[实用新型]集成化超声波测距避障系统

说明书

本实用新型属于超声波测距领域，具体涉及集成化超声波测距避障系统，包括控制处理单元、串口电路和电源管理模块及多通道超声波收发电路、CAN收发器，所述控制处理单元分别连接有超声波收发电路、串口电路、电源管理模块以及CAN收发器，所述超声波收发电路用于检测障碍物并测度距离；所述CAN收发器用于控制处理单元与上位机进行通信；所述电源管理模块用于超声波收发探头、串口电路和控制处理单元的供电，所述控制处理单元用于系统各模块的运作控制，使得超声波探头的驱动、信号处理电路得以最大限度的减小，整个PGA460驱动及信号处理部分可控制，有效缩减系统体积，电路结构简单，体积小便于移植应用，更加利于批量化生产。

技术领域

本实用新型属于超声波测距领域，具体涉及一种集成化超声波测距避障系统。

背景技术

随着传感器技术的发展，在测距传感器领域，比较常用的技术方案由如下三种，分别是：红外、激光和超声波。红外测距传感器具有低成本、电路结构简单的优势，但其探测距离较近、精度也较低；激光测距传感器是上述三种传感器中探测距离和精度最高的、但其使用成本过高；超声波测距传感器的效果介于红外和激光两种测距方案之间，其具有探测距离适中和较高的探测精度，且对环境的适应性较高，尤其对于透明物体(如玻璃等)能进行有效探测，而探测透明物体是光学传感器所不具备的。

鉴于自主移动机器人的使用场景，超声波测距最适合于复杂场景技术方案。而现有的超声波测距方案的结构框图如图1和2所示；现有方案的回波处理电路采用先放大再滤波处理的方式，由此带来的问题是在放大回波信号的同时也放大了其他的噪声信号，从而加大了滤波处理电路的难度，使得后续电路更加复杂，且响应速率降低。因此带来了探测盲区大(常见的最小盲区为20cm～30cm)和灵敏度较低的缺点；现有的超声波驱动发射和回波信号处理电路多采用分立元件构成，电路复杂且不利于紧凑型设备中的应用。

实用新型内容

为克服以上现有技术的不足，本实用新型公开了一种集成化超声波测距避障系统。

本实用新型采用以下技术方案：提供一种集成化超声波测距避障系统，包括控制处理单元、串口电路、CAN收发器和电源管理模块，还包括多通道超声波收发电路，所述超声波收发电路包括超声波收发探头，驱动模块以及信号处理模块，所述超声波收发探头用于接收和发送超声波信号；所述驱动模块用于对超声波收发探头进行驱动；所述信号处理模块用于对接收的超声波检测信号进行处理；

其中，所述控制处理单元分别连接有超声波收发电路、串口电路、电源管理模块以及CAN 收发器，所述超声波收发电路用于检测障碍物并测度距离；所述CAN收发器用于控制处理单元与上位机进行通信；所述电源管理模块用于超声波收发探头、串口电路和控制处理单元的供电，所述控制处理单元用于系统各模块的运作控制。

进一步地，所述超声波收发电路由驱动模块、信号处理模块与超声波收发探头封装于一个直径为不大于20mm长度的圆筒内。

进一步地，所述超声波收发探头由至少三组独立的超声波发射和接收探头组成，每个独立电路设置于系统的不同方位。

进一步地，所述超声波收发探头分别对应一个驱动模块，该驱动模块采用PGA460进行驱动。

进一步地，所述驱动模块的输出端连接有超声波变压器的一侧，超声波变压器的另一侧连接到超声波探头，所述驱动模块的信号端连接到控制处理单元。

进一步地，所述超声波收发电路预留USART接口连接到控制处理单元，通过COMS电平的 USART将测量得到的距离信号发送给控制处理单元或其他外接设备。

本实用新型通过采用集成超声波电路控制方案，使得超声波探头的驱动、信号处理电路得以最大限度的减小，整个PGA460驱动及信号处理部分可有效控制，且缩小系统体积，简化电路结构，体积小便于移植应用，仅通过更换外围极少元件和软件配置便能实现，灵活度高，改进更新更快，更加利于批量化生产。