摘 要

车辆事故问题仍然是保证交通安全要解决问题的重要环节，除了驾驶员的安全意识以及交通环境等外部保障手段以外，许多汽车在出厂时就会配备倒车雷达这样的安全辅助器件。本次研究即旨在设计出一种能够帮助小型货车驾驶员解决倒车时存在的视野盲区问题的倒车雷达，以减少驾驶员倒车的安全隐患。

设计中除了倒车雷达基本的测距报警功能外，为提高系统的直观性，增加了可视化部分，总体实现方法如下：以STM32单片机为硬件平台，利用LabView做上位机，等比例搭建智能小车，手机无线遥控终端以及LabView上位机进行控制，借助OV7725摄像头以及带有温度补偿的US-100超声波测距模块获取倒车影像和距离信息，传输到单片机在显示屏进行显示；开发声光报警系统，对于不同的距离信息给出相应的语音及灯光报警提示。

在实物测试中，设计基本实现了小车控制、测距以及影像显示等功能，对测距理论值与实际值做出比较并给出了误差分析，同时分析了温度对测距结果的影响，印证了方案选取的正确性。

关键词：倒车雷达；超声波测距；可视化

Abstract

The problem of vehicle accidents is still an important link to solve to ensure traffic safety. In addition to the external guarantee means such as driver's safety awareness and traffic environment, many cars are equipped with safety auxiliary devices such as reversing radar when they leave the factory. This study aims to design a reversing radar that can help minivan drivers solve the problem of blind field of vision when reversing, so as to reduce the potential safety hazard of drivers reversing.

Reversing radar design, in addition to the basic range alarm functions, to improve the visual system, increase the visual part of the overall implementation method is as follows: the STM32 microcontroller as the hardware platform, using LabView do PC, such as scale structures, smart car, the mobile wireless remote control terminal and LabView PC control, with the help of a camera and a temperature compensation of US - 100 ultrasonic ranging module for reversing image and distance information, transmitted to the single chip microcomputer in the display screen;

 Develop acoustooptic alarm system, give corresponding voice and light alarm for different distance information.

In the physical test, the design basically realized the vehicle control, ranging and image display functions, the theoretical value of ranging from the actual value to make a comparison and error analysis, at the same time, the analysis of the temperature on ranging results, verified the correctness of the scheme.

Key Words：Reversing radar；Ultrasonic ranging；visualization

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题的目的及意义 1

1.2 国内外研究现状及市场需求分析 2

1.2.1 历史沿革 2

1.2.2 发展趋势 3

1.2.3 市场需求分析 4

1.3 论文主要内容与结构 4

第2章 倒车雷达技术理论分析 6

2.1 倒车雷达的测距技术简介 6

2.2 超声波基本理论及特性 8

2.2.1 超声波的传播特性 8

2.2.2 超声波的传播速度 9

2.3超声波传感器的测距方法 10

2.4超声波倒车雷达测距影响因素分析 11

2.4.1 测量精度 11

2.4.2 探测范围 12

2.4.3 倒车雷达响应时间 12

2.5 本章小结 13

第3章 总体方案设计 14

3.1 系统的主要设计功能与指标 14

3.2 系统的总体设计方案 14

3.3 系统主要硬件的选型 15

3.3.1超声波传感器的选取 15

3.3.2倒车影像采集摄像头的选取 17

3.3.3 倒车影像显示器件 19

3.4本章小结 19

第4章 硬件系统与下位机设计 20

4.1 整车模型 20

4.2 主控芯片 21

4.3 测距测速模块的实现 22

4.3.1 测距传感器的布点安装 22

4.3.2 系统测速及其控制的实现 24

4.3.3 测距测速数据的显示 25

4.4 行进与转向机构设计 26

4.5 无线遥控终端设计 28

4.6 其他模块设计 29

4.6.1 声光报警模块的设计 29

4.6.2 系统供电的实现 29

4.7 本章小结 30

第5章 系统的调试与数据误差分析 31

5.1 下位机倒车基本功能的实现 31

5.1.1 小车模型实物展示 31

5.1.2 手机端小车遥控的实现 32

5.1.3 测距测速及倒车影像的显示实现 33

5.2 上位机遥控的实现与测试 34

5.2.1 上位机控制端面板展示 34

5.2.2 上位机遥控测试 35

5.3 误差分析 36

5.4 本章小结 36

第6章 总结与展望 37

6.1 工作总结 37

6.2 系统展望 37

参考文献 39

致谢 40

第1章 绪论

1.1 课题的目的及意义

当今社会，汽车工业飞速发展，不论是家用轿车、货运汽车还是大型的工业用车，汽车已经成为了极其普遍的交通工具，在给我们的社会运行带来方便的同时，随之也带来了许多问题。行车不规范，亲人两行泪，显然，人身安全问题是首要需要解决的问题。

近年来，各类汽车的数量逐年增加，然而用以泊车的空间却日益减少，公用停车场、街道停车点以及车库都拥挤不堪；此外，尽管自动驾驶技术的发展方兴未艾，但每年仍有大量新学员考取驾照，新司机以及非专职司机人数不断增加，尤其是青年大学生利用学余时间考取驾照是一流行趋势，而他们由于没有足够的机会去练习驾车技术，在有车可开时距离学车已有较长的时间差，技术生疏，经验不足，在道路行驶与泊车等过程中存在很大的安全隐患。而倒车作为机动车驾驶考试的必考项目，其重要性不言而喻，但仅凭学员们在驾校所学到的技巧显然不足以满足日常车辆行驶的安全需要，再加上汽车倒车由于个人的驾驶技术、车内视角以及需要反向观察等一系列原因，使得因倒车引起的矛盾与纠纷越来越多，虽然倒车本身不会造成太大的安全事故，但是，倒车过程中车与人之间，车与障碍物之间的碰撞事故却不少，这不仅给人们的人身安全带来潜在的威胁，还极易带来不必要的财产损失。因此，人们也在不断探寻着最大程度上帮助驾驶员解决倒车安全问题的方法。

在当下，随着科技的发展、计算机领域研究的逐步深入以及传感器技术的进步,汽车逐渐向电子智能化发展,主要体现在智能信息系统、安全系统、节能减排系统和智能辅助驾驶系统等等，其中，智能车辆泊车辅助系统主要利用各种类型的传感器或其他设备对车周环境进行实时检测，系统对数据进行处理后，可以直接向驾驶员提供决策支持信息或进行决策控制，给驾驶员的倒车带来很大便利，有效提高了驾驶的安全性。