CN101782645B - 倒车距离侦测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种倒车距离侦测方法及装置，该装置包括一微处理器、与该微处理器电性连接的数个发射驱动电路、及与该数个发射驱动电路对应连接的数个超声波探头，该微处理器上还电性连接一声音警报单元、显示单元、信号比较器、及一电子开关，该电子开关与信号比较器之间依次电性连接有一选频放大器、放大器、及一信号检波器，每一发射驱动电路与其对应的超声波探头之间均通过一导线电性连接于电子开关上。本发明以多通道扫描方式扫描发射和接收障碍物反射的超声波并予暂存，在完成一次循环后，根据三角形法则计算出障碍物与车身之间的垂直距离，进而作示警及距离显示，该方法及装置提高了测量的准确性，为驾车者提供更为准确的停车及泊车操作提示。

Description

倒车距离侦测方法及装置

技术领域

本发明涉及一种倒车暨泊车辅助装置，尤其涉及一种在倒车暨泊车过程中对障碍物距离侦测的方法及装置。 

背景技术

“停车”是每一位驾驶者都必须面对的问题，有时停车位的规划比较狭窄，在此状况下，驾驶者必须具备丰富的经验及娴熟的技巧才能将车顺利的倒入停车格。当驾驶者的技术不是那么熟练时，非预期的擦撞、碰撞事件就很难避免。为了协助驾驶者解决倒车暨泊车的困难，市面上出现了一种倒车雷达，该倒车雷达又称泊车辅助系统，由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示端等部分组成，其利用超声波发射接收的原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置车尾保险杆上的探头发送超声波，当遇到障碍物时，产生返回波信号，再通过返回波放大器将该信号放大后，后经控制器进行实时分析及数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并由报警装置发出警示信号，以提醒驾驶者，避免撞及障碍物或其它车辆。 

目前常见的倒车暨泊车辅助装置，是在汽车尾部或首部适当位置安装一组超声波探头，一般包括二个或二个以上，超声波探头能够发射某一频率的超声波和接收被障碍物反射的超声波。使用该超声波探头判断其超声波传送的方向上是否有障碍物时，首先超声波探头内的传感器会发出一高振幅超声波信号，而后开始接受超声波的回波信号，若在其接受的超声波信号中有一脉冲产生，则可得知有一障碍物，并可利用发送超声波信号与接受超声波回波信号中的脉冲的时间差，来判断障碍物与超声波传感器之间的距离。此外，目前的倒车暨泊车辅助装置以扫描方式使各超声波探头逐一动作，在同一时间内只有一感应器发射超声波， 亦只有一感应器接收超声波，即在同一时间内由单一超声波探头发射超声波并接收其反射的超声波，通过发射信号和接收信号之间的时间差计算出障碍物与超声波探头之间的距离，然后依次扫描并暂存障碍物与超声波探头之间的距离，最后将所测得距离中的最小值作为障碍物与车身之间的距离。 

然而，利用单一超声波探头发射超声波并接收其反射的超声波，由此得到的距离数据只不过是障碍物与相隔最近的超声波探头之间的直线距离，并不是障碍物与车身之间的垂直距离。很多情况下，障碍物与超声波探头之间的直线距离并不能等同于障碍物与车身的垂直距离，该直线距离并不能代表汽车与障碍物之间的准确距离；如果使用障碍物与超声波探头之间的直线距离表示障碍物与车身之间的垂直距离，则会带来较大的误差。 

发明内容

本发明的一目的在于，提供一种倒车距离侦测方法，其采用多通道扫描方式，使相邻两个传感器的间隔距离与相邻两个传感器所测得的障碍物距离构成三角形，以此计算障碍物与车身的垂直距离； 

