Design av bil anti-kollisionssystem med hjälp av ultraljudsavståndsgivare

Med den kontinuerliga utvecklingen av bilteknik, särskilt utvecklingen av autonom körteknik, kommer mer och mer avståndsdetekteringsutrustning att fortsätta att dyka upp. För närvarande finns det fyra huvudsakliga metoder som används vid bilavståndsmätning: millimetervågsradaravståndsläge; kamerasystems avståndsläge; laseravståndsläge; ultraljudsavståndsläge. Millimetervågsradarn har problemet med elektromagnetiska störningar, och kamerasystemet är dyrt för att göra det svårt att popularisera i bilar. Laseravståndsbestämning har fördelarna med kort mättid, stor räckvidd, hög noggrannhet, etc., anpassning till bilars intervallbehov från låg hastighet till hög hastighet, och undviker fenomenet med räckviddsfel som orsakas av långsam avståndshastighet när bilen kör i hög hastighet. Ultraljudsavståndsmätningssensor är enkel i princip, den är bekväm att tillverka och relativt låg kostnad, men den är endast lämplig för avståndsmätning på korta avstånd och låg hastighet, så den används för avståndsmätning när bilen backar. Säkerhetslarmsystemet som kombinerar laseravståndsmätning och ultraljudsavståndsmätning som föreslås i detta dokument är utformat för att hjälpa föraren att upptäcka och visa avståndet mellan fordonet och omgivande hinder i en mängd olika körförhållanden och flera riktningar. När hinderavståndet är mindre än det inställda avståndet ska föraren på ett säkert avstånd för att undvika en trafikolycka orsakad av förarens otidiga reaktion.

2. Schemadesign av anti-kollisionssystem

Nyckeln till att förverkliga undvikande av bilkollisioner ligger i tillämpningen av avståndsmätning och kollisionsundvikande system. Detta system består av avståndsmodul, kontrollberäkningsenhet, displayenhet, larmenhet, exekveringsenhet, etc. Avståndsmätningsmodulen för exakt ultraljudsgivare inkluderar en laseravståndsmätningsmodul som fungerar när bilen rör sig framåt och en ultraljudsavståndsmätningsmodul som fungerar när bilen backar. De två är respektive anslutna till styrenheten via sina respektive kommunikationskretsar, som kan övervaka hindren runt bilen i en mängd olika arbetsförhållanden, såsom framåt och bakåt på bilen, och överföra avståndet mellan bilen och hindret till styrenheten. Styrenheten ansluts genom att exekveringsenhet, larmenhet etc. utför ljud- och ljuslarm, aktiv bromsning och andra antikollisionsfunktioner.

3. Spänningsprincip

Principen för ultraljudsavstånd är pulsreflektionstypen, som använder sina reflektionsegenskaper för att fungera.

Sändning av ultraljudsvågor i en viss riktning genom ultraljudssändaren, och börja tajming medan du sänder. Ultraljudsvågorna fortplantar sig i luften och återkommer omedelbart när de stöter på hinder på vägen. Ultraljudsmottagaren slutar tajmingen omedelbart efter att ha tagit emot de reflekterade vågorna. Utbredningshastigheten för ultraljudsvågor i luften är C, och tidsskillnaden t mellan sändningen och mottagningen av ekot mäts enligt timern, och avståndet S mellan sändningspunkten och hindret kan beräknas, nämligen: S=Ct/2.

Principen för laseravstånd skiljer sig från principen för sensor för ultraljudsgivare . Den använder trianguleringsmetoden för avstånd.

Sändaren skickar en puls framåt, och ekot som reflekteras tillbaka efter att ha stött på ett hinder tas emot av mottagaren, och ekobilden konvergeras på sensorn genom linsen för att bilda en bildpunkt. När objektet som belyses av lasern rör sig rör sig bildpunkten också på sensorn. Under förutsättningen att baslinjelängden är känd och den relativa positionen för ljuskällan, sensorn och linsen bestäms, kan det uppmätta objektet bestämmas exakt genom att mäta bildpunktens position på sensorn.

4. Systemhårdvara och dess funktion

Huvuddelen av kontroll- och beräkningsenheten antar STC89C52RC enkelchips mikrodator, som är en lågspänning, högpresterande COMOS8-mikroprocessor med 8K byte flash-programmerbart och flyttbart skrivskyddat minne producerat av STC.

