聲光探測技術在汽車定位中的應用

2.4 紅外抗干擾處理

　　由于定位裝置在室外場地工作，在電路設計上應考慮對日光等背景紅外線的抗干擾措施。具體采取了3項措施：

　?。?）封閉接收頭。將接收頭置于帶窗口箱體中，避免日光對其直接照射。

　?。?）動態(tài)紅外線發(fā)射。日光等背景紅外線一般不會有巨烈波動，因此，對紅外線進行脈沖調制，以動態(tài)紅外線發(fā)射效果較好。

　　（3）選用抗干擾接收頭。電路采用了抗干擾能直射日光紅外線干擾中有效檢出紅外線信號。為達到SBXl6i0—02接收頭最佳工作點，脈沖發(fā)生器產生的振蕩信號頻率應在（38±0.5）kHz之間。

　　2.5 大跨度電子移位電路開關信號丟失處理

　　電子移位電路通常由約100片74LSl64串聯(lián)組成，電路長達數(shù)10 m，由于分布參數(shù)的影響，造成各片74LSl64的移位時鐘信號CLK的不同步，極易導致開關信號在移位過程中丟失，使掃描“半途而廢”。為此，對各片74LSl64的移位時鐘信號CLK，應采用并聯(lián)驅動，并保證各片74LSl64的時鐘信號處于同一個驅動級上，同時盡量減小電路阻抗，提高驅動電路的功率。

　　3 測距系統(tǒng)電路設計和調試

　　圖3為測距系統(tǒng)電路。該電路由1個單片機和4組超聲波收發(fā)單元組成，圖中只畫出了一組超聲波收發(fā)單元。發(fā)射單元由40 kHz振蕩器和門電路構成。門電路產生占空比很小的低頻脈沖信號，脈沖持續(xù)時間為160 its，脈沖間隔為30～50 ms（視需要調整）。此脈沖信號一路作為振蕩器的置位脈沖；另一路送給單片機，作為計時器的起始脈沖。在置位期間，振蕩器輸出經調制的頻率為40 kHz的脈沖信號，由超聲波發(fā)射頭T40-16發(fā)射出去?；夭ǖ慕邮詹捎猛ㄓ玫腇PS409I紅外接收組件，只是需要把紅外接收管PH302換為超聲波接收頭R40—16，這樣在有效的測距范圍，可保證接收到的信號其輸出達到TTL電平。接收信號經整形放大后送入單片機，作為計時器的停止脈沖。單片機計算起始脈沖至停止脈沖之間的時間t，按照式（1）求出距離s。

圖3 測距系統(tǒng)電路

測距系統(tǒng)采用了“一拖四”的結構，為避免多組超聲波單元互相干擾，它們應在單片機控制下輪流工作。該電路中脈沖間隔為30～50 ms，對應測距范圍約為5～15 m，如果測距范圍加大，需要增大脈沖間隔。另外，該測距電路存在約30 cm的測距盲區(qū)，測距裝置與測量對象間要保持30 cm以上的距離，同時單片機對起停脈沖計時時，也要避開盲區(qū)內虛假停止脈沖的干擾。

　　4 控制軟件設計

　　控制軟件包括主機軟件和單片機軟件，主要軟件流程如圖4所示。單片機1產生紅外線電子移位逐行掃描電路所需的開關信號和移位時鐘，并在每個移位時鐘周期采集一次接收狀態(tài)數(shù)據(jù)，完成一遍掃描后把數(shù)據(jù)上傳給主機；還可根據(jù)主機指令，通過程序控制改變掃描速度和掃描強度。單片機2分別控制檢測4個超聲波裝置，所計時間經簡單處理后上傳給主機。由于存在盲區(qū)，要避開此區(qū)間過來的虛假停止脈沖的干擾，采用延時開中斷，即在起始脈沖啟動計時器計時后，等待盲區(qū)過去再開中斷，使單片機中斷口接收到實際有效停止脈沖停止計時器計時。主機程序以主動查詢方式輪流從兩個單片機讀取縱向檢測數(shù)據(jù)和橫向檢測數(shù)據(jù)，然后依照一定算法，對檢測數(shù)據(jù)進行處理、分析，先判斷是否有車，有車時判斷車型、計算停車位置參數(shù)和車箱幾何參數(shù)。

　　主機軟件采用Delphi編寫，能進行測量參數(shù)顯示和工作參數(shù)設置。

圖4 主要軟件流程

　　5 測試與結果

　　測試在室外工業(yè)現(xiàn)場進行。工作區(qū)為5 m×21 ITI，紅外模塊的間距為5 cm，紅外收發(fā)陣列的模塊數(shù)均為425。連續(xù)對100輛汽車進行定位，包括多種車型，都定位成功。在白天和夜間各抽取5輛汽車的定位數(shù)據(jù)與實物數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場比對，結果如表1所示。車箱長度和前距測量誤差不超過5 cm，車箱寬度和邊距測量誤差不超過6 cln，單次定位時間最快可達1 s內。

　　6 結語

　　結果表明，采用聲光探測技術可實現(xiàn)平面內物體的非接觸定位?；诼暪馓綔y的汽車定位系統(tǒng)，不論是定位速度、定位精度還是定位可靠性，都較當前的其他定位方式有明顯的提高。目前該系統(tǒng)已被用于汽車物料自動取樣控制系統(tǒng)中，在多個鋼鐵電力企業(yè)得到應用，運行效果良好。