一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于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。本发明专利技术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。测量精度和测量效率。测量精度和测量效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统


[0001]本专利技术涉及超声波测距
，具体为一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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
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II移动机器人项目上，就取得了良好的应用效果。
[0004]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。
[0005]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。

技术实现思路

[0006]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基于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，本专利技术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。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]优选的，所述超声波发送模块通过超声波传感器信号发生电路产生可变频的信号，然后通过功率放大电路对产生的微弱信号进行放大和优化处理，最后在经过换能器的处理，使产生的信号能量最大化；将得到的信号经过超声波发送驱动电路产生超声波，并利用超声波发送探头此超声波信号发送出去，从而完成信号的发送。
[0011]优选的，所述超声波接收模块由超声波接收探头、信号放大电路和波形变化电路三个部分组成。
[0012]优选的，所述超声波接收模块通过超声波接收探头对超声波发送探头发出的超声波进行接收和识别，然后经过信号放大电路对接收到超声波进行放大，最后通过波形变化电路将得到的不可被处理器处理的波形信号还原成可处理的信号，将数据传送到LabVIEW进行数据处理。
[0013]优选的，所述第一数据采集模块是模拟信号经过滤波电路后，经由多路模拟通道放大器等信号调理，后进入A/D转换器进行模数转换，转换后的结果传送至LabVIEW上位机等待处理。
[0014]优选的，所述数据处理模块主要包括第二数据采集模块、信号放大模块、降噪模块、测温电路和第二电源模块，所述数据处理模块通过LabVIEW将信息综合处理，再把所得结果传输到LabVIEW上位机。
[0015]优选的，所述第二数据采集模块主要接收由传感器输出的模拟信号并转换成的数字信号，实现信号的采集；所述信号放大模块将采集到的数字信号进行倍数放大；所述降噪模块采用滤波电路将无关信号进行过滤，保留有效成分；所述测温电路，对温度进行实时检测，进行温度补偿精确测量距离。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0017](1)本专利技术为一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，通过以单片机作为一个主要的控制模块，单片机控制模块具有优秀的数据处理能力和较好的功耗控制；
[0018](2)本专利技术为一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，通过设置 LabVIEW上位机，利用LabVIEW参与构建上位机来能显示障碍物的位置，使得显示界面更加直观；
[0019](3)本专利技术为一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，通过对设备周围进行360度障碍物测距，确定障碍物的位置，单片机模块将信息传输至 LabVIEW模块进行分析处理，测距范围广，有利于人们使用；
[0020](4)本专利技术为一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，通过设置数据处理模块，融合多路信息整理并汇总，通过LabVIEW和单片机将信息综合处理，再把所得结果传输到LabVIEW上位机，利用LabVIEW对采集的数据进行处理分析能力，提高了数据的精确性。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的结构框图；
[0022]图2是本专利技术的超声波接收模块的结构框图；
[0023]图3是本专利技术的第一数据采集模块的结构框图；
[0024]图4是本专利技术的数据处理模块的结构框图；
[0025]图5是本专利技术的系统软件总体设计流程图。
[0026]附图标记中：1、单片机模块；2、超声波发送模块；3、超声波接收模块；4、第一数据采集模块；5、数据处理模块；6、LabVIEW上位机；7、舵机模块；8、第一电源模块。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，其特征在于，包括单片机模块(1)、超声波发送模块(2)、超声波接收模块(3)、第一数据采集模块(4)、数据处理模块(5)、LabVIEW上位机(6)、舵机模块(7)和第一电源模块(8)，所述单片机模块(1)分别与超声波发送模块(2)、超声波接收模块(3)、第一数据采集模块(4)、舵机模块(7)、第一电源模块(8)连接，所述数据处理模块(5)与第一数据采集模块(4)连接，所述LabVIEW上位机(6)与数据处理模块(5)连接。2.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，其特征在于：所述超声波发送模块(2)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。3.根据权利要求2所述的一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，其特征在于：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。4.根据权利要求3所述的一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，其特征在于：所述超声波发送模块(2)通过超声波传感器信号发生电路产生可变频的信号，然后通过功率放大电路对产生的微弱信号进行放大和优化处理，最后在经过换能器的处理，使产生的信号能量最大化；将得到的信号经过超声波发送驱动电路产生超声波，并利用超声波发送探头此超声波信号发送出去，从而完成信号的发送。5.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统，其特征在于：所述超声波接收模块(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴超，王文芹，刘新勇，
申请(专利权)人：淮南师范学院，
类型：发明
国别省市：