基于光电位置传感器的倒车报警系统研究(2)
目前，许多大汽车公司都投入了相当大的人力、物力、财力，采用先进的毫米波雷达、CCD摄像机、GPS和高档微机等制成安全预警系统，使其用在其所开发的高级汽车上。例如，戴姆勒-克莱斯勒公司已经成功地研发出来一种可供卡车使用的电子刹车系统，它与其他电子刹车系统不同之处在于，它在卡车上安置了雷达感应器，此感应器可以将收集的周围信息送至控制器进行处理，进而形成虚拟景象，再借助演算法的辅助判断当前发生状况是否应该提醒驾驶员采取刹车措施。在底特律国际车展上，通用公司的Precept概念车装了Donnelly公司生产的以摄像机为基础的后视镜系统。该系统用一个内后视镜和两个外后视镜采集汽车周围的景象，三个景象合成一个全景图像在视屏上显示出来，还有文字说明来传递信息。摄像机也可以在倒车时使用，当车后一定距离有障碍物时，就及时让驾驶员知道。其缺点是由于汽车本身就是一个集电磁波、噪声、振动、撞击等干扰于一体的强干扰源，因此会影响其准确度。
现在的汽车报警系统多为雷达报警系统，由于我的专业是光电信息工程，所以我研究的是基于光电位置传感器的倒车报警系统。
然而根据不同远近的测量距离，应该量体裁衣寻找与其相适应的测距原理和方法。例如：对于远距离的测量适合使用脉冲测距方式，对于较大距离的测量适合使用相位测距方式，对于微小距离或形状变化的测量适合使用激光干涉测距法，对于中短距离非接触测量适合使用单点激光三角法。在倒车报警系统中测距使用的是激光三角法。
激光三角法由于其具有非接触性、测量点小、分辨率高、结构简单、可用与实时在线快速测量等特点在几何测量领域中得到广泛的应用，其工作原理是，由光源发出的一束激光照射在待测物体平面上，通过反射最后在检测器上成像。当物体表面的位置发生改变时，其所成的像在检测器上也发生相应的位移。通过像移和实际位移之间的关系式，真实的物体位移可以由对像移的检测和计算得到。为达到准确聚焦，光路设计必须满足斯凯普夫拉格条件：像平面、物平面和接受透镜平面三者需交于一条公共直线。
检测器一般可选用位移传感探测器和电荷耦合探测器。位移传感探测器PSD是一种硅光电二极管，其原理是利用光照情况下位移传感探测器表面阻抗的变化来检测光斑位置。位移传感探测器PSD分辨力高、处理电路比较简单。电荷耦合探测器CCD由于受像素大小及间隔的限制，分辨力比较低、其运算电路较位移传感探测器复杂，响应速度慢。
如果用CCD(电荷耦合探测器)作为激光三角法测量系统的检测器，还存在两个问题，一是,测量速度慢，因为CCD是一种阵列器件，由许多像元阵列而成。工作时，利用像元帧转移来获取被测信号，一般线阵CCD有2048个单元，这样，每测量一个点的时候，需要经过2048个采样周期对这些单元的输出进行采样，然后对这些数据处理获得被测量大小；二是，驱动电路复杂，因为CCD需要五路驱动信号，分别是帧转移信号SH、复位信号RS、单元转移信号SP、两相时钟信号T1和T2。CCD驱动电路设计是CCD应用的关键问题之一，而且不同生产厂家、不同型号的CCD驱动信号之间的关系不完全相同，给设计工作带来了许多不便。输入范围限制对于不同反射率的被测物面，容易使得CCD像元饱和，使得输出模拟信号在数据采集条件要求之外，不能真实反映被测物体的位移信息；或者信号太弱，以至于小于阈值电压而不能测量。
而PSD是一种独特的半导体光电器件，他的PN结结构、工作状态、光电转换原理等与普通光电二极管类似，但他的工作原理与普通光电二极管的完全不同，后者基于PN结或肖特基结的纵向光电效应，普通光电二极管通过光电流的大小反映入射光的强弱，是光电转换器件和控制器件，而位置敏感探测器不仅是光电转换器，更重要的是光电流的分配器，通过合理设置分流层和收集电流的电极，根据各电极上收集到的电流信号的比例确定入射光的位置。[6]
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