汽车防撞系统概述

摘要摘要 随着社会的发展，经济的进步，越来越多的汽车涌上了街头，随之带来交通事 故的增多。因此汽车防撞系统受到了跟多人的重视。而由毫米波雷达、激光雷达以 及 CCD 立体视觉系统组成的汽车防撞系统因成本高而无法应用与普通的汽车。超 声波测距系统组成的汽车防撞系统，具有成本低、受外界影响小的优点，因此研究 大作用距离超声波测距系统组成的汽车防撞系统具有十分重要的意义。 本文采用超声换能器组成的超声波测距系统设计实现汽车防撞系统。整个系统 包括超声波发射与接收系统，单片机控制器，LED 显示部分，扫描驱动部分。 关键词：汽车防撞系统关键词：汽车防撞系统 超声换能器超声换能器 大作用距离大作用距离 测距系统测距系统 AbstractAbstract With the development of social and economic progress, an increasing number of cars appear on the streets, which bring more and more traffic accidents. As a result, vehicle collision avoidance systems are paid great attention to. But the vehicle collision avoidancesystemcomposedofmillimeter-waveradar,laserradarandCCD three-dimensional visual system are too expensive to be used in ordinary cars. The vehiclecollisionavoidancesystemusingUltrasonicRanginghastwogreat advantages, such as low cost and not subject to outside influence. So the study of vehicle collision avoidance system composed of ultrasonic ranging system is significant. In this paper, the vehicle collision avoidance system contains ultrasonic ranging system composed of ultrasonic transducer. The system consists of Ultrasonic launching and receiving systems, SCM controller, LED display part and the scanning driver. Keywords:Keywords: AutomobileAutomobile collisioncollision avoidanceavoidance systemsystemUltrasonicUltrasonic transducertransducer Large sensing-rangeLarge sensing-rangeDistance measurement systemDistance measurement system I / 30 目录目录 第一章第一章绪论绪论 - 1 - 1.1 研究背景与课题来源 -1- 1.1.1各类车载测距传感器及其性能 .- 2 - 1.1.2课题的提出 .- 2 - 1.2汽车防撞系统的现状. -4- 1.3 超声波测距系统. -5- 1.3.1 可变阈值与回波包络检波法 - 6 - 1.3.2基于互相关函数的时延估计法 .- 6 - 1.3.3谱线分析法与自适应时延估计 .- 6 - 1.4 超声波测距与定位技术的发展概况. -7- 1.5 主要研究工作及内容. -7- 第二章第二章超声波发射与接收电路超声波发射与接收电路- 9 - 2.1 大作用距离超声波换能器 -9- 2.1.1 超声波物理特性与换能器技术指标 .- 9 - 2.2 超声波发射电路的设计 -11- 2.2.1 推挽变换器的工作原理 .- 11 - 2.2.2 推挽变换器的转换效率 .- 12 - 2.3 超声波接收电路的设计 -13- 2.3.1低噪声前端放大器 .- 13 - 2.3.2 滤波放大电路与电源 .- 15 - 第三章第三章超声波测距系统超声波测距系统- 16 - 3.1 超声波测距算法分析 -16- 3.1.1 问题分析 .- 16 - 3.2 超声波测距系统的实现 -17- 3.2.1 单脉冲数字相关测距 - 18 - 第四章第四章 超声波测距汽车防撞系统的设计超声波测距汽车防撞系统的设计- 19 - 4.1 系统硬件设计. -19- 4.1.1 系统硬件总体框图 - 19 - 4.1.2 超声波发射部分 - 20 - 4.1.3 超声波接收部分 - 21 - 4.1.4 单片机控制部分 - 21 - 4.2 系统软件设计. -22- 4.3 系统的调试与优化. -23- 总结总结 - 25 - 致谢致谢 - 26 - 参考文献参考文献 - 27 - I / 30 第一章第一章绪论绪论 随着社会经济的发展，越来越多的人拥有了自己的私家车，越来越多的汽车涌 上了公路，可随之而来的是交通事故也越来越多，不少人也因此谈车色变。作为主 动式车辆安全系统之一的车辆防碰撞系统受到国内外汽车研究人员的高度重视，也 取得了很多成果。防碰撞系统主要用在追尾碰撞系统、侧防系统、倒车雷达三个方 面。其中倒车雷达技术比较成熟，成本也比较低，在世界各地都有广泛的应用。世 界多个知名汽车制造商也都有成功的研究与应用，但是价格还比较高，未能在中、 低档车中推广，还需要进一步完善、降低成本。 超声波具有束射和反射特性，基本上可以沿直线传播，其能量远远大于相同振 幅的低频声波，非接触式超声测距传感器正是利用超声波的这种特性而制成的。在 空气介质中，超声波测距传感器的性能几乎不受光线、粉尘、烟雾、电磁干扰和有 毒气体的影响，而且价格低廉、使用方便。因此，在物位测量、车辆安全行驶辅助 系统、机器人自动导航、无人作战平台、地形地貌探测乃至江河水位高度监测等许 多领域，超声波测距传感器都得到了广泛的应用。此外，由于超声波在水下传播的 距离比光和电磁波要远得多，故在水下的目标探测、识别、定位、通讯和导航以及 海洋石油开发中，也广泛应用超声波作为信息载体。为此，深入研究超声波的产生 与传播规律、开发高性能超声波换能器、探讨新的超声波信号处理方法，对于推动 超声波换能器技术与超声波检测技术的发展，都具有十分重要的现实意义。 1.11.1 研究背景与课题来源研究背景与课题来源 随着世界各国汽车持有量的不断增加，车辆碰撞事故也随之增多，尤其在城市 道路和高速公路上发生的交通事故更是与日俱增。自适应汽车防碰撞技术和汽车主 动防碰撞预警系统以及与此相关的测距技术正是在这种背景下提出的，并己经成为 当前车辆工程和测控技