CN103969649A - 一种倒车测距方法、装置及系统 - Google Patents

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CN103969649A CN201410165650.1A CN201410165650A CN103969649A CN 103969649 A CN103969649 A CN 103969649A CN 201410165650 A CN201410165650 A CN 201410165650A CN 103969649 A CN103969649 A CN 103969649A
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Abstract

本发明公开了一种倒车测距方法、装置及系统，属于汽车技术领域。该方法包括：控制所述多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定所述发射超声波的发射时间点；控制所述多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定所述多个第一超生波传感器接收到所述回波信号的回波时间点；根据所述发射时间点和所述回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。本发明实施例通过使用控制器对第一超声波传感器进行一发多收测距控制，降低了系统测距的反应时间，增强了系统测距的灵敏性，可有效地减少由于对障碍物信息报警不及时而造成的碰撞事故。

Description

一种倒车测距方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种倒车测距方法、装置及系统。
背景技术
倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，为一种泊车辅助系统，是汽车泊车或倒车时的安全辅助装置，由超声波传感器、控制器和显示器(或蜂鸣器)等部分组成。倒车雷达系统能以声音或者更为直观的障碍物位置显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了驾驶的安全性。
倒车雷达系统一般采用超声波测距的原理，超声波传感器采用压电陶瓷设计，此原件能将电压信号转化成机械振动信号，也能由机械振动转化为电压信号，可同时当超声波的发射和接收装置。现有技术中倒车雷达系统一般采用一发一收模式，每个超声波传感器发出的超声波只能由自身回收；通常使用多个不同方位的超声波传感器依次进行测距来判断汽车周围障碍物的情况，每个传感器的测距时间约为30ms，多个传感器的测距时间累加起来为一个测距周期。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
根据上述泊车系统设定，如果采用一般的前四后四八个传感器进行测距，超声波传感器只能在240ms后反馈障碍物信息，在车速10Km/h的情况下汽车已经行驶0.67m，而一般设定危险警告区(停车区)距离车辆为0.35m，在汽车前后存在障碍物的情况下车辆完全来不及反应。因此，现有技术中一发一收模式的倒车雷达系统，系统测距周期时间长，对障碍物信息反馈较慢，存在安全隐患。
发明内容
为了解决现有技术中倒车雷达系统测距周期长，对障碍物信息反馈较慢的问题，本发明实施例提供了一种倒车测距方法、装置及系统。技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种倒车测距方法，适用于控制多个第一超声波传感器进行测距，所述方法包括：
控制所述多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定所述发射超声波的发射时间点；
控制所述多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定所述多个第一超生波传感器接收到所述回波信号的回波时间点；
根据所述发射时间点和所述回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
可选地，所述方法还包括：在所述控制多个第一超声波传感器进行测距的同时，控制多个第二超声波传感器进行测距，所述多个第一超声波传感器位于所述汽车的车尾，所述多个第二超声波传感器位于所述汽车的车头。
可选地，所述方法还包括：判断所述垂直距离是否小于预设距离；若所述垂直距离小于所述预设距离，则发出警告。
可选地，所述方法还包括：显示所述垂直距离。
另一方面，本发明实施例还提供一种倒车测距装置，适用于控制多个第一超声波传感器进行测距，所述装置包括：
第一控制单元，用于控制所述多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定所述发射超声波的发射时间点，控制所述多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定所述多个第一超生波传感器接收到所述回波信号的回波时间点；
