本實(shí)用新型涉及一種定位裝置，具體涉及一種應(yīng)用于無(wú)人值守智能洗車房的車輛位置定位裝置，屬于自動(dòng)化車輛洗車設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前洗車市場(chǎng)上運(yùn)行的自動(dòng)洗車機(jī)，自動(dòng)化程度低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)被洗車輛進(jìn)行準(zhǔn)確的位置定位，仍需要人工值守，無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能管理、獨(dú)立運(yùn)行。

為克服上述不足，中國(guó)實(shí)用新型專利“一種全自動(dòng)無(wú)人值守洗車系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)枺?01320368555.2)公開了一種全自動(dòng)無(wú)人值守洗車系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用前感應(yīng)裝置感應(yīng)到車輛信息后，洗車控制系統(tǒng)將前門打開，洗車完成后開出車庫(kù)，后感應(yīng)裝置接收到信號(hào)，控制洗車系統(tǒng)將后門關(guān)閉，該系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)車庫(kù)中是否停放有車輛的功能，但是無(wú)法檢測(cè)車輛在車庫(kù)中停放的空間位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種應(yīng)用于無(wú)人值守智能洗車房的車輛位置定位裝置，以解決現(xiàn)有的洗車裝置無(wú)法滿足車輛空間位置檢測(cè)的問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的所采用的技術(shù)方案為，一種應(yīng)用于無(wú)人值守智能洗車房的車輛位置定位裝置，至少包括控制單元和測(cè)距單元，所述控制單元包括工控機(jī)、微控制器和RS485總線接口，工控機(jī)與微控制器以及微控制器與測(cè)距單元均通過(guò)RS485總線接口數(shù)據(jù)通信；所述測(cè)距單元為由2個(gè)以上超聲波傳感器單元構(gòu)成的傳感器陣列，傳感器陣列中各超聲波傳感器單元安裝于洗車房的不同位置，所述超聲波傳感器單元由二級(jí)微控制器、超聲波傳感器、信號(hào)放大與濾波處理電路、RS485總線接口和溫度傳感器構(gòu)成，信號(hào)放大與濾波處理電路、RS485總線接口和溫度傳感器均二級(jí)微控制器電性連接，超聲波傳感器與信號(hào)放大與濾波處理電路電性連接。

所述傳感器陣列由3個(gè)以上超聲波傳感器單元構(gòu)成，各超聲波傳感器單元分別分布于洗車房的頂部、前和/或后側(cè)面以及左和/或右側(cè)面上。

安裝于洗車房?jī)上鄬?duì)側(cè)面上的各超聲波傳感器相互錯(cuò)位。

所述微控制器采用高性能32位單片機(jī)。

所述二級(jí)微控制器采用低功耗8位單片機(jī)。

所述超聲波傳感器采用40KHz的收發(fā)一體倒車?yán)走_(dá)超聲波探頭。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用于無(wú)人值守智能洗車房的車輛位置定位裝置，包括工控機(jī)、高性能微控制器、RS485總線接口和傳感器陣列，傳感器陣列由多個(gè)超聲波傳感器單元構(gòu)成，各超聲波傳感器單元安裝于洗車房的不同位置，實(shí)現(xiàn)被洗車輛駛?cè)胂窜嚪窟^(guò)程中的停車檢測(cè)和停車后的位置定位，微控制器是整個(gè)裝置的控制核心，其通過(guò)RS485總線接口以輪詢的方式獲取傳感器陣列的測(cè)量數(shù)據(jù)，以此計(jì)算出車輛在洗車房中的空間位置數(shù)據(jù)，并將計(jì)算后的數(shù)據(jù)通過(guò)RS485總線接口上傳至工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)分析判斷車輛停車位置是否存在越限，對(duì)越限的被洗車輛通過(guò)語(yǔ)音、顯示屏、手機(jī)APP提醒等方式告知用戶，直至車輛重新停放在有效洗車區(qū)域內(nèi)為止，保證洗車房中人員、被洗車輛與洗車設(shè)備的安全。

