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一種基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置，包括順序相連的超聲波測距模塊組、超聲波測距模塊組收發(fā)控制電路、主控單元，所述超聲波測距模塊組包括處于同一高度的位于中心位置的中心模塊組、位于中心模塊組兩側(cè)的左模塊組和右模塊組，其中中心模塊組包括豎直向下設(shè)置的超聲波測距模塊一、斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊二、斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊三，左模塊組包括斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊四、斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊五，右模塊組包括斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊組六、斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊七。本發(fā)明的系統(tǒng)及方法，利用七個超聲波測距模塊的特定組合形式，將探測預警范圍拓展到三維空間并鎖定障礙物具體方位。
【專利說明】一種基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超聲波測距領(lǐng)域，特別涉及一種基于多個超聲波探測器的障礙物檢測 報警裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在測距技術(shù)方面，除超聲波探測外，被廣泛使用的有核輻射測距、微波測距、 光學測距等。但超聲波測位移有很多優(yōu)點，與放射性技術(shù)相比不需防護；與目前的激光測距 相比，超聲技術(shù)雖在精度上略遜一籌，但比較簡單、價格低廉；更重要的是在惡劣環(huán)境下，激 光測距將受到嚴重干擾，此時超聲測量的高精度就會體現(xiàn)出來。
[0003] -般來說，超聲波位移測量無須有運動的部件，所以在安裝和維護上占有很大的 優(yōu)越性。超聲波位移測量具有很大的適應性，因此，在使用要求不大時，超聲測距作為一種 成熟的非接觸式測量技術(shù)，在測距與避障等相關(guān)領(lǐng)域廣泛應用。
[0004] 一般的超聲波測距探頭大都測量范圍狹小，很多僅能探測正前方的障礙物，對周 圍環(huán)境難以進行準確探測；現(xiàn)有的一些改進型超聲波測距儀器，盡管采用了多個超聲波收 發(fā)模塊，但由于未能有效地超聲波模塊組合起來，仍然存在探測盲區(qū)多、范圍小等問題，不 能實現(xiàn)三維立體檢測，對三維空間進行避障，尤其是像避開護欄這些近地面部分被掏空的 物體，或者進出像車門這些需要屈首來避免碰撞的場合，普通的超聲波探測儀難以滿足我 們的需求。
[0005] 因此，有必要設(shè)計一種新的障礙物檢測報警裝置來滿足人們的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基于多個超聲波探測器 的障礙物檢測報警裝置。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警方法。
[0008] 本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0009] -種基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置，包括順序相連的超聲波測距 模塊組、超聲波測距模塊組收發(fā)控制電路、主控單元，以及與主控單元相連的供電裝置、蜂 鳴器，所述的超聲波測距模塊組有三組，分別為位于中心位置的中心模塊組，位于中心模塊 組兩側(cè)的左模塊組和右模塊組，三組模塊組處于同一高度，其中中心模塊組包括堅直向下 設(shè)置的超聲波測距模塊一、斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊二、斜向上設(shè)置的超聲波測距模 塊三，左模塊組包括斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊四、斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊五，右 模塊組包括斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊組六、斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊七。
[0010] 所述的斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊二、四、六與堅直方向的夾角范圍為25?65 度。實際應用中，根據(jù)放置位置和具體需要而定。
[0011] 所述的斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊三、五、七與水平方向的夾角范圍為〇?65 度。實際應用中，根據(jù)放置位置和具體需要而定。
[0012] 所述的左模塊組的探測平面與中心模塊組的探測平面的夾角范圍為30?60度， 所述的右模塊組的探測平面與中心模塊組的探測平面的夾角范圍為30?60度。
[0013] 所述的基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置，還包括與主控單元相連接 IXD顯示屏。
[0014] 所述的超聲波測距模塊帶有溫度補償裝置。
[0015] 本發(fā)明的另一目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0016] 一種基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警方法，包含以下順序的步驟：
[0017] S1.主控單元通過三個收發(fā)控制電路分別控制中心模塊組、左模塊組、右模塊組初 始化其中左模塊組、右模塊組分別位于中心模塊組同一高度的兩側(cè)；
[0018] S2.中心模塊組、左模塊組、右模塊組的超聲波測距模塊接收到主控單元的探測命 令后開始工作，其中中心模塊組包括堅直向下設(shè)置的超聲波測距模塊一、斜向下設(shè)置的超 聲波測距模塊二、斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊三，左模塊組包括斜向下設(shè)置的超聲波測 距模塊四、斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊五，右模塊組包括斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊 組六、斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊七；
