CN109581387A - 一种车载测距系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车载测距系统，包括：超声波测距模块，超声波测距模块用于发送和接收超声波，并计算发送和接收到的超声波的时间差；温度测量模块，温度测量模块用于获取环境的温度；以及处理模块，处理模块根据时间差和温度计算出车辆到障碍物的距离并向驾驶人员发出提示信息。本发明的有益效果为：通过在利用超声波进行距离测量的过程中，考虑温度对当前环境中超声波传播速度的影响，在实际的距离测算中，通过获取环境的温度并计算实际温度中超声波的传播速度，进而获得更加精确的距离测量结果，为驾驶人员提供了更加精确的测量结果和参考。

Description

一种车载测距系统及方法
技术领域
本发明属于车距检测技术领域，具体涉及一种车载测距系统及方法。
背景技术
汽车行业与电子行业是全球工业的两大巨人，随着汽车业与电子业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的采用日益广泛，汽车电子化的水平越来越高。现代汽车上主要有的电子技术有：自动车窗、自动空调、车灯控制、刮水器、充电器、安全气囊、雷达距离报警器以及中央控制门锁等。随着交通运输的高密度发展，近年来汽车事故也频繁发生，汽车事故发生的主要原因是由于汽车距其前后方物体(如汽车、行人或其他障碍物)的距离与汽车自身的速度不相称而造成的，即距离近而相对车速又太高。为了防止汽车与前后方物体发生碰撞，汽车的车速就要根据与前后方的物体距离变化而进行合理控制，使汽车始终在安全车速下行驶。这样就会很大程度的提高汽车行驶的安全性，减少车祸事故的发生。据统计，遇到危险情况时，如果能给驾驶员司机1秒钟的预警时间，则可减少85％的追尾事故，70％的路面相关事故，65％的迎面撞车事故。汽车要避免碰撞就必须拥有一定的装备测量前后方障碍物的距离，并迅速反馈，以在危险情况下，通过报警或自动进行紧急制动刹车等，来避免由于驾驶员司机疏忽、疲劳、判断错误等所造成的交通事故。所以，目前防撞技术的重点在于车辆测距技术。超声波拥有测量稳定、穿透能力强、易接收等特点，因此现被广泛的应用于车距的检测领域，但现有的超声波测距技术受环境因素尤其温度浮动变化影响较为严重会造成测量精度下降，从而导致给驾驶人员的预警时间不准确。
发明内容
为了解决现有技术存在的超声波测量受环境影响大的问题，本发明提供了一种车载测距系统和方法，其具有障碍物距离测量更加精确等特点。
本发明的目的是提供一种更加精确地测距系统和方法。
根据本发明的具体实施方式的一种车载测距系统，包括：
超声波测距模块，所述超声波测距模块用于发送和接收超声波，并计算发送和接收到的超声波的时间差；
温度测量模块，所述温度测量模块用于获取环境的温度；以及
处理模块，所述处理模块根据所述时间差和温度计算出车辆到障碍物的距离并向驾驶人员发出提示信息。
优选地，所述超声波测距模块包括：超声波发射器和超声波接收器；所述超声波发射器用于发射超声波并记录发射时刻；所述超声波接收器用于接收障碍物发射回的超声波并记录接收时刻，将所述接收时刻和所述发射时刻做差得到所述时间差。
优选地，所述温度测量模块为铂热电阻温度传感器。
优选地，所述处理模块包括：单片机和语音提示器，所述单片机根据所述时间差和温度计算出车辆到障碍物的距离并控制所述语音提示器向驾驶人员发出提示信息。
优选地，所述处理模块还包括：显示器，所述显示器用于显示所述单片机计算出的车辆到障碍物的距离。
优选地，所述车载测距系统还包括：CAN通信接口，所述单片机通过所述CAN通信接口与车辆的控制系统连接获取车辆当前的速度信息，所述单片机根据所述速度信息计算车辆到障碍物的时间，并通过所述语音提示器向驾驶人员提示相应的时间信息。
优选地，所述单片机为AT89C51。
优选地，所述超声波测距模块为HC-SR04超声波传感器。
根据本发明的具体实施方式的一种车载测距方法，包括：
获取发射的超声波到接收到超声波的时间差；
获取环境的温度，并根据公式C＝C0+0.607×K计算当前环境中超声波的传播速度，其中C0为0℃时的声波速度332m/s，K为环境的温度；
计算车辆到障碍物的距离C×T/2＝L，并给予驾驶人员相应的提示，其中T为时间差。
优选地，所述车载测距方法还包括：
获取车辆的当前速度，结合车辆到障碍物的距离L计算车辆到达障碍物的时间，并通知驾驶人员。
