CN105128737A - 用于汽车的测距系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子测控领域，提供了一种用于汽车的汽车测距系统。通过本发明的测距系统，可以通过超声波测距系统实现对车辆四周360°范围内进行障碍物检测，尤其在低速状态下，可以让驾驶员在车内直观地通过本系统看到周围车辆的情况，辅助新手更好地把握安全距离，防止发生刮擦事故。同时，在车辆启动状态下，如果有小孩或者其他障碍物经过检测范围进入测量盲点后，控制系统会控制警报系统发出警报，提醒驾驶人员注意前方盲点区域内的障碍物。

Description

用于汽车的测距系统

技术领域

本发明涉及电子测控领域，特别涉及一种用于汽车的汽车测距系统。

背景技术

随着社会经济的发展，越来越多的人拥有了自己的私家车，越来越多的汽车涌上了城市道路，城市交通愈加拥挤，停车愈加困难，加上部分驾驶员驾驶技术不熟练，汽车擦碰等小事故发生概率大大增加。尤其在城市上下班高峰期，拥堵的城市道路上发生低速碰擦的情况更为普遍。其主要原因就是驾驶员的视野不广阔，未能预先知道障碍物的存在。车辆驾驶员在驾驶室内的视野最多只有180度,车辆与障碍物之间的距离只能通过人眼进行估测,这将会造成测量数据不准确，这也增加了汽车低速碰撞事故的发生概率。

如果在事故发生之前，驾驶员能够得到提醒，并采取相应的措施，绝大多数的交通事故就可以避免。作为主动式车辆安全系统之一的车辆防碰撞系统受到国内外汽车研究人员的高度重视，汽车防撞系统是一种可以向驾驶员预先发出视听告警信号的探测装置。它安装在汽车上，能探测接近汽车的行人、车辆、或周围障碍物，并向驾驶员和乘员提前发出即将发生碰撞危险的信号，促使驾驶员采取应急措施来应付特殊险情，避免损失。

而且现有的低速防撞系统主要用于倒车和泊车，只能测出后方大体积障碍物到车体的距离，而无法显示前方及左右路面的物体情况，即不能实现全方位避障，因而测量范围较小。同时目前的低速防撞系统的成本均较高，大多在中高档车上使用，未能在低档车上得到普及。目前的低速防撞系统的主流产品只是一个独立的控制单元，无法与汽车数字化信息平台接轨。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够及时提示驾驶员保持安全距离驾驶，降低碰撞事故发生的搭载在汽车上的测距系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了

一种用于汽车的测距系统，包括控制单元、第一信号收发单元、显示单元和警报单元，控制单元分别与第一信号收发单元、显示单元、警报单元相连接；

第一信号收发单元包括第一信号发射组件和第一信号接收组件，第一信号发射组件与第一信号接收组件分别与控制单元相连接；

第一信号发射组件用于发射检测信号，第一信号接收组件用于接收检测信号的反馈信号；

控制系统用于：

根据第一信号发射组件发射出检测信号与第一信号接收组件接收到反馈信号的时间差计算出汽车与最近障碍物之间的距离；

控制显示单元显示出所计算出的与最近障碍物之间的距离；

将距离与系统中预设的安全距离相比对，若小于安全距离时，控制系统控制警报单元发出警报。

作为优选的，第一信号发射组件与第一信号接收组件的朝向相对于地面水平；汽车的前方、后方、左侧、右侧分别安装有四组第一信号收发单元。

作为优选的，警报单元包括指示灯；

控制单元进一步用以：

通过控制指示灯的亮或暗来发出警报；

障碍物进入测量盲区时，控制指示灯闪烁。

作为优选的，还包括第二信号收发单元；

第二信号收发单元包括第二信号发射组件和第二信号接收组件；

第二信号发射组件和第二信号接收组件的朝向与地面的夹角大于或等于5°，且小于或等于85°；

第二信号接收组件接收不到第二信号发射组件发出信号的反馈信号时，控制系统判定方向有悬崖

控制系统进一步用以：

当第二信号发射组件发出检测信号后，经过一特定时间，相应的第二信号接收组件仍未接收到相应的反馈信号时，控制报警单元做出相应反馈。

作为优选的，报警单元包括指示灯，控制报警单元做出相应反馈包括控制代表相应方向的指示灯闪烁。

作为优选的，指示灯的数量为8个；

指示灯分别对应汽车的前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个方向。

作为优选的，控制系统包括单片机，单片机上连接有振荡电路；

振荡电路包括电阻、振荡器、第一振荡电容和第二振荡电容；单片机的PTG4/XTAL和PTG5/EXTAL引脚分别连接电阻和振荡器的两端；第一振荡电容的一端与PTG4/XTAL引脚相连接，另一端接地；第二振荡电容的一端与PTG5/XTAL引脚相连接，另一端接地。

