Diseño del sistema anti-colisión automotriz mediante el uso de transductor de rango ultrasónico

Con el avance continuo de la tecnología de automóviles, especialmente el desarrollo de la tecnología de conducción autónoma, más y más equipos de detección de distancia continuarán apareciendo. En la actualidad, hay cuatro métodos principales utilizados en el rango de automóviles: Modo de rango de radar de onda milimétrico; Sistema de cámara de modo de rango; modo láser de rango; Modo de rango ultrasónico. El radar de onda milimétrico tiene el problema de la interferencia electromagnética, y el sistema de cámara es costoso para que sea difícil de popularizar en los automóviles. Laser LOVGING tiene las ventajas del tiempo de medición corta, gama grande, alta precisión, etc., adaptándose a las necesidades de los automóviles de baja velocidad a alta velocidad, evitando el fenómeno de la inexactitud que varía debido a la velocidad de rango lenta cuando el automóvil está conduciendo en alta velocidad. El sensor de medición de distancia ultrasónico es simple en principio, es conveniente de fabricar y relativamente bajo costo, pero solo es adecuado para la medición de distancia a corto y baja velocidad, por lo que se aplica a la medición de la distancia cuando el automóvil se invierte. El sistema de alarma de seguridad que combina la medición de la distancia con láser y la medición de distancia ultrasónica propuesta en este documento está diseñado para ayudar al conductor Detectar y mostrar la distancia entre el vehículo y los obstáculos que rodean en una variedad de condiciones de conducción y múltiples direcciones. Cuando la distancia de obstáculos es menor que la distancia establecida, el controlador a una distancia segura para evitar un accidente de tráfico causado por la respuesta prematura del conductor.

2. Diseño de esquemas de sistema anti-colisión.

La clave para realizar la evitación de colisiones de automóviles se encuentra en la aplicación de sistemas de evitación de medición y colisión a distancia. Este sistema está compuesto por módulo de rango, unidad de control de control, unidad de pantalla, unidad de alarma, unidad de ejecución, etc. El módulo de medición de distancia deTransductor ultrasónico precisoIncluye un módulo de medición de distancia láser que funciona cuando el automóvil se está moviendo hacia adelante y un módulo de medición de distancia ultrasónica que funciona cuando el automóvil se está invirtiendo. Los dos se conectan respectivamente a la unidad de control a través de sus respectivos circuitos de comunicación, que pueden monitorear los obstáculos en torno al automóvil en una variedad de condiciones de trabajo, como hacia adelante y hacia atrás del automóvil, y transmiten la distancia entre el automóvil y el obstáculo a la unidad de control. La unidad de control está conectada a través de la unidad de ejecución, unidad de alarma, etc. Realización de alarmas de sonido y luz, frenado activo y otras funciones anti-colisión.

3. Principio de rango

El principio de rango ultrasónico es el tipo de reflexión del pulso, que utiliza sus características de reflexión al trabajo.

Transmisión de ondas ultrasónicas en una determinada dirección a través del transmisor ultrasónico, y comienza el tiempo mientras se transmite. Las ondas ultrasónicas se propagan en el aire y regresan inmediatamente cuando se encuentra en los obstáculos en el camino. El receptor ultrasónico detiene el tiempo inmediatamente después de recibir las ondas reflejadas. La velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas en el aire es C, y la diferencia horaria T entre la transmisión y la recepción del ECHO se mide de acuerdo con el temporizador, y la distancia entre el punto de transmisión y el obstáculo se pueden calcular, a saber: s = CT / 2.

El principio de láser es diferente del principio deSensor de transductor ultrasónico. Utiliza el método de triangulación para el rango.

El transmisor envía un pulso hacia adelante y el eco reflejado hacia atrás después de encontrar un obstáculo recibido por el receptor, y la imagen de eco se converve en el sensor a través de la lente para formar un punto de imagen. Cuando el objeto iluminado por el láser se mueve, el punto de imagen también se mueve en el sensor. Bajo la premisa de que se conoce la longitud de la línea de base y se determina la posición relativa de la fuente de luz, el sensor y la lente, el objeto medido se puede determinar con precisión midiendo la posición del punto de imagen en el sensor.

4. Hardware del sistema y su funcionamiento.

El cuerpo principal de la unidad de control y cálculo adopta el microordenador de chip único STC89C52RC, que es un microprocesador COMOS8 de alto rendimiento de bajo rendimiento con 8K bytes de memoria programable y de solo lectura extraíble producida por STC.

