易運(yùn)遠(yuǎn) 范外琴 劉宗健

摘 要：倒車?yán)走_(dá)是汽車駐車或倒車時(shí)的安全輔助裝置，能以聲音或者圖像告知駕駛員周圍障礙物的情況，提高駕駛的安全性。反應(yīng)速度則是倒車?yán)走_(dá)重要性能，直接影響提醒駕駛員的時(shí)間。

關(guān)鍵詞：倒車?yán)走_(dá);反應(yīng)速度;超聲波

1 倒車?yán)走_(dá)工作原理

倒車?yán)走_(dá)在倒車時(shí)，利用超聲波原理，主發(fā)探頭傳感器發(fā)出超聲波信號(hào)，聲波接觸到障礙物后反彈回波被主發(fā)探頭傳感器接收到，同時(shí)主收探頭傳感器也對(duì)回波進(jìn)行偵聽(tīng)接收。探頭傳感器將回波及偵聽(tīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)經(jīng)過(guò)多次核對(duì)回波狀態(tài)，將回波信號(hào)確定為有效信號(hào)，通過(guò)算法確定障礙物距離，并根據(jù)報(bào)警分段邏輯發(fā)出對(duì)應(yīng)報(bào)警信號(hào)，報(bào)警信號(hào)通過(guò)通信線發(fā)送給儀表盤、多媒體或蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，見(jiàn)圖1。

2 影響倒車?yán)走_(dá)反應(yīng)速度因素

倒車?yán)走_(dá)工作是利用超聲波原理，再通過(guò)軟、硬件處理，得出報(bào)警信號(hào)并把報(bào)警信號(hào)發(fā)送給儀表盤、多媒體或蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。由其工作原理和雷達(dá)系統(tǒng)框圖可以看出，影響倒車?yán)走_(dá)反應(yīng)速度外部因素主要有溫度、環(huán)境干擾、障礙物探測(cè)穩(wěn)定性、通信方式及機(jī)制，內(nèi)部因素主要有探測(cè)性能、發(fā)波機(jī)制、軟件算法，見(jiàn)圖2。

2.1 影響倒車?yán)走_(dá)反應(yīng)速度的外部因素有以下幾點(diǎn)：

2.1.1 溫度

倒車?yán)走_(dá)內(nèi)部的元器件參數(shù)會(huì)受到溫度的影響而產(chǎn)生溫飄，造成電路的振蕩頻率偏移，從而影響探頭傳感器的發(fā)波性能及收波性能，其對(duì)反應(yīng)速度影響的直接體現(xiàn)就是回波信號(hào)不穩(wěn)定，造成軟件需要進(jìn)行更多次地對(duì)比處理，導(dǎo)致系統(tǒng)反應(yīng)速度慢。溫度還會(huì)影響聲音的傳播速度，高溫下聲速會(huì)更快，探測(cè)同等距離的障礙物時(shí)間會(huì)更短，低溫則相反，不過(guò)由于探頭傳感器的輪循發(fā)波時(shí)間是固定的，聲速對(duì)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間影響較小。

2.1.2 環(huán)境干擾

當(dāng)環(huán)境存在干擾波形時(shí)，也會(huì)影響系統(tǒng)反應(yīng)速度，包括環(huán)境雜音（喇叭、超聲波、發(fā)動(dòng)機(jī)聲、電機(jī)聲等）、外部輻射干擾（電磁輻射過(guò)強(qiáng)）、內(nèi)部車身電源干擾（整車電性能差）。當(dāng)環(huán)境存在干擾時(shí)會(huì)對(duì)探頭傳感器的模擬信號(hào)形成干擾，倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)需要花費(fèi)更多時(shí)間去濾除干擾信息，從而導(dǎo)致反應(yīng)速度下降。

2.1.3 障礙物穩(wěn)定性

倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)只會(huì)對(duì)穩(wěn)定的聲音回波信號(hào)進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)被測(cè)障礙物對(duì)聲波具有一定吸收、散射、漫反射性能時(shí)，會(huì)造成聲音回波減弱及不穩(wěn)定，從而增多倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的對(duì)比判定次數(shù)，造成系統(tǒng)反應(yīng)速度慢甚至無(wú)法有效報(bào)警。

