偽隨機(jī)碼超聲擴(kuò)頻測距系統(tǒng)的研究.pdf

1、超聲測距技術(shù)在車輛安全行駛的輔助系統(tǒng)、機(jī)器人定位、空氣中與水下的目標(biāo)探測、識(shí)別等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)距離測量的精度、廣度、抗干擾性提出了越來越高的要求。因此本文采用擴(kuò)頻技術(shù)在超聲測距系統(tǒng)中，解決傳統(tǒng)單脈沖回波方式超聲測距存在測量距離短和精度低的問題。 本文基于雷達(dá)中的脈沖壓縮技術(shù)，提出用低頻偽隨機(jī)碼（PN 碼）調(diào)制的高頻載波信號(hào)激勵(lì)超聲傳感器，并用擴(kuò)頻芯片Z87200的匹配濾波器確定發(fā)射序列和接收序列的相

2、位差，實(shí)現(xiàn)渡越時(shí)間（TOF）的捕獲。本文構(gòu)建了相關(guān)的硬件平臺(tái)與軟件模塊，通過LCD 模塊顯示測量距離，讀數(shù)直觀，并實(shí)驗(yàn)證明此設(shè)計(jì)可行性。此方法提高有效作用距離和測量精度，可以升級(jí)為一個(gè)空間定位系統(tǒng)，使得多個(gè)發(fā)射器在同一時(shí)間傳輸信號(hào)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的識(shí)別，避免信號(hào)碰撞，有較為廣闊的應(yīng)用前景。論文作者主要完成的工作包括：1. 調(diào)研了國內(nèi)外超聲波測距以及擴(kuò)頻通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展情況，對(duì)于影響超聲測距系統(tǒng)各種干擾測量精度的因素以及系統(tǒng)誤差進(jìn)行了較為詳盡

3、的分析。在此基礎(chǔ)上并且給出了解決方案即設(shè)計(jì)了基于偽隨機(jī)碼超聲擴(kuò)頻測距系統(tǒng)的體方案，解決了超聲測距中作用距離與距離分辨力之間的矛盾。2. 發(fā)射電路能否合理設(shè)計(jì)直接影響發(fā)射波功率和波形的重復(fù)性，本系統(tǒng)依據(jù)三種發(fā)射電路的方案比較、設(shè)計(jì)與論證選用了MAX232 芯片作為發(fā)射電路主芯片激勵(lì)超聲傳感器，峰峰值達(dá)20V，波形完整。3. 本設(shè)計(jì)采用美國Stanford Telecom 公司與Zilog 公司聯(lián)合研制的擴(kuò)頻處理器Z87200，實(shí)現(xiàn)對(duì)波形信