超声波汽车测距告警装置
1 引言
在日常机场保障与维护过程中,工程车、充气车、电源车、加油车等诸多车辆常常需要在停机坪附近穿行、掉头或倒车。由于这些低速行驶的车辆与飞机非常接近,驾驶员的视野颇受限制,碰撞和拖挂飞机的事故时有发生,在夜航时则更显突出。为确保飞机安全,我们研制了一种测距告警装置,有效地提高了飞机在保障和维护过程中的安全性和可靠性。我们所研制的汽车测距告警装置的主要性能指标如下：
作用距离 0.2 m
测距精度 ≤0.05 m
告警距离 ≤1 m(可调)
漏警率 1%
虚警率 0.01%
2 基本工作原理及框图
此装置在单片机的控制下,利用超声波测距原理,测量低速行驶车辆与飞机的距离,当车辆与飞机的距离小于安全距离时,发出声光报警,并显示车辆与飞机之间的距离,提醒驾驶员及时采取减速、制动等措施,从而达到避免车辆与飞机碰撞、拖挂等事故,其原理框图如图1所示。整个系统由超声波发射、超声波接收、8031单片机系统和声光报警、距离显示等设备组成。
发射部分由高频振荡器、单脉冲发生器、编码调制器、功率放大器及超声换能器组成。 单脉冲发生器在振荡器的每个周期内都被触发,产生固定脉宽的脉冲序列,来自单片机的编码信号对脉冲序列进行编码调制,经功率放大后,通过超声换能器发射超声波。
接收部分由超声换能器、接收放大器和编码解调器组成。接收到的超声波反射信号经超声换能器转换、放大、解调后,送到单片机系统进行处理,并通过距离显示器显示车辆与飞机之间的距离,当该距离小于设定的告警距离时,启动报警系统报警。
在多台车辆同时作业时,某台车辆发射的超声波信号可能被其它车辆接收,从而因造成系统混乱而产生误报。为解决这一问题,系统对不同的车辆进行不同的编码调制,使每辆车只能接收到其本身发射的信号。
为有效消除干扰,编码解调采用积累检测解调。编码解调的框图如图2所示。v1为被放大后的含有干扰的接收信号,经门限检测电路与门限电压v0比较后输出脉冲v2（当ｖ１＞ｖ２时,输出脉冲,反之无输出）。单稳电路1和单稳电路2 相互配合与或非门共同构成一个可以重新触发的单稳电路,通过此单稳电路,实现对脉冲序 列的延时积累,其输出为v3,v3经积分器积分后输出v4,最后经整形电 路整形后输出,ｖ５并送入单片机处理。解调器的工作波形如图３所示。
单稳电路时间常数的选择,要求使其展宽时间大于载波脉冲周期。若载波脉冲周期为 25 μs,取单稳电路的展宽时间为两个载波脉冲周期（50μs ）,则当触发脉冲v２为单个脉冲时,经单稳电路之后,其输出脉冲v3的宽度为50 μs,当触发脉冲v2为两个连续脉冲时,经单稳电路之后,其输出脉冲v3的宽度为７５μs,触发脉 冲为3个连续脉冲时,其输出脉冲v3的宽度为100μs ,其余依次类推。即使由于干扰而使中间的某一触发脉冲丢失,也可被后一个脉冲所触发。所以,在单稳电路展宽时间取两个载波脉冲周期时,在v２的脉冲串中,只要不连续丢失两个以上的脉冲,单稳电路的暂稳态就可保持到被v２脉冲串的最后一个脉冲触发。因此,单稳电路展宽时间应根据实 际干扰环境选取。展宽时间过小,则不利于对码元“1 ”的检测,展宽时间