计算单元，用于根据所述发射时间点和所述回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
可选地，所述装置还包括：第二控制单元，用于在所述控制多个第一超声波传感器进行测距的同时，控制多个第二超声波传感器进行测距，所述多个第一超声波传感器位于所述汽车的车尾，所述多个第二超声波传感器位于所述汽车的车头。
可选地，所述装置还包括：判断单元，用于判断所述垂直距离是否小于预设距离；报警单元，用于在所述判断单元判断所述垂直距离小于预设距离时，发出警告。
可选地，所述装置还包括：显示单元，用于显示所述垂直距离。
另一方面，本发明实施例还提供了一种倒车测距系统，所述系统包括：控制器、多个第一超声波传感器，
所述多个第一超声波传感器用于在所述控制器的控制下发射超声波并接收回波信号；
所述控制器用于控制所述多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定所述发射超声波的发射时间点，控制所述多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定所述多个第一超生波传感器接收到所述回波信号的回波时间点；根据所述发射时间点和所述回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
可选地，所述系统还包括：多个第二超声波传感器，用于在所述控制器的控制下发射超声波并接收回波信号，所述控制器还用于在控制所述多个第一超声波传感器进行测距的同时，控制所述多个第二超声波传感器进行测距，所述多个第一超声波传感器位于所述汽车的车尾，所述多个第二超声波传感器位于所述汽车的车头。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：
本发明实施例通过使用控制器对第一超声波传感器进行一发多收测距控制，降低了系统测距的反应时间，增强了系统测距的灵敏性，可有效地减少由于对障碍物信息报警不及时而造成的碰撞事故。
附图说明
图1是本发明实施例提供的应用场景图；
图2是本发明实施例1提供的一种倒车测距方法的方法流程图；
图3是本发明实施例2提供的一种倒车测距方法的方法流程图；
图4是本发明实施例2提供的发射阶段超声波传感器工作状态图；
图5是本发明实施例2提供的接收阶段超声波传感器工作状态图；
图6是本发明实施例提供的一种一发一收模式时的测距时序图。
图7是本发明实施例3提供的一种倒车测距装置结构示意图；
图8是本发明实施例4提供的一种倒车测距装置结构示意图；
图9是本发明实施例5提供的一种倒车测距系统结构示意图；
图10是本发明实施例6提供的一种倒车测距系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
下面先简单介绍一下本发明中实施例的应用场景。参见图1，驾驶员在泊车、倒车或起动车辆时，车辆行进路径上可能会存在障碍物B0，障碍物B0在驾驶员的视野死角，驾驶员为保证避免与障碍物B0碰撞，需要前后左右探视来进行规避，十分不便，因此引进本实施例的倒车测距方法、装置及系统，对障碍物B0进行定位测距来解决安全隐患。
实施例1
如图2所示，本发明实施例提供了一种倒车测距方法，适用于控制多个第一超声波传感器进行测距，多个第一超声波传感器可以设置在车头，也可以设置在车尾。该方法包括：
S10：控制多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波；
S11：确定第一超声波传感器发射超声波的发射时间点；
S12：控制多个第一超声波传感器同时接收回波信号；
S13：分别确定多个第一超生波传感器接收到回波信号的回波时间点；
S14：根据发射时间点和回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
本发明实施例通过对第一超声波传感器进行一发多收测距控制，精准计算汽车与障碍物之间的垂直距离，降低了系统测距的反应时间，增强了系统测距的灵敏性，可有效地减少由于原有倒车测距方法反应时间较长，对障碍物信息报警不及时而造成的碰撞事故。
实施例2
如图3所示，本发明实施例提供了一种倒车测距方法，适用于控制多个第一超声波传感器和多个第二超声波传感器进行测距，该方法包括：
S20：控制多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波。
具体地，如图4所示，本发明实施例中，汽车的尾部设置四个第一超声波传感器T1、T2、T3、T4，障碍物B1在汽车泊车路径上，发射超声波时只有第一超声波传感器T1工作。
S21：确定第一超声波传感器发射超声波的发射时间点。