本发明的有益效果为：通过在利用超声波进行距离测量的过程中，考虑温度对当前环境中超声波传播速度的影响，在实际的距离测算中，通过获取环境的温度并计算实际温度中超声波的传播速度，进而获得更加精确的距离测量结果，为驾驶人员提供了更加精确的测量结果和参考。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例提供的车载测距系统的结构示意图；
图2是根据另一示例性实施例提供的车载测距系统的结构示意图；
图3是根据一示例性实施例提供的车载测距方法的流程图；
图4是根据另一示例性实施例提供的车载测距方法的流程图；
图5是根据一示例性实施例提供的测量函数的流程图。
附图标记
1-超声波测距模块；11-超声波发射器；12-超声波接收器；2-处理模块；21-单片机；22-语音提示器；23-显示器；24-CAN通信接口；3-温度测量模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参照图1所示，本发明的实施例提供了一种车载测距系统，包括：
超声波测距模块1，超声波测距模块1用于发送和接收超声波，并计算发送和接收到的超声波的时间差；
温度测量模块3，温度测量模块3用于获取环境的温度；以及
处理模块2，处理模块2根据时间差和温度计算出车辆到障碍物的距离并向驾驶人员发出提示信息。
在本发明的一具体实施例中，利用超声波测距模块1发送和接收超声波进行障碍物的测量，同时兼顾环境温度对超声波在空气中传播速度的影响，使用温度测量模块3获取当前环境的温度，处理模块2结合当前环境的温度根据公式并根据公式C＝C0+0.607×K计算当前环境中超声波的传播速度，其中C0为0℃时的声波速度332m/s，K为环境的温度，在根据超声波测距模块1获得的时间差来计算障碍物的距离，通过对不同环境温度下使用实际的超声波的传播速度进行障碍物距离的测量，从而使距离的测量更加的准确，留给驾驶人员更多的反应时间，来应对突发情况。
参照图2所示，在本发明的一具体实施例中，超声波测距模块1包括：超声波发射器11和超声波接收器12；超声波发射器11用于发射超声波并记录发射时刻；超声波接收器12用于接收障碍物发射回的超声波并记录接收时刻，将接收时刻和发射时刻做差得到时间差。
作为上述实施例的一种可行的实现方式，本发明在一具体实施例中，采用根据测量环境时采用收发一体型并且在空气中使用超声波传感器HC-SR04，高性价比的，使用灵活方便的传感器件，它采用IO的触发测距，TRIG至少给10us的0信号；模块会自动发送8个40khz方波，会自动检测有无信号返回，使用起来非常的方便，具有非常好的系统兼容性和可移植性。
在本发明的一具体实施例中，温度测量模块3为铂热电阻温度传感器，其具有精度高，稳定性好的特点，非常适用于对温度的测量。
处理模块2包括：单片机21和语音提示器22，单片机21根据时间差和温度计算出车辆到障碍物的距离并控制语音提示器22向驾驶人员发出提示信息。
通过语音提示器22第一时间向用户发出距离障碍物的距离信息，以提醒用户引起注意，并及时作出相应的动作。
在本发明的一具体实施例中处理模块2还包括：显示器23，显示器23用于显示单片机21计算出的车辆到障碍物的距离。
作为上述实施例的一种可行的实现方式，显示器23可利用车辆本身自带的显示屏幕进行显示，从而使系统更加的紧凑。
在本发明的一些具体实施例中，还包括：CAN通信接口24，单片机21通过CAN通信接口24与车辆的控制系统连接获取车辆当前的速度信息，单片机21根据速度信息计算车辆到障碍物的时间，并通过语音提示器23向驾驶人员提示相应的时间信息。
通过获取车辆的车速信息，利用单片机21计算出车辆到障碍物的时间(即留给驾驶人员的反应时间)，使驾驶人员能够快速的做出反应。
在本发明的一具体实施例中，单片机21采用AT89C51单片机，其具有高性能、低功耗的特点能够满足日常的车辆测量需求。
在本发明的一具体实施例中，单片机21的程序主体是主程序，整个单片机系统功能实现都在主程序完成的，在这过程中主程序调用了中断服务程序和子程序。主程序首先对系统环境初始化，设置16位定时/计数器工作模式为T0的定时器，中断允许位EA，对显示端口P2和P0清零；调用超声波发生的子程序送出超声波脉冲，检测到接收成功标志后，将计数器T0的数(即超声波的来回所需要的时间)按变换公式计算，可得被测的物体与障碍物之间的距离，
测出距离后，结果以十进制BCD码的方式送至显示器23进行显示；
超声波发生的子程序作用是通过P1.0端口发出两个左右超声波脉冲信号(频率约为37.5KHz的方波)，脉冲宽度为12us左右，同时把定时器/计数器T0打开进行计时。超声波发生子程序较为简单，但程序运行时间要准确，所以采用汇编语言编程，其部分程序如下所示：
超声波发生子程序(12M晶振，37.5KHz方波)
