倒车雷达的发展和展望【文献综述】

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毕业论文文献综述通信工程倒车雷达的发展和展望摘要：随着社会经济的发展交通运输业的蓬勃发展，汽车的数量在不断的增多。交通拥挤状况也日益严重，特别是中国发达的大城市，撞车事件屡见不鲜，造成了不可避免的人员伤亡和经济负担。就针对这现况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞预警系统势必可以减少交通事故，相对降低人员伤亡。超声波测距是常见的应用。本文就是介绍基于单片机的倒车雷达系统设计。关键字：倒车雷达；超声波1.倒车雷达设计的发展当今，汽车已经成为人们生活中不可缺少的一部分，它给人们带来方便快捷的同时．也出现了许多问题。如越来越多的汽车使道路上有效的使用空间越来越小，新手也越来越多，由此引发的剐蹭事件也越来超多，因剐蹭引起的纠纷也在不断地增加。原来不是问题的倒车也逐渐变成了问题。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，倒车雷达则可以一定程度上帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性．减少倒车车祸事件。[3]从汽车产生至今汽车倒车雷达已经经历六代技术改良，不管从结构外观上，还是从性能价格上，这六代产品都各有特点。最耳熟能详的第一代也是最早的产品“请注意倒车，请注意倒车”。现在这个产品已经差不多被淘汰了，其用途就是提醒路人小心。在第一代倒车雷达简单语音提醒之后，第二代产品采用数码波段显示，可以显示车后障碍物离车体的距离。通常采用三种颜色来提示司机。绿色代表安全距离；黄色代表警告距离；红色表示危险距离；第二代产品把数码和波段组合在一起，比较使用，也比较低成本，但安装在车内在当时年代显的不美观。随着科技的发展，液晶屏应用在汽车上，只要汽车一启动，在液晶屏上显示汽车图案以及汽车周围障碍物的距离，虽然在造诣上有了进步，不过这种倒车雷达抗干扰性低，常常出现误报。这种情况下，魔幻镜倒车雷达出现了，他结合了前几代产品的优点，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速微机控制，可全天侯准确地测知2米以内的障碍物，并以不同等级的声音和直观的显示提醒驾驶员，魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能。这种倒车雷达技术现在不能普及，因为价格稍高。不同的家庭，在选择汽车的时候，就会考虑各方面的因素。倒车雷达技术就是其中因素之一。[4]倒车雷达的质量直接关系到其能否起到应有的作用。比如产品的灵敏度、是否存在探测盲区、是否正常工作等。而倒车雷达的性能主要考虑探测范围、准确性、显示稳定性和捕捉目标速度。 A.探测范围大多数倒车雷达产品在0.2~1.5m，些品牌的倒车雷达因其敏感度不够，探测距离仅为0．1~0．5米，会给司机的判断及采取措施带来一定的困难。B.准确性一是看显示的分频率，一般产品能分辨出10cm左右的物体，而好的产品能达到1cm；二是要看探测误差，即显示距离与实际距离之间的误差。C.显示稳定性是指在障碍物反射面不太好的情况下，能否始终捕捉到并稳定地显示出障碍物的距离。D.捕捉目标速度反映了倒车雷达对移动物体的捕捉能力。这对于避免类似儿童或骑车人从车后突然穿过，而驾驶员视线不及引起的碰撞事故尤为重要。2倒车雷达的原理倒车雷达由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器（或蜂鸣器）等部分组成。现在市面上的倒车雷达大多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，由装置于车尾保险杠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，再由显示器显示距离并发出警示信号，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。具体地说，倒车雷达的工作原理为：首先连接电源并打开，车辆进入倒挡时，探测器主机自动进入工作状态，同时显示器波段亮起。然后，用专用钻头在保险杠上开孔，并将探测器分别装入孔内。根据车主倒车和停车的习惯，四个探头探测器分别安装在汽车的尾部或者两侧安装两个。安装好探测器主机在适当的位置，将显示器夹在车内后视镜上，就开始正常工作。以上分析的属于倒车雷达实际上的工作原理，也是大家一看就能明白的。实际上，在纯理论的倒车雷达上说，也就涉及到超声波测距原理。