CN205844523U - 一种应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，包括工控机、高性能微控制器、RS485总线接口和2个以上超声波传感器单元，各超声波传感器单元安装于洗车房的不同位置构成传感器阵列，超声波传感器测量精度高、角度范围小，传感器阵列实现被洗车辆驶入洗车房过程中的停车检测和停车后的位置定位，高性能微控制器是整个装置的控制核心，其通过RS485总线以轮询的方式获取传感器阵列的测量数据，以此计算出车辆在洗车房中的空间位置数据，并将计算后的数据通过RS485总线接口传至工控机，所述工控机通过数据分析实现无人值守洗车房的智能控制和管理，保证洗车房中人员、被洗车辆与洗车设备的安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种定位装置，具体涉及一种应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，属于自动化车辆洗车设备技术领域。
背景技术
目前洗车市场上运行的自动洗车机，自动化程度低，无法实现对被洗车辆进行准确的位置定位，仍需要人工值守，无法实现智能管理、独立运行。
为克服上述不足，中国实用新型专利“一种全自动无人值守洗车系统”(申请号：201320368555.2)公开了一种全自动无人值守洗车系统，该系统采用前感应装置感应到车辆信息后，洗车控制系统将前门打开，洗车完成后开出车库，后感应装置接收到信号，控制洗车系统将后门关闭，该系统仅实现了检测车库中是否停放有车辆的功能，但是无法检测车辆在车库中停放的空间位置。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，以解决现有的洗车装置无法满足车辆空间位置检测的问题。
实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，至少包括控制单元和测距单元，所述控制单元包括工控机、微控制器和RS485总线接口，工控机与微控制器以及微控制器与测距单元均通过RS485总线接口数据通信；所述测距单元为由2个以上超声波传感器单元构成的传感器阵列，传感器阵列中各超声波传感器单元安装于洗车房的不同位置，所述超声波传感器单元由二级微控制器、超声波传感器、信号放大与滤波处理电路、RS485总线接口和温度传感器构成，信号放大与滤波处理电路、RS485总线接口和温度传感器均二级微控制器电性连接，超声波传感器与信号放大与滤波处理电路电性连接。
所述传感器阵列由3个以上超声波传感器单元构成，各超声波传感器单元分别分布于洗车房的顶部、前和/或后侧面以及左和/或右侧面上。
安装于洗车房两相对侧面上的各超声波传感器相互错位。
所述微控制器采用高性能32位单片机。
所述二级微控制器采用低功耗8位单片机。
所述超声波传感器采用40KHz的收发一体倒车雷达超声波探头。
由上述技术方案可知，本实用新型公开了一种应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，包括工控机、高性能微控制器、RS485总线接口和传感器阵列，传感器阵列由多个超声波传感器单元构成，各超声波传感器单元安装于洗车房的不同位置，实现被洗车辆驶入洗车房过程中的停车检测和停车后的位置定位，微控制器是整个装置的控制核心，其通过RS485总线接口以轮询的方式获取传感器阵列的测量数据，以此计算出车辆在洗车房中的空间位置数据，并将计算后的数据通过RS485总线接口上传至工控机，工控机通过数据分析判断车辆停车位置是否存在越限，对越限的被洗车辆通过语音、显示屏、手机APP提醒等方式告知用户，直至车辆重新停放在有效洗车区域内为止，保证洗车房中人员、被洗车辆与洗车设备的安全。
超声波传感器单元由二级微控制器、超声波传感器、信号放大与滤波处理电路、RS485总线接口和温度传感器构成，超声波传感器与信号放大与滤波处理电路电性连接，超声波传感器的信号通过信号放大与滤波处理电路进行信号调理，随后输出至二级微控制器，二级微控制器为超声波传感器单元的计算核心，为了提高超声波传感器的测量精度，超声波传感器单元中设置了温度传感器，温度传感器测量当前环境温度，根据实际测量的温度值计算超声波速度，对最终的测量结果进行校正，通过温度测量修正超声波传播速度，提高超声波传感器测量的分辨率。
附图说明
图1为本实用新型提供的应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置的整体结构框图。
图2为超声波传感器单元的结构框图。
图3为本实用新型提供的应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置的实施示意图。
其中，1-电动卷帘门，2-汽车清洗机，3-顶部超声波传感器，4-左侧超声波传感器，5-前方超声波传感器，6-右侧超声波传感器，7-后方超声波传感器。
图4为超声波传感器单元的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细具体说明，本实用新型的内容不局限于以下实施例。
参见图1，本实用新型提供的应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，包括工控机、高性能微控制器、RS485总线接口和传感器阵列，工控机与微控制器以及微控制器与传感器阵列均通过RS485总线接口数据通信，多个超声波传感器可以通过总线接口技术组合成检测阵列，完成对一定区域内的运动物体的定位和运动检测；所述传感器阵列由3个以上超声波传感器单元构成，各超声波传感器单元分别分布于洗车房的顶部、前和/或后侧面以及左和/或右侧面上，安装于洗车房两相对侧面上的各超声波传感器相互错位；
所述的工控机为可靠、高性能的工业计算机，工控机具备防尘、防腐蚀、高抗干扰的能力，同时与嵌入式处理器相比具备更强的通信、数据处理能力；
所述高性能微处理器采用了ST公司的32位STM32F207嵌入式微处理器，其具有的自适应实时闪存加速器，使得STM32F207可以在片内闪存上以120MHz的高速零等待地执行代码，这使得对实时性要求高的车辆位置定位系统来说具有重要意义，其集成的Cortex-M3是专门用来设计高性能、低功耗、低成本的嵌入式系统内核，多达4个USART接口和2个UART接口满足本装置对UART接口的需求；
