倒车雷达研究综述【文献综述】

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毕业论文文献综述电子信息工程倒车雷达研究综述1．引言汽车已经成为我们生活中不可缺少的一部分，它在给人们带来方便快捷的同时，也出现了很多问题。越来越多的汽车使道路变得拥挤，原来不是问题的倒车也逐渐变成了难题。尽管每辆车都有后视镜，但不可避免地都存在一个后视盲区，倒车雷达可以在一定程度上帮助驾驶员扫除视角死角，提高驾驶的安全性[1]。目前市面上的倒车雷达大多采用超声波测距原理,由安装于车尾保险杠上的发射接收一体化探头发送超声波并接收回波,计算车尾与障碍物之间的距离,再由显示器显示距离并发出声音警示或只发出声音警示,从而使驾驶员倒车时不至于撞上障碍物。为此,设计一种较低成本、较高性能的倒车雷达对国内中低端汽车市场很有价值[2]。2.倒车雷达简介倒车雷达全称“倒车防撞雷达”，又称“泊车辅助装置”，它是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置。由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器（或蜂鸣器）等部分组成。能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况。由显示器显示距离并发出其他警示信号，得到及时警示，驾驶员倒车时便可做到心中有“数”，使倒车变得更加轻松安全。过去，倒车雷达产品只适合安装在轿车上，并成为高档轿车的标准配置。现在新型的倒车雷达在探头方面有了很大的改进，无论是旅行车、MPV、吉普车或已加装保险杠的越野车等都有相应的感应器与之匹配，从而令倒车雷达逐渐在其他车种上也得到普及。现在市面上的倒车雷达分别有2探头、3探头、4探头、6探头及8探头，2－4探头的倒车雷达一般安装在汽车的后保险杆上面，6－8探头的倒车雷达一般安装是前2后4，或前4后4。通常来说，探头的数量决定了倒车雷达的探测覆盖能力，能减少探测盲区。6个以上探头的倒车雷达在倒车时，可探测前左、右角[3]。3.倒车雷达的探测原理倒车雷达是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。测距是数据采集中首先要解决的一个问题，测距有多种方式，比如激光测距、红外测距、微波测距和声波测距等[4]。但人能听到的声音频率范围仅仅是20Hz～20kHz，即为可听声波，超出此频率范围的声音，即20Hz以下的声音称为低频声波，20kHz以上的声音称为超声波。超声波在空气中的传播速度为340米/秒（因温度高低会有波动），因此，如果能测出超声波在空气中的传播时间，就能算出其传播的距离[5]。 系统由微处理器（即单片机）控制，超声波信号在空气中传播至障碍物后发生反射，反射的回波经空气传播给超声波接收换能器并转换成电信号，经滤波、放大、整形后，输入到微处理器的外部中断口产生中断，计数器停止计数，此时计数器记得的脉冲数就是对应的需要测量的时间，通过相应的公式即可求出距离[6]。市场上普遍使用的倒车雷达是采用超声波测距原理,超声波测距原理一般采用渡越时间法，即:D=ct/2式中,D为待测距离，c为超声波在空气中的传播速度,t为超声波从发射到接收到回波的时间间隔,可由单片机计脉冲个数的方法实现。c可视为常数(通常取c=33114m/s),从而就可计算出超声波探头与障碍物的距离。通常在汽车后保险杠上安装4个或3个超声波传感器探头(为发射接收一体化探头),倒车时由控制电路轮流让每个探头发射一束超声波脉冲串并判断有没有回波,有回波则计算距离,取与障碍物最短那个距离用于显示和声音警示。基于单片机的倒车雷达原理如图1所示,单片机控制产生40kHz的脉冲串送到驱动电路以驱动超声波探头发送超声波,回波信号经接收电路、放大滤波整形电路后再送入单片机,由单片机计算的数据用于显示和声音警示。系统使用倒车灯电源,经电源变换电路为各部分提供电源。图1基于单片机的倒车雷达原理框图4.倒车雷达的开发平台一般的倒车雷达系统由微处理器（单片机）控制，单片机因将其主要组成部位集成在一个芯片上而得名。具体说就是把中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O(Input/Output)口电路等主要微型机部件，集成在一块芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性。