CN101311746A - 可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，该装置在内存中划分有多个储存字段，该多个储存字段分别对应超音波信号可传达的位置坐标，然后由中央处理器分析超音波反射信号计算出障碍物的位置坐标数据，并据此在该储存字段中填入代表是否有障碍物的状态数据，然后由视频迭加模块依据各储存字段所代表的位置坐标，在视频撷取器所撷取的视频图像中划分对应的区域，再配合超音波传感器的位置与各储存字段内存的状态数据，使显示器呈现出超音波传输路径与视频撷取器所撷取的视频图像两者迭加的图像。

Description

可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置

技术领域

本发明是关于一种车用障碍物检测装置，尤指一种可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置。

背景技术

在科技越来越发达的今天，倒车雷达几已成为汽车的基本配备，一般倒车雷达是在车尾处装设超音波传感器，在排入倒退文件时即启动超音波传感器发射超音波信号，当超音波信号遇到障碍物时，折返并由该超音波传感器接收，再利用设于车内的声音警示器提示传达障碍物信息予驾驶人员，由此辅助驾驶人员顺利完成停车过程。

目前市面上有一种较佳的倒车雷达装置，是更进一步利用摄影机拍摄后方图像，再由显示器呈现后方图像供驾驶人员观看，令驾驶人员除可听到声音提示了解车后障碍物信息，更可通过观看显示器所呈现的图像，更加了解车后的障碍物位置；甚至有业者更利用计算超音波折返的时间，求得障碍物与车尾的距离，并于显示器上以数字呈现该距离，希望可提供驾驶人员最完备的信息。

在使用上述倒车雷达装置时，仍无法具体得知车尾与障碍物的相对关系，虽然显示器上已呈现表示距离的数字信息，但对驾驶人员而言这仅仅是一数字呈现，而无法由画面上直接获得代表与障碍物距离的图像式概念，故必须要将数字概念再次转换为实际的距离概念。因此，若要提供驾驶人员更多更完善的倒车信息，以减少驾驶人员倒车时发生碰撞的机会，仍有待谋求一个较佳的方案。

发明内容

为提供驾驶人员更明确的倒车信息，本发明的主要目的在于提供一种可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，其可呈现超音波信号的传输路径，供驾驶人员轻易了解车尾与障碍物的距离与相对位置。

为达成前述目的所采取的主要技术手段是前述可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，包括：

多个超音波传感器，用于发射与接收超音波信号；

中央处理器，用于连接且控制前述多个超音波传感器，通过计算超音波传感器发出与接收超音波信号的时间间隔，以求出障碍物的位置坐标数据；

内存，用于划分有多个储存字段，该多个储存字段分别对应超音波信号可传达的不同区域的坐标，且所述内存用于连接前述中央处理器，以根据该中央处理器所计算出的障碍物位置坐标数据，在各储存字段中填入对应代表是否有障碍物的状态数据；

视频撷取器，用于撷取车后方的视频图像；

视频迭加模块，用于连接前述中央处理器以及视频撷取器，根据内存内各储存字段所代表的坐标，在视频撷取器所撷取的视频图像画面中划分出多个对应的坐标区域，再配合超音波传感器的位置和储存字段内存的状态数据，在该视频图像中迭加超音波传输路径图像；以及

显示器，用于连接前述视频迭加模块，以显示经视频迭加模块处理的视频图像。

利用上述技术手段，本发明通过将超音波传感器的感测范围划分为多个微小感测区，并在内存内相应的储存字段处记录有无障碍物的状态数据，再由视频迭加模块将视频撷取器所撷取的视频图像与该状态数据结合，以在显示器上呈现对应无障碍物区域坐标的超音波传输路径与视频撷取器所撷取的视频图像两者迭加的图像，该超音波传输路径可提供驾驶人员更直观地判断车尾与障碍物之间距离，进而减少倒车时碰撞的机会。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的功能框图；

图2为本发明一较佳实施例中该超音波传感器的超音波感测范围示意图；

图3为本发明一较佳实施例中该超音波传感器、中央处理器、传感器驱动电路、多任务器、放大电路、内存以及声音警示模块的电路图；

图4为本发明一较佳实施例中该视频迭加模块的电路图；

图5为本发明一较佳实施例中该显示器上的坐标区域示意图；

图6为系本发明一较佳实施例中该显示器呈现超音波传输路径与车后方视频图像迭加的图像示意图。

图中，

10    超音波传感器

101   传感器驱动电路      102   多任务器

103   放大电路

20    中央处理器          30    内存

40    视频撷取器          41    坐标区域

50    视频迭加模块        51    电流提升单元

52    同步分离单元        53    处理单元

60    显示器              70    声音警示模块

71    警报驱动电路        72    蜂鸣器

80    超音波传输路径图像

具体实施方式

关于本发明的一较佳实施例，请参阅图1所示，包括多个超音波传感器10、中央处理器20、多个传感器驱动电路101、多任务器102、放大电路103、内存30、视频撷取器40、视频迭加模块50、显示器60以及声音警示模块70。