具体地，第一超声波传感器T1发射超声波时，由控制器记录发射时间点。超声波为声波频率中超过20KHz的部分，在空气中一般使用的频率范围为20KHz到100KHz。超声波传感器是采用压电陶瓷来设计的，此元件能将电压信号转化成机械振动信号，也能由机械振动转化为电压信号，可同时当超声波的发射和接收装置。
S22：控制多个第一超声波传感器同时接收回波信号。
具体地，如图5所示，接收回波时，所有第一超声波传感器都工作，T1、T2、T3、T4均接收从障碍物处折返的回波信号。
S23：分别确定多个第一超生波传感器接收到回波信号的回波时间点。
具体地，由控制器记录每个第一超声波传感器反馈的回波时间点。
S24：根据发射时间点和回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
采用超声波传感器的测距原理如下：首先由控制器发送40KHz或者58KHz的频率信号，经过传感器内部变压器升压后驱动传感器压电陶瓷振动，产生超声波，超声波在传输的过程中遇到到障碍物产生回波信号，由压电陶瓷接收回波信号，回波信号经过放大后，由控制器计算从发射到回波的时间差来计算各个超声波传感器与障碍物之间的距离，从而得到障碍物的位置。
障碍物的位置可能在汽车的行驶方向的正前方、左前方或者右前方，为了精确定位障碍物的实际位置，本实施例中采用多个第一超声波传感器分别接收回波信号，根据各个第一超声波传感器的回波时间点与发射时间点的时间差以及已知的超声波传播速度，可以计算得到各个第一超声波传感器与障碍物之间的距离，障碍物有大有小，导致测得的各个第一超声波传感器与障碍物之间的距离也有所不同。根据各个第一超声波传感器与障碍物之间的距离，使用三角定位法进行计算才能获得障碍物与汽车间的垂直距离，也即倒车测距所需的实际的障碍物与汽车间的距离。
S25：判断垂直距离是否小于预设距离，如果垂直距离小于预设距离，进入步骤S26，如果垂直距离不小于预设距离，进入步骤S27。
具体地，获取汽车与障碍物之间的垂直距离后，控制器会判断垂直距离对汽车来说是否安全，预设距离为预先设定的安全距离，如果垂直距离小于安全距离，说明汽车已经距离障碍物很近，继续行驶的情况下很容易碰撞障碍物。
S26：发出警告，在发出警告的同时可以控制停车。
具体地，由控制器控制报警器发出警告，同时控制汽车停止行驶，避免触碰障碍物。
S27：控制汽车继续行驶。
可选地，该方法还包括：在控制多个第一超声波传感器进行测距的同时，控制多个第二超声波传感器进行测距，多个第一超声波传感器位于汽车的车尾，多个第二超声波传感器位于所述汽车的车头。如图4所示，汽车的车头位置还设置有另外一组第二超声波传感器T5、T6、T7、T8，第一超声波传感器T1、T2、T3、T4位于汽车的车尾。倒车时汽车会前后多次来回行驶来调整正确的方向及路径，因此需要准确感知车前及车后的障碍物。本发明实施例中将超声波传感器分成第一超声波传感器及第二超声波传感器两组，同时进行障碍物检测，两组传感器之间由车身阻隔同时测距时不会产生影响，这样可以快速确定车前及前后的障碍物情况，缩减系统测距的反应时间。
具体地，步骤S20还可以包括：控制多个第二超声波传感器中的一个第二超声波传感器发射超声波。发射超声波时可以选择控制第二超声波传感器T5工作。
步骤S21还可以包括：确定第二超声波传感器发射超声波的发射时间点。
具体地，第二超声波传感器T5发射超声波时，由控制器记录发射时间点。
步骤S22还可以包括：控制多个第二超声波传感器同时接收回波信号。
具体地，接收回波时，所有第二超声波传感器都工作，T5、T6、T7、T8均接收从障碍物处折返的回波信号。
步骤S23还可以包括：分别确定多个第二超生波传感器接收到回波信号的回波时间点。
具体地，由控制器记录每个第二超声波传感器反馈的回波时间点。
步骤S24中可以同时分别计算汽车与车前障碍物、车后障碍物的垂直距离。
如图6所示，为现有技术中一发一收模式时，八个传感器依次工作测距时的测距时序图，当控制器在IGN上电后开始测距时，首先启动后左传感器测距，然后依次为后左中、后右中、后右、前左、前左中、前右中、前右测距，每个传感器测距时间为30ms，那么八个传感器完成一个周期侧测距时间即为240ms。根据泊车系统设定，无论是采用蜂鸣器报警或者是仪表显示障碍物距离加蜂鸣器报警的方式，一个测距周期内，前右传感器都只能在240ms后才能报出障碍物的距离信息。根据以上信息，假设泊车时车速为10Km/h，根据S＝V*T，则前右传感器在有效报出障碍物距离信息前车辆行进距离S＝10Km/h*240ms≈0.67m，在泊车系统设计时一般设定危险警告区(停车区)距离车辆0.35m，而0.67m为非危险警告区，只是为预警区，这时车辆驾驶人员仍然在移动车辆向障碍物存在的方向移动，那么若在泊车时，车辆前部约0.67m内存在障碍物，则泊车系统只能报出预警区信息，在报出危险警告前，车辆已经与障碍物碰撞，造成车辆或车辆内人员损伤。
