汽車倒車雷達系統淺析

曾祥文 占彬彬

摘 要：汽車已經是我們生活中不可缺少的交通工具，給我們生活帶來便利的同時，交通事故也隨之頻發，尤其是在倒車時，有很多視角盲點，因此設計一款輔助駕駛員倒車的工具是很有必要的。本文就是介紹超聲波測距原理。倒車雷達可以有效的減少因為倒車而引起的交通事故，提高人們駕車出行的安全性

關鍵詞：視角盲點;超聲波;倒車雷達

1 倒車雷達概述

人們已經將汽車作為主要的交通工具了，隨之而來的交通事故也是越來越多。這些交通事故中很大一部分都是由倒車引起的，為了減少交通的隱患，提高人們出行倒車的安全，倒車雷達也就成為駕駛員不可或缺的了。

有三個方面的原因使汽車在倒車中容易發生交通事故：

其一是駕駛員在倒車時，人在駕駛座上因為受到后視鏡視野的限制，不能完全了解汽車四周障礙物的具體距離，從而做出錯誤的判斷，難以安全的完成倒車和停車就位。

其二是對整個汽車駕駛來說，倒車是一個相對復雜的過程，對駕駛員的技術要求也相對較高，在沒有倒車雷達的輔助下，很難安全的完成倒車。

其三是在倒車過程中駕駛員在兼顧多個方面，不僅是只注意汽車后面就可以了，還要同時兼顧汽車的兩側，對于駕駛員的精神和體力消耗都較大，在這種情況下倒車就容易發生事故，出現安全問題。

因此本倒車雷達可以很好的減少交通事故的發生，尤其是對因為倒車引起的交通事故，為人們出行的安全提供保證。另外，倒車雷達不僅對倒車有很好的幫助，還對倒車入庫和停車就為也有很好的作用。

2 倒車雷達在國內外的發展現狀和趨勢

汽車倒車雷達的樣式有很多種，根據它的工作方式不同，最主要的有四種，分別為：激光、超聲波、紅外線和毫米波。它們的作用都是用來測量汽車和障礙物之間的距離，雖然它們利用的原理不同。并且一般都是根據設計好的程序，在測出汽車與障礙物的距離后，當這個距離在報警范圍內時對駕駛員報警，提醒駕駛員注意安全，以便安全的完成倒車。目前，倒車雷達預警系統主要由三方面組成，分別為：探頭、主機和顯示器。其中探頭的數量是可以根據實際使用的情況而變化的。現在比較流行的有兩種，分別是4探頭和6探頭的。

在比較早期的時候，倒車雷達一般都是利用紅外線來測距的，但是紅外線使用的時候受環境的影響比較明顯，檢測時容易出現亂鳴的現象，使系統的工作不穩定。而且如果有冰雪和灰塵的覆蓋紅外線的發射和接收器就會導致系統失效。因此不得不放棄使用紅外線。

但是隨著社會的發展一些新的測距方式被利用在倒車雷達上。比如一款利用毫米波測距原理與先進的CCD攝像機和GPS相結合的倒車雷達裝置在美、日、歐等國家的研發下利用在汽車上。但是因為生產這種裝置的成本相對比較高，因此不能做到普遍應用，只是安裝在一些新開發的高級汽車上。而利用超聲波測距這一技術的倒車雷達最早出現在大眾公司，發展到今天，采用自舉升壓的方式作為超聲波傳感器的倒車雷達系統，已經具有了后視和前視的功能。可惜這一技術在國產車上還是沒有的，只能依賴進口，因此它的使用也不能普及。

目前倒車雷達的發展趨勢主要體現在以下幾點：

（1）智能化。隨著計算機在倒車雷達上的應用不斷進步，已經不再是之前的簡單的數據處理和采集，如今已經慢慢發展為以信息的處理和應用為主。而且除了在硬件控制設備上的研究取得不斷的成功完善外，對軟件系統的研發也取得了很大的成果。比如在倒車雷達上就得到了很大的應用的ARM--LinuX嵌入式系統，使嵌入式系統在汽車的應用上越來越重視。

（2）可視化。基于以前依靠語音報警為基礎的倒車雷達，現在的倒車雷達安全性得到了大大的加強，原因在于很多的倒車雷達系統都配備了視頻顯示系統，使駕駛員不僅可以聽到語音報警，而且可以通過視頻顯示系統清楚的觀察倒車時汽車后面的障礙物，用眼睛直觀的判斷，在很大程度上避免了因為倒車而導致事故的發生。

（3）集成化。現如今的單片機已經開始慢慢的發展到可以將很多功能都集中在一個設備上。因此在今后的倒車雷達系統也可以將各種功能都集中在一個設備上，可以有效的減小設備體積，有很大的意義。

3 倒車雷達測距原理

在利用超聲波測距時，其測距的方法有很多種，其中渡越時間檢測法是使用最為多的，原因在于它測量時精確度比較高。因此本設計中汽車和障礙物的距離同樣使用渡越時間法來測量。測距原理如圖1所示：

如圖所示，當發射出去的超聲波遇到障礙物時，就會發生反射，使超聲波的傳播方向改變往回傳。被超聲波接收裝置接收到，經過一系列處理（比如進行放大、濾波處理）后將這聲波變成能被單片機接收的方波信號。然后單片機接收到信號就會發生外部中斷。想要知道發射超聲波到接收到回波之間的時間t，只要通過單片機中的定時器就能知道了，因為車尾到障礙物之間的距離被超聲波來回傳了兩次，所以其中單程的時間就是t/2了。之后通過超聲波的傳播速度v，就可以算出障礙物和探頭的距離l。其公式如下：

l=vt/2

式中：l ——探頭和障礙物的距離;

v ——超聲波的速度;

t ——超聲波從發射到接受所用的時間。

4 測距方案的選擇

在倒車雷達中，很重要的一點就是如何準確的測出車尾和障礙物之間的距離。在各種各樣的測距方法中，比較常見的有以下三種：

（1）激光測距。在各種測距中激光測距的精確度還是不錯的。但是因為使用激光測距的設備較為昂貴，生產的成本比較高，對汽車生產公司來說不劃算，很難普及使用。而且激光的安全性比較差，原因在于人體長期在激光下是有危害的。

（2）電磁波測距。要使用電磁波測距很大的一個問題在于裝置過于復雜，因為要同時有單獨的發射設備和接收設備。還有重要的一點是和激光測距一樣的，那就是生產的成本大，不能普及使用。

（3）超聲波測距。相對于前兩種測距方法來說，超聲波測距除了精確度高、應用廣泛外。而且使用起來設備要求簡單，和單片機結合使用能更加精準，對環境的要求低，能在復雜的環境下完成工作。對資金的需求也小，有很好的經濟實用性。

通過比較，本設計將采用超聲波測距的方法來測量汽車和障礙物之間的距離。

5 系統總體框架

結合超聲波測距的原理，通過語音報警和LCD顯示裝置輔助，幫助使駕駛員安全的完成倒車和停車到位。總體框圖如圖2所示。

（作者單位：江西凱馬百路佳客車有限公司）