基于汽車防撞的激光測距系統(tǒng)

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1、萬方數(shù)據(jù)汽車電子《微計算機信息’(嵌入式與SOC)2010年第26卷第眈期文章編號：1008-0570(2010)09-2-0156-02基于汽車防撞的激光測距系統(tǒng)TheDistanceLasersystemBasedOnVehicleAnti-collision(上海理丁大學)曹志強傅志中CAOZhi-qiangFUZhi-zhong摘要：隨著高速公路的發(fā)展和汽車保有量的增長，汽車碰撞事故越來越多，行車安全問題成為備受關注的社會問題。為有效減少事故發(fā)生，關鍵是車輛采取主動防護措施。本系統(tǒng)利用相位激光測距的原理，使用先進的DSP微處理器對采樣數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)中短距離的高精度測量

2、，實現(xiàn)報警或自動制動等操作防止汽車相撞。關鍵詞：激光測距：DSP；汽車防撞中圈分類號：TP277文獻標識碼：AAbstract：Alongwiththedevelopmentoffreewayandtheincreaseoftheautomobiletenure，thecollisionaccidentofautomobileismoreandmore．Andthesecurityoftrafficbecomesasocietyissuebeinggivingattention．Forreducingtheaccident，thekeyisadoptingactiveanddef

3、endedmeasure．Thissystemutilizingtheprincipleofphasicdistancelaser，andtheadvancedDSPMCUtodisposethedata，itcarryoutahighprecisionmeasureofmiddleandshortdistanceanda／armingorapplyingthebrakeautomaticallyforpreventingautomobile’scollision．Keywords：distancelaser；DSP；preventingautomobile’scollision

4、1引言隨著汽車行駛速度和流量的不斷增加．汽車碰撞事故越來越多，行車安全問題也越來越受到人們的重視。據(jù)有關統(tǒng)計分析，80％以上的事故是由于司機反映不及時或判斷失誤引起的。由于被動防護手段可以在發(fā)生事故時保護車內(nèi)人員的安全、降低車輛碰撞事故里死亡人數(shù)，降低車輛碰撞事故里死亡人數(shù)。本系統(tǒng)采用相位法激光測距技術，在測相前先進行混頻處理，使測量更加簡單可行，并采用先進的頻域數(shù)字測相方法和改進的快速傅里葉變換，使得DVI"的運算大大簡化，最終實現(xiàn)高精度測量和報警、自動制動等操作防止汽車相撞。2相位法測距的基本原理相位法激光測距是用連續(xù)調(diào)制的激光光束照射被測目標并接收反射光。利用發(fā)射光和接收光

5、之間光波的相位差包含的距離信息實現(xiàn)對目標距離的測量。設光以速度c在大氣中傳播，調(diào)制波的頻率為￡待測兩點之間的距離為d，往返時間為t馳則兩點之間往返一次的時間和距離之間的關系為d=i1ct：。(1)設在起始時刻t．發(fā)射的調(diào)制光光強為：Il=Asin(。,tI+①o)(2)在接收時刻的調(diào)制光光強為1，=Asin(otl№t。+①。)(3)接收光與發(fā)射光的相位差為：中=tot2d=2，r／t2d“¨可得所測兩點間的距離為：d=知=i1c芻=j1c鼉岳掣=i1c等攀=j1刪+aN)(5)拈ic，：一。i。麗。j?！E。i。丁。j州州+(5)其中，N為相位差中中包含2盯的整數(shù)倍，△Ⅳ為不足

6、整波數(shù)曹志強：在讀碩士的尾數(shù)，A為調(diào)制波的波長。L：三z稱為測尺長度。在實際應用中，由于無法確定N的數(shù)值而采取增大調(diào)制光波長A的方法，即測尺長度L大于被測距離d的2倍。在本系統(tǒng)中所選測量量程為100米，即調(diào)制波波長為200米，調(diào)制波頻率為1．5MHz。3系統(tǒng)硬件設計本系統(tǒng)是采用ADSP—BF533開發(fā)平臺設計的高精度激光測距系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由BF533最小系統(tǒng)開發(fā)板、激光發(fā)射單元、激光接收單元．顯示單元、報警單元，制動單元等組成。其結(jié)構框圖如圖l所示。激光發(fā)射單元包括產(chǎn)生調(diào)制波信號的直接信號頻率合成器(簡稱DDS)乘I激光器驅(qū)動電路。本系統(tǒng)選用的DDS是AD公司的一款四通道高速直接

7、信號頻率合成器AD9959。處理器通過SPI接口向DDS寫入控制字產(chǎn)生兩路頻率相近的正弦信號．分別作為本振信號和主振信號。液晶顯示單元使用TF-I'一LCD液晶顯示器。DSP處理器通過PPI13實現(xiàn)對TFr屏的驅(qū)動及圖像和距離的實時顯示：報警單元采用J11公司的TLV320AIC23B音頻Codec芯片連接BF533處理器的SPORT口，實現(xiàn)音頻報警功能。激光接收單元利用雪崩二極管將接收到的光信號轉(zhuǎn)化為電信號．經(jīng)過}昆頻器AD831的混頻處理后刑用AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號通過SP