隨著電子技術的發(fā)展，許多智能化技術被廣泛應用到車輛上，車輛后視鏡系統(tǒng)作為重要的安全輔助裝置也經(jīng)歷了幾代的技術發(fā)展[1]。目前車輛后視鏡系統(tǒng)出現(xiàn)了兩種新技術：后視攝像和倒車雷達。前者圖像直觀、真實，但無法給出精確的距離；后者能精確地測量距離，但對于車后方的水坑、凸出的鋼筋等無法做出反映，因此存在安全上的死角[2][3]。車輛上的雷達測距有以下幾種：激光測距、微波測距和超聲波測距。前兩者測量距離遠、測量精度高，但成本很高；后者成本低，但測距范圍通常小，在倒車速度稍快時安全性不佳。

　　本文提出了一種基于SOPC 技術的車輛電子后視鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實時顯示車輛后方的圖像，并利用雙頻超聲波實現(xiàn)了10m 以上的大范圍測距，同時該系統(tǒng)具有語音播報測量結果及報警等功能。1 系統(tǒng)特點

　　本系統(tǒng)與其它電子倒車系統(tǒng)相比有以下特點：（1）采用40kHz 和25kHz 兩種頻率的超聲波測距，既擴大了測量范圍又能兼顧小范圍測距時的測量精度。（2）采用3.5吋彩色液晶屏在實時、直觀地顯示車輛后方圖像的同時，又可顯示障礙物的距離及車輛相對于障礙物的速度等。（3）語音播報測距結果及報警。利用語音芯片ISD4002實現(xiàn)測距結果的語音播報，同時根據(jù)測量結果及車輛相對于障礙物的速度自動評估危險等級，并用急促程度不同的提示音示警。（4）采用SOPC實現(xiàn)系統(tǒng)設計，具有很好的靈活性。 2 硬件電路設計

　　2.1 系統(tǒng)硬件結構

　　車輛電子后視鏡系統(tǒng)的電路框圖如圖1所示。整個系統(tǒng)可劃分為圖像采集及轉換、圖像及信息顯示、超聲波測距、語音播報及警告、溫度測量等部分。 CMOS圖像傳感器OV6620將采集到的圖像數(shù)據(jù)送到FPGA中，處理后得到RGB888格式的數(shù)據(jù)，經(jīng)LCD控制電路送往LCD屏上顯示。超聲波測距電路共有左右兩個通道，利用頻率為40kHz和25kHz兩種超聲波脈沖測量障礙物的距離及車輛的相對速度，隨后進行危險評估再將相關的信息顯示在LCD 屏上，并播報距離測量結果，然后控制報警電路發(fā)出急促程度不同的警示音。

圖1 系統(tǒng)硬件結構框圖

　1.   2.2 主要功能模塊的設計

　　2.   2.2.1 圖像采集及轉換電路

　　圖像采集及轉換電路的框圖如圖2所示。圖像傳感器OV6620 輸出的YCrCb4:2:2 格式的數(shù)據(jù)經(jīng)解交織電路轉換為YCrCb4:4:4 格式數(shù)據(jù)，送給色彩空間轉換電路完成數(shù)據(jù)格式轉換，然后存入緩沖RAM中。下面重點介紹色彩空間轉換電路。

　　圖像傳感器ov6620輸出的是YCrCb4:2:2 格式的數(shù)據(jù)，而設計中所使用的lcd屏要求輸入RGB888格式的數(shù)據(jù)，因此需要色彩空間轉換電路完成這種轉換。轉換公式如式（1）所示。

　　轉換結果中的RGB都是8位無符號數(shù)，取值范圍為0～255， 因此運算結果為負數(shù)的取0； 運算結果超過255 的取255。這樣會引入誤差，但對圖像的顯示影響并不大。利用VerilogHDL 完成該電路的設計， YCrCb取值分別為197 、 92、232 時， GRB輸出（有延時）分別為186 、146 、255， 與根據(jù)（1） 式計算的結果一致。

　　2.2.2 超聲波發(fā)射及接收部分

　　超聲波測距中如果使用較高頻率的超聲波，則會因空氣吸收較大而較快衰減，因此測量距離較短。比如采用40kHz 的超聲波，測距范圍一般不超過5m。由于空氣對超聲波的吸收與超聲波頻率的平方成正比，因此降低超聲波的頻率能增大測距范圍。但是如果頻率太低, 測距的絕對誤差較大[4]。為了兼顧測距范圍和精度，設計中采用40kHz 和25kHz 兩種超聲波測距。測量原理是：先輸出10個40kHz 的超聲波脈沖，再輸出8個25kHz 的超聲波脈沖，由于高頻超聲波先發(fā)出，對于同一目標，其回波先到達 CPU， 因此對于近距離的目標，首先用高頻超聲波探測，測量絕對誤差較小；對于遠處的目標, 由于高頻超聲波被空氣吸收而大幅衰減, 所以回波只有低頻超聲波，此時測量絕對誤差稍大，但因測距范圍大因此仍可接受。接收到的超聲波信號經(jīng)放大、比較等處理后送給NiosII 的PIO 口，使PIO口產生中斷，通過執(zhí)行中斷服務程序獲取超聲波傳播時間，再根據(jù)測得的環(huán)境溫度計算出障礙物的距離，由連續(xù)兩次測量情況計算出相對速度。這里僅給出25kHz 超聲波發(fā)射和接收電路，如圖3所示。

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