自動(dòng)泊車系統(tǒng).doc

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自動(dòng)泊車系統(tǒng) 摘要：現(xiàn)在城市發(fā)展迅速，汽車保有量快速增長(zhǎng)，泊車環(huán)境日益復(fù)雜，所以自動(dòng)泊車系統(tǒng)將成為汽車安全輔助系統(tǒng)之一。自動(dòng)泊車系統(tǒng)使用傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位，使用電動(dòng)轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)方向盤自動(dòng)控制。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)泊車，超聲波傳感器，電動(dòng)轉(zhuǎn)向 一、引言：自動(dòng)泊車系統(tǒng)是通過(guò)傳感器系統(tǒng)和電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)密切配合實(shí)現(xiàn)的。合理的安裝超聲波傳感器群組實(shí)現(xiàn)對(duì)車身周邊環(huán)境自動(dòng)感知，再通過(guò)方向盤進(jìn)行電動(dòng)轉(zhuǎn)向控制，根據(jù)智能控制器的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛動(dòng)作的自動(dòng)控制，但是檔位與剎車還是需要人為控制，現(xiàn)在還達(dá)不到全智能化。 二、超聲波傳感器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 1、超聲波傳感器的基本結(jié)構(gòu) 超聲波傳感器主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它可以將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。 圖1 超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)圖 2、超聲波傳感器測(cè)距原理 超聲波傳感器發(fā)出的超聲波是一種傳遞信息的媒體，它與機(jī)械振動(dòng)密切相關(guān)，可以由物體的撞擊、運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)以波的形式向外傳播。超聲波的物理特性： （1） 傳播類似于光線，遵循幾何光學(xué)的規(guī)律，速度與聲波相同； （2） 波長(zhǎng)很短，方向性強(qiáng)： （3） 能夠產(chǎn)生窄脈沖: （4） 功率大，超聲波能夠產(chǎn)生并傳遞強(qiáng)大的能量。 因?yàn)槁暡ㄔ诮橘|(zhì)中以縱波傳播，所以當(dāng)聲波遇到尺寸大于他的波長(zhǎng)時(shí)的目標(biāo)物體阻擋時(shí)就會(huì)發(fā)生反射，而反射波就是我們通常稱的回聲?；芈曉诳諝饨橘|(zhì)中傳播的速度是已知的，通過(guò)測(cè)量聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間，就可以計(jì)算出聲波到目標(biāo)的距離。 圖2 超聲波傳感器工作原理圖 3 、自動(dòng)定位的實(shí)現(xiàn)原理 由超聲波的物理特性可以得出要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的自動(dòng)定位有效的測(cè)量出車輛周圍環(huán)境信息，必須要多個(gè)傳感器聯(lián)合使用。為實(shí)現(xiàn)平行泊車及泊車位的位置預(yù)測(cè)一共需要安裝16個(gè)超聲波傳感器，車身兩側(cè)各需裝6個(gè)，3個(gè)為一組，分別裝在車身的前后部；車頭車尾各安裝2個(gè)。車身兩側(cè)的傳感器為找車位倒車提供準(zhǔn)確的環(huán)境信息；車頭車尾的傳感器為車輛進(jìn)入泊車位時(shí)提示前進(jìn)方向，調(diào)整車輛姿態(tài)。 圖3 超聲波傳感器布局 三、超聲波傳感測(cè)量誤差的分析 1、數(shù)據(jù)分析 表1 部分測(cè)量誤差表 （CM） 實(shí)際距 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 測(cè)量距離 0 12.7 22.6 32.6 42.3 52.3 61.4 71.6 81.4 91.2 誤差 0 2.7 2.6 2.2 2.3 2.3 1.4 1.6 1.4 1.2 實(shí)際距離 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 測(cè)量距離 100.6 110.5 120.9 130.6 139.7 150.4 160.2 170.4 181.1 190.6 誤差 0.6 0.5 0.9 0.6 —0.3 0.4 0.2 0.4 1.1 0.6 通過(guò)上表可以知道超聲波傳感器所測(cè)量的距離與實(shí)際的距離存在一定的誤差，距離越小誤差越大。 