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      基于tdoa的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號(hào):5962259閱讀:144來源:國(guó)知局
      專利名稱:基于tdoa的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種倒車?yán)走_(dá),具體涉及一種基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。
      背景技術(shù)
      超聲波測(cè)距是一種非接觸檢測(cè)技術(shù),不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色等的影響,在較惡劣的環(huán)境(如含粉塵)下具有一定的適應(yīng)能力,因此,用途極為廣泛,且廣泛的用于倒車提醒。 目前市場(chǎng)上普遍使用的超聲波倒車?yán)走_(dá)采用的超聲波測(cè)距方案為已知發(fā)射功率,在接收節(jié)點(diǎn)測(cè)量接收功率,計(jì)算傳播損耗得到測(cè)量距離。然而,該種超聲波倒車?yán)走_(dá)的抗干擾能力差,雖然在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中特性表現(xiàn)良好,但是在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,溫度障礙物和傳播模式等條件往往都是變化的,使得超聲波信號(hào)受到的干擾影響較大,影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的在于提供一種基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),以解決現(xiàn)有超聲波倒車?yán)走_(dá)抗干擾能力差、測(cè)量準(zhǔn)確性低的技術(shù)問題。
      為達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供一種基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),包括汽車和安裝在汽車上的若干測(cè)距模組、接收模塊、顯示模塊以及報(bào)警輸出模塊,測(cè)距模組包括超聲波傳感器、射頻傳感器、第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊,其中,
      超聲波傳感器用以檢測(cè)障礙物信息,并將檢測(cè)到的信息發(fā)送至第一發(fā)射模塊;
      射頻傳感器用以檢測(cè)障礙物信息,并將檢測(cè)到的信息發(fā)送至第二發(fā)射模塊;
      第一發(fā)射模塊分別與超聲波傳感器和接收模塊連接,用以將接收到的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至接收模塊;
      第二發(fā)射模塊分別與射頻傳感器和接收模塊連接,用以將接收到的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至接收模塊;
      接收模塊分別與第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊連接,用以對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較,得到第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊發(fā)射出的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差,并計(jì)算出障礙物距離;其進(jìn)一步包括接收單元、處理單元和輸出單元,其中
      接收單元分別與第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊連接,用以接收第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊發(fā)出的數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至處理單元;
      處理單元與接收單元連接,用以對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理,計(jì)算超聲波信號(hào)和射頻信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差,得到障礙物距離,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果發(fā)送提示信息至輸出單元;
      輸出單元用以接收提示信息,并將提示信息發(fā)送至顯示模塊和報(bào)警輸出模塊;
      顯示模塊與輸出單元連接,用以接收提示信息,根據(jù)提示信息給出視覺提醒并顯示障礙物距離;
      報(bào)警輸出模塊與輸出單元連接,用以接收提示信息,并根據(jù)提示信息輸出報(bào)警信肩、O
      依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),該第一發(fā)射模塊包括一 Kalman濾波器,用以去除超聲波信號(hào)中的隨機(jī)噪聲,得到較好的估計(jì)值。
      依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),該顯示模塊和報(bào)警輸出模塊集成在接收模塊中。
      依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),該接收模塊采用AT89S52單片機(jī)。