Con una CPU inteligente de 8 bits y un flash programable en el sistema, puede proporcionar soluciones altamente flexibles y ultrafectivas para muchos sistemas de aplicaciones de control incorporados. El timbre y la luz LED forman una unidad de alarma, que puede dar una alarma audible y visual en el tiempo.

Además, este sistema utiliza SRF020M01A Sensor de distancia láser. El sensor ultrasónico está diseñado con un chip de alto rendimiento dedicado, con alta precisión y buena estabilidad. El comando de entrada de búsqueda de una sola gama es \"a / a \", y los datos devueltos están envasados ​​y enviados en un marco. Los sensores ultrasónicos se utilizan comúnmente en el mercado.

Cuando el automóvil se está moviendo hacia adelante, la velocidad es alta, y todos los sistemas, excepto el módulo ultrasónico, comienzan a funcionar. La unidad de control (microcontrolador) envía un comando de rango (\"A / A \") al módulo de rango láser a través del circuito de comunicación serie RS232 para controlar el módulo de rango láser para emitir pulsos de luz hacia adelante, y el módulo recibe el láser reflejado hacia atrás. De los obstáculos analizan y calculan la distancia entre el automóvil y el obstáculo después del pulso, y envíe los datos al microordenador de un solo chip en un paquete de números hexadecimales a través del circuito de comunicación RS232, el valor específico es \"EE + 06 + * * * * + CC \", EE es el encabezado del marco, CC está al final del marco, el tercero * representa el resultado de medición hexadecimal.

Después de que el microordenador de un solo chip se convierte en un sistema decimal, el circuito de visualización muestra dinámicamente la distancia de obstáculos y, al mismo tiempo, se juzga que si S es menor que el umbral establecido K, la luz LED roja de la alarma. La unidad continuará parpadeando, y el zumbador continuará alarmando para recordar al conducir, el personal tomará medidas oportunas contra la colisión. Cuando el conductor aún no logra tomar medidas efectivas después de un cierto período de tiempo, el microordenador de un solo chip hace que el freno de emergencia de la unidad de ejecución evite activamente la colisión.

Cuando el coche está retrocediendo, la velocidad es baja, y el sensor de módulo ultrasónico reemplaza el módulo de alcance láser. Bajo el control de la señal de alto nivel con el puerto IO de la mayor microordenador de un solo chip que 10US, transmite automáticamente 40 KHZ ondas cuadradas hacia atrás.

Después de que los rendimientos de ondas ultrasónicas, las medidas de microordenador de un solo chip el ultrasónico de tiempo de ida y vuelta a partir de la duración de alto nivel del pasador INT0, y obtiene la distancia entre el vehículo y el obstáculo a través de la conversión. Después, cada unidad del sistema se utiliza para conseguir el mismo trabajo anti-colisión como láser que oscila.

5. Sistema de diseño de software

Se muestra el diseño del software de medición de distancia ultrasónico. Después de que el sistema se inicia, el sensor de módulo de ultrasonidos emite ondas ultrasónicas hacia atrás, y se inicia el temporizador durante la recepción de las ondas ultrasónicas. La distancia del obstáculo S se calcula a partir del tiempo de medición T, y la unidad de visualización muestra dinámicamente la distancia continuamente cambiante S. Si la distancia S es menor que el umbral establecido, el sistema dará una alarma audible y visual, las luces LED mantendrán parpadear, y el zumbador suena constantemente para recordar al conductor a tomar las medidas oportunas para evitar colisiones. Si la distancia S es todavía menor que el umbral establecido después de un retardo de 1 segundo, indica que el conductor no ha realizado ninguna operación eficaz. Por lo tanto, el sistema controla el coche para freno de emergencia y evitar activamente programas de colisión prevention.It la telemetría láser de diseño de software. Después de que emite el módulo de láser y recibe impulsos láser, el circuito interno del módulo se completa simultáneamente el cálculo de la distancia S. Si S es menor que el umbral, se emite una alarma.

6. Conclusión

El sistema selecciona un método de medición de la distancia combinada que combina una van sensor láser y unaTransductor ultrasónico para la medición de la distancia.. El método de medición de la distancia de un solo sensor está restringido en gran medida por las condiciones de aplicación del sensor, y es difícil de cumplir el estado de conducción compleja y cambiante entorno externo del vehículo, por lo que las ventajas de este sistema son evidentes. En una variedad de estados de conducción como hacia adelante, atrás, a baja velocidad, alta velocidad, etc., el sistema puede controlar con eficacia y obstáculos distancia en el medio ambiente circundante del coche, por lo que el coche puede prevenir colisiones activa y prevenir los accidentes de tráfico. perspectivas de investigación.