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基于PSD三角测距的车辆避障系统设计

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陈龙彪谌雨章邹鹏

摘要：针对目前市面上出现的大部分新型智能避障系统结构复杂、制造难度高、制造成本高等问题，本文自主设计了一套全新的车辆避障系统。该装置通过使用PSD三角测距的方式来采集障碍物位置信息，并将其送入以AT89C52为数据采集与控制的模块，最后在LCD屏幕上显示障碍物信息，能够实现精准探测障碍物位置，具有很高的应用价值。

关键词：PSD三角测距;车辆避障;障碍物

中图分类号：TP301??文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）14-0205-02

Abstract：Inviewofthecomplexstructure，highmanufacturingdifficultyandhighmanufacturingcostofmostofthenewintelligentobstacleavoidancesystemscurrentlyonthemarket，thispaperindependentlydesignedanewvehicleobstacleavoidancesystem.ThedevicecollectstheobstaclepositioninformationbyusingPSDtriangleranging，andsendittothedataacquisitionandcontrolmodulebasedonAT89C52.FinallytheobstacleinformationwilldisplayontheLCDscreen，whichcanaccuratelydetectthepositionoftheobstacle.AndthissystemisveryhighApplicationvalue.

Keywords：PSDtriangleranging;vehicleobstacleavoidance;obstacles

随着人民生活水平的日益提高，人们对汽车这种交通工具的需求量越来越大，这也导致城市交通的负荷不断增加，与此同时，也引发了一系列行车安全问题【1～2】。许多驾驶员在行车过程中与其他车辆或者障碍物发生碰撞摩擦的原因，都是对其他车辆或者障碍物的位置判断不够准确，如果司机能够提前知道其他车辆或障碍物的方位以及距离，将会很大程度的减少甚至避免交通事故的发生。

1系统设计

本系统由PSD探测模块、信号放大和处理模块、数据采集与控制模块、AD转换模块以及显示模块五大模块组成。激光器模块a1发射的激光经准直透镜准直后，射到被测目标上形成漫反射，反射的光斑作为传感信号，再通过接收透镜会聚，在PSD模块b1上形成光斑，被测目标和传感器之间的距离决定光斑的中心位置，而模块b1输出的电信号准确地反映了传感器与被测目标之间的距离信息。当车周边出现障碍物时，被测目标变成了障碍物，PSD上所形成的光斑的中心位置也会因此而改变，根据光斑位置所发生的改变，便能测出是否有障碍物。PSD模块b1检测到的信息将会传入数据的采集与控制模块c1，c1会经过分析得到障碍物的准确信息，PSD输出电流信号，该电流信号经过电流电压转换电路，被转换为合适的小电压信号，然后进行放大处理，接着由单片机控制进行AD转换，最终的数据会通过单片机控制LCD显示屏模块d1来显示，通过d1显示屏便可读取障碍物的距离方位值。具体的工作原理图如图1所示。

2模块工作原理

2.1PSD探测模块

该模块由激光器、发射透镜、接收透镜以及PSD组成，激光器的中心轴线、PSD和接收透镜的中心光轴三者位于同一平面，与PSD形成三角测距。

由于直射式激光三角测距法[3～6]在减小仪器体积方面优于斜射式，具体表现在直射式的激光器垂直于照射到被测物体，接收器接收到的多为散射和漫反射后的光线，其方法主要适用于被测物表面较为粗糙;有分辨率较低，探测器结构小，测量范围大，信噪比低的特点。而斜射式与直射式的入射方式不同，即入射光线与被测物表面成一定角度入射，接收器接收到的主要是经过镜面反射后的光线，其方法主要适用于被测物表面近似镜面的物体。有分辨率高，探测器机构体积大，测量范围小的特点。对比可得，本系统采用直射式激光三角测距理论。

激光器通过发射透镜将激光光束折射到障碍物表面，并会形成反射光束，将其作为传感信号，通过接收透镜成像会聚在PSD上，再通过计算得到障碍物的距离信息，此方法最大的优点就是PSD输出只与光斑在PSD上的位置有关，与接收的光强无关;当车四周无障碍物时，激光