一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)測量精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，在硬件上增加了溫度傳感器測溫電路，采取聲速預(yù)置和媒質(zhì)溫度測量相結(jié)合的辦法對聲速進(jìn)行修正，降低了溫度變化對測距精度的影響。有力提高了超聲波測距系統(tǒng)的測量精度。能夠通過精確計(jì)算車距及時提醒駕車者，有效地避免了車禍的發(fā)生。
【專利說明】一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波測距方法，尤其涉及一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，屬于汽車防撞控制領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械震蕩，它是由與介質(zhì)相接觸的震蕩源所引起的，其頻率在20kHz以上。由于超聲波的速度相對于光速要小得多，其傳播時間就比較容易檢測，并且易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制，因而利用超聲波測距在很多距離探測應(yīng)用中有很重要的用途，包括無損檢測、過程測量、機(jī)器人測量和定位，以及流體液面高度測且雄里寺。
[0003]在空氣中，常溫下超聲波的傳播速度是334m/s，但其傳播速度受空氣中溫度、濕度等因素的影響，其中受溫度影響較大，如溫度每升高l°c，聲速就會增加約0.6m/s。因此在相同的間隔測量距離，由于波的傳播時間是相同的，不同溫度下的聲速不同，所以最終造成測量出來的距離不相等，在距離測量精度要求很高的情況下，必須要對溫度進(jìn)行測量和補(bǔ)償，以避免溫度對測量精度的影響。制超聲波檢測往往比較迅速、方便、計(jì)算簡單、易于實(shí)現(xiàn)，并且測量精度高。
[0004]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)日益繁榮，但由于道路狀態(tài)、交通管理等硬件難以跟上，加上駕駛超車、出車開小差、錯誤估計(jì)車距等主觀的原理，使相互碰撞的交通事故頻頻發(fā)生。解決這個問題的根本措施在于給行進(jìn)中的汽車安裝能自動跟蹤測距，在危險距離內(nèi)自動剎車的裝置。
[0005]例如申請?zhí)枮椤?01120488173.4”的一種基于超聲波的汽車防撞控制系統(tǒng)，包括防撞控制器，與防撞控制器相連的超聲波測距儀、車速傳感器、剎車控制器和發(fā)動機(jī)控制器，與剎車控制器相連的制動器，與發(fā)動機(jī)控制器相連的噴油電磁閥。該實(shí)用新型通過超聲波測距儀實(shí)時測量獲取車與前方障礙物的相對距離信息和相對速度信息，并結(jié)合車速信息，經(jīng)判斷后控制車輛減速或制動，從而大大降低了車與障礙物的碰撞概率，減輕了車與障礙物的碰撞程度，有效保證了駕駛員和他人的人生安全，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，實(shí)用性好，但是但是尚未考慮溫度的影響且測量精度有待進(jìn)一步提高。
[0006]又如申請?zhí)枮椤?01210178595.0”的一種基于超聲波測距的汽車防撞報警系統(tǒng)。它包括AT89C2051控制模塊、超聲波測距模塊、報警模塊、顯示模塊和電源模塊。當(dāng)超聲波測距模塊將檢測到的距離轉(zhuǎn)化為電平信號傳輸?shù)紸T89C2051控制模塊，AT89C2051控制模塊將接收到的信號進(jìn)行處理并與設(shè)定的最大距離值進(jìn)行比較，如果此距離小于設(shè)定的最大距離值，AT89C2051控制模塊將向報警模塊發(fā)送指令，使報警器發(fā)出聲音提醒司機(jī)，同時將距離值通過顯示模塊進(jìn)行顯示。該發(fā)明滿足一般近距離測距的要求，且成本較低，有較好的性價比，可廣泛應(yīng)用于小距離測距、機(jī)器人檢測、車輛倒車?yán)走_(dá)中，但是尚未考慮溫度的影響且測量精度有待進(jìn)一步提1?。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的不足提供了一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，其具有低成本，高精度，且能夠有效避免了環(huán)境溫度變化對測距精度的影響，有力提高了超聲波測距系統(tǒng)的測量精度，進(jìn)而能夠通過精確計(jì)算車距有效地避免了車禍的發(fā)生。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，具體包含如下步驟:
