超聲波汽車測距告警裝置
1 引言
在日常機(jī)場保障與維護(hù)過程中,工程車、充氣車、電源車、加油車等諸多車輛常常需要在停機(jī)坪附近穿行、掉頭或倒車。由于這些低速行駛的車輛與飛機(jī)非常接近,駕駛員的視野頗受限制,碰撞和拖掛飛機(jī)的事故時(shí)有發(fā)生,在夜航時(shí)則更顯突出。為確保飛機(jī)安全,我們研制了一種測距告警裝置,有效地提高了飛機(jī)在保障和維護(hù)過程中的安全性和可靠性。我們所研制的汽車測距告警裝置的主要性能指標(biāo)如下：
作用距離 0.2 m
測距精度 ≤0.05 m
告警距離 ≤1 m(可調(diào))
漏警率 1%
虛警率 0.01%
2 基本工作原理及框圖
此裝置在單片機(jī)的控制下,利用超聲波測距原理,測量低速行駛車輛與飛機(jī)的距離,當(dāng)車輛與飛機(jī)的距離小于安全距離時(shí),發(fā)出聲光報(bào)警,并顯示車輛與飛機(jī)之間的距離,提醒駕駛員及時(shí)采取減速、制動(dòng)等措施,從而達(dá)到避免車輛與飛機(jī)碰撞、拖掛等事故,其原理框圖如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)由超聲波發(fā)射、超聲波接收、8031單片機(jī)系統(tǒng)和聲光報(bào)警、距離顯示等設(shè)備組成。
發(fā)射部分由高頻振蕩器、單脈沖發(fā)生器、編碼調(diào)制器、功率放大器及超聲換能器組成。 單脈沖發(fā)生器在振蕩器的每個(gè)周期內(nèi)都被觸發(fā),產(chǎn)生固定脈寬的脈沖序列,來自單片機(jī)的編碼信號(hào)對(duì)脈沖序列進(jìn)行編碼調(diào)制,經(jīng)功率放大后,通過超聲換能器發(fā)射超聲波。
接收部分由超聲換能器、接收放大器和編碼解調(diào)器組成。接收到的超聲波反射信號(hào)經(jīng)超聲換能器轉(zhuǎn)換、放大、解調(diào)后,送到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理,并通過距離顯示器顯示車輛與飛機(jī)之間的距離,當(dāng)該距離小于設(shè)定的告警距離時(shí),啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。
在多臺(tái)車輛同時(shí)作業(yè)時(shí),某臺(tái)車輛發(fā)射的超聲波信號(hào)可能被其它車輛接收,從而因造成系統(tǒng)混亂而產(chǎn)生誤報(bào)。為解決這一問題,系統(tǒng)對(duì)不同的車輛進(jìn)行不同的編碼調(diào)制,使每輛車只能接收到其本身發(fā)射的信號(hào)。
為有效消除干擾,編碼解調(diào)采用積累檢測解調(diào)。編碼解調(diào)的框圖如圖2所示。v1為被放大后的含有干擾的接收信號(hào),經(jīng)門限檢測電路與門限電壓v0比較后輸出脈沖v2（當(dāng)ｖ１＞ｖ２時(shí),輸出脈沖,反之無輸出）。單穩(wěn)電路1和單穩(wěn)電路2 相互配合與或非門共同構(gòu)成一個(gè)可以重新觸發(fā)的單穩(wěn)電路,通過此單穩(wěn)電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖序 列的延時(shí)積累,其輸出為v3,v3經(jīng)積分器積分后輸出v4,最后經(jīng)整形電 路整形后輸出,ｖ５并送入單片機(jī)處理。解調(diào)器的工作波形如圖３所示。
單穩(wěn)電路時(shí)間常數(shù)的選擇,要求使其展寬時(shí)間大于載波脈沖周期。若載波脈沖周期為 25 μs,取單穩(wěn)電路的展寬時(shí)間為兩個(gè)載波脈沖周期（50μs ）,則當(dāng)觸發(fā)脈沖v２為單個(gè)脈沖時(shí),經(jīng)單穩(wěn)電路之后,其輸出脈沖v3的寬度為50 μs,當(dāng)觸發(fā)脈沖v2為兩個(gè)連續(xù)脈沖時(shí),經(jīng)單穩(wěn)電路之后,其輸出脈沖v3的寬度為７５μs,觸發(fā)脈 沖為3個(gè)連續(xù)脈沖時(shí),其輸出脈沖v3的寬度為100μs ,其余依次類推。即使由于干擾而使中間的某一觸發(fā)脈沖丟失,也可被后一個(gè)脈沖所觸發(fā)。所以,在單穩(wěn)電路展寬時(shí)間取兩個(gè)載波脈沖周期時(shí),在v２的脈沖串中,只要不連續(xù)丟失兩個(gè)以上的脈沖,單穩(wěn)電路的暫穩(wěn)態(tài)就可保持到被v２脈沖串的最后一個(gè)脈沖觸發(fā)。因此,單穩(wěn)電路展寬時(shí)間應(yīng)根據(jù)實(shí) 際干擾環(huán)境選取。展寬時(shí)間過小,則不利于對(duì)碼元“1 ”的檢測,展寬時(shí)間