本发明的另一目的在于，提供一种倒车距离侦测装置，该装置可以准确测量出障碍物与车身之间的垂直距离，为驾车者提供更为准确的停车及泊车操作提示。 

为实现上述目的，本发明提供一种倒车距离侦测方法，其包括： 

步骤1、在汽车车尾或车首处按预设位置安装数组超声波探头，从而可知各超声波探头之间的距离； 

步骤2、以多通道扫描方式使各组超声波探头逐一动作，在同一时间内由单一超声波探头发射超声波并接收其反射的超声波信号； 

步骤3、各组超声波探头逐一动作，由单一超声波探头发射超声波但由另一超声波探头接收反射的超声波信号； 

步骤4、从步骤2、3所接收的超声波信号中选出所需要频率的超声波信号，对该超声波信号进行信号处理后送至一微处理器； 

步骤5、微处理器对接收到的超声波信号暂存并计算，计算出每组超声波探头与障碍物之间的直线距离； 

步骤6、将相邻两超声波探头之间的距离定义为三角形的底边，且将该相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离定义为三角形的侧边，通过微处理器计算该三角形的高，即得到障碍物与车身之间的垂直距离； 

步骤7、微处理器判断该垂直距离是否进入警示范围内，若是，则发出报警，同时显示障碍物与车身的实际距离。 

所述每一组超声波探头内均设有发射驱动电路，通过触发该发射驱动电路使对应的超声波探头依次发射超声波。 

所述步骤4包括：步骤4.1、利用电子开关对所接收的超声波信号依次进行扫描；步骤4.2、将扫描后的超声波信号送入选频放大器中，选出所需要频率的超声波信号；步骤4.3、将该选出的超声波信号经过信号检波器和信号比较器，经信号处理后送至微处理器。 

所述步骤7包括：步骤7.1、微处理器判断垂直距离是否进入预先设定的警示范围内；步骤7.2、若垂直距离进入该警示范围内，则通过触动报警电路产生报警声，同时通过显示单元同步显示障碍物与车身的实际距离；步骤7.3、若垂直距离未进入该警示范围，则返回步骤2进行重复操作。 

进一步地，本发明还提供一种利用上述方法的倒车距离侦测装置，其包括：一微处理器、与该微处理器电性连接的数个发射驱动电路、及与该数个发射驱动电路对应连接的数个超声波探头，该微处理器上还电性连接一声音警报单元、显示单元、信号比较器、及一电子开关，该电子开关与信号比较器之间依次电性连接有一选频放大器、放大器、及一信号检波器，每一发射驱动电路与其对应的超声波探头之间均通过一导线电性连接于电子开关上。 

所述数组超声波探头按预设位置间隔设置于汽车的车尾或车首处，该每一组超声波探头内均电性连接有一发射驱动电路，通过触发该发射驱动电路使对应的超声波探头依次发射超声波。 

所述超声波探头内设有超声波收发器，超声波探头通过该超声波收发器发送及接受超声波信号。 

所述每一组超声波探头在同一时间内，通过其各自的超声波收发器单独发射超声波并接收其反射的超声波信号。 

所述每一组超声波探头在同一时间内，由单一超声波探头发射超声波但由另一超声波探头接收反射的超声波信号。 

所述声音警报单元内设有报警电路，微处理器通过触发该报警电路以产生报警声音。 

本发明有益效果：本发明所提供的倒车距离侦测方法及装置，其以多通道扫描方式扫描发射超声波和接收障碍物反射的超声波并予暂存，在完成一次循环后，根据三角形法则计算出障碍物与车身之间的垂直距离，进而作示警及距离显示；该倒车距离侦测方法及装置，不仅可以避免多组超声波收发器同时收发信号造成的互相干扰，且该方法及装置避免了以障碍物与传感器之间的直线距离代替障碍物与车身之间的垂直距离，提高了测量的准确性，为驾车者提供了更为准确的停车及泊车操作提示。 

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。 

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。 

附图中，

图1为本发明的倒车距离侦测方法的流程图； 

图2为由本发明一实施例中超声波探头的安装示意图； 

图3为本发明倒车距离侦测装置一实施例的结构示意图； 

图4为本发明倒车距离侦测装置一实施例的工作流程图。 

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其装饰效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。 

如图1所示，本发明提供一种倒车距离侦测方法，其包括： 

步骤1、在汽车车尾或车首处按预设位置安装数组超声波探头，从而可知各超声波探头之间的距离。在本发明实施例中，该数组超声波探头按预设位置等距离间隔设置于汽车的车尾或车首处，该每一组超声波探头内均设有发射驱动电路，通过触发该发射驱动电路使对应的超声波探头依次发射超声波。该超声波是指振动频率大于20000Hz以上的，其每秒的振动次数(频率)甚高，超出了人耳听觉的上限(20000Hz)的声波，由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。 

