基于PSoC的遠(yuǎn)程目標(biāo)實時檢測及快速規(guī)避技術(shù)

近年來，關(guān)于智能機(jī)器人避障是一個比較熱門的問題，在很多電子設(shè)計競賽中也是一個很典型的賽題。在這方面，避障方案的選擇和軟件的設(shè)計和巧妙的算法在設(shè)計的實現(xiàn)上有著很重要的作用。

在避障方案的選擇上主要基于反射式器件的原理，利用傳感器向某一方向發(fā)射遇到障礙物后反射的回波，從而測出機(jī)器人與障礙物之間的距離。目前常用的避障手段有以下三種方法。

一、超聲波檢測避障法

由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實用的要求，因此在移動機(jī)器人的研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。但它無法用于精確定位之上，且超聲波受環(huán)境因素的影響比較明顯，因此對于定位精度較高的場合無法深入應(yīng)用。

二、紅外檢測法

紅外傳感器通過光電開關(guān)的探測，利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射,由同步回路選通而檢測物體的有無,其物體不限于金屬,對所有能反射光線的物體均可檢測.現(xiàn)有的光電傳感器優(yōu)先，使用的是波長780nm——3um的近紅外光,并已有比較穩(wěn)定的集成化產(chǎn)品,與數(shù)字電路的接口也非常簡單。但紅外線易受干擾且檢測距離十分有限，所以無法用于遠(yuǎn)距離的障礙物檢測以及快速的避障方面。

三、激光測距法

激光測距儀，是利用激光對目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定的儀器。激光測距儀在工作時向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標(biāo)的距離。激光測距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準(zhǔn)確，其誤差僅為其它光學(xué)測距儀的五分之一到數(shù)百分之一。激光測距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準(zhǔn)確，因而被廣泛用于地形測量，戰(zhàn)場測量，坦克，飛機(jī)，艦艇和火炮對目標(biāo)的測距，測量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。它是提高高坦克、飛機(jī)、艦艇和火炮精度的重要技術(shù)裝備。因此它在快速避障的領(lǐng)域也將發(fā)揮著極其重要的作用，它的遠(yuǎn)距測量給避障的算法計算爭取了寶貴的時間，在高速避障的場合有著不可替代的作用。

課題研究方案

我們通過激光測距儀來實時檢測測量范圍內(nèi)障礙物的距離數(shù)據(jù)并通過RS232傳輸端口傳送到PSoC中進(jìn)行相應(yīng)處理，我們選用了新一代的超聲電機(jī)作為作動器來實現(xiàn)激光測距儀10度角的環(huán)境范圍掃描，因其具有快速的響應(yīng)能力、良好的斷電自鎖能力且不受電磁干擾的影響等一系列優(yōu)點，固在航空航天的領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。

本課題中，我們可以控制超聲電機(jī)在10度角的范圍內(nèi)達(dá)到50Hz的掃描頻率，這一點完全滿足了實時避障的外部需要。并且借助于其較高的掃描速率再加上激光測距儀較遠(yuǎn)的探測范圍，我們就完全可以實現(xiàn)提前預(yù)測、快速避障的功能。

對于避障方案的選取我們結(jié)合了當(dāng)今動態(tài)障礙物檢測的不同方式，根據(jù)自身系統(tǒng)的特點提出了以下幾個不同的方案，對于其最優(yōu)性的選取，我們會在后期的工作中結(jié)合實驗統(tǒng)計選取最好的算法解決方案。