超聲波傳感器單元由二級(jí)微控制器、超聲波傳感器、信號(hào)放大與濾波處理電路、RS485總線接口和溫度傳感器構(gòu)成，超聲波傳感器與信號(hào)放大與濾波處理電路電性連接，超聲波傳感器的信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大與濾波處理電路進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，隨后輸出至二級(jí)微控制器，二級(jí)微控制器為超聲波傳感器單元的計(jì)算核心，為了提高超聲波傳感器的測(cè)量精度，超聲波傳感器單元中設(shè)置了溫度傳感器，溫度傳感器測(cè)量當(dāng)前環(huán)境溫度，根據(jù)實(shí)際測(cè)量的溫度值計(jì)算超聲波速度，對(duì)最終的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行校正，通過(guò)溫度測(cè)量修正超聲波傳播速度，提高超聲波傳感器測(cè)量的分辨率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于無(wú)人值守智能洗車房的車輛位置定位裝置的整體結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為超聲波傳感器單元的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于無(wú)人值守智能洗車房的車輛位置定位裝置的實(shí)施示意圖。

其中，1-電動(dòng)卷簾門，2-汽車清洗機(jī)，3-頂部超聲波傳感器，4-左側(cè)超聲波傳感器，5-前方超聲波傳感器，6-右側(cè)超聲波傳感器，7-后方超聲波傳感器。

圖4為超聲波傳感器單元的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)具體說(shuō)明，本實(shí)用新型的內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。

參見圖1，本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于無(wú)人值守智能洗車房的車輛位置定位裝置，包括工控機(jī)、高性能微控制器、RS485總線接口和傳感器陣列，工控機(jī)與微控制器以及微控制器與傳感器陣列均通過(guò)RS485總線接口數(shù)據(jù)通信，多個(gè)超聲波傳感器可以通過(guò)總線接口技術(shù)組合成檢測(cè)陣列，完成對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)物體的定位和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；所述傳感器陣列由3個(gè)以上超聲波傳感器單元構(gòu)成，各超聲波傳感器單元分別分布于洗車房的頂部、前和/或后側(cè)面以及左和/或右側(cè)面上，安裝于洗車房?jī)上鄬?duì)側(cè)面上的各超聲波傳感器相互錯(cuò)位；

所述的工控機(jī)為可靠、高性能的工業(yè)計(jì)算機(jī)，工控機(jī)具備防塵、防腐蝕、高抗干擾的能力，同時(shí)與嵌入式處理器相比具備更強(qiáng)的通信、數(shù)據(jù)處理能力；

所述高性能微處理器采用了ST公司的32位STM32F207嵌入式微處理器，其具有的自適應(yīng)實(shí)時(shí)閃存加速器，使得STM32F207可以在片內(nèi)閃存上以120MHz的高速零等待地執(zhí)行代碼，這使得對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的車輛位置定位系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有重要意義，其集成的Cortex-M3是專門用來(lái)設(shè)計(jì)高性能、低功耗、低成本的嵌入式系統(tǒng)內(nèi)核，多達(dá)4個(gè)USART接口和2個(gè)UART接口滿足本裝置對(duì)UART接口的需求；

RS485總線接口，可以保證在較強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下系統(tǒng)正常的通信，實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的通信，該方案技術(shù)成熟，抗干擾能力較強(qiáng)，且價(jià)格低廉，多個(gè)微波與超聲波傳感器的運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)裝置可以通過(guò)總線接口技術(shù)組合成檢測(cè)陣列，完成對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)物體的定位和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；

參見圖2，所述超聲波傳感器單元由二級(jí)微控制器(低功耗微控制器)、超聲波傳感器、信號(hào)放大與濾波處理電路、RS485總線接口和溫度傳感器構(gòu)成，信號(hào)放大與濾波處理電路、RS485總線接口和溫度傳感器均二級(jí)微控制器電性連接，超聲波傳感器與信號(hào)放大與濾波處理電路電性連接；

