Proiectarea sistemului anti-coliziune auto cu ajutorul traductorului cu ultrasunete

Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei auto, în special dezvoltarea tehnologiei de conducere autonomă, vor continua să apară tot mai multe echipamente de detectare a distanței. În prezent, există patru metode principale utilizate în domeniul autovehiculelor: modul radar cu unde milimetrice; modul de acoperire a sistemului de camere; modul laser range; modul de măsurare cu ultrasunete. Radarul cu unde milimetrice are problema interferențelor electromagnetice, iar sistemul de camere este scump pentru a face dificilă popularizarea în automobile. Gama cu laser are avantajele unui timp scurt de măsurare, rază mare, precizie ridicată etc., adaptându-se la nevoile variate ale mașinilor de la viteză mică la viteză mare, evitând fenomenul de inexactitate a distanței cauzat de viteza lentă când mașina conduce cu viteză mare. Senzorul de măsurare a distanței cu ultrasunete este simplu în principiu, este convenabil de fabricat și este relativ ieftin, dar este potrivit doar pentru măsurarea distanței la distanțe scurte și la viteză mică, deci este aplicat la măsurarea distanței atunci când mașina este în marșarier. Sistemul de alarmă de siguranță care combină măsurarea distanței cu laser și măsurarea distanței cu ultrasunete propus în această lucrare este conceput pentru a ajuta șoferul să detecteze și să afișeze distanța dintre vehicul și obstacolele din jur într-o varietate de condiții de condus și în mai multe direcții. Când distanța obstacolului este mai mică decât distanța setată, șoferul la o distanță sigură pentru a evita un accident de circulație cauzat de răspunsul prematur al șoferului.

2. Proiectarea schemei sistemului anti-coliziune

Cheia realizării evitării coliziunilor auto constă în aplicarea sistemelor de măsurare a distanței și de evitare a coliziunilor. Acest sistem este compus din modul de măsurare a distanței, unitate de calcul de control, unitate de afișare, unitate de alarmă, unitate de execuție etc. Modulul de măsurare a distanței al traductorul cu ultrasunete precis include un modul de măsurare a distanței cu laser care funcționează atunci când mașina se mișcă înainte și un modul de măsurare a distanței cu ultrasunete care funcționează când mașina este în marșarier. Cei doi sunt, respectiv, conectați la unitatea de control prin circuitele lor de comunicare respective, care pot monitoriza obstacolele din jurul mașinii într-o varietate de condiții de lucru, cum ar fi înainte și înapoi a mașinii, și pot transmite distanța dintre mașină și obstacol către unitatea de control. Unitatea de control este conectată prin unitatea de execuție, unitatea de alarmă etc. care efectuează alarme sonore și luminoase, frânare activă și alte funcții anti-coliziune.

3. Principiul rangului

Principiul intervalului ultrasonic este tipul de reflexie a impulsului, care își folosește caracteristicile de reflexie pentru a funcționa.

Transmiterea undelor ultrasonice într-o anumită direcție prin transmițătorul ultrasonic și începeți cronometrarea în timpul transmiterii. Undele ultrasonice se propagă în aer și revin imediat când întâlnesc obstacole pe drum. Receptorul cu ultrasunete oprește cronometrarea imediat după primirea undelor reflectate. Viteza de propagare a undelor ultrasonice în aer este C, iar diferența de timp t dintre transmiterea și recepția ecoului se măsoară în funcție de cronometru, putându-se calcula distanța S dintre punctul de transmisie și obstacol și anume: S=Ct/2.

Principiul distanței laser este diferit de principiul senzor cu traductor ultrasonic . Folosește metoda de triangulare pentru distanță.

Emițătorul trimite un impuls înainte, iar ecoul reflectat înapoi după ce a întâlnit un obstacol este recepționat de receptor, iar imaginea ecoului este convergentă către senzor prin lentilă pentru a forma un punct de imagine. Când obiectul iluminat de laser se mișcă, punctul de imagine se mișcă și pe senzor. Sub premisa că lungimea liniei de bază este cunoscută și poziția relativă a sursei de lumină, a senzorului și a lentilei este determinată, obiectul măsurat poate fi determinat cu precizie prin măsurarea poziției punctului de imagine pe senzor.

4. Hardware-ul sistemului și funcționarea acestuia

Corpul principal al unității de control și calcul adoptă microcomputerul cu un singur cip STC89C52RC, care este un microprocesor COMOS8 de înaltă performanță și tensiune joasă, cu memorie flash programabilă și detașabilă doar pentru citire de 8K octeți produs de STC.

