【技术实现步骤摘要】
一种基于现场可编程门阵列的超声波测绘系统
本专利技术属于障碍物形状超声波测试
，具体涉及一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的超声波测绘系统。
技术介绍
在无人机、机器人等应用领域，人们通常需要了解周边障碍物的形状、大小以及空间位置进行测定并绘制成图，据此来进行避障或转向等操作；基于传感器的已经相对成熟并应用较为普遍的技术主要有：红外探测技术，激光测距技术，雷达探测技术与超声波测绘技术，其中红外探测技术是利用传感器发射红外线，根据反射接收到的信息确定障碍物的距离，其优点是成本低、精度高，但同时在红外线传播过程中受环境影响较大，如光强、物体颜色等因素的干扰。激光测距技术同样是根据反射信号判断障碍物情况，激光能量大具有方向性好、精度高、抗干扰能力高等优点，但因为其价格昂贵，设备不易维护等原因不利于大众化和普及化，目前应用面较窄。雷达探测技术是通过传感器发射电磁波，但易收到其他电磁波的干扰，且电路结构复杂、价格昂贵，故而主要应用于军工产业，在这些测绘技术中，基于超声波测距的测绘技术因其方向性好、抗干扰能力强、成本低廉等优点而...
【技术保护点】
1.一种基于现场可编程门阵列的超声波测绘系统，其特征在于：由现场可编程门阵列核心板、超声波测距模块、舵机和带有COM接口的PC机组成；/n所述现场可编程门阵列核心板作为主控，同时连接超声波测距模块、舵机和COM接口；系统初始化后，现场可编程门阵列核心板内部发出频率为50MHz、周期为20ns的时钟信号，在该时钟信号下能够令触发信号高电平的持续时间为500个时钟周期，低电平的持续时间为999500个时钟周期，现场可编程门阵列核心板的超声波控制引脚K15发出电压为3.3V、频率为50Hz、脉冲宽度为10μs的触发信号输入到超声波测距模块的Trig引脚；现场可编程门阵列核心板的舵...
【技术特征摘要】
1.一种基于现场可编程门阵列的超声波测绘系统，其特征在于：由现场可编程门阵列核心板、超声波测距模块、舵机和带有COM接口的PC机组成；
所述现场可编程门阵列核心板作为主控，同时连接超声波测距模块、舵机和COM接口；系统初始化后，现场可编程门阵列核心板内部发出频率为50MHz、周期为20ns的时钟信号，在该时钟信号下能够令触发信号高电平的持续时间为500个时钟周期，低电平的持续时间为999500个时钟周期，现场可编程门阵列核心板的超声波控制引脚K15发出电压为3.3V、频率为50Hz、脉冲宽度为10μs的触发信号输入到超声波测距模块的Trig引脚；现场可编程门阵列核心板的舵机控制引脚T15连接舵机的控制线，依次发出100个电压为3.3V、频率为50Hz、周期为20ms的不同占空比的方波信号，每个方波信号以占空比2.5％为基准，依次增加0.1％；每个不同占空比的方波信号重复发送三次，以此实现舵机上转轴带动的超声波测距模块在一个点进行三次测距；现场可编程门阵列核心板的超声波接收引脚J16连接超声波测距模块的Echo引脚，用于接收超声波测距模块发出的回波信号，实现方式是首先检测到回波信号的上升沿时开启高速计数器，检测到回波信号下降沿时高速计数器停止工作，计数器计出的个数count乘以时钟周期得到回波信号高电平持续时间，然后利用公式S＝vt/2计算出障碍物与超声波测距模块间的距离从而完成回波信号计算，其中v指的是超声波在空气中的传播速度340m/s，t指的是高速计数器所测得的回波信号高电平持续时间；然后对在同一个点进行三次测距的回波信号计算结果进行均值计算，进而最终距离结果的准确性；所述COM接口与现场可编程门阵列核心板相连，通过在现场可编程门阵列核心板上设计串口协议实现将均值计算得到的距离数据发送到PC机，最后PC机的上位机软件导入得到的数据，最终将障碍物的形状以图形化的方式显示出来。
2.如权利要求1所述的一种基于现场可...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗冬旭，温善鹏，周敬然，沈亮，郭文滨，董玮，张昕东，刘彩霞，阮圣平，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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