CN101303410B - 单方发射暨多方接收的障碍物检测方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于倒车雷达的单方发射暨多方接收之障碍物检测方法及其装置，在单一时间段中仅令单一超声波传感器发射超声波信号，同时令所有超声波传感器呈接收状态；当一超声波检测信号的回波信号反射回来时，至少二组超声波传感器会接收到，因此主控制器会依据各回波信号发射至接收的传输时间，计算出各超声波传感器距离障碍物的距离，配合相邻超声波传感器之间已知距离，以三角函数算出车尾与该障碍物的距离；因此，本发明既能减低因为分时检测而出现的晚警报情况，且可避免同时发射超声波信号而干扰其它超声波传感器，相对提高检测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种倒车雷达的检测障碍物方法及装置，特别是指一种采用单方发射暨多方接收的障碍物检测方法及其装置。
背景技术
目前倒车雷达可依照其检测器类型而分为红外线检测式倒车雷达及超声波倒车雷达，其中以超声波倒车雷达较为常见。当超声波传感器向外发射一超声波信号时，因为超声波的特性使然，超声波信号自该超声波传感器发出后，会向外扩散而呈一喇叭形状，因此，可用以检测到较大范围的障碍物的存在。
正因为超声波信号在空气中传送呈一喇叭形状，故应用在设置有多个超声波传感器的大型车辆时，会容易造成干扰。一般来说，各颗超声波传感器会在发射后立即呈接收状态，因此以有四颗超声波传感器的倒车雷达来说，当所有超声波传感器发射超声波信号后，会全部呈接收状态，此时，若有任一回波信号回传时，会由四颗超声波传感器全部接收，彼此造成干扰，如此一来，仅能得知车辆后方存在障碍物，但驾驶员并无法得知或根据该警报判断车尾前方障碍的方位。
针对此一现象，目前倒车雷达已采用分时检测的技术，主要由倒车雷达的主控制器分别依序控制四颗超声波传感器，在单一时间段中仅令单一颗超声波传感器同时收发，其余超声波传感器停止动作；如此，采用此一分时检测技术的倒车雷达确实可有效避免同步动作相互干扰，无法判断障碍物方向性的缺点；但是，此一分时检测技术另有漏检测的疑虑，即该主控制器预设分时时间差，当第一传感器在第一时间差内完成发射并接收回波信号后，主控制器则依时间顺序控制第二传感器在第二时间差内完成发射并接收回波信号，以此类推。然而，假设时间差合理的预设为60ms，则下一次控制第二传感器发射超声波信号，需再等待4t＝4×60ms＝240ms，因此若车辆在倒车时，在第二传感器侦测范围中出现障碍物，此时，第二传感器恰完成其分时的控制，则该障碍物必须在240ms后才会被检测出来。若此时倒车速度为20km/hr，则在240ms后，车辆已向后倒退1.3m，也就是说，原本应该在障碍物出现前1.3m就检测到，但因该倒车雷达采用分时检测技术，而存在上述的晚检测问题，造成安全上的隐患。
发明内容
有鉴于上述现有倒车雷达装置采用分时检测技术，造成晚警报的安全问题，本发明主要发明目的是提供一种能采用单方发射暨多方接收的障碍物检测方法及装置，既有分时检测技术避免相互干扰的优点，更能有效减少晚警报的缺点。
要实现上述目的，本发明提供一种单方发射暨多方接收方法，应用于一个包含有多个超声波传感器的倒车雷达，其包含有：第一步骤，内置一时间差及相邻超声波传感器设置于车辆上的相对距离值；第二步骤，依序控制多个超声波传感器，令单一时间段中仅控制单一发射超声波信号，同时令所有超声波传感器呈接收状态；第三步骤，取得所有超声波传感器的输出信号值；判断任一超声波传感器有回波信号；若无，则回到第二步骤，依序控制下一超声波传感器进行发射超声波信号；若有，则执行以下步骤；至少二组超声波传感器接收到回波信号；计算所有回波信号所对应的感测距离值；取得超声波传感器之间的预设距离值；及依据各感测距离值及预设距离值，配合三角函数计算出该障碍物距车尾的距离。
所述单方发射暨多方接收方法中，上述计算所有回波信号所对应的感测距离值步骤中，以发射超声波信号的时间为基准，再计算与各超声波传感器接收回波信号之间的时间差，依照各时间差计算出其对应的距离值。