Cu un procesor inteligent de 8 biți și Flash programabil în sistem, poate oferi soluții extrem de flexibile și ultra-eficiente pentru multe sisteme de aplicații de control încorporate. Buzerul și lumina LED formează o unitate de alarmă, care poate da o alarmă sonoră și vizuală în timp.

În plus, acest sistem folosește senzorul de distanță laser SRF020M01A. Senzorul cu ultrasunete este proiectat cu un cip dedicat de înaltă performanță, cu precizie ridicată și stabilitate bună. Comanda de intrare unică pentru găsirea intervalului este 'a/A', iar datele returnate sunt împachetate și trimise într-un cadru. senzorii cu ultrasunete sunt utilizați în mod obișnuit pe piață.

Când mașina se mișcă înainte, viteza este mare și toate sistemele, cu excepția modulului cu ultrasunete, încep să funcționeze. Unitatea de control (microcontroller) trimite o comandă de distanță ('a/A') către modulul de telemetrie laser prin circuitul de comunicație serial RS232 pentru a controla modulul de telemetrie laser pentru a emite impulsuri luminoase înainte, iar modulul primește laserul reflectat înapoi de la obstacole Analizați și calculați distanța dintre mașină și obstacol după puls și trimiteți datele către un singur cip printr-un număr de comunicație microcomputer22. circuit, valoarea specifică este 'ee+06+* * * *+cc', ee este antetul cadrului, cc este La sfârșitul cadrului, al treilea * reprezintă rezultatul măsurării hexazecimale.

După ce microcomputerul cu un singur cip este convertit într-un sistem zecimal, circuitul de afișare afișează în mod dinamic distanța obstacolului S și, în același timp, se consideră că dacă S este mai mică decât pragul setat K, LED-ul roșu al unității de alarmă va continua să clipească, iar soneria va continua să alarmeze pentru a reaminti conducerea. Personalul trebuie să ia măsuri anticoliziune în timp util. Atunci când șoferul încă nu reușește să ia măsuri eficiente după o anumită perioadă de timp, microcomputerul cu un singur cip face ca unitatea de execuție să frână de urgență pentru a evita activ coliziunea.

Când mașina este în marșarier, viteza este scăzută, iar senzorul cu ultrasunete înlocuiește modulul cu laser. Sub controlul semnalului de nivel înalt cu portul IO al microcomputerului cu un singur cip mai mare de 10US, transmite automat unde pătrate de 40KHZ înapoi.

După revenirea undei ultrasonice, microcomputerul cu un singur cip măsoară timpul ultrasonic dus-întors de la durata de nivel înalt a pinului INT0 și obține distanța dintre mașină și obstacol prin conversie. Ulterior, fiecare unitate a sistemului este utilizată pentru a realiza aceeași activitate anti-coliziune ca și telemetria laser.

5. Proiectare software de sistem

Acesta arată designul software-ului de măsurare a distanței cu ultrasunete. După ce sistemul este pornit, senzorul modulului ultrasonic emite unde ultrasonice înapoi și pornește temporizatorul în timp ce recepționează undele ultrasonice. Distanța de obstacol S este calculată din timpul de măsurare T, iar unitatea de afișare afișează în mod dinamic distanța în schimbare continuă S. Dacă distanța S este mai mică decât pragul setat, sistemul va emite o alarmă sonoră și vizuală, luminile LED vor continua să clipească, iar soneria va continua să sune pentru a reaminti șoferului să ia măsuri în timp util pentru a evita coliziunile. Dacă distanța S este tot mai mică decât pragul setat după o întârziere de 1 secundă, aceasta indică faptul că șoferul nu a efectuat nicio operațiune eficientă. Prin urmare, sistemul controlează mașina pentru a frâna de urgență și pentru a evita în mod activ prevenirea coliziunilor. Afișează designul software-ului cu laser. După ce modulul laser emite și primește impulsuri laser, circuitul intern al modulului finalizează simultan calculul distanței S. Dacă S este mai mic decât pragul, se emite o alarmă.

6 Concluzie

Sistemul selectează o metodă combinată de măsurare a distanței care combină un senzor de distanță cu laser și un traductor ultrasonic pentru măsurarea distanței . Metoda de măsurare a distanței a unui singur senzor este foarte limitată de condițiile de aplicare a senzorului și este dificil să se îndeplinească starea complexă de condus și mediul extern schimbător al mașinii, astfel încât avantajele acestui sistem sunt evidente. Într-o varietate de stări de conducere, cum ar fi înainte, înapoi, viteză mică, viteză mare etc., sistemul poate monitoriza și distanța în mod eficient obstacolele din mediul înconjurător al mașinii, astfel încât mașina să poată preveni în mod activ coliziunile și să prevină accidentele de trafic. Perspective de cercetare.