CN105158765A - 一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法 - Google Patents

一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法 Download PDF

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    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06Systems determining the position data of a target
    • G01S15/46Indirect determination of position data

Abstract

本发明公开了一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法,采用超声波发射电路发射超声波同时发送启动信号开始脉冲计数;采用超声波接收电路第一次接收到障碍物反射的超声波时,发送停止信号停止脉冲计数;统计超声波发射电路发射超声波到超声波接收电路第一次接收到障碍物反射的超声波之间的脉冲个数;用脉冲的周期T乘以脉冲个数n即得出发射超声波到接收超声波的时间差t;根据步骤4计算出的发射超声波到接收超声波的时间差t,用超声波波速c乘以时间差t的一半即得出载重车梁与车轴的相对位移s,即s=1/2ct,进而通过显示单元显示出来,其有效地降低了温度变化对测距精度的影响,提高了超声波测距系统的测量精度。

Description

一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种超声波测距系统,尤其涉及一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法,属于测距控制领域。
背景技术
[0002] 超声波是一种在弹性介质中的机械震荡,它是由与介质相接触的震荡源所引起的,其频率在20kHz以上。由于超声波的速度相对于光速要小得多,其传播时间就比较容易检测,并且易于定向发射,方向性好,强度好控制,因而利用超声波测距在很多距离探测应用中有很重要的用途,包括无损检测、过程测量、机器人测量和定位,以及流体液面高度测里寺ο
[0003] 在空气中,常温下超声波的传播速度是334m/s,但其传播速度受空气中温度、湿度等因素的影响,其中受温度影响较大,如温度每升高l°c,声速就会增加约0.6m/so因此在相同的间隔测量距离,由于波的传播时间是相同的,不同温度下的声速不同,所以最终造成测量出来的距离不相等,在距离测量精度要求很高的情况下,必须要对温度进行测量和补偿,以避免温度对测量精度的影响。制超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现,并且测量精度高。
[0004] 随着经济的发展,交通运输业日益繁荣,但由于道路状态、交通管理等硬件难以跟上,加上驾驶超车、出车开小差、错误估计车距等主观的原理,使相互碰撞的交通事故频频发生。解决这个问题的根本措施在于给行进中的汽车安装能自动跟踪测距,在危险距离内自动刹车的装置。
[0005] 例如申请号为“201210126584.8”的一种超声波测距方法,属于电子测量技术领域,超声波发射器与脉冲激光器处于发射端,发射端接收到测量命令后,脉冲激光器触发一束脉冲激光,同时超声波发射器触发超声波,将触发的超声波与外部时钟源进行锁相;超声波接收器与光电二极管处于接收端,光电二极管接收到脉冲激光后,启动计时器,超声波接收器获取接收的超声波后,计时器停止,获取渡越时间;渡越时间乘以修正后的声速获取被测距离粗测值;获取相位差,则精测部分为获取实测距离本发明使得接收器不易受发射器干扰,测量盲区大大减小,提高了红外测距的指向性,将测距精度提高到一个超声波长以内,该发明虽然能够通过超声波进行测距,但是尚未考虑温度的影响且测量精度有待进一步提尚。
[0006] 又如申请号为“201420777929.0”的一种用于对超声波电式测距传感器的测量距离进行调节的装置,其特征在于,包括外壳,所述的外壳设于超声波电式测距传感器的前侦牝外壳内设有分别用于通过超声波电式测距传感器的红外发射端发射出的光和超声波电式测距传感器的红外接收端要接收的光的发射通道和接收通道,所述的接收通道的后端设有用于调节超声波电式测距传感器的红外接收端接收到的超声波通量的接收调节板。该实用新型可以防止外界光线及发射侧光线的干扰,并可以调节测距传感器接受侧接收到的超声波通量,从而达到调节测量距离的目的。
发明内容
[0007] 本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法,其具有低成本,高精度,有力提高了超声波测距系统的测量精度。
[0008] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法,具体包含如下步骤:
步骤1,采用超声波发射电路发射超声波同时发送启动信号开始脉冲计数;
步骤2,采用超声波接收电路第一次接收到障碍物反射的超声波时,发送停止信号停止脉冲计数;
步骤3,统计超声波发射电路发射超声波到超声波接收电路第一次接收到障碍物反射的超声波之间的脉冲个数;
步骤4,根据步骤3统计出的脉冲个数,用脉冲的周期T乘以脉冲个数η即得出发射超声波到接收超声波的时间差t,即t=nT ;
步骤5,根据步骤4计算出的发射超声波到接收超声波的时间差t,用超声波波速c乘以时间差t的一半即得出载重车梁与车轴的相对位移S,即s=l/2ct,进而通过显示单元显示出来;
步骤6,根据步骤5计算出的载重车梁与车轴的相对位移,进而判断车辆是否超重,若超重,则通过无线通讯模块将车辆位置传输至服务器终端。
[0009] 作为本发明一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法的进一步优选方案,所述超声波发射电路的芯片型号为NE555。
[0010] 作为本发明一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法的进一步优选方案,所述显示模块采用IXD显示屏。
[0011] 作为本发明一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法的进一步优选方案,采用芯片型号为DL06-GDJ的计时模块进行脉冲计数。
