[发明专利]基于超声波消除轮胎距离影响的系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于超声波消除轮胎距离影响的系统及方法，包括主控制模块、超声波发射接收模块、电源模块、告警模块、机械臂；所述超声波发射接收模块安装在机械臂前端，所述主控制模块分别与机械臂、超声波发射接收模块、告警模块、电源模块连接。该方法利用了超声波渡越时间测距法，考虑到不同型号的双轮车轮胎尺寸不同对防撞模型建立的影响因素，从根本上消除了由超声波模块安放的位置相对于双轮车车体最前端的距离带来的测量误差，是超声波测障在双轮车上应用的突破。

技术领域

本发明属于车辆安全行驶领域，具体涉及基于超声波消除轮胎距离影响的系统及方法。

背景技术

超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远。由于其频率高，因而具有许多特点：首先是功率大，其能量比一般声波大得多，因而可以用来切削、焊接、钻孔等。再者由于它频率高，波长短，衍射不严重，具有良好的定向性，工业与医学上常用超声波进行超声探测。超声波测距为其中重要的一部分。超声波测距方法主要有相位检测法、声波幅值检测法和渡越时间法三种。其中，相位检测法精度高，但检测范围有限；声波幅值检测法易受反射介质的影响，渡越时间法作为一种折中的方法得到最广泛的应用。

超声波传感器结构简单，精度一般可达厘米级以上。可组网，多个传感器可实现3D定位，单个超声波传感器的价格极低，但其探测距离普遍较短。目前流行的超声波测距远度一般为3-5m的水平。

要达到良好的测障效果需要合理考虑安放双轮车上的传感器的位置。不同型号的双轮车往往会有不同尺寸的车轮，考虑到双轮车的结构，其发生前向碰撞时，前轮最先接触地面上的障碍物，如图1图2所示。因此对于车速相同、制动加速度相同的两辆车轮尺寸(半径)不同的电动车，前轮半径大的会更早接触到障碍物，发生危险的可能性会更大。综上，考虑一种适用于不同型号的双轮车，且可以消除轮胎尺寸对测距的影响因素的系统是十分必要的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于超声波消除轮胎距离影响的系统及方法，能够有效解决双轮车超声波测障系统中由轮胎尺寸带来的测距误差的问题。

本发明采用如下技术方案：一种基于超声波消除轮胎距离影响的系统，包括主控制模块、超声波发射接收模块、电源模块、告警模块、机械臂；所述超声波发射接收模块安装在机械臂前端，所述主控制模块分别与机械臂、超声波发射接收模块、告警模块、电源模块连接。

优选的，所述主控制模块用于驱动机械臂旋转、发射/接收超声波信号，并对数据进行处理；

所述机械臂用于带动超声波发射接收模块旋转；

所述超声波发射接收模块用于接收距离信息；

所述告警模块用于报警提醒；

所述电源模块给系统供电。

优选的，所述机械臂一端安装在车前轮轴心外侧，另一端固定安装超声波发射接收模块；所述机械臂通过舵机控制，所述舵机与主控制模块连接。

优选的，主控制模块通过控制机械臂旋转采集车前轮轴心对地面及障碍物的距离，通过计算获得车轮与障碍物之间的距离，进行报警。

提供一种基于超声波消除轮胎距离影响的方法，包括以下步骤：

a、连接主控制模块、超声波发射接收模块、电源模块、告警模块、机械臂；

b、将机械臂的另一端安装于车前轮的轴心位置；

c、将双轮车置于水平地面，启动开关，机械臂旋转至竖直方向，此时超声波发射头/接收头竖直向下计算距离L并传递至主控制模块；

d、机械臂旋转至水平方向，测量前方遇到障碍物时所测得距离L’；