摘 要

本文研究利用精确回波定位技术在汽车雷达中的应用。

随着科学技术的发展以及日常应用的需要，汽车上的无接触式距离和定位技术的运用将日渐普遍，本设计给出一种倒车雷达设计方案，使用超声波传感器，采用时差法达到对在汽车倒车中的准确定位。

倒车雷达又称“倒车防撞雷达”或“泊车辅助系统”，是汽车倒车和泊车的安全辅助装置，以声音或更直观的页面显示来提高驾驶的安全性和舒适性。一般超声波倒车雷达由超声波传感器，控制器，和显示警报装置组成，根据超声波的回波特性，利用时差法，采用合适的数据处理，计算出倒车距离。

本文倒车雷达的设计中包含硬件和软件的设计，其中硬件部分将完成对超声波的收集，数据处理等工作。软件部分将包括超声波的信号发射以及接受和处理。运用小波理论对超声波信号进行处理。其中，所采用的时差法重点在于确定从发射时刻到接受时刻所经历的时间，以此来达到精确定位及距离的计算，本文在深入研究小波理论的基础上，提出了一种新的时间到达识别方法。该方法将小波变换和希尔伯特变换结合起来，运用小波对突变点的识别优势，识别出信号到达时间。

关键词： 超声波 ， 时差法 ， 小波变换 ， 希尔伯特变换

Abstract

This paper mainly studies the application of precise echo location technology in automobile radar.

With the development of science and technology and daily application needs, Non-contact vehicle distance and orientation technology will be more widespread used .This design provides a reverse radar design scheme by using ultrasonic sensors and the method of time difference ,in order to achieve accurate positioning in the car reversing.

Reverse radar also called "reverse anti-collision radar" or "parking auxiliary system" and it is the safety assist device of automobile reverse and parking, with sound or more intuitive page displays to improve driving safety and comfort. General ultrasonic reverse radar consists of ultrasonic sensors, radar, and display alarm system controller, according to the characteristics of ultrasonic echo wave, using the method of time difference and adopting appropriate data processing to calculate the reverse distance.

The design of reverse radar in this paper includes hardware and software design. The hardware part will complete the collection of ultrasonic, data processing and so on. Software component includes the ultrasonic signal transmitting and receiving and processing and processes the ultrasonic signal by using wavelet theory .Of which, the method of time difference adopted is focus on determine the time from the launch time to the accept time ,through this it can achieve precise positioning and the calculation of the distance .This method combines the wavelet theory and Hilbert transformation together and identifying the signal arrival time by using the advantage of mutating recognition of wavelet theory.

Key Words: ultrasonic, the method of time difference, wavelet theory, Hilbert transformation

目录

摘 要 2

Abstract 3

目录 4

第一章 绪论 6

1.1本课题研究背景和意义 6

1.2课题的国内外研究现状 7

1.3课题研究方法和内容 8

第二章 超声波倒车雷达的定位原理 10

2.1超声波介绍 10

2.1.1超声波基本性质 10

2.1.2超声波的衰减 10

2.2超声波传感器 11

2.2.1超声波传感器工作的基本原理 11

2.2.2超声波传感器的选择 12

2.3超声波测距基本原理 13

第三章 硬件设计 15

3.1系统设计总述 15

3.2STM32单片机简介 15

3.3超声波发射接收电路 16

3.4电源电路 18

3.5温度补偿电路 20

3.5.1DS18B20简介 20

3.5.2DS18B20与单片机的接口电路 21

3.6语音报警系统 21

3.6.1ISD4004语音芯片简介 22

3.6.2ISD4004接口电路 22

3.7LCD显示电路 23

第四章 软件设计 24

4.1汽车倒车雷达系统的软件结构 24

4.2超声波发射和接收子程序 25

4.3 测温模块程序设计 25

4.3.1 DS18B20的读写时序 25

4.3.2 DS18B20 的主要指令 26

4.4超声波测距模块程序设计 26

4.4.1温度补偿程序 27

4.4.2 距离计算程序 28

4.5信号到达点的检测 28

4.5.1小波理论简介 28

4.5.2小波变换 29

4.5.3信号奇异性分析 30

4.6LCD显示模块程序设计 30

4.7语音报警程序模块设计 31

4.7.1ISD4004的SPI协议 31

4.7.2上电顺序 32

4.7.3SPI控制寄存器 32

第五章 误差分析 34

5.1系统的误差与干扰分析 34

5.1.1温度的影响 34

5.1.2测距盲区的影响 34

5.1.3测量的随机性 34

第六章 总结与展望 35

参考文献 36

致谢 37

第一章 绪论

1.1本课题研究背景和意义

超声波是一种振动频率高于20KHZ的机械波，具有振动频率高，波长短，穿透能力高，可定向传播，在介质中传播时，随着传播距离的增加，能量逐渐衰减。利用超声波在某些场合测距有显著的优点。

随着汽车业的迅猛发展，汽车保有量的急剧增加，交通事故，交通安全，交通拥挤问题越来越受到人们的重视。在享受汽车给我们带来便利的同时，由于倒车而产生的问题也日益突出。因为驾驶员的视野局限性，虽然通过车内和外侧的反光镜可以大幅度提高驾驶员的视野范围，但位于车后方的障碍物很容易处于驾驶员的视野死角。这样，便给倒车带来一定不便，容易产生危险。根据初步统计调查发现，15%的汽车事故是由汽车倒车视线不佳造成的，人们对汽车的安全性与舒适性提出了相应的要求，期望能够有种装置可以解决倒车中的不方便，因此专用的倒车雷达应运而生。

倒车雷达即“倒车防撞雷达”，是一种汽车泊车或者倒车的安全辅助装置，一般是由超声波传感器，控制器，显示器等部分组成。倒车雷达的主要作用是在倒车时，利用超声波测距的原理，根据传感器发出和接收的信号，采用时差法，运用合适的数据处理，精确的计算出汽车车体距障碍物的距离，并且给予驾驶员以提示，达到提高停车和倒车的安全性和舒适性。