【正文】 摘要 分析了汽車倒車防撞系統的基本設計原理以及目前國內外此類防撞系統存在的問題， 較詳細的介紹超聲波測距系統以及根據該系統設計的原理、方法和步驟，研制的汽車倒車防撞報警器。這種報警器在汽車倒車過程中達到極限位置的時候，能自動檢測車尾障礙物的距離并發(fā)出聲光報警，提醒司機剎車。本設計利用超聲波傳感器進行信號的發(fā)射和接收，包括發(fā)射、接收以及報警電路三個部分。超聲傳感器的主要元件是采用壓電元件鋯鈦化鉛（一般稱為 RZT），具有很強的方向性。報警電路部分是利用聲光報警器，將信號傳遞之后，可實現語音報警。本 設計采用國內 生產廠家的通用元件，成本低，性能可靠，有利于推廣。 關鍵字： 超聲波；汽車倒車；防撞；報警器；傳感器 1 概述 隨著社會經濟的發(fā)展交通運輸業(yè)日益興旺，汽車的數量也在大幅攀升。交通擁擠狀況也日趨嚴重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經濟損失，針對這種情況，設計一種響應快，可靠性高且較為經濟的汽車防撞預警系統勢在必行。 汽車倒車防撞測距報警器一般有四種： 1嘀嘀聲加閃光， 2音樂聲加閃光， 3語音聲加閃光， 4 倒車到危險距離時發(fā)出 警報聲的超聲波倒車報警器，由于很多研究都采用的是特殊難購的專用元件，使其難以推廣，本設計采用國內生產的通用元件，成本較低廉，本設計使其在整個倒車過程中自動測量車尾到最近障礙物的距離，在倒車到極限距離時會發(fā)出急促的警告聲，提醒駕駛員注意剎車，如果和制動系統聯系在一起也可以形成自動剎車。 (1) 預警時間不足 最大有效探測距離的問題，大多數倒車雷達的最大有效探測距離：墻面小于,行人 m。實驗知道一些駕駛員的習慣初始倒車速度 312km/月 ，即 m/s,?，F以平均 m/s 計算，倒車雷達發(fā)現目標僅有 s，對行人只有 s。如此以來，等報警器報警后汽車再減速就很緊張，明顯感到預警時間不足。 (2) 反映速度遲鈍 多數成品倒車雷達的顯示速度因為考慮到抗干擾等因素，顯示更新的速度約，即在 顯示一次距離，根據以上的推斷，從倒車雷達發(fā)現目標到發(fā)出警報如果需要 3s秒，這時車已經行使了 ，這顯然感到反應遲鈍。 (3) 探測盲區(qū)問題 多數倒車雷達的超聲波傳感器為 23 個，單個傳感器的水平探測角度約6070176。，這樣勢必造成 23 個盲區(qū)，如圖 1，而增加傳感器的個數不但增加成本，而且提高報警器的故障率。另外，由于等同與水平探測角度的垂直探測角度顯得過大，往往對粗糙地面發(fā)生誤報，如果改為探測角度為 30176。的傳感器不會誤報，但是不能有效的探測約 30cm 高的路堤，造成倒車時碰到后保險杠的問題。 2 圖 1 三只傳感器 圖 2 兩只傳感器 本設計的目的 本設計可望成為駕駛員特別是貨車以及公共汽車駕駛員的好幫手 ，可有效的減少和避免那些視野不良的大型汽車的如冷藏車、集裝箱車、垃圾車、食品車、載貨車、公共汽車等倒車交通事故，另外還特別適用于夜間輔助倒車、倒車入庫以及進入停車場停車到位，甚至還能防止盜賊扒車，本設計成本低廉，性能優(yōu)良，市場前景極為廣闊，對提高我國汽車工業(yè)實際水平，具有較大的時間意義。 研究意義 超聲波測距法是最常見的一種距離測距方法，應用于汽車停車的前后左右防撞的近距離，低速狀況，以及在汽車倒車防撞報警系統中，超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸的基本物理特性 —— 折射，反射，干涉，衍射，散 射。超聲波測距即是利用其反射特性，當車輛后退時，超聲波距離傳感器利用超聲波檢測車輛后方的障礙物位置，并利用指示燈及蜂鳴器把車輛到障礙物的距離及位置通知駕駛人員，起到安全的作用。 方案比較 在現代測距系統當中，還有以下測距方法： 1）毫米雷達測距 毫米雷達測距能夠探測多目標，多目標分辨力好，探測精度高，受天氣影響小，但存在電磁干擾問題，必須防止因雷達裝置相互間以及其他通信設施的電磁 3 波干擾而發(fā)生誤動作。其多用于高速公路上的防追尾碰撞。 2）攝相系統測距 目標攝像系統模仿人體視覺原理 ，測量精度高，但目前價格較高，同時受到軟件和硬件制約，成像速度角慢。 3）激光測距 由于激光測距受惡劣的天氣，汽車的激烈震動，反射鏡表面摩損，污染等因素的影響，使反射的激光束在一定功率上探測距離比可能探測的最大距離減少1/2 到 1/3 損失很大，影響探測精度，所以它一般都應用于防追尾碰撞當中。 4）紅外測距 它主要應用于夜間行車或在軍事上使用。 5）超聲波測距 超聲技術是一門以物理、電子、機械及材料學為基礎的通用技術之一。超聲技術是通過超聲波產生、傳播及接收的物理過程而完成的。超聲波具有聚束、定向 及反射、透射等特性。 超聲波遙控是近距離遙控中的一種實際方法，人耳能夠聽到的聲音頻率大約為 20Hz20kHz，低于 20Hz 和高于 20kHz 的聲音，人耳一般都聽不到，人把高于20kHz 的聲波稱為超聲波。它是一種機械振動波，可以在氣體 、液體和固體中傳播，在空氣中的傳播速度為 340m/s，與光波、電磁波相比是非常緩慢的。超聲波具有方向性，即傳播的能量比較集中，這一點與可聽見的聲波不同。另外，超聲波在傳播途中若遇到不同的媒介，大部分能量會被反射。 超聲波測距的基本原理同聲納回聲定位法的原理是基本相同的，超聲波發(fā) 生器不斷發(fā)射出 40kHz 超聲波，并給測量邏輯電路提供一個短脈沖。超聲波接收器則在接受到所發(fā)射超聲波遇障礙物反射回來的反射波后，也向測量邏輯電路提供一個短脈沖，再利用雙穩(wěn)電路把上述兩個短脈沖轉化為一個方脈沖。方脈沖的寬度即為兩個短脈沖之間的時間間隔。測量這個方波脈沖寬度就可以確定發(fā)射器與探測物之間的距離。根據測量出輸出脈沖的寬度。即測得發(fā)射超聲波的時間間隔，從而就可求出汽車與障礙物之間的距離 S： S=1/2（ Ct）