超声波测距主程序采用外中断0检测到返回超声波的信号，一旦接收到超声波信号(INT0引脚会出现低电平)，会进入中断程序。进入中断后立即关闭定时器T0停止计时，并将测距的成功标志字赋值为1。如果当定时器溢出时还没有检测到超声波的返回信号，则定时器T0溢出的中断把外中断0关闭，并将测距的成功标志字赋值为2表示这次测距不成功，其流程图参照图5所示，其主要程序如下所示：
超声波的接收程序
参照图3所示，本发明的实施例还提供了一种车载测距方法，包括以下步骤：
101、获取发射的超声波到接收到超声波的时间差；
102、获取环境的温度，并根据公式C＝C0+0.607×K计算当前环境中超声波的传播速度，其中C0为0℃时的声波速度332m/s，K为环境的温度；
103、计算车辆到障碍物的距离C×T/2＝L，并给予驾驶人员相应的提示，其中T为时间差。
参照图4所示，在本发明的一具体实施例中车载测距方法包括以下步骤：
201、获取发射的超声波到接收到超声波的时间差；
202、获取环境的温度，并根据公式C＝C0+0.607×K计算当前环境中超声波的传播速度，其中C0为0℃时的声波速度332m/s，K为环境的温度；
203、计算车辆到障碍物的距离C×T/2＝L，并给予驾驶人员相应的提示，其中T为时间差；
204、获取车辆的当前速度，结合车辆到障碍物的距离L计算车辆到达障碍物的时间，并通知驾驶人员。
在危险情况实现了向驾驶员的报警，事实上因为驾驶员的反应性有这一定的差异及疲劳驾驶、注意力的不集中等一些因素的存在，有时未必能够及时采取刹车、减速等措施，因此在本发明的一些具体实施例中通过与车辆的自动驾驶技术相结合实现自动降速制动，使车与驾驶员的安全更加可靠，更有保障。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种车载测距系统，其特征在于，包括：
超声波测距模块，所述超声波测距模块用于发送和接收超声波，并计算发送和接收到的超声波的时间差；
温度测量模块，所述温度测量模块用于获取环境的温度；以及
处理模块，所述处理模块根据所述时间差和温度计算出车辆到障碍物的距离并向驾驶人员发出提示信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声波测距模块包括：超声波发射器和超声波接收器；所述超声波发射器用于发射超声波并记录发射时刻；所述超声波接收器用于接收障碍物发射回的超声波并记录接收时刻，将所述接收时刻和所述发射时刻做差得到所述时间差。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述温度测量模块为铂热电阻温度传感器。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述处理模块包括：单片机和语音提示器，所述单片机根据所述时间差和温度计算出车辆到障碍物的距离并控制所述语音提示器向驾驶人员发出提示信息。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理模块还包括：显示器，所述显示器用于显示所述单片机计算出的车辆到障碍物的距离。
6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，还包括：CAN通信接口，所述单片机通过所述CAN通信接口与车辆的控制系统连接获取车辆当前的速度信息，所述单片机根据所述速度信息计算车辆到障碍物的时间，并通过所述语音提示器向驾驶人员提示相应的时间信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述单片机为AT89C51。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超声波测距模块为HC-SR04超声波传感器。
9.一种车载测距方法，其特征在于，包括：
获取发射的超声波到接收到超声波的时间差；
获取环境的温度，并根据公式C＝C0+0.607×K计算当前环境中超声波的传播速度，其中C0为0℃时的声波速度332m/s，K为环境的温度；
计算车辆到障碍物的距离C×T/2＝L，并给予驾驶人员相应的提示，其中T为时间差。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
获取车辆的当前速度，结合车辆到障碍物的距离L计算车辆到达障碍物的时间，并通知驾驶人员。
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