行车定位测距技术全解析

2025-03-11

行车定位测距技术全解析

一、行车定位测距的重要性

在现代交通环境中,行车定位测距起着至关重要的作用。无论是日常的汽车驾驶,还是工业环境中的天车等设备运行,准确的定位和测距都能保障行车安全,提高运行效率。

对于汽车而言,在道路上行驶时,驾驶员需要时刻了解与周围车辆、行人以及障碍物的距离和方向。特别是在高速公路上,车流量大且车速快,准确的距离判断能够避免追尾、刮擦等事故的发生。据统计,在交通事故中,因距离判断失误导致的事故占比较高。而对于工业环境中的天车、斗轮机、有轨设备等,精确的定位测距可以确保设备的准确运行,提高工作效率,减少设备碰撞等事故的发生。

二、常见的行车定位测距方式

超声波测距

超声波是指振动频率在 20kHz 以上的机械波,具有穿透性较强、一定的方向性、传输过程中衰减较小和反射能力较强等特点。超声波测距仪一般由超声波发射器、接收器和信号处理装置三大部分组成。其工作原理是利用超声波的反射特性,发射器不断发出一系列连续的脉冲,同时给测量逻辑电路提供一个短脉冲;接收器在接收到反射波后,也向测量逻辑电路提供一个短脉冲,再通过双稳电路把两个短脉冲转化为一个方脉冲,方脉冲的宽度即为两个短脉冲之间的时间间隔,通过测量这个时间间隔就可以确定发射器与探测物之间的距离。

不过,超声波测距作为高速行驶车辆上的测距传感仪并不可取。因为超声波的速度受外界环境变化影响较大,比如温度、湿度等因素都会影响其传播速度,从而导致测距误差。

毫米波雷达测距

毫米波雷达是工作在毫米波波段探测的雷达。它具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。在汽车领域,毫米波雷达可以检测车辆前方的目标物体,测量其距离、速度和角度等信息。毫米波雷达能够在各种天气条件下稳定工作,对目标的探测精度较高,因此在汽车主动安全系统中得到了广泛应用,如自适应巡航控制、前碰撞预警等功能都离不开毫米波雷达的支持。

摄像系统测距

随着计算机视觉技术的发展,利用摄像机采集视频进行机动车前方物体识别并通过图像测量距离正成为智能交通系统中的一种趋势。这种方法可以识别车辆、行人、图标等物体,并计算出机动车与其周围物体的距离,还能准确获知物体的方向性。与雷达技术相比,摄像系统测距具有成本较低、信息丰富等优点。但它也存在一定的局限性,例如在恶劣天气条件下(如暴雨、浓雾等),图像的清晰度会受到影响,从而降低测距的准确性。

激光测距

激光测距是通过向目标发射激光束,测量激光束从发射到反射回接收器的时间,从而计算出目标的距离。激光具有高方向性、高单色性和高亮度等特点,因此激光测距具有精度高、速度快等优点。在一些高端汽车和无人驾驶领域,激光雷达被广泛应用于环境感知和障碍物检测。然而,激光测距的成本相对较高,而且在复杂环境下(如多尘、多雾等),激光束的传播会受到影响,导致测距误差增大。

三、汽车行驶中前方物体的视频测距及方向定位

现有技术的不足

目前车辆行驶环境识别主要依靠雷达技术以及红外线、GPS 等辅助技术。但采用雷达技术进行机动车行驶前方物体测距时,存在一些问题。前方测距雷达测量范围大,车辆行驶状况复杂,如并线、移线、转弯、上下坡以及道路两旁的静态护栏、标志牌等,还有各种恶劣天气的影响,使得雷达对主目标的识别十分困难,误报率很高。而且,目前的雷达测距主要技术掌握在国外大公司手中,成本较高。

视频测距及方向定位方法的优势

有一种机动车行驶前方物体视频测距及方向定位方法,其方法步骤新颖合理,实现方便,功能完备。它不仅能够计算出机动车与其周围的车辆和人的距离,还能够准确获知车辆和人的方向性,能够为驾驶员辅助驾驶提供很好的指导意义,实用性强,推广应用价值高。这种方法通过摄像机采集视频,利用计算机视觉技术对视频中的物体进行识别和分析,从而实现测距和方向定位。

四、利用车身点位定位法确定横向车距

在直线行驶时,可以利用车身点位定位法来确定横向车距。通过观察车身的某些特定点位与道路边缘、其他车辆等的相对位置关系,驾驶员可以大致判断出车辆的横向位置和与其他物体的距离。例如,当车辆左侧的某个点位与道路左侧边缘对齐时,驾驶员可以根据经验知道车辆与左侧边缘的距离。这种方法简单易行,但需要驾驶员具备一定的驾驶经验和对车辆的熟悉程度。

五、工业行车定位测距——天车测距定位终端

天车测距定位终端的特点

华星智控测距终端设备是一款基于无线脉冲技术自主研发的高精度无线测距产品。它具有测距精度高(最高可到 10 厘米)、测距稳定、无累计误差、粉尘和水汽不影响测距精度、抗电磁干扰、IP67 防尘防水、工业级 365×24h 连续工作、安装简单、使用过程中不需要校准等突出特点。

天车测距定位终端的测距模式

  1. 一对一模式测距模式:适合于在一个方向运动设备定位,比如只定位天车大车的情况。在这种模式下,终端可以准确测量天车大车在一个方向上的位置和与目标物体的距离。
  2. 一对多测距模式:适合用于 1 个设备需要和多个设备测距的应用场景,典型的如天车小车 XY 定位。通过这种模式,天车小车可以同时与多个目标设备进行测距,从而确定自己在 XY 平面上的准确位置。
  3. 多对多测距模式:可以实现多台设备之间的互相测距,获取和其他设备之间的距离。在工业生产中,多台天车可能同时在一个区域内工作,通过多对多测距模式,每台天车都可以实时了解与其他天车的距离,避免碰撞事故的发生。

六、行车定位测距技术的发展趋势

融合多种技术

未来,行车定位测距技术将朝着融合多种技术的方向发展。单一的测距技术往往存在一定的局限性,而将多种技术融合可以充分发挥各自的优势,提高定位测距的准确性和可靠性。例如,将毫米波雷达、摄像系统和激光雷达等技术结合起来,在不同的环境条件下相互补充,能够更全面地感知周围环境。

智能化和自动化

随着人工智能和自动化技术的不断发展,行车定位测距系统将变得更加智能化和自动化。系统可以自动分析和处理获取到的定位测距信息,根据不同的情况做出相应的决策。例如,在无人驾驶汽车中,定位测距系统可以实时监测周围环境,自动调整车速和行驶方向,确保行车安全。

高精度和高可靠性

对行车定位测距的精度和可靠性要求将越来越高。无论是在汽车领域还是工业领域,高精度的定位测距能够提高生产效率和保障行车安全。未来的技术将不断改进和创新,以满足更高的精度和可靠性要求。

总之,行车定位测距技术在现代交通和工业领域中具有重要的地位。通过不断地发展和创新,这些技术将为我们的生活和生产带来更多的便利和安全保障。

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