CN105022064A - 一种采用汽车侧后方防撞雷达系统的防撞方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用汽车侧后方防撞雷达系统的防撞方法，该方法具体包括如下步骤：步骤1、发射天线发射雷达波束；步骤2、对汽车侧后方防撞功能进行划分；步骤3、针对步骤2中划分的功能进行接收通道的处理；步骤4、信号处理单元对汽车终端控制单元输入的汽车行驶速度V进行判断，根据汽车不同行驶的状态开启不同的汽车侧后方防撞功能。本发明的技术方案通过对盲点监测、泊车辅助、变道辅助、车门开启辅助四大功能进行集成，通过宽窄波束模块对四大功能进行划分，解决了传统汽车防撞雷达功能集成程度低的问题，设计成本低，降低了汽车雷达的使用数量和处理的复杂性。

Description

一种采用汽车侧后方防撞雷达系统的防撞方法

技术领域

本发明属于汽车防撞雷达应用领域，具体涉及一种采用汽车侧后方防撞雷达系统的防撞方法。

背景技术

汽车交通安全一直是社会关注的重要问题，据粗略统计，有70％～90％的交通事故是由驾驶员操作失误所致。汽车防撞雷达通过探测车辆周围的障碍物信息，能够在事故发生前提醒驾驶员注意，以及在紧急状况下帮助驾驶员采取安全措施对减少交通事故发生无疑是非常有用的。

汽车防撞雷达系统的工作原理是发射电磁波，遇到障碍物时反射，不断检测计算障碍物的速度和距离，通过分析对目标进行不同危险程度的报警。雷达探测性能比较稳定，而且不会受到障碍物形状和颜色的影响，对环境的适应性能比较好，测量时间和测量距离都很有优势。在雨雾等恶劣天气情况下也可使用。

欧美一些国家在汽车防撞雷达技术上发展较快，汽车防撞雷达产品的市场应用较为成熟。通过不同的防撞雷达主要实现自动车距巡航控制、盲点监测、变道辅助、泊车辅助等功能。雷达传感器系统一般有天线、前端、信号处理单元、汽车终端控制单元组成。

如图1所示，由于要实现汽车周围各区域的预防碰撞功能，所以每一辆汽车需要安装多个雷达系统，汽车前方、后方、侧方均需要雷达以对来自该方向的碰撞进行预防。

一般地，汽车侧后方的防撞主要是通过汽车雷达的盲点监测、泊车辅助、变道辅助三大功能对汽车后视镜盲点区域、泊车时侧后方区域、相邻车道区域内障碍物探测、预警以及帮助驾驶员采用紧急措施的方法来实现的。

传统的防撞方法通过一部雷达系统同时实现盲点监测和变道辅助两大功能，但是在泊车辅助、停车时车门开启状态下的防撞功能需要增加防撞雷达系统来实现。汽车采用装备多部雷达系统的防撞方法不仅仅会增加汽车装备的成本，而且会增加汽车整车系统处理的复杂性。

发明内容

本发明的目的是解决传统汽车防撞雷达的功能集成度低、汽车装备成本高处理复杂的问题，本发明通过一种采用汽车侧后方防撞雷达系统的防撞方法，对汽车雷达的盲点监测、变道辅助、泊车辅助、车门开启辅助等四大防撞功能进行集成、划分、流程化处理，以单部雷达替代多部雷达的使用，达到汽车防撞雷达的高性能、多功能防撞效果，为安全驾驶带来保障。

一种采用汽车侧后方防撞雷达系统的防撞方法，其中，所述汽车侧后方防撞雷达系统包括天线、前端、信号处理单元、汽车终端控制单元四部分，天线包括一个发射天线、两个接收天线，两个接收天线分为宽波束天线和窄波束天线，由宽波束天线、前端、信号处理单元、汽车终端控制单元组成宽波束模块，由窄波束天线、前端、信号处理单元、汽车终端控制单元组成窄波束模块，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、发射天线发射雷达波束；

