汽车防撞系统

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1、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

2、AbstractWith 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 avoidance system composed of millimet

3、er-wave radar, laser radar and CCD three-dimensional visual system are too expensive to be used in ordinary cars. The vehicle collision avoidance system using Ultrasonic Ranging has two great advantages, such as low cost and not subject to outside influence. So the study of vehicle collision avoidan

4、ce 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 scan

5、ning driver.Keywords: Automobile collision avoidance system Ultrasonic transducer Large sensing-range Distance measurement systemI目录目录第一章第一章 绪论绪论.11.1 研究背景与课题来源.11.1.1 各类车载测距传感器及其性能.21.1.2 课题的提出.21.2 汽车防撞系统的现状.41.3 超声波测距系统 .51.3.1 可变阈值与回波包络检波法.61.3.2 基于互相关函数的时延估计法.61.3.3 谱线分析法与自适应时延估计.61.4 超声波测距与定位技

6、术的发展概况 .71.5 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.92.1 大作用距离超声波换能器.92.1.1 超声波物理特性与换能器技术指标.92.2 超声波发射电路的设计.112.2.1 推挽变换器的工作原理.112.2.2 推挽变换器的转换效率.122.3 超声波接收电路的设计.132.3.1 低噪声前端放大器.132.3.2 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.163.1 超声波测距算法分析.163.1.1 问题分析.163.2 超声波测距系统的实现.173.2.1 单脉冲数字相关测距.18第四章第四章 超声波测

7、距汽车防撞系统的设计超声波测距汽车防撞系统的设计.194.1 系统硬件设计 .194.1.1 系统硬件总体框图.194.1.2 超声波发射部分.204.1.3 超声波接收部分.214.1.4 单片机控制部分.214.2 系统软件设计 .224.3 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- 1 -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

8、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

9、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。1.1 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

10、程和测控技术领域中关注的一个热点研究课题。近十年来，欧美大汽车公司资助研制的汽车防碰撞装置，一般倾向于使用毫米波雷达作为车载前视测距传感器。这是因为毫米波雷达能够探测远距离物体，使车载控制器有足够的时间来处理和利用感知信息，以防止车辆发生追尾碰撞或与前方障碍物发生碰撞。然而，更多的碰撞事故是发生在车辆换道、拐弯或倒车的瞬间，而不仅仅局限在车辆向前高速行驶过程中。这就要求汽车主动防碰撞系统具有识别车辆周边物体、提前预报险情或自动保持安全行驶距离的基本功能。由于常见的超声波测距传感器的作用距离太短，只能用于探测近距离(l5m)目标- 2 -(如泊车或倒车防撞报警装置中的超声波探头)，而不适合用于探

11、测靠近车辆的周边物体(大于 15m)。为此，国外一些著名的汽车公司正计划在汽车上安装一种近程雷达，它最多可以感知车辆周边 20m 范围内的 8 个物体。这种额外获取的路况信息，可用来启动汽车防碰撞系统，实时地估计车辆与周边物体的相对距离和速度，以判定是否存在行车事故危险，并及时地发出警告或采取必要的应急措施，以避免发生车辆碰撞事故或减轻车辆发生碰撞的后果。但是，近程雷达的价格昂贵，限制了它在普通汽车上的推广应用。因此，研制和开发具有高性价比的超声波测距传感器和目标探测系统，必将推动具有全方位探测功能的汽车主动防碰撞系统的发展与普遍应用。同时，这种技术也可以推广应用于无人作战平台或现场机器人的目