高精度超聲倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)
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波束角的大小，代表著超聲傳感器有效探測(cè)范圍的大小。因?yàn)樵趥鞲衅饔行綔y(cè)范圍以外，聲波能量過于分散，無法產(chǎn)生有效的回聲，也就無法測(cè)出相應(yīng)的距離。所以，超聲波測(cè)距裝置通常只能夠探測(cè)到處在其傳感器波束角范圍內(nèi)的物體的距離。
在相同環(huán)境下，由于超聲波測(cè)距系統(tǒng)測(cè)距的依據(jù)只有回波時(shí)間這一項(xiàng)，所以在系統(tǒng)的有效探測(cè)范圍內(nèi)，以超聲傳感器為圓心，處于同一圓弧上的物體，都會(huì)產(chǎn)生相同的回波時(shí)間，都會(huì)得到相同的測(cè)距結(jié)果。這就是說，使用超聲系統(tǒng)測(cè)距測(cè)得的距離并不一定是傳感器正前方的物體的距離。超聲波測(cè)距，只能測(cè)得被測(cè)物體的距離，卻無法確定產(chǎn)生該距離的物體的確切方向，也不能確定產(chǎn)生該距離的被測(cè)物是否只有一個(gè)。測(cè)距系統(tǒng)選用的傳感器波束角越大，被測(cè)物體的具體方位就越不確定，測(cè)距的指向性也就越差。指向性不足是超聲波測(cè)距最大的缺點(diǎn)。
2 以往設(shè)計(jì)方法的缺陷
以往的超聲倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)，均采用了多個(gè)超聲傳感器均勻陣列的探測(cè)方式。并且要求所有傳感器的探測(cè)范圍之和，能夠覆蓋車體后部的全部區(qū)域，以保證能夠全面探測(cè)泊車環(huán)境。
由于超聲測(cè)距系統(tǒng)的指向性與探測(cè)范圍成反比，所以如果要求系統(tǒng)能夠更精確地測(cè)得障礙物的位置，就必須使用數(shù)量較多的小波束角傳感器密集陣列。但是這樣的方法成本較高，并且影響車輛美觀，更重要的是如果傳感器密集陣列相互之間還可能會(huì)造成干擾，影響探測(cè)的可靠性。所以目前的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)大多犧牲了測(cè)量的準(zhǔn)確性，而選用3～4個(gè)探測(cè)范圍較大的大波束角超聲傳感器陣列探測(cè)。
這樣的設(shè)計(jì)方法只能夠探知障礙物的存在，卻無法明確障礙物的具體方位。并且，這樣的探測(cè)方法也仍舊存在著一定的盲區(qū)。如圖2所示，在距離車尾較近的位置，如果出現(xiàn)體積較小的障礙物位于兩個(gè)傳感器之間，就很可能會(huì)被系統(tǒng)漏測(cè)。這是由超聲測(cè)距系統(tǒng)自身的特性決定的，無法克服。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/161474.htm
圖中標(biāo)號(hào)區(qū)與為各傳感器有效探測(cè)范圍，陰影部分即為相鄰傳感器探測(cè)區(qū)域之間的探測(cè)盲區(qū)。
3 扇形掃描探測(cè)方法
為了克服超聲測(cè)距系統(tǒng)指向性差且存在探測(cè)盲區(qū)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)中使用了通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單套小波束角傳感器，做扇形掃描探測(cè)的方法。
3．1 扇形掃描探測(cè)方法
在設(shè)計(jì)中，使用步距角為7．2°的步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)波束角為5°的超聲傳感器。在每一輪掃描中，電機(jī)步進(jìn)20步，掃描車輛正前方左右共144°的范圍。這樣，從起始位置開始，超聲傳感器總共會(huì)在21個(gè)不同的角度上進(jìn)行測(cè)距。步進(jìn)電機(jī)每步進(jìn)一個(gè)角度，測(cè)距系統(tǒng)就在當(dāng)前的角度上測(cè)得一個(gè)距離信息，結(jié)合當(dāng)前的掃描角度，就會(huì)得到一個(gè)較為精確的，包含距離、方向兩方面內(nèi)容的位置信息。每完成一輪掃描，就會(huì)得到21個(gè)連續(xù)的位置信息。依據(jù)這些信息，就能夠較為精確地判斷障礙物的具體方位，得知相對(duì)準(zhǔn)確的泊車環(huán)境。掃描角度如圖3所示。
評(píng)論