淺析汽車超聲波倒車雷達測距系統(tǒng)應用研究論文(編輯修改稿)
2025-07-17 00:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 車長等因素的影響，其價格自然也略高些。國外汽車倒車雷達預警系統(tǒng)早期大多采用紅外線的發(fā)射與接收原理，不屬于雷達(無線電波)的產(chǎn)品， 最大的缺點是紅外線波易受干擾，整個系統(tǒng)的警示音常呈現(xiàn)不穩(wěn)定的亂鳴狀態(tài)，另外對深黑色粗糙表面物體的反應也較差。但更糟糕的是，無論是紅外線發(fā)射器或接收器，只要任何一方讓一層薄薄的冰雪或泥塵覆蓋，系統(tǒng)就會失效。最近在歐美出現(xiàn)的一種電磁感應倒車雷達。在一線路套上一環(huán)型的感應圈(此線圈貼在后保險杠的內(nèi)側(cè)，車外表完全看不出有此裝置)，以感應車后物體的有無。此種裝置價格中等，并且完全隱密，但可惜的是，安裝困難(必須卸下保險杠貼在內(nèi)側(cè))，而且只能探測動態(tài)物品，當車在后退行進時，可探測到物體，但車一旦停止后退行進，則任何物體都不被認可。換言之，如有任何物品貼在后保險杠，當車一旦停下再啟動后，此裝置并不會告知駕駛者后方有物品貼在保險杠，此車不能再后退等。德國大眾公司已經(jīng)將超聲波測距技術應用在倒車雷達上，并且具有前視和后視功能，采用自舉升壓的方式驅(qū)動8路超聲波傳感器，目前國內(nèi)引進車型對這一技術尚不能國產(chǎn)化，仍需要引進德國原廠成品安裝。因此，實用性也相當有限。日本、美國和歐洲等國的大汽車公司都投入了相當?shù)娜肆Α⑽锪?，采用先進的毫米波雷達、CCD攝像機、GPS和高檔微機等制成安全預警系統(tǒng)，使用在其所開發(fā)的高級汽車上。據(jù)海外媒體報道，戴姆勒一克萊斯勒公司日前成功開發(fā)出供商用車(尤指卡車)使用的電子剎車系統(tǒng)，它與其他剎車系統(tǒng)的區(qū)別在于，其在卡車車頭設有雷達感應器，感應器在車前觀察四周環(huán)境，并將所有收集的信息交由一控制器加上處理，形成一虛擬景象，再借助演算法的輔助來判斷所發(fā)生狀況是否需要利用剎車。未來兩三年內(nèi)這種新型剎車系統(tǒng)即可量產(chǎn)上市，但價格昂貴，其過高的成本限制了它應用的普遍性。隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，近兩三年我國開始進入私家車時代，交通事故發(fā)生的頻率也在增加，為提高汽車運行的安全性，倒車雷達預警系統(tǒng)不僅深受駕駛員的青睞，也逐漸成為汽車電子產(chǎn)業(yè)中新的增長點。尤其是近兩年來，倒車雷達成了商家的電子新愛，眾多生產(chǎn)防盜器的廠家紛紛涉足倒車雷達，處在我國汽車電子行業(yè)環(huán)境的繁榮背景下倒車雷達已漸漸形成一個較大的行業(yè)，而且已呈現(xiàn)出一派激烈競爭的態(tài)勢。倒車雷達系統(tǒng)經(jīng)歷了三個階段，六代的技術改良，從早期的倒車防撞儀，只能測試車后有限范圍的障礙物，并發(fā)出警報，發(fā)展到根據(jù)距離遠近程度分段報警，前兩個階段的倒車雷達一般采用專用集成電路，功能較簡單。隨著人們對汽車駕駛輔助系統(tǒng)易用性要求的提高，以及單片機價格不斷下降和汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡化發(fā)展的要求，新型的倒車雷達都是以單片機為核心的智能測距傳感系統(tǒng)。要求倒車雷達連續(xù)測距并顯示障礙物距離，并采用不同間歇嗚叫頻率的聲音報警提示距離，讓駕駛員全神貫注地注視場景。汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡化發(fā)展還要求作為駕駛輔助系統(tǒng)子系統(tǒng)的倒車雷達具有通信功能，能夠把數(shù)據(jù)發(fā)送到汽車總線上。如最為先進的倒車雷達系統(tǒng)為“智能可視倒車雷達系統(tǒng)”，它在車尾部撞上針孔攝像頭，倒車時可以在DVD顯示屏上顯示車后的廣角真實圖像。在近日上市的由東風汽車有限公司乘用車公司推出的全新一代“藍鳥智尊”，最引人注目的是它配備了倒車影像顯示和NAVI衛(wèi)星導航系統(tǒng)，這兩項配置在同級別的轎車上可謂絕無僅有，有效提升了藍鳥的檔次，直接將高級別汽車的智能化從“概念”引入了“應用”。在駕駛者掛入倒擋時，中控臺上的液晶顯示屏會自動切換畫面，將車尾攝像頭拍下的環(huán)境狀況展示在駕駛者眼前，最大程度地方便泊車，這項功能在夜間尤其具有價值。而它的NAVI衛(wèi)星導航系統(tǒng)，使同產(chǎn)成為繼豐田之后又一個將GPS導航定位系統(tǒng)引入國內(nèi)的廠家。目前市場上的倒車雷達品牌可謂是種類繁多，有鐵將軍、北華三松、固地、博視、奇真、臺灣俊邦、豪迪等幾十種品牌，價格也是幾百、上千元不等，有些廠家還根據(jù)車型的不同，設計專用的倒車雷達。 本章小結(jié)本文設計的防撞裝置在結(jié)構上采用微電腦技術和專用芯片設計，具有結(jié)構簡單，小型化的特點，非常適合用于測控系統(tǒng)；在軟件設計上，突出模塊的靈活性，并且C51語言簡潔，大大簡化了編寫程序的工作量。比較現(xiàn)在市場已有的防撞器，該結(jié)構緊湊性好、成本低，可靠性好，通信能力強，能有效地避免汽車相撞事故的發(fā)生，具有一定的市場價值。超聲波測量距離是一種有效的非接觸式測距方法，可廣泛應用于各種需要測量距離或物位參數(shù)的場合。特別是其具有高精度、無損、非接觸等優(yōu)點，超聲波的應用變得越來越普及。隨著科學技術的不斷發(fā)展超聲波測距技術本身也在不斷的完善和發(fā)展。2 超聲波測距的基本理論 超聲波的定義 波是由某一點開始的擾動所引起的，并按預定的方式傳播或傳輸?shù)狡渌c上。聲波是一種彈性機械波。人們所感覺到的聲音是機械波傳到人耳引起耳膜振動的反應，能引起人們聽覺的機械波頻率在20Hz~20KHz，超聲波是頻率大于20KHz的機械波。在超聲波測距系統(tǒng)中，用脈沖激勵超聲波探頭的壓電晶片，使其產(chǎn)生機械振動，這種振動在與其接觸的介質(zhì)中傳播，便形成了超聲波。2．2超聲波的物理特性 當聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時，在兩介質(zhì)的分界面上，一部分能量反射回原介質(zhì)，稱為反射波；另一部分能量透射過分界面，在另一個介質(zhì)內(nèi)部繼續(xù)傳播，稱為折射波，如圖2．1所示，圖中L為入射波，Sl為反射橫波，Ll為反射縱波，k為折射縱波，S2為折射橫波。圖2．1超聲波的反射、折射及其波形轉(zhuǎn)換這些物理現(xiàn)象均遵守反射定律、折射定律。除了有縱波的反射波折射波以外，還有橫波的反射和折射。因為聲波是借助于傳播介質(zhì)中的質(zhì)點運動而傳播的，其傳播方向與其振動方向一致，所以空氣中的聲波屬于縱向振動的彈性機械波。在理想介質(zhì)中，超聲波的波動方程描述方法與電磁波是類似的。‘描述簡諧聲波向X正方向傳播的質(zhì)點位移運動可表示為： (2．1) （）式中，A(x)為振幅即質(zhì)點的位移，舢為常數(shù)，(1)為角頻率，t為時間，x為傳播距離，k=2Ⅱ／入為波數(shù)，入為波長，口為衰減系數(shù)。衰減系數(shù)與聲波所在介質(zhì)和頻率關系： （）式(2．3)中，a為介質(zhì)常數(shù)，f為振動頻率。
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