[0012] 作为本发明一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法的进一步优选方案,所述无线通讯模块的芯片型号为NRF24L01。
[0013]
本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
1、本发明结构简单、具有低成本,高精度,微型化数字显示的特点有力提高了超声波测距系统的测量精度。
[0014] 2、本发明使用超声波传感器测量车辆在受载时车梁与车轴的相对位移,通过传感器标定,来间接测量车辆是否超重,一旦车辆超重,系统的GPS模块定位车辆,并通过无线通讯模块将超重信息以及定位信息发送至服务器终端,传感器不仅不易受损,而且实现了车载,同时实现了对超载车辆的远程实时监控。
具体实施方式
[0015] 下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法,具体包含如下步骤:
步骤1,采用超声波发射电路发射超声波同时发送启动信号开始脉冲计数; 步骤2,采用超声波接收电路第一次接收到障碍物反射的超声波时,发送停止信号停止脉冲计数;
步骤3,统计超声波发射电路发射超声波到超声波接收电路第一次接收到障碍物反射的超声波之间的脉冲个数;
步骤4,根据步骤3统计出的脉冲个数,用脉冲的周期T乘以脉冲个数η即得出发射超声波到接收超声波的时间差t,即t=nT ;
步骤5,根据步骤4计算出的发射超声波到接收超声波的时间差t,用超声波波速c乘以时间差t的一半即得出载重车梁与车轴的相对位移S,即s=l/2ct,进而通过显示单元显示出来;
步骤6,根据步骤5计算出的载重车梁与车轴的相对位移,进而判断车辆是否超重,若超重,则通过无线通讯模块将车辆位置传输至服务器终端。
[0016] 其中,所述超声波发射电路的芯片型号为NE555,所述显示模块采用IXD显示屏,采用芯片型号为DL06-GDJ的计时模块进行脉冲计数,所述无线通讯模块的芯片型号为NRF24L01o
[0017] 本发明使用超声波传感器测量车辆在受载时车梁与车轴的相对位移,通过传感器标定,来间接测量车辆是否超重,一旦车辆超重,系统的GPS模块定位车辆,并通过无线通讯模块将超重信息以及定位信息发送至服务器终端,传感器不仅不易受损,而且实现了车载,同时实现了对超载车辆的远程实时监控。
[0018] 超声波发射电路由单片机输出端直接驱动超声波发送,超声波接收电路输出端与单片机相连接,单片机的输出端与显示电路输入端相连接。单片机在TO时刻发射方波,同时启动定时器开始计时,当收到回波后,产生一负跳变到单片机中断口,单片机响应中断程序,定时器停止计数。计算时间差即可得到超声波在媒介中传播的时间t,进而根据s=l/2ct便可计算出载重车梁与车轴的相对位移,进而判断车辆是否超重,若超重,则通过无线通讯模块将车辆位置传输至服务器终端。
[0019] 40kHz的方波由AVR单片机驱动超声波发射头发射超声波,经反射后由超声波接收头接收到40kHz的正弦波,由于声波在空气中传播时衰减,所以接收到的波形幅值较低,经接收电路放大、整形,最后输出一负跳变,输入单片机。由于单片机系统的晶振为12M晶振,所以只能产生半周期为12 μ s或13 μ s的方波信号,频率分别为41.67kHz和38.46kHz。本系统在编程时选用了后者。接收到的信号加到BG1、BG2组成的两级放大器上进行放大。每级放大器的放大倍数为70倍。放大的信号通过检波电路得到解调后的信号。这里使用的是IN4148检波二极管,输出的直流信号即两二极管之间电容电压。该接收电路结构简单,性能较好,制作难度小。
[0020] AVR单片机具有预取指令功能,即在执行一条指令时,预先把下一条指令取进来,使得指令可以在一个时钟周期内执行;多累加器型,数据处理速度快;AVR单片机具有32个通用工作寄存器,相当于有32条立交桥,可以快速通行;中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址,可快速响应中断;AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况,WDT关闭时为ΙΟΟηΑ,更适用于电池供电的应用设备;有的器件最低1.8 V即可工作;AVR单片机保密性能好。
[0021] 本技术领域技术人员可以理解的是,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0022] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法,其特征在于:具体包含如下步骤: 步骤1,采用超声波发射电路发射超声波同时发送启动信号开始脉冲计数; 步骤2,采用超声波接收电路第一次接收到障碍物反射的超声波时,发送停止信号停止脉冲计数; 步骤3,统计超声波发射电路发射超声波到超声波接收电路第一次接收到障碍物反射的超声波之间的脉冲个数; 步骤4,根据步骤3统计出的脉冲个数,用脉冲的周期T乘以脉冲个数η即得出发射超声波到接收超声波的时间差t,即t=nT ; 步骤5,根据步骤4计算出的发射超声波到接收超声波的时间差t,用超声波波速c乘以时间差t的一半即得出载重车梁与车轴的相对位移S,即s=l/2ct,进而通过显示单元显示出来; 步骤6,根据步骤5计算出的载重车梁与车轴的相对位移,进而判断车辆是否超重,若超重,则通过无线通讯模块将车辆位置传输至服务器终端。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法,其特征在于:所述超声波发射电路的芯片型号为NE555。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法,其特征在于:所述显示模块采用IXD显示屏。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法,其特征在于:采用芯片型号为DL06-GDJ的计时模块进行脉冲计数。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声波传感器的车辆超重检测方法,其特征在于:所述无线通讯模块的芯片型号为NRF24L01。
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