一种倒车雷达，其包含有：一微处理器，其内置一单方发射暨多方接收检测程序；所述单方发射暨多方接收检测程序中包含有：第一步骤，内置有一时间差及相邻超声波传感器设置于车辆上的相对的预定距离值，以利微处理器执行检测；第二步骤，依序控制多个超声波传感器，令单一时间段中仅控制单一发射超声波信号，同时令所有超声波传感器呈接收状态；第三步骤，取得所有超声波传感器的输出信号值；判断任一超声波传感器有回波信号；若无，则回到第二步骤，依序控制下一超声波传感器进行发射超声波信号；若有，则执行以下步骤；计算所有回波信号所对应的感测距离值；取得超声波传感器之间的预定距离值；及依据各感测距离值及预设距离值，配合三角函数计算出该障碍物距车尾的距离；倒车雷达还包含有：至少两超声波传感器，分别透过一超声波发射电路连接至该微处理器的输出端，且再分别透过一回波检测电路及模拟数字转换器连接至该微处理器的输入端；及一警报电路，连接至该微处理器的输出端，由该微处理器控制该警报电路启闭。
所述倒车雷达中，上述计算所有回波信号所对应的感测距离值步骤中，以发射超声波信号的时间为基准，再计算与各超声波传感器接收回波信号之间的时间差，依照各时间差计算出其对应的距离值。
上述本发明中，主要是分时控制的多个超声波传感器在单一时间段中，仅有单一超声波传感器发射超声波信号，并令所有超声波传感器呈接收状态，因此当有回波信号反射至车尾时，至少二组超声波传感器会接收到回波信号，由于主控制器会依据发射超声波检测信号及各接收回波信号的传输时间，计算出各超声波传感器距离障碍物的距离，之后再配合相邻超声波传感器之间已知的距离，以三角函数算出车尾距该障碍物的距离；因此，本发明能减少晚警报的情况发生，而且，因为本发明在单一时间段中，仅控制发射一超声波信号，故并不会对其它超声波传感器造成干扰，提高检测的准确性。
附图说明
图1为本发明倒车雷达装设在车尾的示意图；
图2A为本发明多个超声波传感器与第一障碍物之间距离的三角函数示意图；
图2B为本发明多个超声波传感器与第二障碍物之间距离的三角函数示意图；
图3A～D为本发明主控制器控制四颗超声波传感器发射超音检测信号的时序图；
图4A～D为本发明四颗超声波传感器接收回波信号的波形图；
图5为本发明倒车雷达的功能方块图；
图6为本发明检测程序的流程图。
图中：
10倒车雷达
11微处理器
12a～12d超声波传感器
13a～13d超声波发射电路
14回波检测电路
15模拟数字转换器
16警报电路
20车辆
21、22障碍物
S1超声波检测信号
S11回波信号
S12回波信号
S13回波信号
S14回波信号
具体实施方式
如图1所示，为本发明倒车雷达设置在车辆20尾部的示意图，在本实施例中，该倒车雷达装置包含有一主控制器(图中未示)及四颗超声波传感器12a～12d，如图3所示，为该主控制器控制四颗超声波传感器12a～12d的时序图，而图4则是当有回波信号被四颗超声波传感器12a～12d所接收时，四颗超声波传感器12a～12d的波形示意图。
本发明的主控制器预设有一时间周期，并储存有相邻超声波传感器设置在车上相互之间的距离值，由图3A至D可知，主控制器周期性的依序控制第一至第四超声波传感器12a～12d发射超声波检测信号；即，在第一时间周期0～T1中，仅令第一超声波传感器12a发射超声波检测信号，并同时令第一至第四超声波传感器12a～12d呈接收状态，因此主控制器在控制第一超声波感测12a发射完超声波感测信号后，随即检测各超声波传感器的输出信号，判断是否有任何回波信号传回；再在第二时间周期T1-T2控制第二超声波传感器12b发出超声波传感器，在第三时间周期T2-T3控制第三超声波传感器12c发出超声波传感器，最后在第四时间周期T3-T4控制第四超声波传感器12d发出超声波传感器。
如图2A所示，当有一障碍物21出现在车辆20后方中间位置时，则不论控制哪一超声波传感器12a～12d发射超声波检测信号，所有超声波传感器均感应到有回波信号，但是因各超声波传感器与障碍物的距离不同，故有先后感应回波信号的状态，如图4A至D所示，为主控制器在第二周期时间控制第二超声波传感器12b发射超声波信号，其中第二、三超声波传感器12b、12c会先接收到回波信号，而第一、第四超声波传感器12a、12d会相对较晚收到回波信号。
此时，该主控制器因为接收四组回波信号，故计算该障碍物与车辆20之间距离如下：
