Дипломная работа (колледж/техникум) на тему Разработка устройства идентификации близлежащих объектов

Содержание:

Введение 5
1 Аналитический раздел 7
1.1 Обзор предметной области 7
1.1.1 Назначение и область применения 7
1.1.2 Базовые элементы устройства 11
1.1.3 Способы установки 19
1.2 Описание метода идентификации близлежащих объектов 20
1.3 Обзор существующих систем 22
1.3.1 Устройство для парковки Easy Fit 22
1.3.2 Устройство для парковки Parking Sensor 22
1.3.3 Устройство для парковки Steel Mate PTS 800 A 24
1.3.4 Устройство для парковки Steel Mate PTS 200 A 26
1.3.5 Парковочный радар Multitronics VG1031 28
1.4 Выводы по разделу 30
2 Проектный раздел 32
2.1 Постановка задачи 32
2.2 Структурная схема устройства 32
2.3 Принципиальная схема устройства 33
2.3.1 Блок управления 33
2.3.2 Датчики 40
2.3.3 Блок индикации и сигнализации 43
2.4 Алгоритм работы системы 45
2.5 Программное обеспечение системы 47
2.6 Выводы по разделу 54  Заключение 56
Список использованных источников 58
Приложение А. Схема электрическая принципиальная 60
Приложение Б. Текст программы 61

Введение:

В настоящее время дороги переполнены разнообразным транспортом и водители, в большинстве случаев начинающие, а иногда и опытные, все чаще сталкиваются с проблемой тяжелой парковки. При парковке обязательно нужно учитывать расстояние до впереди и сзади расположенных автомобилей, а после возврата на парковку водитель может обнаружить, что выехать из парковочного места без нанесения каких-либо повреждений своей или чужой машине практически невозможно.
Именно в такой ситуации актуально использование системы идентификации близлежащих объектов (иногда называют их также автомобильный дальномер или парктроник). Данная система оповещает водителя о препятствиях, находящихся впереди и сзади автомобиля, а также информирует о расстоянии до них. Применение подобной системы облегчит процесс парковки в случае ограниченной маневренности и/или плохих погодных условий и малой видимости.
Целью выпускной работы является проектирование архитектуры, разработка алгоритмов работы и реализация системы идентификации близлежащих объектов для конечного потребителя.
Установленная цель обуславливает следующие задачи:
— проведение анализа задач системы;
— определение архитектуры и обобщенной структуры системы;
— обоснование и выбор средств реализации системы;
— проектирование структурных составляющих и алгоритмов работы системы;
— проектирование программного обеспечения системы.
Объектом исследования являются технологии управления процессами контроля и сбора данных о близлежащих объектах.
Предметом исследования является использование современных технологий для автоматизации процесса идентификации близлежащих объектов вокруг автомобиля.

Заключение:

В процессе выполнения выпускной квалификационной работы было разработано устройство идентификации близлежащих объектов.
Разработанное устройство предназначено для установки в автомобиле для удобной и надежной парковки и может использоваться в любых автомобилях.
Устройство содержит 4 ультразвуковые датчика, позволяющие определять наличие преграды, находящейся на расстоянии до 2м впереди или сзади автомобиля. Блок управления устройством информирует водителя соответствующими показаниями на индикаторе и изменяющейся частотой звука динамика.
Объектом исследования стали технологии управления процессами контроля и сбора данных о близлежащих объектах.
Предметом исследования было использование современных технологий для автоматизации процесса идентификации близлежащих объектов вокруг автомобиля.
Результатом исследования стало устройство, позволяющее идентифицировать наличие объектов сзади и впереди автомобиля, с целью избежания столкновения с ними, а также написанная программа для его нормального функционирования.
В ходе исследования была изучена предметная область, включая и определение, назначение и область применения разрабатываемого устройства идентификации близлежащих объектов. Также были рассмотрены составные части, входящие обычно в комплект подобных систем, способы их установки, недостатки применения и разные варианты датчиков, используемыми в системе.
Кроме того, было дано описание метода, используемого для идентификации близлежащих объектов вокруг автомобиля, а также выполнен обзор существующих систем разного уровня сложности.
В работе была выбрана основа для устройства — плата Ардуино Уно, с помощью которых и спроектирована данная разработка, а именно — разработаны структурная и принципиальная схемы устройства, алгоритм его работы и соответствующее программное обеспечение.
Данная разработка должна помочь предотвратить столкновения автомобиля с невидимыми водителю преградами с целью уберечь автомобиль и окружающие предметы и людей.
В целом можно сделать вывод, что выполненная работа полностью соответствует поставленному заданию.

Фрагмент текста работы:

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1 Обзор предметной области
1.1.1 Назначение и область применения
Устройство идентификации близлежащих объектов имеет много разных названий — парковочный радар, парктроник, автомобильный дальномер, автомобильный сонар, парковочный сонар и пр. Данное устройство измеряет дистанцию между автомобилем и близкими к нему объектами.
Необходимость установки подобного устройства существует для владельцев автомобилей, не только начинающих водителей, но и для опытных, особенно, если нужно часто парковаться в городе, в темное время суток, в плохую погоду. Также данное устройство помогает, если у автомобиля грязные окна или он достаточно высок и небольшие препятствия трудно увидеть водителю.
До появления активных электронных датчиков препятствия приближение автомобиля к препятствию пытались обозначать механическими датчиками, например т.н. карбфиллерами. Карбфиллер представлял собой штырь, закрепленный на уровне бордюра по углам или по борту автомобиля, скрежетом обозначая контакт с препятствием.
Также габарит автомобиля обозначали усами, видимыми из кабины и обозначающими невидимый водителю габарит автомобиля. Усы обычно устанавливали на передних углах автомобиля.
Современный парктроник действует по принципу эхолота [1], который излучает ультразвуковые волны (рис. 1.1). Эти волны отражаются от встречаемых препятствий и возвращаются в приемник. При этом звуковой сигнал сообщает водителю о наличии препятствий и расстояний до них. Чем ближе препятствие – тем громче звуковой сигнал. Водителю не нужно выходить из машины, чтобы оценить расстояние до препятствий или выкручивать голову, находясь за рулем.

Рис. 1.1. Принцип действия парковочного радара

При установке парктроника уменьшается вероятность повреждения автомобиля и нанесения травм маленьким детям и животным, которых часто трудно бывает заметить позади авто.
Многие устройства, кроме звукового сигнала, выводят информацию на ЖК дисплей, где указывается цветом или цифрами расстояние до препятствий.
На заднюю и переднюю части автомобиля устанавливаются от двух до восьми ультразвуковых датчиков. На автомобилях премиум-класса парктроник уже входит в базовое оснащение.