一种基于多个超声波探测器的障碍物检测报警装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多个超声波探测器的障碍物检测报警装置，包括顺序相连的超声波测距模块组、超声波测距模块组收发控制电路、主控单元，所述超声波测距模块组包括处于同一高度的位于中心位置的中心模块组、位于中心模块组两侧的左模块组和右模块组，其中中心模块组包括竖直向下设置的超声波测距模块一、斜向下设置的超声波测距模块二、斜向上设置的超声波测距模块三，左模块组包括斜向下设置的超声波测距模块四、斜向上设置的超声波测距模块五，右模块组包括斜向下设置的超声波测距模块组六、斜向上设置的超声波测距模块七。本发明专利技术的系统及方法，利用七个超声波测距模块的特定组合形式，将探测预警范围拓展到三维空间并锁定障碍物具体方位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多个超声波探测器的障碍物检测报警装置及方法
本专利技术涉及超声波测距领域，特别涉及一种基于多个超声波探测器的障碍物检测报警装置及方法。
技术介绍
目前，在测距技术方面，除超声波探测外，被广泛使用的有核辐射测距、微波测距、光学测距等。但超声波测位移有很多优点，与放射性技术相比不需防护；与目前的激光测距相比，超声技术虽在精度上略逊一筹，但比较简单、价格低廉；更重要的是在恶劣环境下，激光测距将受到严重干扰，此时超声测量的高精度就会体现出来。一般来说，超声波位移测量无须有运动的部件，所以在安装和维护上占有很大的优越性。超声波位移测量具有很大的适应性，因此，在使用要求不大时，超声测距作为一种成熟的非接触式测量技术,在测距与避障等相关领域广泛应用。一般的超声波测距探头大都测量范围狭小，很多仅能探测正前方的障碍物，对周围环境难以进行准确探测；现有的一些改进型超声波测距仪器，尽管采用了多个超声波收发模块，但由于未能有效地超声波模块组合起来，仍然存在探测盲区多、范围小等问题，不能实现三维立体检测，对三维空间进行避障，尤其是像避开护栏这些近地面部分被掏空的物体，或者进出像车门这些需要屈首来避免碰撞的场合，普通的超声波探测仪难以满足我们的需求。因此，有必要设计一种新的障碍物检测报警装置来满足人们的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于多个超声波探测器的障碍物检测报警装置。本专利技术的另一目的在于提供一种基于多个超声波探测器的障碍物检测报警方法。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：一种基于多个超声波探测器的障碍物检测报警装置，包括顺序相连的超声波测距模块组、超声波测距模块组收发控制电路、主控单元，以及与主控单元相连的供电装置、蜂鸣器，所述的超声波测距模块组有三组，分别为位于中心位置的中心模块组，位于中心模块组两侧的左模块组和右模块组，三组模块组处于同一高度，其中中心模块组包括竖直向下设置的超声波测距模块一、斜向下设置的超声波测距模块二、斜向上设置的超声波测距模块三，左模块组包括斜向下设置的超声波测距模块四、斜向上设置的超声波测距模块五，右模块组包括斜向下设置的超声波测距模块组六、斜向上设置的超声波测距模块七。所述的斜向下设置的超声波测距模块二、四、六与竖直方向的夹角范围为25～65度。实际应用中，根据放置位置和具体需要而定。所述的斜向上设置的超声波测距模块三、五、七与水平方向的夹角范围为0～65度。实际应用中，根据放置位置和具体需要而定。所述的左模块组的探测平面与中心模块组的探测平面的夹角范围为30～60度，所述的右模块组的探测平面与中心模块组的探测平面的夹角范围为30～60度。所述的基于多个超声波探测器的障碍物检测报警装置，还包括与主控单元相连接LCD显示屏。所述的超声波测距模块带有温度补偿装置。本专利技术的另一目的通过以下的技术方案来实现：一种基于多个超声波探测器的障碍物检测报警方法，包含以下顺序的步骤：S1.主控单元通过三个收发控制电路分别控制中心模块组、左模块组、右模块组初始化其中左模块组、右模块组分别位于中心模块组同一高度的两侧；S2.中心模块组、左模块组、右模块组的超声波测距模块接收到主控单元的探测命令后开始工作，其中中心模块组包括竖直向下设置的超声波测距模块一、斜向下设置的超声波测距模块二、斜向上设置的超声波测距模块三，左模块组包括斜向下设置的超声波测距模块四、斜向上设置的超声波测距模块五，右模块组包括斜向下设置的超声波测距模块组六、斜向上设置的超声波测距模块七；S3.七个超声波测距模块将探测的七个距离数值同时传输给主控单元，主控单元对七个距离数值进行并行处理分析，并判断行动方向上是否具有威胁性障碍物；S4.若任意方向存在威胁性障碍物，则主控单元驱动蜂鸣器发出三声短促的蜂鸣警报提示音，若无威胁则不发出提示音；同时将主控单元具体判断结果显示在LCD显示屏上。