2017.4-基于距离差的方向跟踪1
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技术与应用
tougao1@chinaitedu.cn
65
APR 2017 NO.07
基于距离差的方向跟踪
李琦 浙江省诸暨牌头中学
谢作如 浙江省温州中学
生 活·技 术·探 索
相 关 学 科 ：数 学 、技 术 、物 理
当 前 ，在 很 多 领 域 中 都 需 要 用
到方向跟踪，如拍摄某一运动物体
时需要将摄像机实时对准被摄物
体；在自动驾驶系统中需要确定前
方 障 碍 物 的 方 向 ；在 自 动 化 武 器 的
火控系统中也需要确定目标的方
向 ；等 等 。
方向的确定有很多种方法，其
中有一种方法就是通过距离差，根
据平面几何原理计算出被测物体与
观察者正前方视线的水平夹角。如
图 1 所 示 ，角 θ 就 是 测 物 体 与 观 察 者
正前方视线的水平夹角。
● 距离测量工具：超声波测距
传感器
人可以听到的声波频率范围大
约是20Hz到20kHz，低于20Hz的声
波称为次声波，超过20kHz的声音称
为超声波，超声波遇到障碍物时容
易被障碍物反射回来。超声波测距
传感器就是通过发射40kHz超声波
同时接收被测物体反射的超声波，
并根据发射与接收的时间间隔来计
算出被测物体的距离，如图2所示。
假设t0时刻超声波测距传感器
向被测物体发出超声波，t1时刻接
的距离d为：d=(Δt*v)/2。
市面上所售的超声波测距传感
器一般有4个针脚，分别为VCC、
GND、TRIG、ECHO，图3所示的是
HC-SR04超声波测距模块。
使用时先将trig和echo端口都置
低，然后向trig端发送持续时间至少
10us的高电平脉冲，模块会自动向外
发送8个40kHz的超声波
方 波 。接 着 捕 捉 来 自 e c h o
端 的 高 电 平 持 续 时 间 ，这
个时间间隔就是超声波在
空气中运行的时间。
根据HC-SR04的测距原理，我
们可以写出如下Arduino超声波测
距函数：
图1
图3
图2
收到被物体反射的超声波，则时间
间隔Δt=t1-t0；设声音在空气中传
播速度为v，则可以计算出被测物体
f
loat ultrasonic_distance(int trig,int
echo){ //定义端口号
float distance;
long pulseIntime;
pinMode(trig,OUTPUT);
//设置trig口为输出模式
pinMode(echo,INPUT);
//设置echo口为输入模式
digitalWrite(trig, LOW);
//将trig设置为低电平
小小二-yan
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