论文部分内容阅读
摘 要：超声波倒车雷达的出现极大地增加了车主临时倒车的安全性，特别是在闹市区和光线暗淡的情况下，从而广受社会各界的好评。本文重点从超声波倒车雷达硬件设施和软件设施两个方面着手，剖析了超声波倒车雷达整个工作流程和相关的科学原理，旨在为广大超声波倒车雷达用户进行一定程度的知识普及。
关键词：超声波;倒车雷达;原理
整个超声波倒车雷达系统采用的是模块化联系交互的，主要模块包括测距模块、系统控制模块和显示报警模块。衡量一款超声波倒车雷达系统的好坏的唯一标准就是是否清晰安全，而证实清晰安全最直接的方法就是就是进行大量重复试验，本文将对这些问题进行具有科学论据的说明。
一、超声波倒车雷达系统工作流程简述
传统的车主停车倒车，一般都有一个人下车在旁边给车主传递信号，这种倒车停车安全性主要取决于车主的性格、脾气、车技和与传递信号的人的配合默契度，综合因素影响较大，稍不注意就会出现磕磕碰碰的现象。目前市场上普及较为广泛的超声波倒车雷达系统工作流程主要是采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，将汽车的挡位推到R挡，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险扛上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，从而计算出车体与障碍物之间的距离，判断出障碍物的位置，再由LED显示器和蜂鸣器声发出警示信号，从而使驾驶者倒车时不至于撞上障碍物。整个过程，驾驶者无须回头便可知车后的情况，使停车和倒车更容易，更安全。
经过多年的发展，倒车雷达设计及应用都发生了质的变化。日本、美国和欧洲等国的大汽车公司都投入了相当的人力、物力，采用先进的毫米波雷达、CCD摄像机、GPS和高档微机等制成安全预警系统，使用在其所开发的高级汽车上。据海外媒体报道，戴姆勒-克莱斯勒公司日前成功开发出供商用车（尤指卡车）使用的电子刹车系统，它与其他刹车系统的区别在于，其在卡车车头设有雷达感应器，感应器在车前观察四周环境，并将所有收集的信息交由一控制器进行处理，形成一虚拟景象，再借助演算法的辅助来判断所发生状况是否需要利用刹车。未来两三年内这种新型刹车系统即可量产上市，但价格昂贵，其过高的成本限制了它应用的普遍性。在底特律国际车展上，通用公司的Precept概念车装了Donnelly公司生产的以摄像机为基础的后视镜系统。该系统用一个内后视镜和两个外后视镜采集汽车周围的景象，三个景象合成一个全景图像在中控台的视屏上显示出来，还用文字说明来传达信息。摄像机也可在倒车时使用，当车后近处有消火栓等障碍物时，就及时让驾驶员知晓。
我国倒车雷达从2000年开始起步，从最初只是奔驰、宝马等高档车的专利，发展到现在成为许多轿车的标准配置。经过多年的发展，倒车雷达系统已經历经了六代技术改良，不管从结构外观上还是性能价格上，这六代产品都各有特点。使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这三种。迄今为止，国内外许多学者均着眼于测距传感器的研究。通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组成。在日新月异的科学技术发展的背景下，倒车雷达系统也会随着计算机技术等的发展而不断创新，向着智能化、可视化、集成化的方向发展，逐渐将各个功能集中在一起，实现了一套硬件设备可以完成多项功能。倒车雷达的集成化就是将倒车雷达的可视化、LCD显示、超声波测距、语音报警等功能集成在一起，组成了真正意义上的硬件系统。在今后的发展中，我们依然可以将倒车雷达、车载导航，车载音频等系统集成在一起，组成一个更为广泛的集成化系统。
二、整体超声波倒车雷达的系统硬件设计剖析