而本发明实施例中同样是前四后四共八个传感器进行测距，但是采用了一发多收模式，汽车的车头位置设置一组第二超声波传感器T5、T6、T7、T8，汽车的车尾位置设置一组第一超声波传感器T1、T2、T3、T4，两组之间互不影响。如上所述，开始测距时可以同时只控制T1、T5发射超声波，接收回波信号时，八个传感器同时接收，整个测距过程中测距时间为30ms，假设泊车时车速为10Km/h，在有效报出障碍物距离信息前车辆行进距离为S＝10Km/h*30ms≈0.08m，此距离可以忽略，完全能保证车辆内人员的安全。
可选地，该方法还可以包括：实时显示本车与障碍物之间的垂直距离。
本发明实施例通过使用控制器对第一超声波传感器进行一发多收测距控制，并且进行第一超声波传感器、第二超声波传感器的分组同时测距控制，降低了系统测距的反应时间，增强了系统测距的灵敏性，可有效地减少由于原有倒车测距方法反应时间较长，对障碍物信息报警不及时而造成的碰撞事故。
实施例3
如图7所示，本发明实施例还提供一种倒车测距装置，适用于控制多个第一超声波传感器进行测距，多个第一超声波传感器可以设置在车头，也可以设置在车尾，该装置的倒车测距方式请参考实施例2，该装置包括：
第一控制单元201，用于控制多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定发射超声波的发射时间点，控制多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定多个第一超生波传感器接收到回波信号的回波时间点；
计算单元202，用于根据发射时间点和回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
本发明实施例通过使用第一控制单元对第一超声波传感器进行一发多收测距控制，使用计算单元精准计算汽车与障碍物之间的垂直距离，降低了系统测距的反应时间，增强了系统测距的灵敏性，可有效地减少由于倒车测距系统反应时间较长，对障碍物信息报警不及时而造成的碰撞事故。
实施例4
如图8所示，本发明实施例还提供一种倒车测距装置，适用于控制多个第一超声波传感器和多个第二超声波传感器进行测距，该装置的倒车测距方式请参考实施例2，该装置包括：
第一控制单元301，用于控制多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定发射超声波的发射时间点，控制多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定多个第一超生波传感器接收到回波信号的回波时间点；
计算单元302，用于根据发射时间点和回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
可选地，该装置还包括第二控制单元303，用于在控制多个第一超声波传感器进行测距的同时，控制多个第二超声波传感器进行测距，多个第一超声波传感器位于汽车的车尾，多个第二超声波传感器位于汽车的车头。
可选地，该装置还包括判断单元304，用于判断垂直距离是否小于预设距离；报警单元305，用于在判断单元判断垂直距离小于预设距离时，发出警告。
可选地，该装置还包括显示单元306，用于显示垂直距离。
本发明实施例通过使用第一控制单元、第二控制单元对第一超声波传感器进行一发多收测距控制，并且进行第一超声波传感器、第二超声波传感器的分组同时测距控制，使用计算单元精准计算汽车与障碍物之间的垂直距离，降低了系统测距的反应时间，增强了系统测距的灵敏性，可有效地减少由于倒车测距装置反应时间较长，对障碍物信息报警不及时而造成的碰撞事故。
实施例5
如图9所示，本发明实施例还提供了一种倒车测距系统，该系统的倒车测距方式请参考实施例2，该系统包括：控制器401、多个第一超声波传感器402，
多个第一超声波传感器402用于在控制器401的控制下发射超声波并接收回波信号；
控制器401用于控制多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定发射超声波的发射时间点，控制多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定多个第一超生波传感器接收到回波信号的回波时间点；根据发射时间点和回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
本发明实施例通过使用控制器对多个第一超声波传感器进行一发多收测距控制，精准计算汽车与障碍物之间的垂直距离，降低了系统测距的反应时间，增强了系统测距的灵敏性，可有效地减少由于倒车测距系统反应时间较长，对障碍物信息报警不及时而造成的碰撞事故。
实施例6
如图10所示，本发明实施例还提供了一种倒车测距系统，该系统的倒车测距方式请参考实施例2，该系统包括：控制器501、多个第一超声波传感器502，
多个第一超声波传感器用于发射超声波并接收回波信号；
控制器与多个第一超声波传感器电连接，用于控制第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定发射超声波的发射时间点，控制多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定多个第一超生波传感器接收到回波信号的回波时间点；根据发射时间点和回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离；
