双超声波防撞小车系统设计

　　图2 超声波传感器空间方位

　　其中d 为R1 与R2 的距离，z1、z2 分别为物体到各个接收端的距离 ，如果直接这样计算就会过于复杂，普通单片机处理的话耗时较多， 于是我们提出了一种基于计算二者距离差来大致判断物体位置的方法。一般来讲小车只关心在车前方的物体，我们设定一个距离参数l代表前方障碍物与小车的水平距离，再设定一个距离参数h，代表前方障碍物与小车的垂直距离。我们可以由下面的关系推导出h， l， d与z2-z1的关系(公式3---公式6)。

　　将公式6想减的两项做除法不难发现第一项始终大于第二项，所以z2-z1是关于l的增函数， 同时随着h的减小，z2-z1同样会变大，也就是说当障碍物体靠近小车时，如果其偏离了小车的中心(即不会撞到)有一个明显的特征为其z2-z1的值会比较大，我们可以取d=5cm h=30cm， 让l在[10cm，30cm]间变化，做出的曲线如图3所示，各个物理量的几何关系见图4 。

　　图3 z2-z1与l的关系

　　图4 各个物理量的几何关系

　　不难发现，当l距离在[10cm，30cm](h 30cm)区间时，z2-z1的差将 > 4cm.据此我们设定了一个阈值4cm，当检测到差值大于4cm，不需要做任何刹车控制，直接直行通过，通过这样简单的计算判断，我们可以有效避免由于偏离小车中心的障碍物靠小车过近造成的z1，z2的值过小，从而引来可能的刹车误判。在做这个项目时，我们采用的车模体积不大，因此设计的阈值等不是很大，若应用到实际车模中时可根据情况改变阈值的大小。