Design de sistema anti-colisão automóvel usando transdutor de variação ultra-sônica

Com o avanço contínuo da tecnologia automobilística, especialmente o desenvolvimento da tecnologia de condução autônoma, cada vez mais equipamentos de detecção de distância continuarão a aparecer. Actualmente, existem quatro métodos principais utilizados no Automóvel que vão: modo de variação de radar de onda milímetro; Sistema de câmera modo de variação; modo a laser; Modo de alcance ultra-sônico. O radar de ondas milímetros tem o problema da interferência eletromagnética, e o sistema da câmera é caro para dificultar o popular em automóveis. A laser que varia tem as vantagens do curto tempo de medição, grande alcance, alta precisão, etc., adaptando-se às necessidades que vão desde carros de baixa velocidade a alta velocidade, evitando o fenômeno de imprecisão abrangida pela velocidade lenta quando o carro está dirigindo alta velocidade. O sensor de medição de distância ultra-sônica é simples, em princípio, é conveniente para fabricar, e relativamente baixo custo, mas é adequado apenas para medição de distância de curta distância e baixa velocidade, por isso é aplicado à medição de distância quando o carro está invertendo. O sistema de alarme de segurança combina a medição de distância do laser e a medição de distância ultrassônica proposta neste documento é projetada para ajudar o driver a detectar e exibir a distância entre o veículo e os obstáculos envolventes em uma variedade de condições de direção e múltiplas direções. Quando a distância de obstáculo é menor que a distância do conjunto, o motorista a uma distância segura para evitar um acidente de trânsito causado pela resposta prematura do driver.

2. Projeto do esquema do sistema anti-colisão

A chave para perceber a evitação de colisão de automóveis está na aplicação de sistemas de prevenção de medição e colisão de distância. Este sistema é composto de módulo de encerramento, unidade de cálculo de controle, unidade de exibição, unidade de alarme, unidade de execução, etc. O módulo de medição de distância detransdutor ultra-sônico precisoInclui um módulo de medição de distância a laser que funciona quando o carro está se movendo para frente e um módulo de medição de distância ultra-sônica que funciona quando o carro está invertendo. Os dois são respectivamente conectados à unidade de controle através de seus respectivos circuitos de comunicação, que podem monitorar os obstáculos em torno do carro em uma variedade de condições de trabalho, como para frente e para trás do carro, e transmitir a distância entre o carro e o obstáculo para o unidade de controle. A unidade de controle é conectada através da unidade de execução, unidade de alarme, etc. Execução de alarmes de som e luz, frenagem ativa e outras funções anti-colisão.

3. Princípio

O princípio do desligamento ultra-sônico é o tipo de reflexão de pulso, que usa suas características de reflexão para funcionar.

Transmissão de ondas ultra-sônicas em uma determinada direção através do transmissor ultrassônico e inicie o tempo durante a transmissão. As ondas ultra-sônicas se propagam no ar e retornam imediatamente quando está encontrando obstáculos no caminho. O receptor ultrassônico pára o tempo imediatamente após ter recebido as ondas refletidas. A velocidade de propagação de ondas ultra-sônicas no ar é C, e a diferença horário de T entre a transmissão e a recepção do eco é medida de acordo com o temporizador, e a distância s entre o ponto de transmissão e o obstáculo pode ser calculado, nomeadamente: S = CT / 2.

O princípio do laser que varia é diferente do princípio deSensor de transdutor ultra-sônico.. Ele usa o método de triangulação para variar.

O transmissor envia um impulso para a frente, e o eco refletiu depois que encontram um obstáculo é recebido pelo receptor, e a imagem do eco é convergida no sensor através da lente para formar um ponto de imagem. Quando o objeto iluminado pelo laser se move, o ponto de imagem também se move no sensor. Sob a premissa de que o comprimento da linha de base é conhecido e a posição relativa da fonte de luz, sensor e lente é determinada, o objeto medido pode ser determinado com precisão medindo a posição do ponto de imagem no sensor.

4. Hardware do sistema e sua operação

O corpo principal da unidade de controle e cálculo adota o microcomputador de chips STC89C52RC, que é um microprocessador de baixa tensão e de alto desempenho com memória de 8K bytes flash e memória somente removível produzida pela STC.