先假设主控制器在第二时间周期T1-T2控制第二超声波传感器12b发射超声波信号S1，如图4B的O～A段的波形，即为第二超声波传感器12b输出超声波的信号S1，此时，当超声波检测信号遇到障碍物21被反射，并将回波信号传送给所有超声波传感器时，因为各超声波传感器相对障碍物的远近不同，故所接收到回波信号S11S 12S13S14的时间并不相同，因此，该主控制器就可以以T1时间为时间基准，依据各超声波传感器接收回波时间ta、tb、tc、td，计算其中的时间差，依据各时间差计算出对应的距离值，如图2A所示，其中第一超声波传感器12a的距离值即为Da＝b0+a0，第二超声波传感器12b的距离值为Db＝2×b0，而第三超声波传感器12c的距离值为Dc＝b0+c0，至于第四超声波传感器12d的距离值为Dd＝b0+d0。此时，由于主控制器预设有相邻超声波传感器设置于车上位置之间的距离值Dab、Dbc、Dcd，故藉由已知各超声波传感器与障碍物之间距离值Da、Db、Dc、Dd及相邻超声波传感器的距离值，配合三角函数即能求得车尾与障碍物之间的距离D0，如下说明：
Do2＝Da2-(x1+Dab)2........(1)
Do2＝Db2-x12........(2)
Do2＝Dd2-(x2+Dcd)2........(3)
Do2＝Dc2-x22........(4)
由于x1及D0为未知数，故可由第(1)及(2)式，或第(3)及(4)式求得两未知数，最后求得车尾与障碍物之间的距离D0。
如图2B所示，当一障碍物22靠近车后侧处，则障碍物22反射的回波信号至少会由第一、二超声波传感器12a 12b检测到，即本发明仍旧可由上述第(1)及(2)式求得障碍物。倘若该障碍物22在第一超声波传感器12a扫描完成后才出现，则在下一次第二超声波传感器12b进行扫描时，该第一超声波传感器12a也会收到回波信号，故该障碍物22也会被尽快检测出来，此时的检测延迟约为60ms。以可能的最大检测延迟时间来算，即假设在第三超声波检测器12c扫描完成后，该障碍物22才出现，则因下一个第四超声波检测器12d距离障碍物22太远，其所发射的超声波不会被障碍物22反射，因此只能等到第一超声波检测器进行扫描时才能检测到该障碍物22，如此一来检测延迟约为120ms，但是相较现有分时检测技术仍可有效减少晚警报现象的发生。
上述检测方法在一倒车雷达10中实现，如图5所示，该倒车雷达10包含有：
一微处理器11，其内置一对应上述检测方法的单方发射暨多方接收的检测程序；
多个超声波传感器12a～12d，分别透过一超声波发射电路13a～13d连接至该微处理器11的输出端，且再分别通过一回波检测电路14及模拟数字转换器15连接至该微处理器11的输入端；及
一警报电路16，连接至该微处理器11的输出端，由该微处理器11控制该警报电路16启闭。
上述微处理器11主要用于执行上述检测方法，因此处理器内预先设置一时间周期及相邻超声波传感器设置在车辆上的相对距离值，其中该单方发射暨多方接收的检测程序的流程如图6所示，包含有：
依序控制多个超声波传感器，令单一时间段中仅控制单一发射超声波信号，同时令所有超声波传感器呈接收状态30；
取得所有超声波传感器的输出信号值31；
判断任一超声波传感器有回波信号32；若无，则回到第一道步骤30，依序控制下一超声波传感器进行发射超声波信号；若有，则执行以下步骤；
计算所有回波信号所对应的距离值33，以发射超声波信号的时间为基准，再计算与各超声波传感器接收回波信号之间的时间差，依照各时间差计算出其对应的距离值；
取得超声波传感器之间距离值34；及
依据各感测距离值及预设距离值，配合三角函数计算出该障碍物距车尾的距离35。
由上述说明可知，本发明主要分时控制多个超声波传感器，于单一时间段中仅令其中一颗超声波传感器发射超声波信号，并令所有超声波传感器呈接收状态，故能有效避免同时发射超声波信号，而令多个不同回波信号相互干扰的缺点；再者，当有回波信号反射至车尾时，至少二组超声波传感器会接收到回波信号，由于微处理器11会依据发射超声波检测信号及各接收回波信号的传输时间，计算出各超声波传感器距离障碍物的距离，之后再配合相邻超声波传感器之间已知的距离，以三角函数算出车尾距该障碍物的距离，是以本发明能有效减少因为分时检测而出现的晚警报现象的发生，提高检测的准确性。
Claims (4)
1.一种单方发射暨多方接收方法，应用于一个包含有多个超声波传感器的倒车雷达，其包含有：
第一步骤，内置一时间差及相邻超声波传感器设置于车辆上的相对距离值；