Med en smart 8-bitars CPU och programmerbar Flash i systemet kan den tillhandahålla mycket flexibla och ultraeffektiva lösningar för många inbyggda styrapplikationssystem. Summern och led-lampan bildar en larmenhet, som kan ge ett ljud- och visuellt larm i tid.

Dessutom använder detta system SRF020M01A laseravståndssensor. Ultraljudssensorn är designad med ett högpresterande dedikerat chip, med hög noggrannhet och god stabilitet. Inmatningskommandot för enstaka intervallsökning är 'a/A', och den returnerade datan paketeras och skickas i en ram. ultraljudssensorer används ofta på marknaden.

När bilen kör framåt är hastigheten hög och alla system utom ultraljudsmodulen börjar fungera. Styrenheten (mikrokontrollern) skickar ett avståndskommando ('a/A') till laseravståndsmätningsmodulen via RS232 seriell kommunikationskrets för att styra laseravståndsmätningsmodulen för att avge ljuspulser framåt, och modulen tar emot lasern som reflekteras tillbaka från hinder Analysera och beräkna avståndet mellan bilen och hindret efter datapulsen i ett enda mikrochipsnummer till ett mikrochips, och skicka genom hexadatorn. RS232 kommunikationskrets, det specifika värdet är 'ee+06+* * * *+cc', ee är ramhuvudet, cc är I slutet av ramen representerar den tredje * det hexadecimala mätresultatet.

Efter att mikrodatorn med en chip har omvandlats till ett decimalsystem visar displaykretsen dynamiskt hinderavståndet S, och samtidigt bedöms det att om S är mindre än det inställda tröskelvärdet K, kommer den röda LED-lampan på larmenheten att fortsätta att blinka, och summern kommer att fortsätta att larma för att påminna körning. Personalen ska vidta antikollisionsåtgärder i tid. När föraren fortfarande misslyckas med att vidta effektiva åtgärder efter en viss tid, nödbromsar enchipsmikrodatorn exekveringsenheten för att aktivt undvika kollisionen.

När bilen backar är hastigheten låg och ultraljudsmodulsensorn ersätter laseravståndsmodulen. Under kontroll av högnivåsignalen med IO-porten på enchipsmikrodatorn större än 10US, sänder den automatiskt 40KHZ fyrkantsvågor bakåt.

Efter att ultraljudsvågen återvänder, mäter mikrodatorn med ett chip ultraljudstiden för tur och retur från INT0-stiftets höga varaktighet och erhåller avståndet mellan bilen och hindret genom konvertering. Efteråt används varje enhet i systemet för att uppnå samma antikollisionsarbete som laseravståndsmätning.

5. Design av systemprogramvara

Den visar designen av programvaran för ultraljudsavståndsmätning. Efter att systemet har startat sänder ultraljudsmodulsensorn ut ultraljudsvågor bakåt och startar timern medan den tar emot ultraljudsvågorna. Hinderavståndet S beräknas från mättiden T, och displayenheten visar dynamiskt det kontinuerligt föränderliga avståndet S. Om avståndet S är mindre än det inställda tröskelvärdet kommer systemet att ge ett ljud- och visuellt larm, LED-lamporna fortsätter att blinka och summern fortsätter att pipa för att påminna föraren om att vidta åtgärder i tid för att undvika kollisioner. Om avståndet S fortfarande är mindre än det inställda tröskelvärdet efter en fördröjning på 1 sekund, indikerar det att föraren inte har utfört någon effektiv operation. Därför styr systemet bilen för att nödbromsa och aktivt undvika kollisionsförebyggande. Det visar mjukvarudesignen för laseravstånd. Efter att lasermodulen sänder ut och tar emot laserpulser, slutför modulens interna krets samtidigt beräkningen av avståndet S. Om S är mindre än tröskeln utlöses ett larm.

6 Slutsats

Systemet väljer en kombinerad avståndsmätningsmetod som kombinerar en laseravståndssensor och en ultraljudsgivare för avståndsmätning . Avståndsmätningsmetoden för en enskild sensor är mycket begränsad av sensorns tillämpningsförhållanden, och det är svårt att möta bilens komplexa körtillstånd och föränderliga yttre miljö, så fördelarna med detta system är uppenbara. I en mängd olika körtillstånd som framåt, bakåt, låg hastighet, hög hastighet etc. kan systemet effektivt övervaka och distansera hinder i bilens omgivande miljö, så att bilen aktivt kan förhindra kollisioner och förhindra trafikolyckor. Forskningsutsikter.