步驟1，預(yù)設(shè)距離障礙物的距離參數(shù)，包含危險距離和安全距離閾值參數(shù)；在車身前部設(shè)有超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路；
步驟2，采用超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波同時發(fā)送計(jì)時啟動信號開始計(jì)時；
步驟3，采用超聲波接收電路第一次接收到超聲波發(fā)射電路發(fā)射的超聲波時同時發(fā)送停止?目號停止計(jì)時；
步驟4，統(tǒng)計(jì)在收到超聲波發(fā)射電路發(fā)送的計(jì)時啟動信號和超聲波接收電路發(fā)送的計(jì)時停止信號之間的時間；
步驟5，實(shí)時采集環(huán)境溫度；
步驟6，根據(jù)v=331.4+0.61Τ, s=vt/2計(jì)算出距離障礙物的距離S，同時通過顯示單元實(shí)時顯示；
其中，t為超聲波發(fā)射電路發(fā)送的計(jì)時啟動信號和超聲波接收電路發(fā)送的計(jì)時停止信號之間的時間差，T為實(shí)際采集的環(huán)境溫度，V為當(dāng)前環(huán)境下聲速；
步驟7，根據(jù)步驟6計(jì)算出的距離障礙物的距離與預(yù)設(shè)安全距離閾值參數(shù)進(jìn)行對比；若低于安全距離閾值參數(shù)，則控制報警單元發(fā)出警報；繼續(xù)將距離障礙物的距離與預(yù)設(shè)危險距離閾值參數(shù)進(jìn)行對比，若低于危險距離參數(shù)，則驅(qū)動剎車減速裝置。
[0009]作為本發(fā)明一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述危險距離閾值參數(shù)為20m。
[0010]作為本發(fā)明一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述安全距離閾值參數(shù)為30m。
[0011]作為本發(fā)明一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述超聲波接收電路包含依次連接的超聲波接收頭、放大電路、檢波電路、比較整形電路。
[0012]作為本發(fā)明一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述顯示單元為IXD顯示屏。
[0013]作為本發(fā)明一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述報警單元為聲光報警單元。
[0014]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1、本發(fā)明方法簡單、具有低成本，高精度、成本較低且測量精度高；
2、本發(fā)明能夠有效避免環(huán)境溫度變化對測距精度的影響，有力提高了超聲波測距系統(tǒng)的測量精度；
3、本發(fā)明能夠通過精確計(jì)算車距及時提醒駕車者，有效地避免了車禍的發(fā)生。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，具體包含如下步驟:
步驟1，預(yù)設(shè)距離障礙物的距離參數(shù)，包含危險距離和安全距離閾值參數(shù)；在車身前部設(shè)有超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路；
步驟2，采用超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波同時發(fā)送計(jì)時啟動信號開始計(jì)時；
步驟3，采用超聲波接收電路第一次接收到超聲波發(fā)射電路發(fā)射的超聲波時同時發(fā)送停止?目號停止計(jì)時；
步驟4，統(tǒng)計(jì)在收到超聲波發(fā)射電路發(fā)送的計(jì)時啟動信號和超聲波接收電路發(fā)送的計(jì)時停止信號之間的時間；
步驟5，實(shí)時采集環(huán)境溫度；
步驟6，根據(jù)v=331.4+0.61Τ, s=vt/2計(jì)算出距離障礙物的距離S，同時通過顯示單元實(shí)時顯示；
其中，t為超聲波發(fā)射電路發(fā)送的計(jì)時啟動信號和超聲波接收電路發(fā)送的計(jì)時停止信號之間的時間差，T為實(shí)際采集的環(huán)境溫度，V為當(dāng)前環(huán)境下聲速；