      依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),該顯示模塊包括一 LED發(fā)光二極管,用以顯示探測(cè)范圍內(nèi)是否有障礙物,若在探測(cè)范圍內(nèi)有障礙物,LED 發(fā)光二極管以一定頻率閃爍,且閃爍的頻率以距離確定,距離越近頻率越高。
      依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),該顯示模塊包括8位數(shù)碼管,用以顯示障礙物距離。
      依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),該8為數(shù)碼管中第二位為小數(shù)點(diǎn)位。
      依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),該報(bào)警輸出模塊包括語(yǔ)音輸出單元,用以輸出語(yǔ)音提示障礙物距離,且語(yǔ)音提示的探測(cè)范圍為(Tl. 5m,若超過提示探測(cè)范圍則提示距離過大。
      依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),該報(bào)警輸出模塊包括蜂鳴報(bào)警器,用以輸出報(bào)警信息。
      依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),該超聲波傳感器采用SRF08超聲波測(cè)距芯片。
      TDOA (time difference ofarrival)測(cè)距是通過計(jì)算兩種不同無線信號(hào)到達(dá)未知接收終端的時(shí)間差,再根據(jù)兩種信號(hào)傳播的速度來計(jì)算得到未知接收終端與發(fā)射終端的距離。它是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)測(cè)距方法中的一種,因其測(cè)距精度高,在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位方案中得到了較多的應(yīng)用。本發(fā)明利用超聲波傳感器和射頻傳感器結(jié)合TDOA測(cè)距原理, 檢測(cè)障礙物的距離,抗干擾能力強(qiáng),測(cè)量準(zhǔn)確,精度達(dá)到1cm,并且能進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)以及數(shù)碼管顯示。同時(shí),本發(fā)明采用多個(gè)測(cè)距模組,間隔設(shè)置在汽車后方,能夠檢測(cè)汽車正后方、左后方、右后方I. 5m范圍內(nèi)是否有障礙物,且測(cè)量精度高,可廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)泊車系統(tǒng)中汽車對(duì)泊車環(huán)境的感知,增強(qiáng)了超聲傳感器檢測(cè)環(huán)境信息的靈敏度和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性,該系統(tǒng)可提高汽車自主駕駛系統(tǒng)對(duì)泊車環(huán)境的感知能力,增加汽車的后視能力,快速、準(zhǔn)確地測(cè)量障礙物與汽車之間的距離。另外,本發(fā)明采用kalman濾波的方法去除超聲波信號(hào)中的隨機(jī)噪聲,得到較好的估計(jì)值,減少盲區(qū)的產(chǎn)生。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有抗干擾能力強(qiáng)、無測(cè)量盲區(qū)、測(cè)量精度高、安全性能高的優(yōu)點(diǎn)。


      圖I為本發(fā)明產(chǎn)生波測(cè)距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
      具體實(shí)施方式
      以下結(jié)合附圖,具體說明本發(fā)明。
      請(qǐng)參閱圖1,一種基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),包括汽車I和安裝在汽車I 上的三個(gè)測(cè)距模組2、接收模塊3、顯示模塊4以及報(bào)警輸出模塊5,測(cè)距模組2包括超聲波傳感器21、射頻傳感器22、第一發(fā)射模塊23和第二發(fā)射模塊24。
      超聲波傳感器21用以檢測(cè)障礙物信息,并將檢測(cè)到的信息發(fā)送至第一發(fā)射模塊 23。射頻傳感器22用以檢測(cè)障礙物信息,并將檢測(cè)到的信息發(fā)送至第二發(fā)射模塊24。第一發(fā)射模塊23和第二發(fā)射模塊24用以將接收到的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至接收模塊 3,且第一發(fā)射模塊23還包括一 Kalman濾波器,用以去除超聲波信號(hào)中的隨機(jī)噪聲,得到較好的估計(jì)值。接收模塊3分別與第一發(fā)射模23塊和第二發(fā)射模塊24連接,用以對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較,得到第一發(fā)射模塊23和第二發(fā)射模塊24發(fā)射出的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差,并計(jì)算出障礙物距離,其進(jìn)一步包括
      接收單元31 :分別與第一發(fā)射模塊23和第二發(fā)射模塊24連接,用以接收第一發(fā)射模塊23和第二發(fā)射模塊24發(fā)出的數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至處理單元32。
      處理單元32 :與接收單元31連接,用以對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理,計(jì)算超聲波信號(hào)和射頻信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差,得到障礙物距離,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果發(fā)送提示信息至輸出單元33。
