超声波测距的原理比红外线更加简单,因为声波遇到障碍物会反射,而声波的速度已知,所以只需要知道发射到接收的时间差,就能轻松计算出测量距离,再结合发射器和接收器的距离,就能算出障碍物的实际距离。
因此,超声波避障要比红外避障准确
常用的测距方法有:红外线、超声波测距、毫米波雷达测距、激光测距、视频系统测距,相对于其他几种测距方法,毫米波雷达恶劣天气适应性相对较强。
毫米波雷达工作在毫米波段。通常毫米波是指30~300GHz频段(波长为1~10mm)。毫米波的波长介于厘米波和光波之间,因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比,毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比,毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强,具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。
毫米波和大多数微波雷达一样,有波束的概念,也就是发射出去的电磁波是一个锥状的波束,而不像激光是一条线。这是因为这个波段的天线,主要以电磁辐射,而不是光粒子发射为主要方法。这一点,雷达和超声是一样,这个波束的,导致它优缺点。优点,可靠,因为反射面大,缺点,就是分辨力不高。 毫米波雷达可以对目标进行有无检测、测距、测速以及方位测量。
判断有没有目标很简单,判断回波有没有就行了。测距也简单,都是基于TOF原理,但是我们说电磁波的传播速度是光速,所以这个带来了一定的挑战。毫米波雷达作用距离都不太远,比如我们说汽车或者无人机,那么探测距离就很近,回波和发射波间隔就非常短,所以一般并不太适合使用简单的发射脉冲,所以现在主要是用FMCW较多。
毫米波雷达测速和普通雷达一样,有两种,一个基于dopler原理,就是当发射的电磁波和被探测目标有相对移动、回波的频率会和发射波的频率不同。通过检测这个频率差可以测得目标相对于雷达的移动速度。但是这种方法无法探测切向速度,第二种方法就是通过跟踪位置,进行微分得到速度。
最后一个,是毫米波雷达的侧向,雷达对目标方位的探测主要基于一种方法,就是使用较窄的波束。因为当目标出现在波束里,我们一般没有办法判断目标具体在这个波束内部的那个方向,所以我们必须把波束做窄,当然能和激光一样最好,但是这个很难。那么把波束做窄,有几种方法,一种使用有向天线,比如喇叭天线或者透镜天线。还有一种方法,就是使用多根天线+阵列信号处理的方法。对于毫米波来讲,由于波长很短,所以我们做很多根天线的代价就很小(这个代价指价格、尺寸),所以毫米波雷达大量使用阵列天线的来构成窄波束,能多窄呢?比如3度,5度这样,是汽车常用的。当然这个和激光还不能比,但是已经很好了。
民用毫米波雷达首先应用的方向是汽车应用,大约199X年的时候,毫米波雷达就被用于汽车的ACC功能(自适应巡航)了,也就是在高速上跟着前车跑,他慢你慢,他快你快,保持一定距离。这依赖于毫米波长达200米以上的距离探测功能,其它手段是很难做到的。到后来,又陆续发展为防撞、盲区探测等其它功能,但是这个技术一直很贵,并且对国内封闭,直到2012年,出现了芯片级别的毫米波射频芯片,这个技术的门槛一下降低了,所有应用打开了一个窗口。
1.
用IO口给TRIG触发测距,给最少10us的高电平信呈。
2.
模块自动发送 8 个 40khz 的方波,自动检测Echo是否有信号返回。
3.
Echo有信号返回,通过io输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间声速(340M/S))/2。
超声波测距电路通常由以下几个参数组成:
1. 超声波传感器:超声波测距电路中的核心元件是超声波传感器,它产生和接收超声波信号。重要的参数包括工作频率、探测范围、角度覆盖范围等。
2. 驱动电路:超声波传感器需要一个驱动电路来产生适当的信号,一般为脉冲信号。驱动电路需要提供适当的电压和电流以激活超声波传感器。
3. 接收电路:超声波传感器接收到回波信号后,需要一个接收电路来放大、滤波和处理信号。这通常包括放大器、滤波器和信号处理器等组件。
4. 时钟和触发信号:超声波测距电路需要一个时钟信号来同步操作,并且通常需要触发信号来启动测距过程。
5. 数据输出:测量到的距离信息可以通过数字或模拟输出,以适应具体应用场景。数字输出可能需要模数转换器(ADC)来将模拟信号转换为数字数据。