所述的步骤S3具体包含步骤：(1)设安全高度H0和安全浮动距离D0，设超声波测距模块一对地距离为h1，斜向下设置的超声波测距模块二、四、六与竖直方向的夹角为θ，斜向上设置的超声波测距模块三、五、七与水平方向的夹角为γ，则超声波测距模块二、四、六的安全探测距离超声波测距模块三、五、七的安全探测距离设F、L、R分别为超声波测距模块二、四、六的实际探测距离，f、l、r分别为超声波测距模块三、五、七的实际探测距离；(2)主控单元判断D-D0<F<D+D0，若是则输出i＝0到下一步，若不是则输出i＝1到下一步；(3)主控单元判断D-D0<R<D+D0，若是则输出i＝0到下一步，若不是则输出i＝i+2到下一步；(4)主控单元判断D-D0<L<D+D0，若是则输出i＝0到下一步，若不是则输出i＝i+4，由此得到最终的i值；(5)主控单元判断f<H-D0，若是则输出j＝0到下一步，若不是则输出j＝1到下一步；(6)主控单元判断r<H-D0，若是则输出j＝j+0到下一步，若不是则输出j＝j+2到下一步；(7)主控单元判断l<H-D0，若是则输出j＝j+0到下一步，若不是则输出j＝j+4，由此得到最终的j值；(8)主控单元根据不同组合情况判断是否出现障碍物以及出现障碍物的位置。本专利技术的工作过程如下所示：三个超声波测距模块组中，由三个超声波测距模块组成的中心模块组先测正前方向的路况障碍情况，其中一个测距模块检测前上方障碍物和另外两个测距模块检测下前方(地上)的障碍物，各自检测方向的矢量均在同一个垂直于地面且与运动方向一致的竖直平面上，称为正前探测平面，另外两个由两个测距模块组成的测距模块组的检测方向矢量也均在同一个与地面垂直的竖直平面上，其平面分列正前探测平面左右两侧，并与正前探测平面各形成同样大小的夹角，此夹角可选在在30度到60度的范围之间，可根据用户具体的需要来设定，典型值为45度，每个超声波测距模块同时并行探测并返回对各自探测方向的探测数据，每个超声波测距模块组的具体工作原理为根据三角几何原理计算得到相应的理想距离值，并根据上述距离值设定相应的正常探测距离范围，按照θ＝60度情况，对于探测前上方的超声波测距模块单元，探测设定的安全距离为2米，若前上方探测到的障碍物距离小于2米，则LCD屏幕上显示当前方向存在障碍物的预警信息并驱动蜂鸣器发出蜂鸣警报，对于探测前下方的超声波模块，我们设定一个正负5厘米的安全浮动距离，即是，若探测方向为垂直向下的超声波模块探测到的距离地面的距离为h，则根据相对应的几何关系，则当地面没有凹陷或凸起的时候，探测前下方到地面的距离应该为2h，此时，若前下方方向地面出现凸起物，则探测距离必定会由于凸起物的存在有所减少，当探测距离小于(2h-5)厘米时候，我们认为凸起物较明显，对用户存在威胁，此时在LCD屏幕中给出相应的障碍存在信息同时驱动蜂鸣器发出报警响声用以预警，若前下方方向地面出现凹陷坑，则探测距离必定会由于凸起物的存在有所增加，当探测距离大于(2h+5)厘米时候，我们认为凹陷坑较明显，对用户存在威胁，此时在LCD屏幕中给出相应的障碍存在信息同时驱动蜂鸣器发出响声用以预警。LCD屏幕和蜂鸣器电路工作原理如下：LCD屏幕设置三个方向的显示大项，分别是正前方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多个超声波探测器的障碍物检测报警装置，包括顺序相连的超声波测距模块组、超声波测距模块组收发控制电路、主控单元，以及与主控单元相连的供电装置、蜂鸣器，其特征在于：所述的超声波测距模块组有三组，分别为位于中心位置的中心模块组，位于中心模块组两侧的左模块组和右模块组，三组模块组处于同一高度，其中中心模块组包括竖直向下设置的超声波测距模块一、斜向下设置的超声波测距模块二、斜向上设置的超声波测距模块三，左模块组包括斜向下设置的超声波测距模块四、斜向上设置的超声波测距模块五，右模块组包括斜向下设置的超声波测距模块组六、斜向上设置的超声波测距模块七。

【技术特征摘要】
1.一种基于多个超声波探测器的障碍物检测报警方法，其特征在于，包含以下顺序的步骤：S1.主控单元通过三个收发控制电路分别控制中心模块组、左模块组、右模块组初始化，其中左模块组、右模块组分别位于中心模块组同一高度的两侧；S2.中心模块组、左模块组、右模块组的超声波测距模块接收到主控单元的探测命令后开始工作，其中中心模块组包括竖直向下设置的超声波测距模块一、斜向下设置的超声波测距模块二、斜向上设置的超声波测距模块三，左模块组包括斜向下设置的超声波测距模块四、斜向上设置的超声波测距模块五，右模块组包括斜向下设置的超声波测距模块六、斜向上设置的超声波测距模块七；S3.七个超声波测距模块将探测的七个距离数值同时传输给主控单元，主控单元对七个距离数值进行并行处理分析，并判断行动方向上是否具有威胁性障碍物；S4.若任意方向存在威胁性障碍物，则主控单元驱动蜂鸣器发出三声短促的蜂鸣警报提示音，若无威胁则不发出提示音；同时将主控单元具体判断结果显示在LCD显示屏上；所述的步骤S3具体包含步骤：(1)设安全高度H0和安全浮动距离D0，设超声波测距模块一对地距离为h1，斜向下设置的超声波测距模块二、四...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄韬，李晓杰，王世伟，吴育奋，刘思佳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44