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)：
超聲波測距是一種非接觸檢測技術(shù)，不受光線、被測對象顏色等的影響，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。 目前市場上普遍使用的超聲波倒車?yán)走_(dá)采用的超聲波測距方案為已知發(fā)射功率，在接收節(jié)點(diǎn)測量接收功率，計(jì)算傳播損耗得到測量距離。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距模組、接收模塊、顯示模塊以及報(bào)警輸出模塊，測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障礙物信息，并將檢測到的信息發(fā)送至第一發(fā)射模塊；
射頻傳感器用以檢測障礙物信息，并將檢測到的信息發(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，用以顯示探測范圍內(nèi)是否有障礙物，若在探測范圍內(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)警輸出模塊包括語音輸出單元，用以輸出語音提示障礙物距離，且語音提示的探測范圍為(Tl. 5m，若超過提示探測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超聲波測距芯片。
TDOA (time difference ofarrival)測距是通過計(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)測距方法中的一種，因其測距精度高，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測距原理， 檢測障礙物的距離，抗干擾能力強(qiáng)，測量準(zhǔn)確，精度達(dá)到1cm，并且能進(jìn)行語音播報(bào)以及數(shù)碼管顯示。同時(shí)，本發(fā)明采用多個(gè)測距模組，間隔設(shè)置在汽車后方，能夠檢測汽車正后方、左后方、右后方I. 5m范圍內(nèi)是否有障礙物，且測量精度高，可廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)泊車系統(tǒng)中汽車對泊車環(huán)境的感知，增強(qiáng)了超聲傳感器檢測環(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)、無測量盲區(qū)、測量精度高、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用以檢測障礙物信息，并將檢測到的信息發(fā)送至第一發(fā)射模塊 23。射頻傳感器22用以檢測障礙物信息，并將檢測到的信息發(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范圍內(nèi)是否有障礙物，若在探測范圍內(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包括語音輸出單元和蜂鳴報(bào)警器，語音輸出單元用以輸出語音提示障礙物距離，且語音提示的探測范圍為 (Tl. 5m，若超過提示探測范圍則提示距離過大。蜂鳴報(bào)警器用以在檢測到障礙物后輸出報(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超聲波測距芯片。
以上采用三個(gè)測距模組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)測距鍵，按下測距鍵后自動(dòng)運(yùn)行開始測距，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)測量。
本發(fā)明利用超聲波傳感器和射頻傳感器結(jié)合TDOA測距原理，檢測障礙物的距離， 抗干擾能力強(qiáng)，測量準(zhǔn)確，精度達(dá)到1cm，并且能進(jìn)行語音播報(bào)以及數(shù)碼管顯示。同時(shí)，本發(fā)明采用三個(gè)測距模組，間隔設(shè)置在汽車后方，能夠檢測汽車正后方、左后方、右后方I. 5m范圍內(nèi)是否有障礙物，且測量精度高，可廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)泊車系統(tǒng)中汽車對泊車環(huán)境的感知，增強(qiáng)了超聲傳感器檢測環(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)、無測量盲區(qū)、測量精度高、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)對以上實(shí)施實(shí)例所作的任何簡單修改、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距模組、接收模塊、顯示模塊以及報(bào)警輸出模塊，所述測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障礙物信息，并將檢測到的信息發(fā)送至所述第一發(fā)射模塊； 所述射頻傳感器用以檢測障礙物信息，并將檢測到的信息發(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，用以顯示探測范圍內(nèi)是否有障礙物，若在探測范圍內(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)警輸出模塊包括語音輸出単元，用以輸出語音提示障礙物距離，且語音提示的探測范圍為(Tl. 5m,若超過提示探測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距模組、接收模塊、顯示模塊以及報(bào)警輸出模塊，測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)、無測量盲區(qū)、測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 申請人:上海交通大學(xué)