所述的超聲波傳感器采用40KHz、角度范圍小的收發(fā)一體倒車?yán)走_(dá)超聲波探頭，超聲波傳感器采集的信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大與濾波處理電路進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，超聲波作為一種非接觸式檢測(cè)方式，在氣體中傳播時(shí)受溫度影響最大，超聲波在空氣中的傳播速度為：

$c=331.4\×\sqrt{1+T/273}$

式中，T為環(huán)境攝氏溫度，單位℃。

本裝置設(shè)置了溫度傳感器，以提高超聲波傳感器的測(cè)量精度，采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20測(cè)量當(dāng)前環(huán)境溫度，采集溫度信號(hào)，DS18B20是單線串行數(shù)字溫度傳感器，測(cè)量溫度范圍為-55℃～125℃，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，傳感器輸出采用九位二進(jìn)制數(shù)表示測(cè)量的溫度值；

二級(jí)微控制器采用低功耗8位單片機(jī)，接收信號(hào)放大與濾波處理電路調(diào)理后的信號(hào)，根據(jù)實(shí)際測(cè)量的溫度值計(jì)算并修正超聲波速度，提高超聲波傳感器測(cè)量的分辨率。

實(shí)際使用中，如圖3所示，智能洗車房中設(shè)置10個(gè)超聲波傳感器，電動(dòng)卷簾門1安裝于智能洗車房的入口，控制車輛進(jìn)出洗車房，洗車房頂部安裝3個(gè)頂部超聲波傳感器3，汽車清洗機(jī)2安裝于洗車房頂部中央位置，洗車房正面安裝2個(gè)前方超聲波傳感器5，左側(cè)面安裝2個(gè)左側(cè)超聲波傳感器4，右側(cè)面安裝2個(gè)右側(cè)超聲波傳感器6，左右兩側(cè)的超聲波傳感器采用錯(cuò)位安裝方式，以防超聲波傳感器之間的相互干擾，洗車房后方安裝一個(gè)后方超聲波傳感器7，10個(gè)超聲波傳感器檢測(cè)被洗車輛距離洗車房正面、左右兩側(cè)以及后方的距離。

參見圖4，本實(shí)用新型提供的應(yīng)用于無(wú)人值守智能洗車房的車輛位置定位裝置中超聲波傳感器單元的工作流程如下：

⑴、系統(tǒng)初始化；

⑵、等待高性能微控制器發(fā)送來(lái)的控制命令，該命令經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線單元接至單片機(jī)串口；

⑶、如果有控制命令到來(lái)，首先判斷該命令是不是裝置開始檢測(cè)指令，轉(zhuǎn)到執(zhí)行下一步，否則做相應(yīng)處理后轉(zhuǎn)到步驟⑵等待控制命令；

⑷、單片機(jī)定時(shí)器發(fā)送定時(shí)40KHz脈沖序列，并在每一串脈沖發(fā)射的同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí)；

⑸、開啟超聲波外部中斷，進(jìn)入超聲波中斷服務(wù)子程序，如果超聲波中斷標(biāo)志置位，則停止計(jì)時(shí)，執(zhí)行下一步的數(shù)據(jù)處理步驟，否則進(jìn)入延時(shí)子程序，等待超聲波中斷標(biāo)志置位；

⑹、調(diào)用測(cè)溫子程序，獲得當(dāng)前環(huán)境的溫度值，計(jì)算獲得經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)穆曀僦担{(diào)用超聲波測(cè)距計(jì)算子程序，獲得距離值；

⑺、超聲波傳感器安裝在固定的位置，洗車房中無(wú)車時(shí)，其測(cè)量的距離值是固定值H_S，測(cè)量計(jì)算得到的距離值H_M，如果H_M＝H_S，說(shuō)明超聲波未檢測(cè)到物體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域，如果H_M<H_S，說(shuō)明超聲波檢測(cè)到物體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域，立即向串口發(fā)送含距離值的數(shù)據(jù)包，程序轉(zhuǎn)向第⑷步，繼續(xù)測(cè)量距離值，直至物體離開檢測(cè)區(qū)域?yàn)橹埂?/p>

盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。