步驟7，根據(jù)步驟6計(jì)算出的距離障礙物的距離與預(yù)設(shè)安全距離閾值參數(shù)進(jìn)行對比；若低于安全距離閾值參數(shù)，則控制報警單元發(fā)出警報；繼續(xù)將距離障礙物的距離與預(yù)設(shè)危險距離閾值參數(shù)進(jìn)行對比，若低于危險距離參數(shù)，則驅(qū)動剎車減速裝置。
[0016]其中，所述危險距離閾值參數(shù)為20m，所述安全距離閾值參數(shù)為30m，所述超聲波接收電路包含依次連接的超聲波接收頭、放大電路、檢波電路、比較整形電路，所述顯示單元為LCD顯示屏，所述報警單元為聲光報警單元。
[0017]在空氣中，常溫下超聲波的傳播速度是334m/s，但其傳播速度受空氣中溫度、濕度等因素的影響，其中受溫度影響較大，如溫度每升高l°c，聲速就會增加約0.6m/s。因此在相同的間隔測量距離，由于波的傳播時間是相同的，不同溫度下的聲速不同，所以最終造成測量出來的距離不相等，在距離測量精度要求很高的情況下，必須要對溫度進(jìn)行測量和補(bǔ)償，以避免溫度對測量精度的影響。本系統(tǒng)選用DS18B20溫度傳感器作為溫度測量、誤差補(bǔ)償裝置，與單片機(jī)交換信息僅需要一根I/O 口線，其供電電源可來源于單片機(jī)I/O 口數(shù)據(jù)線，而無需額外電源。不同溫度下超聲波在空氣中傳播速度隨溫度變化的關(guān)系如下:v=331.4+0.61T式中，T為實(shí)際溫度(°C )，v為當(dāng)前環(huán)境下聲速，單位為m/s。
[0018]報警單元:由觸發(fā)器、驅(qū)動電路和小喇叭組成。當(dāng)車間距為30m時單片機(jī)給觸發(fā)器一個信號，使觸發(fā)器置位產(chǎn)生一組脈沖，通過驅(qū)動電路，使小喇叭發(fā)出報警聲，當(dāng)大于30m時,觸發(fā)器復(fù)位,停止產(chǎn)生脈沖。
[0019]剎車減速單元:由開關(guān)K和自動剎車減速裝置組成，當(dāng)司機(jī)認(rèn)為必要用到自動剎車減速裝置時，閉合開關(guān)K。當(dāng)車間距小于20m時，單片機(jī)提供一個信號，啟動自動剎車減速裝置，防止碰撞。
[0020]AVR單片機(jī)具有預(yù)取指令功能，即在執(zhí)行一條指令時，預(yù)先把下一條指令取進(jìn)來，使得指令可以在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行；多累加器型，數(shù)據(jù)處理速度快；AVR單片機(jī)具有32個通用工作寄存器，相當(dāng)于有32條立交橋，可以快速通行；中斷響應(yīng)速度快。AVR單片機(jī)有多個固定中斷向量入口地址，可快速響應(yīng)中斷；AVR單片機(jī)耗能低。對于典型功耗情況，TOT關(guān)閉時為ΙΟΟηΑ，更適用于電池供電的應(yīng)用設(shè)備；有的器件最低1.8V即可工作；AVR單片機(jī)保密性能好。
[0021]超聲波發(fā)射電路由單片機(jī)輸出端直接驅(qū)動超聲波發(fā)送，超聲波接收電路輸出端與單片機(jī)相連接，單片機(jī)的輸出端與顯示電路輸入端相連接。單片機(jī)在TO時刻發(fā)射方波，同時啟動定時器開始計(jì)時，當(dāng)收到回波后，產(chǎn)生一負(fù)跳變到單片機(jī)中斷口，單片機(jī)響應(yīng)中斷程序，定時器停止計(jì)數(shù)。計(jì)算時間差即可得到超聲波在媒介中傳播的時間t，由此便可計(jì)算出距離。
[0022]40kHz的方波由AVR單片機(jī)驅(qū)動超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波,經(jīng)反射后由超聲波接收頭接收到40kHz的正弦波，由于聲波在空氣中傳播時衰減，所以接收到的波形幅值較低，經(jīng)接收電路放大、整形，最后輸出一負(fù)跳變，輸入單片機(jī)。由于單片機(jī)系統(tǒng)的晶振為12M晶振，所以只能產(chǎn)生半周期為12 μ s或13 μ s的方波信號，頻率分別為41.67kHz和38.46kHz。本系統(tǒng)在編程時選用了后者。接收到的信號加到BG1、BG2組成的兩級放大器上進(jìn)行放大。每級放大器的放大倍數(shù)為70倍。放大的信號通過檢波電路得到解調(diào)后的信號。這里使用的是IN4148檢波二極管，輸出的直流信號即兩二極管之間電容電壓。該接收電路結(jié)構(gòu)簡單，性能較好，制作難度小。
