雙超聲波防撞小車(chē)系統設計

　　圖2 超聲波傳感器空間方位

　　其中d 為R1 與R2 的距離，z1、z2 分別為物體到各個(gè)接收端的距離 ，如果直接這樣計算就會(huì )過(guò)于復雜，普通單片機處理的話(huà)耗時(shí)較多， 于是我們提出了一種基于計算二者距離差來(lái)大致判斷物體位置的方法。一般來(lái)講小車(chē)只關(guān)心在車(chē)前方的物體，我們設定一個(gè)距離參數l代表前方障礙物與小車(chē)的水平距離，再設定一個(gè)距離參數h，代表前方障礙物與小車(chē)的垂直距離。我們可以由下面的關(guān)系推導出h， l， d與z2-z1的關(guān)系(公式3---公式6)。

　　將公式6想減的兩項做除法不難發(fā)現第一項始終大于第二項，所以z2-z1是關(guān)于l的增函數， 同時(shí)隨著(zhù)h的減小，z2-z1同樣會(huì )變大，也就是說(shuō)當障礙物體靠近小車(chē)時(shí)，如果其偏離了小車(chē)的中心(即不會(huì )撞到)有一個(gè)明顯的特征為其z2-z1的值會(huì )比較大，我們可以取d=5cm h=30cm， 讓l在[10cm，30cm]間變化，做出的曲線(xiàn)如圖3所示，各個(gè)物理量的幾何關(guān)系見(jiàn)圖4 。

　　圖3 z2-z1與l的關(guān)系

　　圖4 各個(gè)物理量的幾何關(guān)系

　　不難發(fā)現，當l距離在[10cm，30cm](h 30cm)區間時(shí)，z2-z1的差將 > 4cm.據此我們設定了一個(gè)閾值4cm，當檢測到差值大于4cm，不需要做任何剎車(chē)控制，直接直行通過(guò)，通過(guò)這樣簡(jiǎn)單的計算判斷，我們可以有效避免由于偏離小車(chē)中心的障礙物靠小車(chē)過(guò)近造成的z1，z2的值過(guò)小，從而引來(lái)可能的剎車(chē)誤判。在做這個(gè)項目時(shí)，我們采用的車(chē)模體積不大，因此設計的閾值等不是很大，若應用到實(shí)際車(chē)模中時(shí)可根據情況改變閾值的大小。