基于聲光探測的汽車(chē)定位系統設計

　　式中，v為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度；t為超聲波的往返時(shí)間間隔。分別在物體兩側標定位置安裝超聲波測距裝置，測出與物體的距離，就可計算出物體的寬度及其在該區域中的橫向相對位置。
　　1.2 系統組成
　　圖1為基于聲光探測的汽車(chē)定位系統的組成。
　　圖中單片機1、紅外發(fā)射陣列、紅外接收陣列和電子移位電路構成紅外線(xiàn)電子移位逐行掃描電路，用于車(chē)箱長(cháng)度和縱向停車(chē)位置的測量。單片機2和4個(gè)超聲波測距裝置構成的測距系統，用于車(chē)箱寬度和橫向停車(chē)位置的測量。

圖1 系統組成
　　其中紅外發(fā)射陣列和紅外接收陣列安裝于工作區域兩側車(chē)箱中部的高度，分別由N個(gè)發(fā)射模塊和N個(gè)接收模塊組成，它們均勻平行排列，收發(fā)一一對應。4個(gè)超聲波測距裝置安裝在工作區域兩側，分成兩組，分別測量前部車(chē)箱和后部車(chē)箱。
　　主機對縱向檢測和橫向檢測的數據進(jìn)行綜合處理和分析，判斷出工作區是否有車(chē)、哪種車(chē)型，并計算出汽車(chē)在區域中的停車(chē)位置參數和車(chē)箱幾何參數。
2 紅外線(xiàn)電子移位逐行掃描電路設計和調試
　　2.1 電路設計
　　圖2為紅外線(xiàn)電子移位逐行掃描電路。圖中只畫(huà)出一對紅外發(fā)射和接收模塊的電路，并略去脈沖發(fā)生器電路。脈沖發(fā)生器產(chǎn)生38 kHz的振蕩信號，經(jīng)過(guò)低頻脈沖調制后，送入發(fā)射模塊。紅外發(fā)射模塊的電子開(kāi)關(guān)在控制信號為高電平時(shí)導通，把脈沖發(fā)生器送來(lái)的信號發(fā)射出去；紅外接收模塊的電子開(kāi)關(guān)也在控制信號為高電平時(shí)導通，把紅外接收頭的接收狀態(tài)輸出，送至單片機1。電子移位電路由74LSl64串聯(lián)組成，有N個(gè)輸出端子，每一個(gè)輸出端子控制一個(gè)紅外模塊。開(kāi)關(guān)信號是一個(gè)高電平脈沖，每個(gè)移位時(shí)鐘周期向前移動(dòng)一位。由于收發(fā)兩側移位時(shí)鐘同步，所以，收發(fā)兩側對應位置上的紅外模塊會(huì )一對一對地按順序輪流接通工作，由此達到電子移位逐行掃描的目的。

圖2
　　2.2 掃描速度和精度處理
　　掃描速度主要取決于移位時(shí)鐘的周期出，完成一次掃描的時(shí)間：

　　該電路中在△f≥2 ms時(shí)，具有良好的接收可靠性。單片機l通過(guò)程序控制，可使△t一2～10 ms，以滿(mǎn)足不同掃描速度的需要。紅外陣列中，相鄰模塊間距△Z就是縱向的最高定位精度。根據工作區域的縱向最大長(cháng)度L的要求確定紅外陣列中模塊數量N，要求N×A／=L。
　　由于紅外陣列由N個(gè)功能相同的紅外模塊串聯(lián)而成，所以在制作時(shí)，以5～10個(gè)模塊做成一個(gè)電路板組件，并采用插拔式安裝結構，各個(gè)組件電路相同，可相互替換、任意串聯(lián)，既能滿(mǎn)足不同工作區長(cháng)度的要求，也可盡量減少現場(chǎng)更換故障模塊所需的時(shí)間。
　　現場(chǎng)安裝時(shí)，需要分段校準，避免誤差累積。
　　2.3 掃描強度處理
　　在大霧或強降雨天氣，紅外線(xiàn)穿透能力下降，降低了紅外掃描的可靠性，通常以加大紅外發(fā)射功率來(lái)解決。為此，紅外掃描設置了普通、增強和超強三種掃描強度模式。普通模式的紅外掃描，紅外收發(fā)是“一對一”工作，同時(shí)只有1個(gè)紅外模塊發(fā)射，每次移動(dòng)1位；增強模式的紅外掃描，紅外收發(fā)變?yōu)椤耙粚Χ惫ぷ?，同時(shí)有2個(gè)相鄰紅外模塊發(fā)射，每次移動(dòng)1位；超強模式的紅外掃描，紅外收發(fā)變?yōu)椤耙粚θ惫ぷ?，同時(shí)有3個(gè)相鄰紅外模塊發(fā)射。很顯然，后兩種模式的紅外發(fā)射功率分別是第一種模式的2倍和3倍。后兩種掃描模式的定位精度會(huì )有所降低，但最多不超過(guò)2△L。