智能泊车辅助系统的研究

摘要

倒车辅助系统的设计目前主要存在着两种思路，一是寄望于汽车自动驾驶技术的日益成熟，但这项技术要广泛应用还需要时日，在精确度和成本控制上得到较大的突破；第二是采用简单的汽车倒车预警系统，但是传统的汽车倒车预警系统功能简单，驾驶员仍然需要通过后视镜去判断车后的物体，以及通过传感器给出的距离信息完成倒车任务。本文研究的倒车辅助系统属于第二种思路，它通过将超声传感器得到的距离信息和车后摄像头拍摄的画面信息融合起来，使超声测距和后视摄像这两项技术在倒车辅助系统中得到互补，能够以较低的成本很好地解决倒车难题。
　　 本文在查阅、分析国内外倒车雷达系统相关技术的基础上，结合最新研究成果，对基于超声波测距的倒车雷达预警系统的研制进行了深入探讨和研究。并结合本论文所提出的视频超声信息融合的方案，构建了智能泊车辅助系统的系统构架，该系统分为测距模块、系统控制模块和显示报警模块。在硬件电路中，详细阐述了运用专用超声测距芯片GM3101实现的超声测距系统，分析了测距系统中关键的发射电路和接受电路部分设计。在软件方面，详细阐述了在Visual Studio平台下，采用VC++编程语言编写——MFC单文档应用程序的过程，其功能是在计算机上利用USB摄像头实现视频信号的采集，并将视频信号与通过窜口传递过来的障碍物距离信息合成在窗口。试验结果显示，该系统对有限距离的距离测量具有较高的精度，并且能够在视频图像上标识出障碍物的位置，实现了倒车提示和距离报警功能。最后在此基础上提出了一种更精确的双超声探头障碍物定位的算法，并通过系统仿真研究，验证了系统的可靠性和可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 课题背景及意义

1.2.1 国内外背景

1.3 系统的总体设计和本文的研究内容

第二章 超声波测距及CMOS图像传感的原理

2.1 超声波

2.1.1 超声波的基本性质

2.1.2 超声波的衰减

2.2 超声波传感器

2.2.1 超声波传感器工作的基本原理

2.2.2 超声传感器所加脉冲电压对测量范围和精度的影响

2.3 超声波测距原理

2.4 CMOS图像传感器

2.4.1 CMOS图像传感器的工作原理

2.4.2 CMOS图像传感器像元电路

2.4.3 CMOS图像传感器的应用

2.5 本章小结

第三章 系统硬件设计

3.1 GM3101处理器简介

3.2 超声波发射电路设计

3.2.1 发射信号

3.2.2 脉冲变压器及匹配电路的设计

3.2.3 拖尾的产生和消除

3.3 超声波接收电路设计

3.3.1 前置放大电路

3.3.2 多重反馈带通滤波器

3.4 电源设计

3.4.1 GM3101工作电压

3.4.2 运算放大器NE5532工作电源

3.5 PCB抗干扰设计

3.6 本章小结

第四章 系统软件设计

4.1 视频信号捕捉

4.1.1 视频信号捕捉方案确定

4.1.2 Video for Windows体系结构

4.1.3 AVICap编程简介

4.1.4 视频采集程序实现

4.2 串口数据传输

4.3 视频信号与距离信息合成显示

4.4 本章小结

第五章 利用超声回波进行目标定位

5.1 超声定位技术

5.2 计算机模拟仿真

5.2.1 图形用户界面GUI简介

5.2.2 障碍物定位仿真

5.3 系统的实验与误差分析

5.3.1 实验结果

5.3.2 误差分析及对策

5.4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