单片机主要应用于控制领域，用以实现各种测试和控制功能，为了强调其控制属性，也可以把它称为微处理器MCU（MicroControllerUnit）。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习和开发应用提供了便利的条件[11]。5.倒车雷达的发展历史 经过几年的发展，倒车雷达系统已经过了数代的技术革新，不管从外观结构，还是从性价比上，这几代产品都各有特点，目前使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这3种。倒车雷达真正开始于轰鸣器，也就是第一代倒车雷达。我想很多人都不会忘记“倒车请注意！”这句话，因为现在多数普通汽车仍在使用它。第二代则是采用数码波段显示，可显示后障碍物离车体距离的数码波段显示倒车雷达。第三代的液晶荧屏显示较以前有了一个质的飞跃。紧接着的四代魔幻镜倒车雷达和五代整合影音系统更是结合了前几代产品的优点，在原有倒车雷达的基础上增加了很多功能[7]。目前在国内的品牌有:豪迪，探路神，路标，铁将军，宝仕达，Linfor,二狼神，世博，德首，天睿，黑鹰，奇真等。6.倒车雷达的研究启示随着科技的日新月异，人们对于车辆的功能及行车安全的期望日益增加。因此，近年来许多先进的安全系统及驾驶辅助系统相继被开发出来。其中倒车辅助系统是驾驶辅助系统中最先受到嘱目的技术发展，目前己成为高阶新车的标准驾驶辅助标准配备之一。应该说车用雷达首先要解决的技术难题就是减少雷达的误报[8]。由于车辆在道路中行驶状况十分复杂，并会受到并线、移线、转弯、上下坡及道路两旁的静态护栏、标志牌和各种恶劣天气的各种影响，使得雷达对主目标的识别会产生较高的误报率[9]。尽管某些雷达具有二维，甚至三维的目标探测能力，但迄今为止，没有任何一个传感器能保证在任何时刻提供完全可靠的信息。要想完全解决这种误报问题，还应采取多传感器之间的信息融合技术。如美国Dephi公司的汽车防撞系统就采用了前文提到的激光雷达、微波雷达和机器视觉等多种传感器的信息融合，实现了信息分析、综合和平衡，利用数据间的冗余性和互补特性进行容错处理，克服了单一传感器可靠性低、有效探测范围小等缺点，有效降低了雷达的误报率[10]。7.倒车雷达的前景当今汽车业的四大主题是：安全、环保、节能和舒适，这也是未来汽车的发展方向。而其中的安全性是设计车型时最关键的因素。安全驾驶中的倒车视线不良一直是困扰驾驶者的难题，能在倒车时知道车后状况绝对是对驾驶者安全保障。作为汽车在日常使用中的辅助配置，倒车雷达已经跃居为人们出行的必备配置之一[12]。参考文献[1]倒车雷达百度百科[EB/OL],[2010-11-20].http://baike.baidu.com/view/9449.htm.[2]倒车雷达概述[EB/OL],[2010-11-20].http://wenku.baidu.com/view/54fa7131b90d6c85ec3ac6e9.html.[3]吴琼，汽车倒车雷达系统的研究[EB/OL],[2009-10-26]. http://cnki.nlic.net.cn/kns50/detail.aspxQueryID=23&CurRec=2.[4]朱月秀，王秀山等.单片机基础（M）.北京：北京航空航天大学出版社，2001，2．[5]DatasheetofAT89C2051[J].AtmelCorporation,USA,2005.[6]M.Breakstone,M.McDonald,Car-following:ahistoricalreview.TransportationResearch[M]PartF2,2009:181～196.[7]吴勉.超声波驻车暨倒车雷达系统研制[J].现代电子技术,2007,256(17):1822183.[8]安宗权,冷护基.基于ATmega8单片机的超声波测距仪[J].计算机测量与控制,2005,13(11):129921300.[9]周伟,曾利华等.超声波电子倒车雷达的研制[J].计算机测量与控制,2004,12(4):3492351.[10]冯诺．超声手册[M].南京：南京大学出版社,2008．[11]单片机百度百科[EB/OL],[2010-11-23].http://baike.baidu.com/view/1012.htm.[12]徐国华．超声波测距系统的设计与实现[J]．电子技术应用，2005,12：6～7