[0023]本發(fā)明涉及一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)測量精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，在硬件上增加了溫度傳感器測溫電路，采取聲速預(yù)置和媒質(zhì)溫度測量相結(jié)合的辦法對聲速進(jìn)行修正，降低了溫度變化對測距精度的影響。有力提高了超聲波測距系統(tǒng)的測量精度。能夠通過精確計(jì)算車距及時提醒駕車者，有效地避免了車禍的發(fā)生。
[0024]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，可以用計(jì)算機(jī)程序指令來實(shí)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)圖和/或框圖和/或流圖中的每個框以及這些結(jié)構(gòu)圖和/或框圖和/或流圖中的框的組合。可以將這些計(jì)算機(jī)程序指令提供給通用計(jì)算機(jī)、專業(yè)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理方法的處理器來生成機(jī)器，從而通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理方法的處理器來執(zhí)行的指令創(chuàng)建了用于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖和/或框圖和/或流圖的框或多個框中指定的方法。
[0025]本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0026]以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以再不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，其特征在于:具體包含如下步驟: 步驟1，預(yù)設(shè)距離障礙物的距離參數(shù)，包含危險距離和安全距離閾值參數(shù)；在車身前部設(shè)有超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路； 步驟2，采用超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波同時發(fā)送計(jì)時啟動信號開始計(jì)時； 步驟3，采用超聲波接收電路第一次接收到超聲波發(fā)射電路發(fā)射的超聲波時同時發(fā)送停止?目號停止計(jì)時； 步驟4，統(tǒng)計(jì)在收到超聲波發(fā)射電路發(fā)送的計(jì)時啟動信號和超聲波接收電路發(fā)送的計(jì)時停止信號之間的時間； 步驟5，實(shí)時采集環(huán)境溫度； 步驟6，根據(jù)v=331.4+0.61Τ, s=vt/2計(jì)算出距離障礙物的距離s，同時通過顯示單元實(shí)時顯示； 其中，t為超聲波發(fā)射電路發(fā)送的計(jì)時啟動信號和超聲波接收電路發(fā)送的計(jì)時停止信號之間的時間差，T為實(shí)際采集的環(huán)境溫度，v為當(dāng)前環(huán)境下聲速； 步驟7，根據(jù)步驟6計(jì)算出的距離障礙物的距離與預(yù)設(shè)安全距離閾值參數(shù)進(jìn)行對比；若低于安全距離閾值參數(shù)，則控制報警單元發(fā)出警報；繼續(xù)將距離障礙物的距離與預(yù)設(shè)危險距離閾值參數(shù)進(jìn)行對比，若低于危險距離參數(shù)，則驅(qū)動剎車減速裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，其特征在于:所述危險距離閾值參數(shù)為20m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，其特征在于:所述安全距離閾值參數(shù)為30m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，其特征在于:所述超聲波接收電路包含依次連接的超聲波接收頭、放大電路、檢波電路、比較整形電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，其特征在于:所述顯示單元為IXD顯示屏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于溫度補(bǔ)償?shù)某暡y距裝置的汽車防撞控制方法，其特征在于:所述報警單元為聲光報警單元。
【文檔編號】G01S15/93GK104442559SQ201410731364
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】謝敏富, 胡清華, 高娟 申請人:蘇州市歐博銳自動化科技有限公司