RS485总线接口，可以保证在较强电磁干扰环境下系统正常的通信，实现较远距离的通信，该方案技术成熟，抗干扰能力较强，且价格低廉，多个微波与超声波传感器的运动物体检测装置可以通过总线接口技术组合成检测阵列，完成对一定区域内的运动物体的定位和运动检测；
参见图2，所述超声波传感器单元由二级微控制器(低功耗微控制器)、超声波传感器、信号放大与滤波处理电路、RS485总线接口和温度传感器构成，信号放大与滤波处理电路、RS485总线接口和温度传感器均二级微控制器电性连接，超声波传感器与信号放大与滤波处理电路电性连接；
所述的超声波传感器采用40KHz、角度范围小的收发一体倒车雷达超声波探头，超声波传感器采集的信号通过信号放大与滤波处理电路进行信号调理，超声波作为一种非接触式检测方式，在气体中传播时受温度影响最大，超声波在空气中的传播速度为：
式中，T为环境摄氏温度，单位℃。
本装置设置了温度传感器，以提高超声波传感器的测量精度，采用数字温度传感器DS18B20测量当前环境温度，采集温度信号，DS18B20是单线串行数字温度传感器，测量温度范围为-55℃～125℃，测温分辨率可达0.0625℃，传感器输出采用九位二进制数表示测量的温度值；
二级微控制器采用低功耗8位单片机，接收信号放大与滤波处理电路调理后的信号，根据实际测量的温度值计算并修正超声波速度，提高超声波传感器测量的分辨率。
实际使用中，如图3所示，智能洗车房中设置10个超声波传感器，电动卷帘门1安装于智能洗车房的入口，控制车辆进出洗车房，洗车房顶部安装3个顶部超声波传感器3，汽车清洗机2安装于洗车房顶部中央位置，洗车房正面安装2个前方超声波传感器5，左侧面安装2个左侧超声波传感器4，右侧面安装2个右侧超声波传感器6，左右两侧的超声波传感器采用错位安装方式，以防超声波传感器之间的相互干扰，洗车房后方安装一个后方超声波传感器7，10个超声波传感器检测被洗车辆距离洗车房正面、左右两侧以及后方的距离。
参见图4，本实用新型提供的应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置中超声波传感器单元的工作流程如下：
⑴、系统初始化；
⑵、等待高性能微控制器发送来的控制命令，该命令经过现场总线单元接至单片机串口；
⑶、如果有控制命令到来，首先判断该命令是不是装置开始检测指令，转到执行下一步，否则做相应处理后转到步骤⑵等待控制命令；
⑷、单片机定时器发送定时40KHz脉冲序列，并在每一串脉冲发射的同时启动定时器计时；
⑸、开启超声波外部中断，进入超声波中断服务子程序，如果超声波中断标志置位，则停止计时，执行下一步的数据处理步骤，否则进入延时子程序，等待超声波中断标志置位；
⑹、调用测温子程序，获得当前环境的温度值，计算获得经过温度补偿的声速值，调用超声波测距计算子程序，获得距离值；
⑺、超声波传感器安装在固定的位置，洗车房中无车时，其测量的距离值是固定值HS，测量计算得到的距离值HM，如果HM＝HS，说明超声波未检测到物体进入检测区域，如果HM<HS，说明超声波检测到物体进入检测区域，立即向串口发送含距离值的数据包，程序转向第⑷步，继续测量距离值，直至物体离开检测区域为止。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，至少包括控制单元和测距单元，其特征在于：所述控制单元包括工控机、微控制器和RS485总线接口，工控机与微控制器以及微控制器与测距单元均通过RS485总线接口数据通信；所述测距单元为由2个以上超声波传感器单元构成的传感器阵列，传感器阵列中各超声波传感器单元安装于洗车房的不同位置，所述超声波传感器单元由二级微控制器、超声波传感器、信号放大与滤波处理电路、RS485总线接口和温度传感器构成，信号放大与滤波处理电路、RS485总线接口和温度传感器均二级微控制器电性连接，超声波传感器与信号放大与滤波处理电路电性连接。
2.根据权利要求1所述的应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，其特征在于：所述传感器阵列由3个以上超声波传感器单元构成，各超声波传感器单元分别分布于洗车房的顶部、前和/或后侧面以及左和/或右侧面上。
3.根据权利要求2所述的应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，其特征在于：安装于洗车房两相对侧面上的各超声波传感器相互错位。
4.根据权利要求1所述的应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，其特征在于：所述微控制器采用高性能32位单片机。
5.根据权利要求1所述的应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，其特征在于：所述二级微控制器采用低功耗8位单片机。
6.根据权利要求1所述的应用于无人值守智能洗车房的车辆位置定位装置，其特征在于：所述超声波传感器采用40KHz的收发一体倒车雷达超声波探头。
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| CN108873910A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-11-23 | 深圳市万华汽车服务投资控股有限公司 | 一种无人值守洗车引导设备及系统 |
| CN108957459A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-12-07 | 肇庆奥迪威传感科技有限公司 | 数字式超声波传感器、距离检测系统及方法 |
| WO2020151190A1 (zh) * | 2019-01-21 | 2020-07-30 | 广州小鹏汽车科技有限公司 | 一种基于服务设备的辅助停车方法及服务设备 |
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