汽车倒车雷达系统浅析

曾祥文 占彬彬

摘 要：汽车已经是我们生活中不可缺少的交通工具，给我们生活带来便利的同时，交通事故也随之频发，尤其是在倒车时，有很多视角盲点，因此设计一款辅助驾驶员倒车的工具是很有必要的。本文就是介绍超声波测距原理。倒车雷达可以有效的减少因为倒车而引起的交通事故，提高人们驾车出行的安全性

关键词：视角盲点;超声波;倒车雷达

1 倒车雷达概述

人们已经将汽车作为主要的交通工具了，随之而来的交通事故也是越来越多。这些交通事故中很大一部分都是由倒车引起的，为了减少交通的隐患，提高人们出行倒车的安全，倒车雷达也就成为驾驶员不可或缺的了。

有三個方面的原因使汽车在倒车中容易发生交通事故：

其一是驾驶员在倒车时，人在驾驶座上因为受到后视镜视野的限制，不能完全了解汽车四周障碍物的具体距离，从而做出错误的判断，难以安全的完成倒车和停车就位。

其二是对整个汽车驾驶来说，倒车是一个相对复杂的过程，对驾驶员的技术要求也相对较高，在没有倒车雷达的辅助下，很难安全的完成倒车。

其三是在倒车过程中驾驶员在兼顾多个方面，不仅是只注意汽车后面就可以了，还要同时兼顾汽车的两侧，对于驾驶员的精神和体力消耗都较大，在这种情况下倒车就容易发生事故，出现安全问题。

因此本倒车雷达可以很好的减少交通事故的发生，尤其是对因为倒车引起的交通事故，为人们出行的安全提供保证。另外，倒车雷达不仅对倒车有很好的帮助，还对倒车入库和停车就为也有很好的作用。

2 倒车雷达在国内外的发展现状和趋势

汽车倒车雷达的样式有很多种，根据它的工作方式不同，最主要的有四种，分别为：激光、超声波、红外线和毫米波。它们的作用都是用来测量汽车和障碍物之间的距离，虽然它们利用的原理不同。并且一般都是根据设计好的程序，在测出汽车与障碍物的距离后，当这个距离在报警范围内时对驾驶员报警，提醒驾驶员注意安全，以便安全的完成倒车。目前，倒车雷达预警系统主要由三方面组成，分别为：探头、主机和显示器。其中探头的数量是可以根据实际使用的情况而变化的。现在比较流行的有两种，分别是4探头和6探头的。

在比较早期的时候，倒车雷达一般都是利用红外线来测距的，但是红外线使用的时候受环境的影响比较明显，检测时容易出现乱鸣的现象，使系统的工作不稳定。而且如果有冰雪和灰尘的覆盖红外线的发射和接收器就会导致系统失效。因此不得不放弃使用红外线。

但是随着社会的发展一些新的测距方式被利用在倒车雷达上。比如一款利用毫米波测距原理与先进的CCD摄像机和GPS相结合的倒车雷达装置在美、日、欧等国家的研发下利用在汽车上。但是因为生产这种装置的成本相对比较高，因此不能做到普遍应用，只是安装在一些新开发的高级汽车上。而利用超声波测距这一技术的倒车雷达最早出现在大众公司，发展到今天，采用自举升压的方式作为超声波传感器的倒车雷达系统，已经具有了后视和前视的功能。可惜这一技术在国产车上还是没有的，只能依赖进口，因此它的使用也不能普及。

目前倒车雷达的发展趋势主要体现在以下几点：

（1）智能化。随着计算机在倒车雷达上的应用不断进步，已经不再是之前的简单的数据处理和采集，如今已经慢慢发展为以信息的处理和应用为主。而且除了在硬件控制设备上的研究取得不断的成功完善外，对软件系统的研发也取得了很大的成果。比如在倒车雷达上就得到了很大的应用的ARM--LinuX嵌入式系统，使嵌入式系统在汽车的应用上越来越重视。

（2）可视化。基于以前依靠语音报警为基础的倒车雷达，现在的倒车雷达安全性得到了大大的加强，原因在于很多的倒车雷达系统都配备了视频显示系统，使驾驶员不仅可以听到语音报警，而且可以通过视频显示系统清楚的观察倒车时汽车后面的障碍物，用眼睛直观的判断，在很大程度上避免了因为倒车而导致事故的发生。

（3）集成化。现如今的单片机已经开始慢慢的发展到可以将很多功能都集中在一个设备上。因此在今后的倒车雷达系统也可以将各种功能都集中在一个设备上，可以有效的减小设备体积，有很大的意义。

3 倒车雷达测距原理

在利用超声波测距时，其测距的方法有很多种，其中渡越时间检测法是使用最为多的，原因在于它测量时精确度比较高。因此本设计中汽车和障碍物的距离同样使用渡越时间法来测量。测距原理如图1所示：

如图所示，当发射出去的超声波遇到障碍物时，就会发生反射，使超声波的传播方向改变往回传。被超声波接收装置接收到，经过一系列处理（比如进行放大、滤波处理）后将这声波变成能被单片机接收的方波信号。然后单片机接收到信号就会发生外部中断。想要知道发射超声波到接收到回波之间的时间t，只要通过单片机中的定时器就能知道了，因为车尾到障碍物之间的距离被超声波来回传了两次，所以其中单程的时间就是t/2了。之后通过超声波的传播速度v，就可以算出障碍物和探头的距离l。其公式如下：

l=vt/2

式中：l ——探头和障碍物的距离;

v ——超声波的速度;

t ——超声波从发射到接受所用的时间。

4 测距方案的选择

在倒车雷达中，很重要的一点就是如何准确的测出车尾和障碍物之间的距离。在各种各样的测距方法中，比较常见的有以下三种：

（1）激光测距。在各种测距中激光测距的精确度还是不错的。但是因为使用激光测距的设备较为昂贵，生产的成本比较高，对汽车生产公司来说不划算，很难普及使用。而且激光的安全性比较差，原因在于人体长期在激光下是有危害的。

（2）电磁波测距。要使用电磁波测距很大的一个问题在于装置过于复杂，因为要同时有单独的发射设备和接收设备。还有重要的一点是和激光测距一样的，那就是生产的成本大，不能普及使用。

（3）超声波测距。相对于前两种测距方法来说，超声波测距除了精确度高、应用广泛外。而且使用起来设备要求简单，和单片机结合使用能更加精准，对环境的要求低，能在复杂的环境下完成工作。对资金的需求也小，有很好的经济实用性。

通过比较，本设计将采用超声波测距的方法来测量汽车和障碍物之间的距离。

5 系统总体框架

结合超声波测距的原理，通过语音报警和LCD显示装置辅助，帮助使驾驶员安全的完成倒车和停车到位。总体框图如图2所示。

（作者单位：江西凯马百路佳客车有限公司）