      輸出單元33 :用以接收提示信息,并將提示信息發(fā)送至顯示模塊4和報(bào)警輸出模塊5。
      顯示模塊4與輸出單元33連接,用以接收提示信息,根據(jù)提示信息給出視覺提醒并顯示障礙物距離。報(bào)警輸出模塊5與輸出單元33連接,用以接收提示信息,并根據(jù)提示信息輸出報(bào)警信息。
      進(jìn)一步的,顯示模塊4包括LED發(fā)光二極管和8位數(shù)碼管,LED發(fā)光二極管用以顯示探測(cè)范圍內(nèi)是否有障礙物,若在探測(cè)范圍內(nèi)有障礙物,LED發(fā)光二極管以一定頻率閃爍, 且閃爍的頻率以距離確定,距離越近頻率越高。8位數(shù)碼管用以顯示障礙物距離,且數(shù)碼管中第二位為小數(shù)點(diǎn)位,小數(shù)點(diǎn)前一位,小數(shù)點(diǎn)后6位。報(bào)警輸出模塊5包括語(yǔ)音輸出單元和蜂鳴報(bào)警器,語(yǔ)音輸出單元用以輸出語(yǔ)音提示障礙物距離,且語(yǔ)音提示的探測(cè)范圍為 (Tl. 5m,若超過提示探測(cè)范圍則提示距離過大。蜂鳴報(bào)警器用以在檢測(cè)到障礙物后輸出報(bào)m樣自目 I R ο
      更進(jìn)一步地,顯示模塊4和報(bào)警輸出模塊5集成在接收模塊3中,接收模塊3采用 AT89S52單片機(jī)。超聲波傳感器21采用SRF08超聲波測(cè)距芯片。
      以上采用三個(gè)測(cè)距模組2安裝在汽車I后方,但是,需要說明的是,本發(fā)明并不限定測(cè)距模組2的具體數(shù)量,實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)需要具體選擇測(cè)距模組2的數(shù)量,可以多于三個(gè)也可少于三個(gè)。以上采用三個(gè)測(cè)距模組2只是一個(gè)實(shí)例,并不用于限定本發(fā)明。
      本發(fā)明的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)開機(jī)上電后自動(dòng)運(yùn)行,也可設(shè)置開關(guān)測(cè)距鍵,按下測(cè)距鍵后自動(dòng)運(yùn)行開始測(cè)距,當(dāng)在前方(Tl. 6m范圍內(nèi)有障礙物時(shí),可以播報(bào)障礙物的距離,并且LED發(fā)光二極管閃爍,閃爍頻率越高距離越近,距離顯示在8位數(shù)碼管上。當(dāng)出現(xiàn)測(cè)量超時(shí)或外部中斷時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行中斷處理,并重新啟動(dòng)測(cè)量。
      本發(fā)明利用超聲波傳感器和射頻傳感器結(jié)合TDOA測(cè)距原理,檢測(cè)障礙物的距離, 抗干擾能力強(qiáng),測(cè)量準(zhǔn)確,精度達(dá)到1cm,并且能進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)以及數(shù)碼管顯示。同時(shí),本發(fā)明采用三個(gè)測(cè)距模組,間隔設(shè)置在汽車后方,能夠檢測(cè)汽車正后方、左后方、右后方I. 5m范圍內(nèi)是否有障礙物,且測(cè)量精度高,可廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)泊車系統(tǒng)中汽車對(duì)泊車環(huán)境的感知,增強(qiáng)了超聲傳感器檢測(cè)環(huán)境信息的靈敏度和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性,該系統(tǒng)可提高汽車自主駕6駛系統(tǒng)對(duì)泊車環(huán)境的感知能力,增加汽車的后視能力,快速、準(zhǔn)確地測(cè)量障礙物與汽車之間的距離。另外,本發(fā)明采用kalman濾波的方法去除超聲波信號(hào)中的隨機(jī)噪聲,得到較好的估計(jì)值,減少盲區(qū)的產(chǎn)生。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有抗干擾能力強(qiáng)、無測(cè)量盲區(qū)、測(cè)量精度高、安全性能高的優(yōu)點(diǎn)。
      以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施實(shí)例而已,并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制, 任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施實(shí)例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾,均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。
      權(quán)利要求