步骤2、以多通道扫描方式使各组超声波探头逐一动作，在同一时间内由单一超声波探头发射超声波并接收其反射的超声波信号。该步骤中，采用单独的超声波探头发射超声波并由同一超声波探头接收其自身反射的超声波信号，即在同一时间内，只有一组超声波探头发射超声波，亦只有该超声波探头接收超声波信号，该操作可以避免多组超声波收发信号造成互相干扰。 

步骤3、各组超声波探头逐一动作，由单一超声波探头发射超声波但由另一超声波探头接收反射的超声波信号。该步骤中，采用两个超声波探头交叉接收对方发射的超声波。在本发明中，数组超声波探头均依次逐一操作，由单一超声波探头发射超声波，但由相邻的另一超声波探头接收反射的超声波信号。 

步骤4、从步骤2、3所接收的超声波信号中选出所需要频率的超声波信号，对该超声波信号进行信号处理后送至一微处理器。该步骤4进一步包括：步骤4.1、利用电子开关对所接收的超声波信号依次进行扫描；步骤4.2、将扫描后的超声波信号送入选频放大器中，选出所需要频率的超声波信号；步骤4.3、将该选出的超声波信号经过信号检波器和信号比较器，经信号处理后送至微处理器。当接收到的反射超声波信号中有一脉冲产生时，则可得知有一障碍物，并可根据超声波探头发 送超声波与接收到反射的超声波信号中的脉冲的时间差，来判断障碍物与超声波探头之间的距离。 

步骤5、微处理器对接收到的超声波信号暂存并计算，计算出每组超声波探头与障碍物之间的直线距离。以超声波探头发射超声波的时间为基准，在发射超声波时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，接收到反射的超声波信号就立即停止计时，判断自发射超声波至接收到其反射的超声波信号所耗用的时间t，由于超声波在空气中的传播速度为340m/s，因此就可以计算出超声波探头距障碍物的直线距离(s)，即：s＝340t/2，再可依照此障碍物与超声波探头之间的直线距离判断是否有障碍物的出现。 

步骤6、将相邻两超声波探头之间的距离定义为三角形的底边，且将该相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离定义为三角形的侧边，通过微处理器计算该三角形的高，即得到障碍物与车身之间的垂直距离。该相邻两超声波探头之间的距离已知，由前述步骤中计算出相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离，当该相邻两超声波探头之间的距离与该相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离构成三角形的三条边时，以该相邻两超声波探头之间的距离为三角形底边，该相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离为三角形的两侧边，计算该三角形的高，该高即为车身与障碍物之间的垂直距离。 

步骤7、微处理器判断该垂直距离是否进入警示范围内，若是，则发出报警，同时显示障碍物与车身的实际距离。该步骤7进一步包括：步骤7.1、微处理器判断垂直距离是否进入警示范围内；步骤7.2、若垂直距离进入警示范围内，则通过触动报警电路产生报警声，同时通过显示单元同步显示障碍物与车身的实际距离；步骤7.3、若垂直距离未进入警示范围，则返回步骤2进行重复操作。微处理器内预先设有一倒车距离警示范围，当微处理器计算出的车身与障碍物之间的垂直距离进入该倒车距离警示范围内时，则通过触动报警电路产生报警声音，以提示驾车者提高警惕；同时微处理器将其计算出的车身与障碍物之间的垂直距离通过显示单元予以同步显示，使驾车者可以准确得知所驾车辆与障碍物之间的实际距离。由于本发明所得侦测的距离为障碍物与车身的 垂直距离，其较传统的侦测直线距离所得出的数据更为精确，因此可以为驾车者提供更好的倒车及泊车操作提示。 

如图2、3所示，为本发明还提供一种倒车距离侦测装置，其包括：一微处理器1、与该微处理器1电性连接的数个发射驱动电路11、12、13、14，及与该数个发射驱动电路11、12、13、14对应连接的数个超声波探头21、22、23、24，该微处理器1上还电性连接一声音警报单元2、显示单元3、信号比较器4、及一电子开关5，该电子开关5与信号比较器4之间依次电性连接有一选频放大器6、放大器7、及一信号检波器8，每一发射驱动电路与其对应的超声波探头之间均通过一导线电性连接于电子开关5上。 