该系统还可以包括报警器504以及显示器505，报警器504与控制器501电连接，用于在控制器501判断垂直距离小于预设距离后，发出警告；显示器505与控制器501电连接，用于在控制器501计算汽车与障碍物之间的垂直距离后显示本车与障碍物之间的垂直距离。
进一步地，该系统还可以包括第二超声波传感器503，用于在使用多个第一超声波传感器进行测距的同时，由控制器控制多个第二超声波传感器进行测距，多个第一超声波传感器位于汽车的车尾，多个第二超声波传感器位于汽车的车头。
本发明实施例通过使用控制器对多个第一超声波传感器进行一发多收测距控制，并且进行第一超声波传感器、第二超声波传感器的分组同时测距控制，降低了系统测距的反应时间，增强了系统测距的灵敏性，可有效地减少由于倒车测距系统反应时间较长，对障碍物信息报警不及时而造成的碰撞事故。
需要说明的是：上述实施例提供的倒车测距装置在工作时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述实施例提供的倒车测距装置与倒车测距方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种倒车测距方法，适用于控制多个第一超声波传感器进行测距，其特征在于，所述方法包括：
控制所述多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定所述发射超声波的发射时间点；
控制所述多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定所述多个第一超生波传感器接收到所述回波信号的回波时间点；
根据所述发射时间点和所述回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述控制多个第一超声波传感器进行测距的同时，控制多个第二超声波传感器进行测距，所述多个第一超声波传感器位于所述汽车的车尾，所述多个第二超声波传感器位于所述汽车的车头。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述垂直距离是否小于预设距离；
若所述垂直距离小于所述预设距离，则发出警告。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
显示所述垂直距离。
5.一种倒车测距装置，适用于控制多个第一超声波传感器进行测距，其特征在于，所述装置包括：
第一控制单元，用于控制所述多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定所述发射超声波的发射时间点，控制所述多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定所述多个第一超生波传感器接收到所述回波信号的回波时间点；
计算单元，用于根据所述发射时间点和所述回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二控制单元，用于在所述控制多个第一超声波传感器进行测距的同时，控制多个第二超声波传感器进行测距，所述多个第一超声波传感器位于所述汽车的车尾，所述多个第二超声波传感器位于所述汽车的车头。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
判断单元，用于判断所述垂直距离是否小于预设距离；
报警单元，用于在所述判断单元判断所述垂直距离小于预设距离时，发出警告。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
显示单元，用于显示所述垂直距离。
9.一种倒车测距系统，其特征在于，所述系统包括：控制器、多个第一超声波传感器，
所述多个第一超声波传感器用于在所述控制器的控制下发射超声波并接收回波信号；
所述控制器用于控制所述多个第一超声波传感器中的一个第一超声波传感器发射超声波，并确定所述发射超声波的发射时间点，控制所述多个第一超声波传感器同时接收回波信号，并分别确定所述多个第一超生波传感器接收到所述回波信号的回波时间点；根据所述发射时间点和所述回波时间点的时间差，计算汽车与障碍物之间的垂直距离。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
多个第二超声波传感器，用于在所述控制器的控制下发射超声波并接收回波信号，所述控制器还用于在控制所述多个第一超声波传感器进行测距的同时，控制所述多个第二超声波传感器进行测距，所述多个第一超声波传感器位于所述汽车的车尾，所述多个第二超声波传感器位于所述汽车的车头。
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