步骤2、对汽车侧后方防撞功能进行划分；

步骤3、针对步骤2中划分的功能进行接收通道的处理；

步骤4、信号处理单元对汽车终端控制单元输入的汽车行驶速度V进行判断，根据汽车不同的状态开启不同的汽车侧后方防撞功能。

进一步的，步骤2中对汽车侧后方防撞功能进行划分具体如下：宽波束模块用于盲点监测、泊车辅助；窄波束模块用于变道辅助、车门开启辅助。

进一步的，宽波束模块中的盲点监测功能的实现方法为：雷达系统对盲点区域内障碍物目标进行检测，当障碍物目标与宽波束天线的距离小于预定阈值R_盲点时，汽车终端控制单元以LED灯警示的方式进行预警。

进一步的，宽波束模块中的泊车辅助功能的实现方法为：当汽车需要泊车进行倒车的过程中，对汽车侧后方预定范围A_泊车内的扇形区域进行障碍物检测，并将区域的障碍物信息以角度-距离两维显示的方式，在车头显示面板上显示；当障碍物目标与宽波束天线的距离小于预定阈值R_泊车时，终端控制单元以持续警报声提醒驾驶员停止或者缓慢倒车，避免碰撞。

进一步的，窄波束模块中的变道辅助功能的实现方法为：当汽车需要变道行驶的过程中，对汽车侧后方预定A_变道内的扇形区域进行障碍物检测，当障碍物目标与窄波束天线的距离小于预定阈值R_变道时，终端控制单元对汽车方向盘进行锁定，禁止汽车变道，以避免碰撞。

进一步的，窄波束模块中的车门开启辅助功能的防撞方法为：停车时，对汽车侧后方预定范围A_开启内的扇形区域进行障碍物检测，当检测有运动目标靠近时，以亮灯等级提示的方式提醒注意，必要时锁定车门，以避免碰撞。

进一步的，步骤3针对步骤2中宽窄波束模块划分的功能进行接收通道的处理具体为：通过前端的第1个接收通道对宽波束回波信号进行正交混频，并输出第1通道的I、Q回波信号；通过前端的第2个接收通道对窄波束回波信号进行正交混频，并输出第2通道的I、Q回波信号。

进一步的，步骤3还包括：信号处理单元对第1、第2个接收通道的I、Q回波信号进行采样后，进行数字化处理，得到目标的距离、速度信息，并输出给汽车终端控制单元。

进一步的，步骤4中，信号处理单元对汽车终端控制单元输入的汽车行驶速度V进行判断，根据汽车不同的状态开启不同的汽车侧后方防撞功能具体如下：

当泊车时，泊车辅助功能开启，对汽车侧后方区域探测，并将区域的障碍物信息以角度-距离两维显示的方式，在车头显示面板上显示，预防泊车时障碍物碰撞；

当停车时，车门开启辅助功能开启，对车门侧后方区域探测，当有运动目标靠近时，以亮灯等级提示的方式提醒注意，必要时锁定车门；

当速度小于速度阈值V_阈值行驶时，盲点监测功能开启，对汽车后视镜盲点区域探测，当存在障碍物目标时，以LED灯闪烁警示的方式，提醒驾驶员预防碰撞；

当速度大于速度阈值V_阈值行驶时，变道辅助功能开启，对相邻车道区域探测，当存在障碍物目标时，进行目标提示，必要时锁定方向盘禁止变道以预防碰撞。

有益效果：

本发明的技术方案通过对盲点监测、泊车辅助、变道辅助、车门开启辅助四大功能进行集成，通过宽窄波束模块对四大功能进行划分，功能实现时采用串、并行的流程化处理，解决了传统汽车防撞雷达功能集成程度低的问题，设计成本低，降低了汽车雷达的使用数量和处理的复杂性，对于汽车雷达系统的市场应用具有较好的借鉴意义。

附图说明

图1为汽车防撞雷达布局示意图

图2为宽窄波束天线覆盖区域示意图

图3为汽车侧后方防撞雷达系统功能划分示意图

图4为汽车后视镜盲点区域示意图

图5为接收通道设计流程图

图6为四大功能串、并行流程化处理示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所提供的一种汽车侧后方防撞方法进行说明。

