1. 研究目的与意义

超声波测距系统，可以应用在汽车、建筑的施工和工业现场等位置监测，还可以运用在如液位、管道的长度测量等地方。介于超声波的指向性强、能量消耗非常缓慢、在介质之中传播距离比较远，所以超声波常常用在距离的测量。超声波用于检测，比较快速、便捷、容易计算、便于做到实时的控制，而且对于测量精度等方面能够满足工业实用要求，因而在移动机器人研制方面也得到了较为广泛的应用。

伴随着科学技术飞速的发展，利用超声波构造测距仪的思想越来越受到关注。但是相对于目前技术水平而言，测距技术在实际的应用中还十分受限，因此，这一技术是一个正在蓬勃发展且又具有无限潜力的技术和商业市场。用长远的眼光看，超声波测距仪将被视为一种新型的而且非常重要的技术，在技术研发与市场拓展等各方面都将有很大的拓展空间。这项技术将向着更加高精度和高定位的方向进军，以便满足日益发展的社会需求。随着汽车拥有量的增长，汽车的安全和使用便捷性能受到了空前的关注。由于存在视觉盲区，人们在倒车时无法看清楚车子后面的障碍物，很容易刮伤汽车或发生事故。通过在车身前后安装超声测距传感器可以有效测量车身距障碍物间距离，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。不可否认，将来超声波测距仪将会与自动化及智能化联系在一起，和另外的测距仪集成，形成多测距仪。伴随着测距仪技术的进步，测距仪将从仅具有单纯的判断功能发展变化到具有其他学习功能，并且最终发展到具有一定创造力。在新的发展环境，面貌一新的测距仪将会发挥更大、更重要的作用。

2. 国内外研究现状分析

近十年来，国内科研人员在超声波回波信号处理方法、新型超声波换能器研发、超声波发射脉冲选取等方面进行了大量理论分析与研究，并针对超声测距的常见影响因素提出温度补偿、接收回路串入自动增益调节环节等提高超声波测距精度的措施。Yang Yichun 等针对传统相关计算法在信号的采样频率很低时计算得出的相关函数分辨率低这一不足，提出了基于修正的线性调频变换和相关峰细化原理的精确时延估计快速算法，精确计算相关函数的峰，使得低采样信号的时延估计精度得以提高，并且不受采样率的限制。程晓畅等针对常规相关峰插值方法在多倍插值的情况下，计算复杂、时延估计精度差等缺陷,结合超声回波信号的窄带通特性和相关峰细化原理,提出了直接提取相关函数包络和包络峰细化的算法,并分析了计算复杂度；并且还针对超声波换能器的带宽特性和单脉冲回波特性，对M 序列参数设计方法进行分析。他们借鉴雷达信号处理中的脉冲压缩技术，提出了基于FFT 的伪随机码包络相关快速时延估计的算法，将信号解调与匹配相关融合，减少了计算量。这三种算法均属于互相关函数算法，与传统互相关函数算法相比，它们均在提高时延估计精度的同时，避免了计算量的大幅增加。

通过对以Vmos 场效应管为开关元件的超声波发射电路进行分析，马庆云等[12]发现激励脉冲宽度对超声波换能器的发射功率影响极大，换能器取得最大发射功率所对应的激励脉冲宽度为其谐振周期的一半。该分析结果对新型超声波换能器的发射电路的设计具有一定的指导作用。针对传统连续调频超声波系统需要使用宽带超声传感器的不足，李希胜等[13]提出了一种连续窄带调频超声波测距方法。该方法可以利用较低的瞬时超声波功率实现较高的平均发射功率，从而利用普通超声传感器来组成超声发射-接收传感器对，避免了使用价格昂贵的宽带超声传感器。

3. 研究的基本内容与计划

2012年2月：撰写开题报告，翻译英文文献；

2012年2月：收集资料，查看相关文献；

2012年3月：编写代码；

4. 研究创新点

整个模块电路采用了模块化设计----由主程序，预置子程序，发射子程序，接收子程序，显示子程序等多个模块组成的。各个探头信号经由单片机的综合分析及处理，来实现超声波测距仪各种各样功能。在这基础之上设计系统的总体的方案，然后通过硬件及软件实现各个功能模块。