其中，所述数组超声波探头21、22、23、24间隔设置于汽车10的车尾或车首处。该超声波探头21、22、23、24内设有超声波收发器，超声波探头通过该超声波收发器发送及接受超声波信号。在该每一组超声波探头21、22、23、24内均电性连接有一发射驱动电路11、12、13、14，通过触发该发射驱动电路11、12、13、14使对应的超声波探头21、22、23、24依次发射超声波。该数组数组超声波探头21、22、23、24在同一时间内，可通过其各自的超声波收发器单独发射超声波并接收其反射的超声波信号，其还可以由单一超声波探头发射超声波但由另一超声波探头接收反射的超声波信号。此外，本发明的声音警报单元2内设有报警电路，微处理器1通过触发该报警电路以产生报警声音。 

工作时，微处理器1依次触发各组发射驱动电路11、12、13、14，使对应的超声波探头21、22、23、24依次发射超声波，同时通过电子开关5依次扫描各组超声波探头接收的反射超声波信号，并将所接收的超声波信号送入选频放大器6，选取出所需要的频率信号后送入放大器7，然后经过信号检波器8和信号比较器4，经过系列的信号处理后再送至微处理器1，计算出并暂存超声波探头与障碍物之间的直线距离；由于相邻两超声波探头之间的距离已知，通过微处理器1计算出相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离，当该相邻两超声波探头之间的距离与该相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离构成三角形的三 条边时，以该相邻两超声波探头之间的距离为三角形底边，该相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离为三角形的两侧边，通过微处理器1计算出该三角形的高，该高即为超声波探头与障碍物之间的垂直距离，也即为车身与障碍物之间的垂直距离。微处理器1进而根据预设的倒车距离警示范围判断该垂直距离是否进入警示范围内，若是，则触动声音报警单元2产生报警声，同时通过显示单元3同步显示障碍物与车身的实际距离。 

如图4所示，为本发明倒车距离侦测装置一实施例的工作流程图，在本实施例中，在汽车10的车尾或车首处安装4个超声波探头21、22、23、24。当汽车开始倒车或驻车时，该装置的系统被激活，系统进入初始化，然后设定扫描状态选择哪一个超声波探头将被驱动。 

在本实例中，设置状态0表示超声波探头21将被选择发射超声波和接收超声波信号；状态1表示超声波探头22将被选择发射超声波和接收超声波信号；状态2表示超声波探头23将被选择发射超声波和接收超声波信号；状态3表示超声波探头24将被选择发射超声波和接收超声波信号；状态4表示超声波探头21发射超声波和22接收超声波信号；状态5表示超声波探头2发射超声波和21接收超声波信号；状态6表示超声波探头22发射超声波和23接收超声波信号；状态7表示超声波探头23发射超声波和22接收超声波信号；状态8表示超声波探头23发射超声波和14接收超声波信号；状态9表示超声波探头24发射超声波和23接收超声波信号。 

当该倒车距离侦测装置完成从状态0到状态9的扫描步骤后，该装置中的微处理器1根据已知的相邻两超声波探头之间的间距，判断该相邻两超声波探头之间的距离与该相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离值是否构成一个有效三角形，若是，以该相邻两超声波探头之间的距离为三角形底边，该相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离为三角形的两侧边，通过微处理器1计算出该三角形的高，该高即为车身与障碍物之间的垂直距离。微处理器1内预先设有一倒车距离警示范围，当微处理器1计算出的车身与障碍物之间的垂直距离进入该倒车距离警示范围内时，则通过触动报警电路产生报警声音，以提示驾车者提高警 惕；同时微处理器1将其计算出的车身与障碍物之间的垂直距离通过显示单元予以同步显示，使驾车者可以准确得知所驾车辆与障碍物之间的实际距离。由于本发明所得侦测的距离为障碍物与车身的垂直距离，其较传统的侦测直线距离所得出的数据更为精确，因此可以为驾车者提供更好的倒车及泊车操作提示。 