      1.一種基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),其特征在于,包括汽車和安裝在所述汽車上的若干測(cè)距模組、接收模塊、顯示模塊以及報(bào)警輸出模塊,所述測(cè)距模組包括超聲波傳感器、射頻傳感器、第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊,其中, 所述超聲波傳感器用以檢測(cè)障礙物信息,并將檢測(cè)到的信息發(fā)送至所述第一發(fā)射模塊; 所述射頻傳感器用以檢測(cè)障礙物信息,并將檢測(cè)到的信息發(fā)送至所述第二發(fā)射模塊;所述第一發(fā)射模塊分別與所述超聲波傳感器和接收模塊連接,用以將接收到的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至所述接收模塊; 所述第二發(fā)射模塊分別與所述射頻傳感器和接收模塊連接,用以將接收到的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至所述接收模塊; 所述接收模塊分別與所述第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊連接,用以對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行比較,得到所述第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊發(fā)射出的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差,并計(jì)算出障礙物距離;其進(jìn)ー步包括接收單元、處理單元和輸出單元,其中 所述接收単元分別與所述第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊連接,用以接收所述第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊發(fā)出的數(shù)字信號(hào)并發(fā)送至所述處理単元; 所述處理単元與所述接收單元連接,用以對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理,計(jì)算超聲波信號(hào)和射頻信號(hào)的到達(dá)時(shí)間差,得到障礙物距離,井根據(jù)計(jì)算結(jié)果發(fā)送提示信息至所述輸出單元; 所述輸出単元用以接收提示信息,并將提示信息發(fā)送至顯示模塊和報(bào)警輸出模塊; 所述顯示模塊與所述輸出單元連接,用以接收提示信息,根據(jù)提示信息給出視覺提醒并顯示障礙物距離; 所述報(bào)警輸出模塊與所述輸出單元連接,用以接收提示信息,并根據(jù)提示信息輸出報(bào)m樣自目 I R ノ K、ο
      2.如權(quán)利要求I所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),其特征在于,所述第一發(fā)射模塊包括一 Kalman濾波器,用以去除超聲波信號(hào)中的隨機(jī)噪聲,得到較好的估計(jì)值。
      3.如權(quán)利要求I所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),其特征在于,所述顯示模塊和報(bào)警輸出模塊集成在所述接收模塊中。
      4.如權(quán)利要求3所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),其特征在于,所述接收模塊采用AT89S52單片機(jī)。
      5.如權(quán)利要求I所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),其特征在于,所述顯示模塊包括一 LED發(fā)光二極管,用以顯示探測(cè)范圍內(nèi)是否有障礙物,若在探測(cè)范圍內(nèi)有障礙物,所述LED發(fā)光二極管以一定頻率閃爍,且閃爍的頻率以距離確定,距離越近頻率越高。
      6.如權(quán)利要求I所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),其特征在于,所述顯示模塊包括8位數(shù)碼管,用以顯示障礙物距離。
      7.如權(quán)利要求6所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),其特征在于,所述8為數(shù)碼管中第二位為小數(shù)點(diǎn)位。
      8.如權(quán)利要求I所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),其特征在于,所述報(bào)警輸出模塊包括語(yǔ)音輸出単元,用以輸出語(yǔ)音提示障礙物距離,且語(yǔ)音提示的探測(cè)范圍為(Tl. 5m,若超過提示探測(cè)范圍則提示距離過大。
      9.如權(quán)利要求I所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),其特征在于,所述報(bào)警輸出模塊包括蜂鳴報(bào)警器,用以輸出報(bào)警信息。
      10.如權(quán)利要求I所述的基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),其特征在于,所述超聲波傳感器采用SRF08超聲波測(cè)距芯片。
      全文摘要
      一種基于TDOA的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng),包括汽車和安裝在汽車上的若干測(cè)距模組、接收模塊、顯示模塊以及報(bào)警輸出模塊,測(cè)距模組包括超聲波傳感器、射頻傳感器、第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊,超聲波傳感器與第一發(fā)射模塊連接,射頻傳感器與第二發(fā)射模塊連接,接收模塊分別與第一發(fā)射模塊和第二發(fā)射模塊連接,顯示模塊和報(bào)警輸出模塊分別與接收模塊連接。本發(fā)明具有抗干擾能力強(qiáng)、無測(cè)量盲區(qū)、測(cè)量精度高且安全性能高的優(yōu)點(diǎn)。
      文檔編號(hào)G01S11/16GK102975662SQ201210454890
      公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
      發(fā)明者胡潔, 黃海清, 戚進(jìn), 谷朝臣, 劉超 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)
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