针对超声波倒车雷达的系统设计方案有很多种，但大致的设计思路都是从控制系统出发，形成与控制系统紧密相连的发射模块、接收模块、蜂鸣器和数据显示。各模块有有自己的功能，比如测距系统模块，它主要是针对超声波传感器设计的发送模块、接收模块和控制系统共同完成测距功能。还有控制系统模块，它是以单片机为控制核心，控制整个系统的运行，对各个接口电路进行控制，发射脉冲，检测到回波后，进行数据处理，测出从超声波发射到接收回波信号的时刻差，从而测出距离。另外有显示报警系统模块，用来显示最小距离及报警以提醒驾驶员。除此之外，系统探测范围及传感器的布点对倒车也有很大的影响，如果系统探测范围及传感器的布点设置不当，那么就容易出现盲区，对汽车周围的障碍物探测不出，容易出现倒车事故。而且在有的环境下，易造成无法侦测及侦测不良之情况。
具体看整体系统，一般以性能较好的AT89C51单片机为核心，控制超声波传感器的收发，并测算距离，同时根据倒车距离段的不同进行分段语音报警。硬件部分实现分四部分来控制：第一是以AT89C51单片机为核心的主控系统电路;第二是超声波发射和接收电路;第三是显示电路;第四是语音报警电路。在设计过程中，市场上都能购买到相应型号的硬件设施，但对各种硬件设施特定实际情况下的工作效率，我们需要进行严谨的考核。比如工作频率，工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。还有工作温度，由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。最后是灵敏度，主要取决于压电晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高;反之，灵敏度低。
三、结语
在整体超声波倒车雷达系统技术已经取得整体突破的情况下，如今市场上的倒车雷达系统面临着非常激烈的品牌竞争现象，一般汽车出厂是没有倒车雷达的，即使有也是厂家的合作厂商，如何鉴别和甄选最适合自己车况的倒车雷达，是广大车主需要认真考究的问题。
参考文献：
[1]田庆元. 汽车倒车导向仪设计[D]. 长春理工大学 2005.
[2]德钢，刘晔，王峰，韦兆碧，王采堂. 超声波测距仪的研究[J]. 计算机自动测量与控制. 2002（07）.
[3]黄建兵. 超声波精确测距的研究[D]. 南京理工大学 2004.
[4]张斌. 基于嵌入式可视倒车雷达系统的设计与实现[D]. 曲阜师范大学 2009.
关键词：超声波;倒车雷达;原理
整个超声波倒车雷达系统采用的是模块化联系交互的，主要模块包括测距模块、系统控制模块和显示报警模块。衡量一款超声波倒车雷达系统的好坏的唯一标准就是是否清晰安全，而证实清晰安全最直接的方法就是就是进行大量重复试验，本文将对这些问题进行具有科学论据的说明。
一、超声波倒车雷达系统工作流程简述
传统的车主停车倒车，一般都有一个人下车在旁边给车主传递信号，这种倒车停车安全性主要取决于车主的性格、脾气、车技和与传递信号的人的配合默契度，综合因素影响较大，稍不注意就会出现磕磕碰碰的现象。目前市场上普及较为广泛的超声波倒车雷达系统工作流程主要是采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，将汽车的挡位推到R挡，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险扛上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，从而计算出车体与障碍物之间的距离，判断出障碍物的位置，再由LED显示器和蜂鸣器声发出警示信号，从而使驾驶者倒车时不至于撞上障碍物。整个过程，驾驶者无须回头便可知车后的情况，使停车和倒车更容易，更安全。
经过多年的发展，倒车雷达设计及应用都发生了质的变化。日本、美国和欧洲等国的大汽车公司都投入了相当的人力、物力，采用先进的毫米波雷达、CCD摄像机、GPS和高档微机等制成安全预警系统，使用在其所开发的高级汽车上。据海外媒体报道，戴姆勒-克莱斯勒公司日前成功开发出供商用车（尤指卡车）使用的电子刹车系统，它与其他刹车系统的区别在于，其在卡车车头设有雷达感应器，感应器在车前观察四周环境，并将所有收集的信息交由一控制器进行处理，形成一虚拟景象，再借助演算法的辅助来判断所发生状况是否需要利用刹车。未来两三年内这种新型刹车系统即可量产上市，但价格昂贵，其过高的成本限制了它应用的普遍性。在底特律国际车展上，通用公司的Precept概念车装了Donnelly公司生产的以摄像机为基础的后视镜系统。该系统用一个内后视镜和两个外后视镜采集汽车周围的景象，三个景象合成一个全景图像在中控台的视屏上显示出来，还用文字说明来传达信息。摄像机也可在倒车时使用，当车后近处有消火栓等障碍物时，就及时让驾驶员知晓。
