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倒车雷达方案







        倒车雷达car reversing aid system全称倒车防撞雷达也叫泊车辅助装置，是汽车泊车安全辅助装置，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，解除驾驶员泊车和启动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶员的安全性。



                  



工作原理：



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.倒车雷达一般采用超声波测距原理,在控制器的控制下由传感器发射超声波信号,当遇到障碍时,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,判断出障碍物的位置,由显示器显示距离并发出其他警示信号.从而达到安全泊车的目地.



工作原理框图:





      超声波信号的发射和接收部分是倒车雷达中最重要的也是最影响其性能指标的部分,所以以下将重点讨论一下超声波信号的发射与接收,以及接收时的抗干扰措施和如何提高探测距离的精度和稳度。





超声波信号发射：



当汽车处于倒车状态时,倒车雷达开始启动,控制器控制探头发射40KHZ的超声波信号后,再检测超声波的回波信号.超声波的发射是由控制器发射一串40KHZ的脉冲信号,经放大电路放大后,通过探头发射出去,那么我们究竟要使控制器发射多少个40KHZ的脉冲信号才能使倒车雷达很灵敏检很精确的测量障碍物的距离哪?如果控制器发射的40KHZ脉冲信号多的话就不能检测太近的距离如果少的话又不能准确接收到信号经过实验证明使控制器发射10个40KHZ的脉冲信号既能检测很近的距离又能准确接收到信号但是要注意的是超声波探头在发射超声波信号后还有一段时间的残余超声波这个残余的超声波信号是超声波探头在掉电以后由于惯性继续震动的余波这个余波的振幅很小而大部分通过超声波接收电路进入控制系统中余波的持续时间可根据超声波发射电路和探头的不同而不同其持续时间大约在1ms左右



[超声波的接收]



当倒车雷达控制器发射10个40KHZ脉冲信号后就要接收超声波的回波信号前面提到超声波在发射时由于探头的震荡惯性作用产生一定时间的余波干扰所以在超声波信号发射之后应根据测得的余波时间进行延时接收等延时结束后启动定时器计算超声波回波的时间如果长时间不能接收到回波的信号就证明汽车与障碍物之间的距离是安全的例如如果我们设定2m为安全距离那么超声波在这段时间内所需要的时间为11.76ms所以如果在11.76ms内没有接收到超声波信号就可以证明倒车安全如果在11.76ms内接收到超声波信号我们可以根据接收时间T1和抗余波干扰延时时间T2计算出当前障碍物与汽车之间的距离计算公式为S=T1+T2*340/2*1000其中T1和T2的时间单位为ms



但是接收的超声波信号也不一定是正确的信号也存在很大的干扰成分所以在接收超声波信号时要定义接收到的超声波信号时间的上限和下限可以把200us作为下限300us作为上限这样只要超声波信号时间不低于或超过这个范围都可以是合法的信号这样就可以把很多干扰过滤掉但是这样还是不够的如果有的干扰延时时间也在这个合法范围内怎么办这样就会使我们的探测精度和稳定度下降所以我们需要一个限幅滤波算法把连续检测的几个数据进行限幅过滤如果我们使用限幅滤波算法就得考虑用多长时间发射与接收一次发射接收后得到的数据怎样处理才是最可靠的根据我个人的实验证明每隔50ms发射接收一次接收到的数据和上一次的数据经过2.2ms的限幅滤波后得到数据很稳定每隔50ms发射接收一次这样可以排除大量周期性的干扰使获得干扰机会大大减小 2.2ms的限幅滤波一方面可以过滤掉大部分的随即干扰信号另一方面可以保证汽车以10m/s的速度倒车也不会影响到接收信号时过滤掉正常信号。



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