[9]2.1超声波测距的工作原理和方式人能听到的声音频率为：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。超声波是一种只有少数生物（如蝙蝠、海豚）才能感觉的机械波，其频率在20KHz以上，波长短，绕射小、能定向传播。超声波反射能力强，为此，利用超声波的这种性能就可以制成超声波传感器，实现倒车雷达功能。利用超声波测距的工作，就可以根据测量发射波与反射波之间的时间间隔，从而达到测量距离的作用。其主要有三种测距方法：（1）相位检测法，相位检测法虽然精度高，但检测范围有限；（2）声波幅值检测法，声波幅值检测法易受反射波的影响； （3）渡越时间检测法，渡越时间检测法的工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都非常容易实现。其原理为：检测从发射传感器发射超声波，经气体介质传播到接收传感器的时间，这个时间就是渡越时间。[8]声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（timeofflight）。即利用s=vt／2计算被测物体的距离。式中s为收发头与被测物体之间的距离，v为超声波在介质中的传播速度(v=331.4m/s)，t为超声波的往返时间间隔。[5]工作原理为：发射头发出的超声波以速度v在空气中传播，在到达被测物体时被其表面反射返回，由接收头接收，其往返时间为t，由S算出被测物体的距离。T为环境温度，在测量精度要求高的场合必须考虑此影响，但在一般情况下，可舍去此法。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离。测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。3.倒车雷达的技术缺陷当您在驾驶汽车时，有时明明从反光镜及后视镜中没有看见有车跟在后面，可当您要变换车道或转弯时，突然发现有汽车从侧面钻出，这是为什么呢？有经验驾驶者便会知道，这是因为反光镜及后视镜都有一定视野范围，又称之为视野死角或者盲点（区）。因此，倒车雷达技术在设计时也容易出现所谓设计「盲点」问题。例如：雷达无法侦测过低障碍物位置（临界点约为30公分）；因为发射角度过小，虽然目前设计大都以两具雷达来共同执行侦测动作，可惜每具发射角度过小（约60°），不利倒车转弯动作；还有视觉死角问题，一旦在汽车处于两具雷达之间的三角形空白地带，若静止于这个区域内物体，将扫描上产生盲点困扰。话说回来，只要是雷达设备都有盲点，只是大小、位置不同而已。不过，经过长时间发展之下，倒车雷达系统技术已进展到相当成熟阶段，不论在整合到汽车内装结构外观上，或是性能、价格上，都有其特点与优势。基本上，汽车市场上使用较多技术，包括：数码显示技术、液晶屏幕显示影像及毫波雷达倒车等设备。4.总结倒车雷达作为一个汽车的辅助电子设备，能够在驻车和倒车过程中为车辆提供安全的保护。但是，在使用过程中不能过分的依赖倒车雷达系统，而是要把驾驶员的主动判断性和电子设备的被动检测相结合来处理实际行车遇到的问题。同时，相关部门应及时发布倒车雷达的统一标准，来规范倒车雷达的市场发展。参考文献[1]王俊峰,孟令启等.现代传感器应用技术[M].北京：机械工业出版社，2006，8.[2]杨恢先，黄辉先等.单片机原理及应用[M].北京：人民邮电出版社，2009，1.[3]宋庆文，当代安全技术及其未来发展趋势[EB/OL],[2010-10-22].http://wenku.baidu.com/view/689a5abbfd0a79563c1e725f.html [4]周洁，透视汽车倒车雷达[EB/OL],[2010-10-25].http://wenku.baidu.com/view/4af1b5ea81c758f5f61f6720.html[5]李建法，超声波测距的电路设计与单片机编程[J].安阳师范学院学报，2003，5，47~48[6]刘海峰.汽车倒车雷达系统全接触[J].汽车电器,2007,(12):5~7[7]张毅刚等．MCS-51单片机应用设计[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006,1[8]姚来凤，冯益华，王丽，超声波及超声检测[J].山东轻工业学院学报，2007，6，21（2）：6773[9]腾志军,陈莉,张宇帅.一种语音同步提示的倒车雷达的设计[J].电子科技，2007，218（11）：77-99.[10]伊恩.ULTRASONICDISTANCEMETER[P].美国：5442592，Aug.15,1995[11]atasheetofAT89C2051[Z]．AtmelCorporation，USA，2005．.