由于超声波指向性强,能量消耗缓慢并且不易受电磁波、粉尘等干扰,超声波技术越来越广泛的应用于非接触式近距离测距,如液位的测量、工业现场测距、汽车防撞雷达等。而超声波相控阵技术可以灵活有效地控制声束聚焦,并且聚焦区域的声场强度也大于常规的超声波技术,因而超声相控阵技术可以实现远距离区域自动扫描测距。本文采用超声相控阵技术对前方障碍物进行测距,并分析了超声相控阵指向性特性,构建了以STM32F407单片机为控制核心的超声相控阵自动测距系统。本文的绪论部分首先介绍了超声波技术以及超声波测距的相关知识。文中主要介绍除了超声波测距外，非接触式检测技术还有电磁波测距、红外测距、激光测距、CCD测距等。通过分析以上几种测距手段的优缺点，得到本文所提出设计的基本思路和研究方向。接下来文中介绍了超声相控阵技术的基本原理，概述了超声相控阵在不同位置聚焦的实现方法。另外还介绍了超声相控阵在各个领域的发展应用，以及超声相控阵测距相对普通超声传感器测距所具有的优势。本文的第三部分简要介绍了系统的各个组成部分。系统采用基于Cortex-M4的意法半导体公司(STMicroelectronics,ST)的32位高性能微控制器STM32F407为主控制器。超声阵列是由10个超声换能器按照一定的规则组成的，其中8个超声换能器呈2х4排列的2维矩形阵列为超声发射阵列，另外2个超声换能器分别安置在发射阵列面的两个长边旁附近作为接收超声回波传感器。超声阵列、主控芯片、外围电路共同完成超声信号的发送、超声回波信号的接收、处理等一系列过程，最终将采集处理后的数据送至上位机显示。本文的重点在第四部分。这部分详细介绍了系统的各个部分的硬件电路的设计，包括超声相控阵的设计，超声波信号发射电路，超声回波信号的接收以及预处理电路。其中信号处理电路主要对接收的超声回波信号进行前置放大、滤波、包络检波等一系列信号处理。接下来的第五章也重点介绍了系统的软件模块化设计：主程序、温度测量子程序、确定焦点位置的算法、显示子程序、A/D中断服务子程序等，其中主程序主要完成系统的初始化工作、各个超声换能器阵元的电激励脉冲延迟信号的发射、A/D转换的启动和停止等任务，A/D中断服务子程序主要用来完成对超声波回波信号的采集、转换等任务。这章的最后还重点介绍了最小均方时延估计LMSTDE算法的实现。接下来是对整个超声相控阵自动测距系统的测试及结果的分析。最后对本文做了总结和下一步工作的展望。