我国倒车雷达从2000年开始起步，从最初只是奔驰、宝马等高档车的专利，发展到现在成为许多轿车的标准配置。经过多年的发展，倒车雷达系统已經历经了六代技术改良，不管从结构外观上还是性能价格上，这六代产品都各有特点。使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这三种。迄今为止，国内外许多学者均着眼于测距传感器的研究。通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组成。在日新月异的科学技术发展的背景下，倒车雷达系统也会随着计算机技术等的发展而不断创新，向着智能化、可视化、集成化的方向发展，逐渐将各个功能集中在一起，实现了一套硬件设备可以完成多项功能。倒车雷达的集成化就是将倒车雷达的可视化、LCD显示、超声波测距、语音报警等功能集成在一起，组成了真正意义上的硬件系统。在今后的发展中，我们依然可以将倒车雷达、车载导航，车载音频等系统集成在一起，组成一个更为广泛的集成化系统。
二、整体超声波倒车雷达的系统硬件设计剖析
针对超声波倒车雷达的系统设计方案有很多种，但大致的设计思路都是从控制系统出发，形成与控制系统紧密相连的发射模块、接收模块、蜂鸣器和数据显示。各模块有有自己的功能，比如测距系统模块，它主要是针对超声波传感器设计的发送模块、接收模块和控制系统共同完成测距功能。还有控制系统模块，它是以单片机为控制核心，控制整个系统的运行，对各个接口电路进行控制，发射脉冲，检测到回波后，进行数据处理，测出从超声波发射到接收回波信号的时刻差，从而测出距离。另外有显示报警系统模块，用来显示最小距离及报警以提醒驾驶员。除此之外，系统探测范围及传感器的布点对倒车也有很大的影响，如果系统探测范围及传感器的布点设置不当，那么就容易出现盲区，对汽车周围的障碍物探测不出，容易出现倒车事故。而且在有的环境下，易造成无法侦测及侦测不良之情况。
具体看整体系统，一般以性能较好的AT89C51单片机为核心，控制超声波传感器的收发，并测算距离，同时根据倒车距离段的不同进行分段语音报警。硬件部分实现分四部分来控制：第一是以AT89C51单片机为核心的主控系统电路;第二是超声波发射和接收电路;第三是显示电路;第四是语音报警电路。在设计过程中，市场上都能购买到相应型号的硬件设施，但对各种硬件设施特定实际情况下的工作效率，我们需要进行严谨的考核。比如工作频率，工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。还有工作温度，由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。最后是灵敏度，主要取决于压电晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高;反之，灵敏度低。
三、结语
在整体超声波倒车雷达系统技术已经取得整体突破的情况下，如今市场上的倒车雷达系统面临着非常激烈的品牌竞争现象，一般汽车出厂是没有倒车雷达的，即使有也是厂家的合作厂商，如何鉴别和甄选最适合自己车况的倒车雷达，是广大车主需要认真考究的问题。
参考文献：
[1]田庆元. 汽车倒车导向仪设计[D]. 长春理工大学 2005.
[2]德钢，刘晔，王峰，韦兆碧，王采堂. 超声波测距仪的研究[J]. 计算机自动测量与控制. 2002（07）.
[3]黄建兵. 超声波精确测距的研究[D]. 南京理工大学 2004.
[4]张斌. 基于嵌入式可视倒车雷达系统的设计与实现[D]. 曲阜师范大学 2009.