2.1.4 通信方式及通信機(jī)制

當(dāng)?shù)管嚴(yán)走_(dá)系統(tǒng)需要通過(guò)第三方系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警時(shí)（儀表盤、多媒體），會(huì)將報(bào)警信息發(fā)送給報(bào)警設(shè)備進(jìn)行報(bào)警，不同的通信方式信號(hào)傳輸速率不一樣，也會(huì)影響最終報(bào)警反應(yīng)時(shí)間。與車身（BCM、儀表盤、多媒體）通信時(shí)，車身對(duì)倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的外部中斷頻率（次數(shù)）也會(huì)影響系統(tǒng)反應(yīng)速度，因?yàn)榈管嚴(yán)走_(dá)系統(tǒng)接收到車身外部中斷時(shí)軟件會(huì)單獨(dú)花時(shí)間去處理通信。

2.2 影響倒車?yán)走_(dá)反應(yīng)速度的內(nèi)部因素有以下幾點(diǎn)：

2.2.1 探測(cè)性能

因倒車?yán)走_(dá)一般工作在空氣中，所以其傳播速度取340米/秒。超聲波遇到障礙物后，一部分會(huì)反彈回來(lái)，那么通過(guò)計(jì)算發(fā)射出超聲波到接收到回波之間的時(shí)差，再乘以音速，可算出障礙物的距離。故探頭傳感器的探測(cè)性能主要有兩點(diǎn)，發(fā)波能力（影響超聲波的能量大小），收波能力（影響識(shí)別回波的能力），發(fā)波能力及收波能力弱的探頭傳感器對(duì)障礙物的識(shí)別能力弱，會(huì)因?yàn)閷?duì)障礙物識(shí)別不穩(wěn)定導(dǎo)致反應(yīng)速度降低，見(jiàn)圖3。

2.2.2 發(fā)波機(jī)制

發(fā)波信號(hào)時(shí)長(zhǎng)（基波長(zhǎng)度）：同樣的聲音頻率，一次發(fā)10個(gè)周期波和一次發(fā)20個(gè)周期波的時(shí)間是不一樣的，發(fā)波個(gè)數(shù)取決于探頭傳感器硬件的發(fā)波能力及軟件的識(shí)別能力。

探頭傳感器輪循發(fā)波周期：以后4探頭傳感器為例，單發(fā)多收（一個(gè)探頭傳感器主發(fā)波，多個(gè)探頭傳感器主收波，依次輪流）;雙發(fā)雙收（兩個(gè)探頭傳感器主發(fā)波，另外兩個(gè)探頭傳感器主收波，依次輪流）;多發(fā)多收（所有探頭傳感器以不同頻率同時(shí)發(fā)波，同時(shí)收波），其單個(gè)發(fā)波周期（某個(gè)探頭傳感器發(fā)波到其輪流下一次發(fā)波）時(shí)間長(zhǎng)度是不一樣的，每個(gè)探頭傳感器對(duì)障礙物可能會(huì)通過(guò)幾次輪循發(fā)波的結(jié)果來(lái)確定障礙物，單次輪循時(shí)間不一樣，整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)速度就不一樣。

2.2.3 軟件算法

主機(jī)對(duì)探頭傳感器采集到的距離信號(hào)需要經(jīng)過(guò)多次對(duì)比計(jì)算，對(duì)比次數(shù)越多，抗干擾越強(qiáng)，相對(duì)地反應(yīng)速度就越慢。最后代碼運(yùn)行的流暢度也會(huì)對(duì)系統(tǒng)的反應(yīng)速度有一定影響。

3 總結(jié)

通過(guò)前面的分析得知要使倒車?yán)走_(dá)的反應(yīng)速度快需要做到以下幾點(diǎn)：

（1）保證倒車?yán)走_(dá)硬件性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，探測(cè)性能強(qiáng)，其回波信號(hào)才能穩(wěn)定，才不需要過(guò)多地運(yùn)用軟件花費(fèi)時(shí)間去處理信息。

（2）優(yōu)化探測(cè)機(jī)制與算法，降低識(shí)別有效障礙物的時(shí)間。

（3）提高軟件運(yùn)行效率，提高通信效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏振亞，汪明磊.自動(dòng)泊車的超聲波車位探測(cè)系統(tǒng)研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2013，51（4）：26-29.

[2]沈崢楠.基于多傳感器信息融合的自動(dòng)泊車系統(tǒng)研究，江蘇大學(xué)，2017.