北极低温环境下高精度超声波测距系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

在现实生活中，很多场合下都需要进行非接触式的距离测量，如机器人自动避障，汽车倒车等。而超声波测距刚好能够满足这一要求，它在使用过程中不容易受到电磁波，光照强度，空气能见度等因素的影响；同时它的信息处理起来比较简单，速度快，成本低；而且超声波的传播速度远远小于光线的传播速度，与激光测距相比，它对时间测量精度的要求要小很多。因此，超声波测距的研究对实际的生活有着极大的意义。

在国内外，人们都对这一研究表现出了极大的兴趣，花费了许多的精力去研究这一技术，因此这一技术在实际生活的方方面面都已经得到了应用，如液位测量，移动机器人定位和避障，汽车防撞和曲面仿形检测等领域都采用了超声波这一技术；当然，目前的研究和应用方面也还存在着许多的问题，如超声波传播波速不稳定，回波信号幅值随传播距离增大呈指数规律衰减，存在盲区，混响信号的干扰等等，这些问题有一些已经得到了解决，有些问题人们正在努力地去解决。当然，随着研究的深入，这些问题一定会得到解决，超声波将会更好的应用于我们生活的每个角落。

在当今生活中，随着环境污染的加剧，大气温度的升高，北极冰川的融化，人类所面临的挑战越来越严峻，我们迫切需要了解这一问题的严重性，以及采取相应的措施。因此，为了知道冰川融化的速度，我们便提出了这一课题，进行低温环境下高精度超声波距离的测量，将用于进行冰块融化速度的测量（用冰块融化的距离除以冰块融化的时间）。综上所述，这一研究对环境保护方面将产生较为重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：在掌握stm32单片机设计的基础上，设计一个高精度超声波测距系统；分别完成系统软硬件的设计；在低温环境下验证系统的可行性；分析误差并进行校正。

目标：设计出一个可以在低温环境下进行测距的高精度超声波测距系统，完成硬件和软件方面基本的设计，使这一系统能够在低温环境下工作，并且使所得到的误差尽量能够满足要求。

拟采用的技术方案及措施：先通过参考各种文献对所需要设计的内容有一个大致的了解，列出这一研究所需要做的具体的事情，然后在对stm32充分学习的基础上，设计出自己的能够满足要求的硬件系统，然后开始进行软件方面代码的编写，最后进行实际的测量并进行误差的分析。整体的系统原理框图的设计如下：

3. 研究计划与安排

第1周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定设计题目。

第2周：了解设计题目的各种要求，分析设计要点、难点。

第3周：了解超声波测距技术国内外的发展状况和研究现状，熟悉相关算法和原理，完成开题报告。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]卜英勇，王纪婵，赵海鸣，等.基于单片机的高精度超声波测距系统.仪表技术与传感器，2007（3）：66-68.

[2]张珂，刘钢海.提高超声波测距精度方法的研究.现代电子技术，2007（15）：139-141.

[3]夏继强，郑坤，郑健峰，等.基于stm32的收发一体式超声波测距系统.仪表技术与传感器，2014（8）：43-45.