本发明的方法是基于汽车防撞雷达应用需求提出的，该方法采用了一种汽车侧后方防撞雷达系统，系统包含天线、前端、信号处理单元、汽车终端控制单元四部分。

天线采用一个发射天线、两个接收天线的设计方式。两个接收天线分为宽波束天线和窄波束天线，分别覆盖宽波束和窄波束区域。其中宽波束宽度为α，波束覆盖半径为R1；窄波束宽度为β，波束覆盖半径为R2。宽窄天线波束宽度分别为α、β，宽窄波束的中心相差角度γ，如图2所示。本发明采用的汽车侧后方防撞雷达系统取α＝120°、β＝10°、γ＝25°。至此完成了宽窄波束天线的设计，实现汽车了侧后方区域的覆盖。通过宽窄两种波束的不同覆盖区域设计，实现其不同模块功能的划分。宽波束视场范围大、覆盖半径区域小，实现汽车后视镜盲点区域监测、泊车辅助系统功能；窄波束视场范围小、覆盖半径区域大，实现相邻车道变道辅助、停车时车门开启辅助功能。

一种采用汽车侧后方防撞雷达系统的防撞方法，具体包括如下步骤：

步骤1、发射天线发射雷达波束。

步骤2、将宽波束天线、前端、信号处理单元、汽车终端控制单元组成宽波束模块，将窄波束天线、前端、信号处理单元、汽车终端控制单元组成窄波束模块。其中前端、信号处理单元、汽车终端控制单元在宽窄波束模块中为共用。对宽窄波束模块实现的汽车侧后方防撞功能进行划分。宽波束模块包含盲点监测、泊车辅助功能；窄波束模块包含变道辅助、车门开启辅助功能。如图3所示。

具体地，宽波束模块中的盲点监测功能的实现方法为：如图4所示，以汽车右侧的后视镜盲点监测为例，后视镜一般观察侧后方45°区域，当障碍物不在后视镜观察区内进入汽车右侧盲点区域时，雷达系统对盲点区域内障碍物目标进行检测，当目标距离小于5m时，汽车终端控制单元以LED灯警示的方式，在汽车右侧后视镜内闪烁，提醒驾驶员不要进行右转，避免碰撞。

具体地，宽波束模块中的泊车辅助功能的实现方法为：当汽车需要泊车进行倒车的过程中，如图2对汽车侧后方α＝120°，R1＝5m的宽波束扇形区域进行障碍物检测，并将区域的障碍物信息以角度-距离两维显示的方式，在车头显示面板上显示。当距离小于0.5m时，终端控制单元以持续警报声提醒驾驶员停止或者缓慢倒车，避免碰撞。

具体地，窄波束模块中的变道辅助功能的实现方法为：当汽车需要变道行驶的过程中，如图2对汽车侧后方γ＝25°，R2＝70m的窄波束扇形区域进行障碍物检测，当检测目标距离小于10m时，终端控制单元对汽车方向盘进行锁定，禁止汽车变道，避免碰撞。

具体地，窄波束模块中的车门开启辅助功能的防撞方法为：停车时，如图窄波束区域所示，如图2对汽车侧后方γ＝25°，R2＝70m的窄波束扇形区域进行障碍物检测，当检测有运动目标靠近时，汽车终端控制单元以LED灯亮点显示的方式提醒有目标靠近，亮点显示分为3级，当目标距离为30～70m时，以一个亮点显示提醒；当目标距离为8～30m时，以二个亮点显示提醒；当目标距离为0～8m时，以三个亮点显示提醒，并锁定车门，禁止开启，以避免碰撞避免碰撞。

步骤3、针对步骤2中宽窄波束模块划分的功能进行接收通道的处理：通过前端第1个接收通道对宽波束回波信号进行正交混频后输出第1通道的I、Q信号，通过前端第2个接收通道对窄波束回波信号进行正交混频后输出第2通道的I、Q信号。信号处理单元对第1、第2通道的I、Q回波信号进行采样后，进行数字化处理，得到目标的距离、速度信息，输出给汽车终端控制单元，如图5所示。