第二步骤，依序控制多个超声波传感器，令单一时间段中仅控制单一发射超声波信号，同时令所有超声波传感器呈接收状态；
第三步骤，取得所有超声波传感器的输出信号值；
判断任一超声波传感器有回波信号；若无，则回到第二步骤，依序控制下一超声波传感器进行发射超声波信号；若有，则执行以下步骤；
至少二组超声波传感器接收到回波信号；计算所有回波信号所对应的感测距离值；
取得超声波传感器之间的预设距离值；及
依据各感测距离值及预设距离值，配合三角函数计算出该障碍物距车尾的距离。
2.如权利要求1所述单方发射暨多方接收方法，上述计算所有回波信号所对应的感测距离值步骤中，以发射超声波信号的时间为基准，再计算与各超声波传感器接收回波信号之间的时间差，依照各时间差计算出其对应的距离值。
3.一种倒车雷达，其包含有：
一微处理器，其内置一单方发射暨多方接收检测程序；所述单方发射暨多方接收检测程序中包含有：
第一步骤，内置有一时间差及相邻超声波传感器设置于车辆上的相对的预定距离值，以利微处理器执行检测；
第二步骤，依序控制多个超声波传感器，令单一时间段中仅控制单一发射超声波信号，同时令所有超声波传感器呈接收状态；
第三步骤，取得所有超声波传感器的输出信号值；
判断任一超声波传感器有回波信号；若无，则回到第二步骤，依序控制下一超声波传感器进行发射超声波信号；若有，则执行以下步骤；
计算所有回波信号所对应的感测距离值；
取得超声波传感器之间的预定距离值；及
依据各感测距离值及预设距离值，配合三角函数计算出该障碍物距车尾的距离；
倒车雷达还包含有：
至少两超声波传感器，分别透过一超声波发射电路连接至该微处理器的输出端，且再分别透过一回波检测电路及模拟数字转换器连接至该微处理器的输入端；及
一警报电路，连接至该微处理器的输出端，由该微处理器控制该警报电路启闭。
4.如权利要求3所述倒车雷达，上述计算所有回波信号所对应的感测距离值步骤中，以发射超声波信号的时间为基准，再计算与各超声波传感器接收回波信号之间的时间差，依照各时间差计算出其对应的距离值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ZHUHAI COLIGEN CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: LI SHIXIONG Effective date: 20140221 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: TAIWAN, CHINA TO: 519000 ZHUHAI, GUANGDONG PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20140221 Address after: 519000 Guangdong city of Zhuhai province Jinding town High-tech Zone Kwun Tong Sand Hill Industrial Zone, 1 factory buildings Patentee after: ZHUHAI COLIGEN CO., LTD. Address before: Taipei City, Taiwan, China Patentee before: Li Shixiong |
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 519000 Guangdong city of Zhuhai province Jinding town High-tech Zone Kwun Tong Sand Hill Industrial Zone, 1 factory buildings Patentee after: ZHUHAI COLIGEN CO., LTD. Address before: 519000 Guangdong city of Zhuhai province Jinding town High-tech Zone Kwun Tong Sand Hill Industrial Zone, 1 factory buildings Patentee before: ZHUHAI COLIGEN CO., LTD. |