2、影響超聲波測(cè)量主要因素 （1）空氣密度 聲速受密度的影響較大，空氣密度主要受壓強(qiáng)、溫度、濕度等因素的影響。所以，在不同的環(huán)境中測(cè)量出來(lái)的距離會(huì)出現(xiàn)誤差。 （2）聲波的反射問(wèn)題 當(dāng)被測(cè)物體與傳感器成一定角度的時(shí)候，所探測(cè)的距離和實(shí)際距離有個(gè)三角誤差；在特定的角度下，發(fā)出的聲波被光滑的物體鏡面反射出去，因此無(wú)法產(chǎn)生回波，也就無(wú)法產(chǎn)生距離讀數(shù)，這時(shí)超聲波傳感器會(huì)忽視這個(gè)物體的存在；在探測(cè)墻角或者類似結(jié)構(gòu)的物體時(shí)會(huì)出現(xiàn)多次反射現(xiàn)象，聲波經(jīng)過(guò)多次反彈才被傳感器接收到，因此實(shí)際的探測(cè)值并不是真實(shí)的距離值。 （3）時(shí)間測(cè)量的誤差 超聲波傳感器接收到由物體反射回來(lái)的時(shí)間脈沖由于各種原因接收到的時(shí)間脈沖并不是實(shí)際的時(shí)間脈沖；超聲波傳感器內(nèi)部電路的電阻電容存在熱噪聲，導(dǎo)致電路延遲引起測(cè)量時(shí)間誤差；超聲波傳感器所接收到的超聲波可能是被被測(cè)量物體側(cè)面或側(cè)面旁其他物體漫反射，所以，測(cè)量的距離并不是實(shí)際距離。 圖4 超聲波傳感器接收電路圖 3、使用注意事項(xiàng) 由于超聲波傳感器在實(shí)際測(cè)量中存在一定的誤差，為了能夠減小測(cè)量誤差，在平時(shí)的使用要注意以下事項(xiàng)： (1)安裝高度：一般離地：50~65cm。 (2)經(jīng)常清洗探頭，防止積土。 　(3)不要用堅(jiān)硬的東西將探頭表面遮住，會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)或測(cè)距不準(zhǔn)，如泥漿把探頭表面覆蓋。 　(4)冬天避免結(jié)冰。 　(5)注意探頭安裝朝向，要按UP朝上安裝。 　(6)探頭不建議安裝在金屬板材上，因?yàn)榻饘侔宀恼駝?dòng)時(shí)會(huì)引起探頭共振，產(chǎn)生誤報(bào)。 四、目前的自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)主要功能 自動(dòng)倒車輔助系統(tǒng)會(huì)運(yùn)用超聲波傳感器掃描道路兩側(cè)，通過(guò)比較停車空間和車身長(zhǎng)度來(lái)尋找合適的停車位。發(fā)現(xiàn)適合的位置后，聲音的緊密程度會(huì)自動(dòng)提示，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)引導(dǎo)車輛進(jìn)入駐停區(qū)域，掛上倒車檔，自動(dòng)倒車輔助系統(tǒng)即會(huì)自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向操作，此時(shí)您只需控制油門和制動(dòng)，即可將車停進(jìn)停車位。此外，中文導(dǎo)航系統(tǒng)的液晶顯示屏，會(huì)直接顯示障礙物與車輛之間位置關(guān)系的圖像，使駕駛者更從容實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的控制。 五、結(jié)束語(yǔ) 自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)作為汽車智能發(fā)展的代表系統(tǒng)，在今后的汽車中將會(huì)更好的改善汽車的舒適性與安全性。目前的泊車輔助系統(tǒng)，并未真正意義實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車，未來(lái)這將是主要的研究方向，希望這套系統(tǒng)在今后的車上能夠做到自動(dòng)防撞功能。 參考資料 1蘇煒、龔辟建、潘笑.超聲波測(cè)距誤差分析.武漢：傳感器技術(shù)，2004年06期 2孫傳錚、蔡玉良.單片微機(jī)超聲波汽車倒車測(cè)距儀.上海：微機(jī)與應(yīng)用，1996年07期 3吳妍.汽車倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)研究.武漢：武漢理工大學(xué)，2007 4吳諧.智能自動(dòng)泊車系統(tǒng)研究.南京：南京理工大學(xué)，2008 5李建鋒.汽車輔助系統(tǒng)的控制策略和算法研究.西安：西南交通大學(xué)，2010