请参阅图2所示，各超音波传感器10设于车尾处用于发射超音波信号，当超音波信号的传递路线上有障碍物时，该超音波信号将被障碍物反射，由超音波传感器10接收，并根据反射的超音波信号输出坐标计算信号。

该中央处理器20连接且控制前述多个超音波传感器10，通过计算超音波传感器10发出与接收超音波信号的时间间隔，以求出障碍物的位置坐标数据，如图3所示，本实施例中所述中央处理器20是使用ATMEL公司的ATMega8处理器，该ATMega8处理器并内含有一个容量为1千字节(kb，kilo-bytes)的随机存储器(RAM，Random-Access Memory)。

该多个传感器驱动电路101分别对应连接于前述超音波传感器10与该中央处理器20，请参阅图3所示，该多个传感器驱动电路101分别包括晶体管Q1、Q2、Q3、Q4以及变压器T1、T2、T3、T4，其中该晶体管Q1、Q2、Q3、Q4的基极连接该中央处理器20，而集电极则连接变压器T1、T2、T3、T4以及超音波传感器10，中央处理器20发出脉冲信号，经晶体管Q1、Q2、Q3、Q4以及变压器T1、T2、T3、T4将脉冲信号放大后，送给该超音波传感器10，即可发出超音波信号。

又如图3所示，该多任务器102连接于前述多个超音波传感器10，以分时送出从各超音波传感器10输出的坐标计算信号。

该放大电路103连接于前述中央处理器20与该多任务器102之间，放大从多任务器102接收的坐标计算信号后，再输出至该中央处理器20中，请配合参阅图3所示，本实施例中所述放大电路103主要是由第一、第二与第三运算放大器U1C、U1D、U1A、电阻R5以及电容C8构成，其中：

该第一运算放大器U1C的反相输入端连接该多任务器102，用于接收并放大该多任务器102所输出的坐标计算信号；

该第二运算放大器U1D的反相输入端连接该第一放大器U1C的输出端，且该电阻R5和电容C8跨接于第二放大器U1D的反相输入端与输出端之间，组成一个带通滤波器，以滤除坐标计算信号内的噪声；

该第三运算放大器U1A的反相输入端连接该第二放大器U1D的输出端，而输出端则连接该中央处理器20，将滤除噪声后的坐标计算信号再次放大后送入中央处理器20，该中央处理器20即可由此分析计算出以车尾作为基准时，该障碍物的位置坐标。

该内存30连接前述中央处理器20，在本实施例中，所述内存30即是该ATMega8处理器内建的RAM，且该内存30内划分有多个对应车后坐标的储存字段，并由该中央处理器20在各储存字段中填入对应代表是否有障碍物的状态数据，在本实施例中，对应有障碍物处的储存字段内填入1，而对应无障碍物处的储存字段内则填入0。

该视频撷取器40撷取车后方的图像而送出视频图像信号，而该视频迭加模块50连接前述中央处理器以及视频撷取器，以根据内存内各储存字段所代表的坐标，在视频撷取器所撷取的视频图像画面中设定出对应的坐标区域，再配合超音波传感器的位置和储存字段内存的状态数据，在该视频图像中迭加多个超音波传输路径图像

请进一步参阅图4所示，在本实施例中，该视频迭加模块50包括：

电流提升单元51，用于连接前述视频撷取器40，将视频撷取器40所送出的视频图像信号的信号强度提升，在本实施例中，所述电流提升单元51包括第一、第二和第三晶体管Q605、Q606、Q607，其中该第二晶体管Q606的基极连接该视频撷取器40以及该第一晶体管Q605的射极，该第三晶体管Q607的基极连接该第二晶体管Q606的射极，该第三晶体管Q607的集电极则与第一与第二晶体管Q605、Q606的集电极相互连接；

同步分离单元52，用于连接前述电流提升单元51，将视频图像信号区分为行扫描数据与场扫描数据；在本实施例中，该同步分离单元52包括第一积分电路521和第二积分电路522，其中，该第一积分电路521由两个晶体管Q601和Q602、三个电阻R603、R604、R605以及电容C605组成，并连接前述电流提升单元51，以从视频图像信号中分离出行扫描数据；该第二积分电路522由四个电阻R607、R608、R609、R625以及两个电容C607、C608所组成，并连接前述第一积分电路521，以从视频图像信号中分离出场扫描数据；

处理单元53，用于连接前述同步分离单元52与中央处理器20，通过该中央处理器20获取内存30中各储存字段内的状态数据，以及获取该同步分离单元52所输出的行扫描数据与场扫描数据，请参阅图5所示，利用该行扫描与场扫描数据于该视频图像画面中设定出对应内存30中各储存字段所代表坐标的坐标区域41，再配合超音波传感器10的位置和储存字段内存状态数据为0处，如图6所示，在该视频图像中迭加上多个超音波传输路径图像80；在本实施例中，如图4所示，所述处理单元53由两个集成电路(IC，IntegratedCircuits)单元U602、U603组成。

