perambatan gelombang ultrasonik di udara ialah C, dan perbezaan masa t antara penghantaran dan penerimaan gema diukur mengikut pemasa, dan jarak S antara titik penghantaran dan halangan boleh dikira, iaitu: S=Ct/2.

Prinsip julat laser adalah berbeza daripada prinsip sensor transduser ultrasonik . Ia menggunakan kaedah triangulasi untuk julat.

Pemancar menghantar nadi ke hadapan, dan gema dipantulkan kembali selepas menghadapi halangan diterima oleh penerima, dan imej gema ditumpukan pada sensor melalui kanta untuk membentuk titik imej. Apabila objek yang diterangi oleh laser bergerak, titik imej juga bergerak pada sensor. Di bawah premis bahawa panjang garis dasar diketahui dan kedudukan relatif sumber cahaya, sensor dan kanta ditentukan, objek yang diukur boleh ditentukan dengan tepat dengan mengukur kedudukan titik imej pada sensor.

4. Perkakasan sistem dan operasinya

Badan utama unit kawalan dan pengiraan mengguna pakai mikrokomputer cip tunggal STC89C52RC, iaitu mikropemproses COMOS8 voltan rendah, berprestasi tinggi dengan 8K bait kilat boleh atur cara dan ingatan baca sahaja boleh tanggal yang dihasilkan oleh STC.

Dengan CPU 8-bit pintar dan Flash boleh atur cara dalam sistem, ia boleh menyediakan penyelesaian yang sangat fleksibel dan sangat berkesan untuk banyak sistem aplikasi kawalan terbenam. Buzzer dan lampu yang diketuai membentuk unit penggera, yang boleh memberikan penggera yang boleh didengar dan visual dalam masa.

Selain itu, sistem ini menggunakan sensor jarak laser SRF020M01A. Sensor ultrasonik direka bentuk dengan cip berdedikasi berprestasi tinggi, dengan ketepatan tinggi dan kestabilan yang baik. Perintah input mencari julat tunggal ialah 'a/A', dan data yang dikembalikan dibungkus dan dihantar dalam bingkai. sensor ultrasonik biasanya digunakan di pasaran.

Apabila kereta bergerak ke hadapan, kelajuannya tinggi, dan semua sistem kecuali modul ultrasonik mula berfungsi. Unit kawalan (pengawal mikro) menghantar arahan julat ('a/A') ke modul julat laser melalui litar komunikasi bersiri RS232 untuk mengawal modul julat laser untuk memancarkan denyutan cahaya ke hadapan, dan modul menerima laser yang dipantulkan kembali daripada halangan Menganalisis dan mengira jarak antara kereta dan halangan selepas denyutan, dan hantar data ke mikrokomputer mikro2 dalam pakej cip2 amal2 RS2. litar komunikasi, nilai khusus ialah 'ee+06+* * * *+cc', ee ialah pengepala bingkai, cc ialah Pada penghujung bingkai, * yang ketiga mewakili hasil pengukuran heksadesimal.

Selepas mikrokomputer cip tunggal ditukar kepada sistem perpuluhan, litar paparan memaparkan secara dinamik jarak halangan S, dan pada masa yang sama, ia dinilai bahawa jika S kurang daripada ambang ditetapkan K, lampu LED merah unit penggera akan terus berkelip, dan buzzer akan terus memberi penggera untuk mengingatkan pemanduan Kakitangan hendaklah mengambil langkah anti-perlanggaran tepat pada masanya. Apabila pemandu masih gagal mengambil langkah berkesan selepas tempoh masa tertentu, mikrokomputer cip tunggal membuat brek kecemasan unit pelaksanaan untuk mengelakkan perlanggaran secara aktif.

Apabila kereta sedang mengundur, kelajuannya rendah, dan sensor modul ultrasonik menggantikan modul jarak laser. Di bawah kawalan isyarat tahap tinggi dengan port IO mikrokomputer cip tunggal lebih besar daripada 10US, ia secara automatik menghantar gelombang persegi 40KHZ ke belakang.

Selepas gelombang ultrasonik kembali, mikrokomputer cip tunggal mengukur masa perjalanan pergi balik ultrasonik daripada tempoh tahap tinggi pin INT0, dan memperoleh jarak antara kereta dan halangan melalui penukaran. Selepas itu, setiap unit sistem digunakan untuk mencapai kerja anti-perlanggaran yang sama seperti julat laser.

5. Reka bentuk perisian sistem

Ia menunjukkan reka bentuk perisian pengukuran jarak ultrasonik. Selepas sistem dimulakan, sensor modul ultrasonik memancarkan gelombang ultrasonik ke belakang, dan memulakan pemasa semasa menerima gelombang ultrasonik. Jarak halangan S dikira daripada masa mengukur T, dan unit paparan memaparkan secara dinamik jarak S yang berubah secara berterusan. Jika jarak S kurang daripada ambang yang ditetapkan, sistem akan memberikan penggera yang boleh didengar dan visual, lampu LED akan terus berkelip, dan buzzer akan terus berbunyi untuk mengingatkan pemandu supaya mengambil langkah tepat pada masanya untuk mengelakkan perlanggaran. Jika jarak S masih kurang daripada ambang yang ditetapkan selepas kelewatan 1 saat, ia menunjukkan bahawa pemandu tidak melakukan sebarang operasi yang berkesan. Oleh itu, sistem mengawal kereta untuk brek kecemasan dan secara aktif mengelakkan pencegahan perlanggaran. Ia menunjukkan reka bentuk perisian julat laser. Selepas modul laser memancarkan dan menerima denyutan laser, litar dalaman modul secara serentak melengkapkan pengiraan jarak S. Jika S kurang daripada ambang, penggera dikeluarkan.

6 Kesimpulan

Sistem memilih kaedah pengukuran jarak gabungan yang menggabungkan sensor julat laser dan satu transduser ultrasonik untuk pengukuran jarak . Kaedah pengukuran jarak bagi satu sensor sangat terhad oleh keadaan aplikasi sensor, dan sukar untuk memenuhi keadaan pemanduan yang kompleks dan persekitaran luaran kereta yang boleh diubah, jadi kelebihan sistem ini adalah jelas. Dalam pelbagai keadaan pemanduan seperti ke hadapan, undur, kelajuan rendah, kelajuan tinggi, dan lain-lain, sistem boleh memantau dan menjauhkan halangan dengan berkesan dalam persekitaran sekeliling kereta, supaya kereta dapat secara aktif mencegah perlanggaran dan mencegah kemalangan jalan raya. Prospek penyelidikan.