[0019] S3.七個超聲波測距模塊將探測的七個距離數(shù)值同時傳輸給主控單元，主控單元 對七個距離數(shù)值進行并行處理分析，并判斷行動方向上是否具有威脅性障礙物；
[0020] S4.若任意方向存在威脅性障礙物，則主控單元驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出三聲短促的蜂鳴 警報提示音，若無威脅則不發(fā)出提示音；同時將主控單元具體判斷結(jié)果顯示在LCD顯示屏 上。
[0021] 所述的步驟S3具體包含步驟：
[0022] (1)設(shè)安全高度％和安全浮動距離％，設(shè)超聲波測距模塊一對地距離為h，斜 向下設(shè)置的超聲波測距模塊二、四、六與堅直方向的夾角為Θ，斜向上設(shè)置的超聲波測 距模塊三、五、七與水平方向的夾角為Y，則超聲波測距模塊二、四、六的安全探測距離

【權(quán)利要求】
1. 一種基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置，包括順序相連的超聲波測距模 塊組、超聲波測距模塊組收發(fā)控制電路、主控單元，以及與主控單元相連的供電裝置、蜂鳴 器，其特征在于：所述的超聲波測距模塊組有三組，分別為位于中心位置的中心模塊組，位 于中心模塊組兩側(cè)的左模塊組和右模塊組，三組模塊組處于同一高度，其中中心模塊組包 括堅直向下設(shè)置的超聲波測距模塊一、斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊二、斜向上設(shè)置的超 聲波測距模塊三，左模塊組包括斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊四、斜向上設(shè)置的超聲波測 距模塊五，右模塊組包括斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊組六、斜向上設(shè)置的超聲波測距模 塊七。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置，其特征在 于：所述的斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊二、四、六與堅直方向的夾角范圍為25?65度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置，其特征在 于：所述的斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊三、五、七與水平方向的夾角范圍為〇?65度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置，其特征在 于：所述的左模塊組的探測平面與中心模塊組的探測平面的夾角范圍為30?60度，所述的 右模塊組的探測平面與中心模塊組的探測平面的夾角范圍為30?60度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置，其特征在 于：所述的基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置，還包括與主控單元相連接LCD 顯示屏。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警裝置，其特征在 于：所述的超聲波測距模塊帶有溫度補償裝置。
7. -種基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警方法，其特征在于，包含以下順序的 步驟：
51. 主控單元通過三個收發(fā)控制電路分別控制中心模塊組、左模塊組、右模塊組初始 化，其中左模塊組、右模塊組分別位于中心模塊組同一高度的兩側(cè)；
52. 中心模塊組、左模塊組、右模塊組的超聲波測距模塊接收到主控單元的探測命令后 開始工作，其中中心模塊組包括堅直向下設(shè)置的超聲波測距模塊一、斜向下設(shè)置的超聲波 測距模塊二、斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊三，左模塊組包括斜向下設(shè)置的超聲波測距模 塊四、斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊五，右模塊組包括斜向下設(shè)置的超聲波測距模塊組六、 斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊七；
53. 七個超聲波測距模塊將探測的七個距離數(shù)值同時傳輸給主控單元，主控單元對七 個距離數(shù)值進行并行處理分析，并判斷行動方向上是否具有威脅性障礙物；
54. 若任意方向存在威脅性障礙物，則主控單元驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出三聲短促的蜂鳴警報 提示音，若無威脅則不發(fā)出提示音；同時將主控單元具體判斷結(jié)果顯示在LCD顯示屏上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于多個超聲波探測器的障礙物檢測報警方法，其特征在 于，所述的步驟S3具體包含步驟： (1)設(shè)安全高度Η〇和安全浮動距離％，設(shè)超聲波測距模塊一對地距離為h，斜向下設(shè)置 的超聲波測距模塊二、四、六與堅直方向的夾角為Θ，斜向上設(shè)置的超聲波測距模塊三、五、 七與水平方向的夾角為Y，則超聲波測距模塊二、四、六的安全探測距離
，超聲 波測距模塊三、五、七的安全探測距離
設(shè)F、L、R分別為超聲波測距模塊二、四、六的實際探測距離，f、1、r分別為超聲波測距 模塊三、五、七的實際探測距離； (2) 主控單元判斷D-D/FO+D^，若是則輸出i = 0到下一步，若不是則輸出i = 1到下 一步； (3) 主控單元判斷D-D/IKD+D^，若是則輸出i = 0到下一步，若不是則輸出i = i+2到 下一步； (4) 主控單元判斷D-DQ〈L〈D+DQ，若是則輸出i = 0到下一步，若不是則輸出i = i+4， 由此得到最終的i值； (5) 主控單元判斷，若是則輸出j = 0到下一步，若不是則輸出j = 1到下一步； (6) 主控單元判斷KH-D^，若是則輸出j = j+Ο到下一步，若不是則輸出j = j+2到下 一步； (7) 主控單元判斷1〈H-D。，若是則輸出j = j+Ο到下一步，若不是則輸出j = j+4,由此 得到最終的j值； (8) 主控單元根據(jù)不同組合情況判斷是否出現(xiàn)障礙物以及出現(xiàn)障礙物的位置。
【文檔編號】G01S15/08GK104142501SQ201410310831
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】黃韜, 李曉杰, 王世偉, 吳育奮, 劉思佳 申請人:華南理工大學