该显示器60用于连接前述视频迭加模块50，以显示迭加有超音波传输路径图像80的车后方视频图像如图6所示。

又请参阅图1与图2所示，该声音警示模块70连接该中央处理器20，并包括警报驱动电路71以及蜂鸣器72，其中该蜂鸣器72连接该警报驱动电路71，当障碍物过于接近车尾时，由该中央处理器20侦察感知，并通过该警报驱动电路71控制所述蜂鸣器72发出警示音以通知驾驶人员留意。

由上述可知，本发明可对于检测到的障碍物进行准确的定位，并将定位结果对应储存于该内存中，之后再由该视频迭加模块将视频撷取器所撷取到的车后方视频图像和内存内存储的障碍物位置进行迭加处理，从而在显示器上呈现出超音波传输路径与车后方视频图像两者迭加的图像，因此，本发明的倒车雷达不但可检知障碍物的实际位置，该超音波传输路径与车后方视频图像两者迭加的图像还可使驾驶人员更直观地判断车尾与障碍物之间距离，再配合声音警示模块以警示音告知驾驶人员留意，从而减少倒车时发生碰撞的机会。

本发明虽已在前述实施例中所揭露，但并不仅限于前述实施例中所提及的内容，在不脱离本发明的精神和范围内所作的任何变化与修改，均属于本发明的保护范围。

综上所述，本发明已具备显著的进步，并符合发明专利申请的要求和条件，因此，依法提起申请。

Claims (9)

1.一种可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，其特征在于，包括：

多个超音波传感器，用于发射与接收超音波信号；

中央处理器，用于连接且控制前述多个超音波传感器，通过计算超音波传感器发出与接收超音波信号的时间间隔，求出障碍物与超音波传感器的相对位置坐标数据；

内存，用于连接前述中央处理器并划分有多个储存字段，该多个储存字段对应超音波信号可传达的区域的多个坐标，且根据前述位置坐标数据，在各储存字段中填入代表是否有障碍物的对应状态数据；

视频撷取器，用于撷取车后方的视频图像；

视频迭加模块，用于连接前述中央处理器以及视频撷取器，以根据内存内各储存字段所代表的坐标，在视频撷取器所撷取的视频图像画面中设定出对应的坐标区域，再配合超音波传感器的位置和储存字段内存储的状态数据，在该视频图像中迭加多个超音波传输路径图像；以及

显示器，用于连接前述视频迭加模块，以显示经视频迭加模块处理的视频图像。

2.根据权利要求1所述的可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，其特征在于，该视频迭加模块包括：

电流提升单元，用于连接前述视频撷取器，将视频撷取器所送出的视频图像信号的电流提升；

同步分离单元，用于连接前述电流提升单元，以将视频图像信号区分为行扫描数据与场扫描数据；

处理单元，用于连接前述同步分离单元与中央处理器，以通过该中央处理器获取内存中各储存字段内的状态数据，以及接收该同步分离单元所输出的行扫描数据与场扫描数据，并利用该行扫描与场扫描数据在该视频图像画面中设定出对应内存中各储存字段所代表坐标的坐标区域，再配合超音波传感器的位置和储存字段内存储的状态数据，在该视频图像中迭加上多个超音波传输路径图像。

3.根据权利要求2所述的可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，其特征在于，该同步分离单元包括：

第一积分电路，用于连接前述电流提升单元，以从视频图像信号中分离出行扫描数据，并送入该处理单元；

第二积分电路，用于连接前述第一积分电路，以从视频图像信号中分离出场扫描数据，并送入该处理单元。

4.根据权利要求2所述的可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，其特征在于，该电流提升单元包括：

第一晶体管；

第二晶体管，其基极连接该视频撷取器以及该第一晶体管的射极；及

第三晶体管，其基极连接第二晶体管的射极，而集电极则与该第一与第二晶体管的集电极相互连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，其特征在于，该装置进一步包括多个传感器驱动电路，该传感器驱动电路分别连接于前述超音波传感器与该中央处理器，各传感器驱动电路并包括晶体管以及变压器，其中各晶体管的基极连接该中央处理器，而集电极则连接对应的变压器与超音波传感器。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，其特征在于，该装置进一步包括多任务器与放大电路，其中：

该多任务器连接于前述多个超音波传感器；

该放大电路连接于前述中央处理器与该多任务器之间，并包括：

第一放大器，其负端输入连接该多任务器；

第二放大器，其负端输入连接该第一放大器的输出端；

一个电阻与一个电容，跨接于第二放大器的负端输入与输出端之间；

第三放大器，其负端输入连接该第二放大器的输出端，而该第三放大器的输出端则连接该中央处理器。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，其特征在于，该装置进一步包括声音警示模块，该声音警示模块包括：

警报驱动电路，连接前述中央处理器；

蜂鸣器，连接前述警报驱动电路，由该中央处理器控制。

8.根据权利要求1至4中任一项所述可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，其特征在于，该内存内建于该中央处理器内。

9.根据权利要求8项所述的可示意障碍物距离的车用障碍物检测装置，其特征在于，该中央处理器是型号为ATMega8的微处理器。

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