以上流程即为一个扫描周期，待完成后再初始化回到设定的扫描状态，自动新一轮扫描周期，重复前述操作直到系统激活禁止。 

综上所述，本发明所提供的倒车距离侦测方法及装置，其以多通道扫描方式扫描发射超声波和接收障碍物反射的超声波并予暂存，在完成一次循环后，根据三角形法则计算出障碍物与车身之间的垂直距离，进而作示警及距离显示；该倒车距离侦测方法及装置，不仅可以避免多组超声波收发器同时收发信号造成的互相干扰，且该方法及装置还避免了以障碍物与传感器之间的直线距离代替障碍物与车身之间的垂直距离，提高了测量的准确性，为驾车者提供了更为准确的停车及泊车操作提示。 

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。 

Claims (4)

1.一种倒车距离侦测装置，利用如下倒车距离侦测方法，其特征在于，包括：

步骤1、在汽车车尾或车首处按预设位置安装数组超声波探头，从而可知各超声波探头之间的距离；

步骤2、以多通道扫描方式使各组超声波探头逐一动作，在同一时间内由单一超声波探头发射超声波并接收其反射的超声波信号；

步骤3、各组超声波探头逐一动作，由单一超声波探头发射超声波但由另一超声波探头接收反射的超声波信号；

步骤4、从步骤2、3所接收的超声波信号中选出所需要频率的超声波信号，对该超声波信号进行信号处理后送至一微处理器；

步骤5、微处理器对接收到的超声波信号暂存并计算，计算出每组超声波探头与障碍物之间的直线距离；

步骤6、将相邻两超声波探头之间的距离定义为三角形的底边，且将该相邻两超声波探头与障碍物之间的直线距离定义为三角形的侧边，通过微处理器计算该三角形的高，即得到障碍物与车身之间的垂直距离；

步骤7、微处理器判断该垂直距离是否进入警示范围内，若是，则发出报警，同时显示障碍物与车身的实际距离；

所述每一组超声波探头内均设有发射驱动电路，通过触发该发射驱动电路使对应的超声波探头依次发射超声波；

所述步骤4包括：步骤4.1、利用电子开关对所接收的超声波信号依次进行扫描；步骤4.2、将扫描后的超声波信号送入选频放大器中，选出所需要频率的超声波信号；步骤4.3、将该选出的超声波信号经过信号检波器和信号比较器，经信号处理后送至微处理器；

所述步骤7包括：步骤7.1、微处理器判断垂直距离是否进入预先设定的警示范围内；步骤7.2、若垂直距离进入该警示范围内，则通过触动报警电路产生报警声，同时通过显示单元同步显示障碍物与车身的实际距离；步骤7.3、若垂直距离未进入该警示范围，则返回步骤2进行重复操作；

所述倒车距离侦测装置包括：一微处理器、与该微处理器电性连接的数个发射驱动电路、及与该数个发射驱动电路对应连接的数个超声波探头，该微处理器上还电性连接一声音警报单元、显示单元、信号比较器、及一电子开关，该电子开关与信号比较器之间依次电性连接有一选频放大器、放大器、及一信号检波器，每一发射驱动电路与其对应的超声波探头之间均通过一导线电性连接于电子开关上；

所述数组超声波探头按预设位置间隔设置于汽车的车尾或车首处，该每一组超声波探头内均电性连接有一发射驱动电路，通过触发该发射驱动电路使对应的超声波探头依次发射超声波；

所述超声波探头内设有超声波收发器，超声波探头通过该超声波收发器发送及接受超声波信号。

2.如权利要求1所述的倒车距离侦测装置，其特征在于，所述每一组超声波探头在同一时间内，通过其各自的超声波收发器单独发射超声波并接收其反射的超声波信号。

3.如权利要求1所述的倒车距离侦测装置，其特征在于，所述每一组超声波探头在同一时间内，由单一超声波探头发射超声波但由另一超声波探头接收反射的超声波信号。

4.如权利要求1所述的倒车距离侦测装置，其特征在于，所述声音警报单元内设有报警电路，微处理器通过触发该报警电路以产生报警声音。