Com uma CPU inteligente de 8 bits e flash programável no sistema, ele pode fornecer soluções altamente flexíveis e ultra-eficazes para muitos sistemas de aplicativos de controle incorporados. A campainha e a luz LED formam uma unidade de alarme, que pode dar um alarme audível e visual no tempo.

Além disso, este sistema usa sensor de distância do laser SRF020M01A. O sensor ultra-sônico é projetado com um chip dedicado de alto desempenho, com alta precisão e boa estabilidade. O comando de entrada de localização única é \"A / A \" e os dados retornados são empacotados e enviados em um quadro. Os sensores ultra-sônicos são comumente usados ​​no mercado.

Quando o carro está avançando, a velocidade é alta, e todos os sistemas, exceto o módulo ultra-sônico começar a funcionar. A unidade de controle (Microcontroller) envia um comando de distância (\"A / A \") para o módulo de variação do laser através do circuito de comunicação serial RS232 para controlar o módulo de variação do laser para emitir pulsos de luz para a frente, e o módulo recebe o laser refletido De obstáculos analisar e calcular a distância entre o carro e o obstáculo após o pulso, e enviar os dados para o microcomputador de chip único em um pacote de números hexadecimal através do circuito de comunicação RS232, o valor específico é \"EE + 06 + * * * * + cc \", EE é o cabeçalho do quadro, CC está no final do quadro, o terceiro * representa o resultado de medição hexadecimal.

Depois que o microcomputador de chip único é convertido em um sistema decimal, o circuito de exibição exibe dinamicamente a distância de obstáculo e, ao mesmo tempo, é julgada que se s for menor que o limite definido K, a luz LED vermelha do alarme A unidade continuará a piscar, e a campainha continuará a alarmar para lembrar a condução do pessoal deve tomar medidas anti-colisão oportunas. Quando o motorista ainda não toma medidas eficazes após um determinado período de tempo, o microcomputador de chip único faz com que o freio de emergência da unidade de execução evite ativamente a colisão.

Quando o carro estiver invertendo, a velocidade é baixa, e o sensor de módulo ultra-sônico substitui o módulo de laser. Sob o controle do sinal de alto nível com a porta IO do microcomputador de chip único maior que 10us, ele automaticamente transmite ondas quadradas de 40kHz para trás.

Após os retornos da onda ultrassônica, o microcomputador de chips único mede o tempo de ida e volta ultrassônica da duração do alto nível do pino INT0 e obtém a distância entre o carro e o obstáculo através da conversão. Depois, cada unidade do sistema é usada para atingir o mesmo trabalho de anti-colisão que o laser variando.

5. Projeto de software do sistema

Ele mostra o design do software de medição de distância ultra-sônica. Depois que o sistema for iniciado, o sensor de módulo ultra-sônico emite ondas ultra-sônicas para trás e inicia o temporizador ao receber as ondas ultra-sônicas. A distância de obstáculo s é calculada a partir do tempo de medição T e a unidade de exibição exibe dinamicamente a distância de alteração continuamente S. Se a distância S for menor que o limite definido, o sistema dará um alarme audível e visual, as luzes LED manterão piscando, e a campainha manterá o sinal para lembrar o motorista para tomar medidas oportunas para evitar colisões. Se a distância estiver ainda menor que o limite definido após um atraso de 1 segundo, indica que o driver não executou nenhuma operação eficaz. Portanto, o sistema controla o carro para o freio de emergência e evite ativamente a prevenção de colisão. Mostra o design de software de laser. Depois que o módulo laser emitir e recebe pulsos a laser, o circuito interno do módulo conclui simultaneamente o cálculo da distância S. Se s for menor que o limite, um alarme é emitido.

6. Conclusão

O sistema seleciona um método de medição de distância combinado que combina um sensor de distância a laser e umTransdutor ultra-sônico para medição de distância. O método de medição de distância de um único sensor é bastante restrito pelas condições de aplicação do sensor, e é difícil atender ao estado de condução complexo e ambiente externo mutável do carro, portanto, as vantagens deste sistema são óbvias. Em uma variedade de estados de condução, como encaminhar, reverso, baixa velocidade, alta velocidade, etc., o sistema pode efetivamente monitorar e distância obstáculos no ambiente circundante do carro, de modo que o carro possa ativamente impedir as colisões e evitar acidentes de tráfego. Perspectivas de pesquisa.