紅外倒車雷達測距系統設計

李長星 羅丹 沈陽工學院

1 紅外倒車雷達測距系統的開發背景及研究意義

近年來，汽車制造業迅速的發展,人們購買東西的能力不斷增加。人們兜里有錢了，自然，汽車的擁有率就不斷的升高，這樣，也隨之產生了一些安全問題，在擁擠的公路上，在狹窄的用車場上倒車時，司機既要注意前面的車況，又要觀察后面有沒有車，稍稍馬虎了一點就容易發生汽車的碰撞事故，這對人們的人身安全和財產安全造成了很大的隱患。然后，有一些相關的交通事故的統計表明，超過八成的交通事故的原因是司機沒來得及反應，有超過六成的車禍屬于追尾，側面相撞的只占少數。所以研究表明：如果司機能夠提前一會發現路上有危險并且相應采取了適當的應對措施，那么，大多數的車禍就能不再發生，也就避免了很多慘禍。在此之中，因為大多數的事故屬于倒車事故，這個已經引起了各方面的高度重視。

2 紅外倒車雷達測距系統的基本原理

本設計的基本原理是，車輛在倒車過程中，車輛后方的紅外線傳感器會發射紅外線信號，當紅外線信號遇到障礙物，就會被發射回來，再被傳感器接收，通過紅外線發射裝置與接收裝置以及物體的已知距離和角度，通過三角函數計算出汽車與障礙物之間的距離，并在LED屏幕上顯示出來，當障礙物達到警戒距離時，蜂鳴器會發出警報，來提醒車主注意安全。

3 紅外倒車雷達測距系統的整體設計

該系統主要由七個個模塊組成，分別是AT89C52單片機模塊，紅外測距傳感器模塊，蜂鳴器報警模塊，LCD顯示模塊，驅動模塊及鍵盤接口電路等組成。

4 紅外線傳感器的方案選擇

本設計選用夏普GP2Y0A21紅外線傳感器作為測距傳感器，規格見表1。它由三部分組成:PSD和IRED以及信號處理電路,它采用的測量法是三角測量法,所以被測物體是用什么制造的,它是熱還是冷,測了多久,都不會影響測量的精度。它測量的距離與傳感器輸出的電壓有關,電壓不同,它對應的距離也不同,所以在距離測量,躲避障礙物等地方經常會使用到它。

表1:紅外傳感器GP2Y0A21技術規格

這款傳感器采用的測距方法是三角測距法，它有以下特點：模擬輸出的噪聲比較小，更新的頻率為25Hz，平均功耗＜40mA，他的測距范圍10-80cm，采集的AD位數和轉換計算公式影響到測量精度，10位AD能達到0.1cm，測量距離和輸出模擬電壓是成反比的非線性關系。

5 紅外線傳感器電路設計

紅外測距傳感器是由紅外發射裝置，PSD位置敏感檢測裝置以及對應的連接電路組成，見圖2所示，傳感器的PSD很有特點，它能夠檢測到它上面極其微小的位移，它甚至能分辨出微米級的位移，幾何方式的測距就是利用的這個特性實現的。

紅外線發射裝置發出紅外線，當紅外線遇到障礙物的時候，能夠反射回來，被PSD接收到，這樣形成了一個等腰三角形，通過PSD，能夠測量到三角形的底長，然后底角又是確定的，通過三角函數很容易的計算出高，這個高就是障礙物的距離。

圖1：GP2Y0A21YK0F傳感器的內部模塊圖

6 系統主程序軟件流程

紅外測距系統的軟件設計分為三個部分：主程序，延時函數和顯示程序函數。

當程序開始運行的時候，主程序第一步就是顯示屏初始化，并顯示開始測量，第二步，將延時程序導入，將其顯示出來，并顯示距離和電壓。之后就是子函數的調用，將A/D轉換的數據讀取出來，得出電壓值，通過專門的電壓與距離的函數，得到障礙物的距離。這時候，電壓和距離會通過主函數的顯示函數顯示出來，程序就結束了。

這個程序調用了很多次子函數，讀A/D和計算距離的函數，AD值的采集和計算是由算數平均濾波程序構成；顯示函數由寫數據子函數，寫命令子函數，LCD忙標志判斷函數，字符串顯示函數，顯示數據調整函數，顯示子函數；清屏函數由1602初始化函數LCD清屏函數構成。

7 結語

現今，我國有很多企業正在制作倒車雷達，但是，這些雷達的效果都不甚理想，有很多探測的死角，探測的精度也不夠高，很多低矮的障礙物，這些探測器都不能探測的到。所以，現在的汽車倒車雷達行業還有很大的發展潛力。汽車倒車雷達的普及程度越來越高，而且功能會越發的強大。