基于STM32单片机的模拟雷达探测设计系统 .pdfVIP

中文摘要

通过长期的社会观察以及网上数据调研发现，雷达的应用十分广泛。

但普遍的雷达设备体积大，不利于携带。而民用的常用小型雷达如：车

载雷达、扫地机器人等，存在精确度不高、功能单一等缺点。故本系统

针对这一现状设计出一种精确度高、小型易携带、能显示障碍物的雷达

探测设备。本设备采用STM32F103C8T6作为主控制核心板，选择使用

超声波信号作为主要探测信号，避免探测时对人体或物体造成伤害，具

有成本低、速度快的特点。超声波信号发送出去后，通过计算模块记录

数据并经过算法处理得出障碍物的方位以及距离，同时添加预警功能模

块根据所得位置信息判断当前是否要发出报警信号，提高预测性和安全

性。软件程序部分主要控制整个单片机进行信号发送、接收数据并处理

数据能让数据正确显示在界面上。经过多次实验结果测试：在忽略温湿

度和声波衰减影响下，本探测雷达设备在可测距范围内可实现准确的距

离测量，实验结果最大的平均误差不高于5%。在整个信息处理过程，

数据都能够快速实时更新，实验结果能够达到预期效果。

关键词：STM32雷达扫描超声波测距距离报警蓝牙通信

第一章绪论

1.1设计背景

随着当今社会的科技一直进步，探测类型设备的使用范围逐渐扩大，人们对探

测类型电子设备的要求也越来越高。但对于当前世界所掌握的探测技术水平现状来

看，人们真正能够具体运用到的探测技术还是存在一定的局限性，同时超声波探测

领域还是一个正在快速发展的探测技术领域以及具有良好经济效益的产业。当今世

界上，电子探测设备即雷达主要分为两大应用方面，一方面为军事，另一方面为民

用。军事上大部分采用的是激光类型探测雷达，主要应用在激光测量距离，电子设

备较量，军事侦察防御方面，整个激光探测雷达的主要构造部分由光束信号发射模

块、光束信号接收模块、数据处理模块三大模块构成。在光束信号发射模块里会将

电信号变为光信号，转换结束后系统开始对外发送信号，经过一段等待时间，激光

光束会在障碍物的表面处遭到阻碍无法前进从而产生折射现象，光束信号接收模块

又会将接收到的光信号还原为电信号，最后经过数据处理模块对数据进行算法处理

得出目标距离和方位角度、目标移动速度快慢和目标形态体积大小。激光探测雷达

还可以在多个物体环境对目标进行识别并跟随目标的走向，同时激光探测雷达具有

像素值高，良好的测量准确度特点。从原理上对比，激光探测雷达与超声波探测雷

达是一样的，唯一的不同只是发射的探测信号从激光信号变成了超声波信号。

激光探测雷达可以根据所采用的探测信号类型、雷达设备运行原理或雷达设备

应用场景来进行区分，激光探测雷达目前常用模式主要有直接模式和相干模式。主

要特点有：1.抗信号影响性能强，激光探测雷达发射信号模块的发射口直径长度特

别短，也就是说，接收信号模块允许激光光束通过的面积很狭窄，所以别的红外线

信号光束能影响到整个激光探测雷达设备的机率十分微小。在激光探测雷达设备常

用的环境中，能够影响到激光扫视仪正常工作的信号源稀少，因为激光光束本质上

是红外线波并不受电磁波的干扰，多在对自动化要求高的场景中运用。2.激光探测

雷达对于探测目标物体的形状大小、目标物体构造成分都不会干扰到激光探测雷达

探测到的数据。针对探测系统抗干扰性能而言，激光探测雷达因为其信号波动性低，

抗干扰性能强，整个系统所得的探测数据可信度非常高。3.因为激光不会受到环境

亮度的影响，激光探测雷达可全天二十四小时进行工作，白昼或黑暗环境并不会对

其探测结果产生影响，受到光线影响是当前无人自动驾驶中采用摄像头传感器所存

在的通病。激光探测雷达还可以扫描出目标物体高速运动时的运动轨迹，激光探测

雷达不仅可在低速环境中应用还可以在高速环境中进行目标捕捉，这一特点有利于

提高车辆在高速行驶中的安全性能，系统在不同应用环境更具备多样性。

在生活上，雷达设备主要应用于以下方面：1.作为车辆、电子通讯设备的物理

位置跟踪。2.用于无线通讯信号的接受与发射，如卫星电话等。3.未知领域的环境勘

测以及大气层气体的温度变化预报。4.管理民用航空飞机的飞行轨道也可用于海岸

口的船只停泊管理。由于超声波本质上也属于机械波，超声波信号在传播过程中会

在目标物体的表面处遭到阻碍发生反射以及折射的反应，目标物体还会吸收超声波

信号造成信号逐渐减弱。正是这些超声波信号传播特征，让超声波信号