[发明专利]一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统

说明书

本发明公开了一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，包括单片机模块、超声波发送模块、超声波接收模块、第一数据采集模块、数据处理模块、LabVIEW上位机、舵机模块和第一电源模块。本发明实现了有效识别障碍物的位置，完成避障的功能，采用硬件单片机和虚拟仪器LabVIEW，通过超声波测距的方法。完成LabVIEW对信息进行采集和处理，下位机采用单片机，通过控制超声波传感器和舵机进行360度全方位的扫描式超声波的发送和接收，上位机对接收的数据进行处理和显示，相比于传统的测距系统提高测量精度和测量效率。

技术领域

本发明涉及超声波测距技术领域，具体为一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统。

背景技术

国外对于避障系统的研究比较早，在这领域较早开始研究的国家主要有德国、美国和日本等经济发达的国家。在这个领域中VOLVO、福特丰田、奥迪等汽车公司已经开发出具有一定功能的汽车避障系统。福特公司开发的汽车主动避障控制系统可以通过传感器检测周围的环境信息，然后根据决策算法控制汽车进行制动或者转向进行避障。该系统实时地检测道路中可能与自车发生碰撞危险的障碍物，如果这个过程中人并没有进行操作或者进行了误操作，该系统能够通过自动刹车或者转向进行避障。该系统的环境感知层采用了摄像头、雷达和超声波传感器等多种传感器没备，可以有效地实现路碍物的规避。

国内的一些学者也作了相关研究。哈尔滨工业科技研究所和河北科技大学曾研制出了一种新颖的基于多处理器的分布式实时测距避障系统。每个微处理器单独控制一个传感器，上部控制模块拥有不同的控制方法，使传感器组合为并行工作方式，并采用了先进的数据对比，转变阈值，平均滤波和模糊信息处理技术。该系统被用于该所自制的RIRA-II移动机器人项目上，就取得了良好的应用效果。

LabVIEW是美国NI(National Instruments)公司开发的一种图形化的编程语言，基于LabVIEW的超声测距系统研究语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。本课题采用LabVIEW软件来进行上位机程序编写简化了软件设计，使得显示界面更加直观。同时使用单片机对回波信号进行采集，简化了硬件电路的设计，并且本系统可以很方便地扩展多通道测量，从而升级为室内短距离精确测距和汽车的测距避障的研究奠定良好的基础。

近年来，汽车无人驾驶所涉及到的避障系统已受到越来越多的关注。室内短距离精确测距和汽车的测距避障也成为一个热点。通过该课题的研究，可以对于测量精度要求较高的场合，如室内短距离的精确测距或者是汽车的测距避障，油库水箱的液面的精确测量都可以加以实现，对于汽车的智能化、无人化都有实质的意义。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题，本发明的目的是利用单片机控制超声波传感器对附近障碍物进行扫描式测距，由LabVIEW完成对数据的采集和处理，再将所得结果传输到由LabVIEW构建的上位机上实现对障碍物避障功能。采用硬件单片机和虚拟仪器LabVIEW，通过超声波测距的方法。完成LabVIEW对信息进行采集和处理，下位机采用单片机，通过控制超声波传感器和舵机进行360度全方位的扫描式超声波的发送和接收，上位机对接收的数据进行处理和显示，完成测距避障的功能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，包括单片机模块、超声波发送模块、超声波接收模块、第一数据采集模块、数据处理模块、LabVIEW上位机、舵机模块和第一电源模块，所述单片机模块分别与超声波发送模块、超声波接收模块、第一数据采集模块、舵机模块、第一电源模块连接，所述数据处理模块与第一数据采集模块连接，所述LabVIEW上位机与数据处理模块连接。

优选的，所述超声波发送模块由超声波产生电路、超声波发送驱动电路和超声波发送探头三个部分组成。

优选的，所述超声波产生电路包括信号发生部分、功率放大部分、换能器部分。