步骤4、信号处理单元对汽车终端控制单元输入的汽车行驶速度V进行判断，根据汽车不同行驶的状态开启不同的防撞功能。

具体地，步骤4中，信号处理单元对汽车终端控制单元输入的汽车行驶V进行判断，采用串、并行的流程化处理步骤如下：

当泊车时(V<0km/h)，泊车辅助功能开启，对侧后方区域探测，并将区域的障碍物信息以角度-距离两维显示的方式，在车头显示面板上显示，预防泊车时障碍物碰撞；

在停车中(V＝0km/h)，车门开启辅助功能开启，对车门侧后方区域探测，当有运动目标靠近时，以亮灯等级提示的方式提醒注意，必要时锁定车门；

当行驶中(V≥10km/h)，盲点监测功能开启，对汽车后视镜盲点区域探测，当存在障碍物目标时，以LED灯闪烁警示的方式，提醒驾驶员预防碰撞；

当行驶中(V≥40km/h)，变道辅助功能开启，对相邻车道区域探测，当存在障碍物目标时，进行目标提示，必要时锁定方向盘禁止变道以预防碰撞；

通过单部雷达系统对当前车辆处于的行驶状态进行判断，实现上述四大防撞功能，达到多功能系统设计的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用汽车侧后方防撞雷达系统的防撞方法，其中，所述汽车侧后方防撞雷达系统包括天线、前端、信号处理单元、汽车终端控制单元四部分，天线包括一个发射天线、两个接收天线，两个接收天线分为宽波束天线和窄波束天线，由宽波束天线、前端、信号处理单元、汽车终端控制单元组成宽波束模块，由窄波束天线、前端、信号处理单元、汽车终端控制单元组成窄波束模块，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、发射天线发射雷达波束；

步骤2、对汽车侧后方防撞功能进行划分；

步骤3、针对步骤2中划分的功能进行接收通道的处理；

步骤4、信号处理单元对汽车终端控制单元输入的汽车行驶速度V进行判断，根据汽车不同的状态开启不同的汽车侧后方防撞功能。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中对汽车侧后方防撞功能进行划分具体如下：宽波束模块用于盲点监测、泊车辅助；窄波束模块用于变道辅助、车门开启辅助。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，宽波束模块中的盲点监测功能的实现方法为：雷达系统对盲点区域内障碍物目标进行检测，当障碍物目标与宽波束天线的距离小于预定阈值R_盲点时，汽车终端控制单元以LED灯警示的方式进行预警。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，宽波束模块中的泊车辅助功能的实现方法为：当汽车需要泊车进行倒车的过程中，对汽车侧后方预定范围A_泊车内的扇形区域进行障碍物检测，并将区域的障碍物信息以角度-距离两维显示的方式，在车头显示面板上显示；当障碍物目标与宽波束天线的距离小于预定阈值R_泊车时，终端控制单元以持续警报声提醒驾驶员停止或者缓慢倒车，避免碰撞。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，窄波束模块中的变道辅助功能的实现方法为：当汽车需要变道行驶的过程中，对汽车侧后方预定A_变道内的扇形区域进行障碍物检测，当障碍物目标与窄波束天线的距离小于预定阈值R_变道时，终端控制单元对汽车方向盘进行锁定，禁止汽车变道，以避免碰撞。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，窄波束模块中的车门开启辅助功能的防撞方法为：停车时，对汽车侧后方预定范围A_开启内的扇形区域进行障碍物检测，当检测有运动目标靠近时，以亮灯等级提示的方式提醒注意，必要时锁定车门，以避免碰撞。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤3针对步骤2中宽窄波束模块划分的功能进行接收通道的处理具体为：通过前端的第1个接收通道对宽波束回波信号进行正交混频，并输出第1通道的I、Q回波信号；通过前端的第2个接收通道对窄波束回波信号进行正交混频，并输出第2通道的I、Q回波信号。

8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，步骤3还包括：信号处理单元对第1、第2个接收通道的I、Q回波信号进行采样后，进行数字化处理，得到目标的距离、速度信息，并输出给汽车终端控制单元。

9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，步骤4中，信号处理单元对汽车终端控制单元输入的汽车行驶速度V进行判断，根据汽车不同的状态开启不同的汽车侧后方防撞功能具体如下：

当泊车时，泊车辅助功能开启，对汽车侧后方区域探测，并将区域的障碍物信息以角度-距离两维显示的方式，在车头显示面板上显示，预防泊车时障碍物碰撞；

当停车时，车门开启辅助功能开启，对车门侧后方区域探测，当有运动目标靠近时，以亮灯等级提示的方式提醒注意，必要时锁定车门；

当速度小于速度阈值V_阈值行驶时，盲点监测功能开启，对汽车后视镜盲点区域探测，当存在障碍物目标时，以LED灯闪烁警示的方式，提醒驾驶员预防碰撞；

当速度大于速度阈值V_阈值行驶时，变道辅助功能开启，对相邻车道区域探测，当存在障碍物目标时，进行目标提示，必要时锁定方向盘禁止变道以预防碰撞。