超聲波測距儀的設計在倒車技術上的應用研究

王淼兒+李文龍+孫偉峰

摘 要：伴隨我國交通事業的不斷發展與進步，汽車已成為當前人們出行的常見交通工具之一。但是，汽車的增多使得現代交通變得十分擁堵，交通事故時常發生，這使得汽車的安全性逐漸成為了當前人們關注的問題。在交通事故中，追尾是汽車事故中的常見現象之一，按照常規交通行駛規則來說，汽車在行駛過程中需與其它車輛保持一定的車距，這是避免交通追尾事故發生的重要舉措。但是，許多駕駛者在駕駛車輛時，因視覺因素往往無法注意與后車之間的車距，在倒車時也因該問題時常發生意外，為解決這一問題，生產商開始研發了超聲波測距儀技術，該技術能夠有效測量車與車之間的距離，使車輛行駛更安全。

關鍵詞：超聲波；倒車技術；應用研究

超聲波測距儀是一項具有指向性的超聲技術，該技術能夠幫助汽車測量與其他物體之前的距離，使車輛在倒車時能夠防止與其它障礙物體發生意外。超聲波是一項能量消耗少的技術，其在介質中能夠達到較遠距離的傳播，將其應用于車輛測距儀中能夠使技術變得更靈敏與簡單，同時，該技術還具備倒車防撞警報系統，能夠使車輛在倒退時通過超聲檢測后方各個障礙物，若檢測顯示在安全范圍內，則可繼續進行倒車運行，當車輛倒車至一定距離時，警報系統會發出相應的提示警報，使車輛停止下一步倒退，這是當前保障車輛倒車安全的重要技術。

1 超聲波測距儀的設計在倒車技術上的應用

1.1 設計方法

本次設計選擇使用TCT40-16T/R超聲波傳感器，對超聲波測距儀的各個運行原理進行研究，在了解理論知識的基礎上掌握各個操作方法。對超聲波測距儀的各個電路走向進行研究，并了解不同硬件的作用，設計出具有超聲波的電路，使測距儀能夠對超聲波的感應有所接收，使超聲波測距儀能夠對一定范圍內的障礙物距離進行測量。在設計使，其首先需設計一個超聲波測距器，該器械主要包含單片機、超聲波接收電路、超聲波發出電路、警報系統LED電路[1]。

1.2 系統方案

超聲波具有耗能低、方向感靈敏等特點，其在介質環境中，超聲的傳播距離會更遠，這也是使得汽車測距儀采用超聲波技術進行檢測的緣故。超聲波在車輛測距儀中應用其設計內容十分簡單，且對距離的檢測計算過程也十分快捷，測量的精準度極高，能夠滿足當前人們對車輛倒車行駛的安全要求。當前，超聲波技術在類型上可分為兩種：一種是機械型超聲波，一種是電氣型超聲波。機械型超聲波的包括氣流旋笛和加爾統笛，電氣型超聲波子技術主要包括電動類與壓電類。這些超聲波技術能夠根據功率及頻率等因素分別用于不同領域之中。而當前在汽車測距儀中最為常見的超聲波類型屬于壓電類，其能夠根據控制器的運行達到動態掃查的方式，使LED數字能夠得到充分顯現[2]。

2 超聲波測距儀的硬件設計

在硬件設計上，超聲波測距儀的硬件內容主要為超聲波的發送與接收：首先，在車輛的倒車系統設計中，該系統的設計需在合理距離內設計相應的無接觸測距技術，并為了使車距檢測精度更高，駕駛者還需對超聲波與周圍溫度之間的影響因素進行考慮，而該要求需要超聲波系統在檢測過程中能夠將車外環境問題進行檢測，從而根據車外溫度觀察超聲波的傳播效率；第二，在倒車系統中的超聲波測距儀設計中，其還需對超聲波測距儀在倒車時對周圍障礙物的感應時間和反映時間進行設計，再根據時間數據統計出車輛與障礙物之前的距離長遠。第三，在單片機的處理上，單片機在獲取到超聲測距儀所收到的信息后，其會通過數據的轉換形成其它信息，并在顯示屏中將信息內容充分顯示，或者部分可根據功能的不同發生警報狀況，幫助駕駛者對周圍障礙物之間的距離做到完全掌握。因傳感器的限制因素，超聲波測距儀能夠在車輛倒車時的3米內物體作出有效測量和感應，各項數據內容能夠通過在LCD傳達于駕駛者。另外，超聲波測距儀中普遍還具有環境溫度檢測功能，其能夠對車輛周圍的溫度進行感應，改變超聲波的傳達速度，有效提高車輛在倒車行駛過程中的安全性與穩定性[3]。

3 超聲波測距儀的軟件設計

在軟件設計上，超聲波測距儀的軟件設計普遍是以模塊設計為主，其模塊內容主要包括：主程序模塊、超聲波發射程序、超聲波接收程序、顯示程序等。在倒車系統的具體功能上，其主要包含這些功能項目：第一，能夠對超聲波的發出與接收進行控制，汽車在行駛倒車時，其方向會不斷的變換，而此時超聲波測距儀的發出與接收也會隨之發生變化，這需要倒車系統能夠根據汽車位置的不同對超聲波的發出與接收進行控制，使其測距數據更精準。第二，倒車周圍的安全距離計算，汽車在倒退過程中，其速度與正常行駛相比普遍較慢，且倒車過程也極少一氣呵成，此時超聲波測距儀需要根據車輛的行駛快慢對車輛與障礙物之間的距離進行測量，在超出安全范圍時立即發出提示警報，使駕駛人能夠停止繼續倒車。第三，測量出超聲波的發出時間與障礙物和車輛之間的距離，該設計是超聲波測距儀最基礎的一項設計環節，在設計時，其功能內容主要包括發射功能、接收功能、顯示功能與警報提示功能等。在警報提示上，超聲波測距儀能夠根據所檢測的信息選擇警報類型，使駕駛員能夠分辨問題。當主程序在運行時，程序內容需在檢測上一個環境后恢復初始化狀態，對超聲波測距儀的各個時間及信息進行調整，使其工作模式得到更新，在汽車進入下一個倒車環節時，能夠根據新環境進行重新檢測，使其達到初始化目的。

4 結束語

綜上所述，超聲波測距儀在倒車技術上的設計主要圍繞硬件設計與軟件設計兩大模塊進行，并根據超聲波的特質及優勢將其應用于測距儀的感應系統中，使汽車在倒車過程中能夠對周圍障礙物的信息進行有效發出與接收，在一定安全范圍內遇到障礙物時能夠快速提示駕駛員停止倒車行為，使車輛在倒車過程中避免了以往的盲目現象，因此可得出，超聲波測距儀能夠為車輛倒車帶來更多的安全保障，有效提高了車輛駕駛的安全系數。

參考文獻

[1]王博.基于超聲波測距技術的倒車雷達的應用和設計[J].黑龍江科技信息，2014，12（06）：26.

[2]黃韜.超聲測距倒車雷達及其車載CAN總線智能節點研究[D].安徽大學，2014，3（11）：125-126.

[3]李子梅.基于近景攝影測量的石質文物裂隙識別定位的研究[D].中國地質大學（北京），2012，（11）：7-8.