作为优选的，第一信号发射组件或第二信号发射组件为超声波发送电路；第一信号接收组件或第二信号接收组件为超声波接收电路；

超声波接收电路包括依次连接的超声波变送器、第一滤波电容、偏置电路、CMOS反相器和施密特触发器；施密特触发器的输出端与单片机的PTD7引脚相连接；施密特触发器上连接有第二滤波电容，第二滤波电容的另一端接地。

作为优选的，电源包括输入端、第三滤波电容、稳压器、电阻、第四滤波电容、稳压管；

第三滤波电容与输入端并联；输入端连接至稳压器的输入端；输出端连接稳压管的负极；稳压管的正极接地；稳压管的负极连接电阻的一端；电阻的另一端连接至输出端口；第四滤波电容的一端连接稳压器的FB引脚，另一端接地。

作为优选的，显示系统包括液晶显示屏；

液晶显示屏的数据线与单片机的PTB引脚相连接，控制线与单片机的PTC0、PTC1、PTC2引脚相连接。

本发明还提供了一种汽车，包括车身，车身上装有权利要求1至8中任意一项的用于汽车的测距系统。

作为优选的，车身的前、后、左、右方向分别设有4组测距单元。

在本发明中所产生的有益效果如下：

1、能够对车辆周围进行检测，并将周边各个方向是的最近障碍物距离显示在显示屏上，若与障碍物之间的距离在安全距离内，则通过警报系统提示驾驶员注意保持安全距离；

2、在对车辆周边障碍物检测的同时，还对周边的路面进行检测，确认是否存在悬崖，若存在悬崖，则通过警报的方式提示驾驶员注意行驶安全；

3、通过将警示灯设置为4个或者8个，每一个对应其中一个方向，在检测到障碍物进入安全距离范围，或者进入测量盲区，对应方向的指示灯会点亮或者闪烁；在检测到周边具有悬崖，对应方向以及相邻的两个指示灯会同时闪烁。

附图说明

图1为本发明系统的实施方式示意图。

图2为本发明系统检测障碍物的程序流程图。

图3为本发明系统检测周边悬崖的程序流程图。

图4为本发明系统未检测到前方悬崖的示意图。

图5为本发明系统检测到前方悬崖的示意图。

图6为本发明系统中振荡电路的电路图。

图7为本发明系统中超声波接收系统的电路图。

图8为本发明系统中电源变压系统的电路图。

图9为本发明系统中测量盲区的系统示意图。

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的各实施方式进行详细的阐述。

本发明的第一实施方式涉及一种用于汽车的测距系统，包括控制单元、第一信号收发单元、显示单元和警报单元，控制单元分别与第一信号收发单元、显示单元、警报单元相连接；第一信号收发单元包括第一信号发射组件和第一信号接收组件，第一信号发射组件与第一信号接收组件分别于控制单元相连接；第一信号发射组件用于发射检测信号，第一信号接收组件用于接收检测信号的反馈信号；控制系统用于：根据第一信号发射组件发射出信号与第一信号接收组件接收到反馈信号的时间差计算出汽车与最近障碍物之间的距离；控制显示单元显示出所计算出的与最近障碍物之间的距离；将距离与系统中预设的安全距离相比对，距离小于安全距离时，控制系统控制警报单元发出警报。

在本实施方式中，测距系统采用的是超声波信号收发单元，在汽车的前方、后方、左侧和右侧分别设有四组测距系统，使本发明安装在汽车上时，能够对车身周围360°进行全面的检测，对最靠近的障碍物的位置进行精确的定位，并将距离数据显示在车载显示屏上。在车辆行驶过程中，若与前后方车辆距离过于靠近，警报系统便会发出警报声，提醒驾驶员注意车辆之间的距离，其步骤包括：

S1、第一发射电路和第二发射电路向设定好的方向发射出测距信号，信号经障碍物阻挡后分别返回第一接收电路和第二接收电路，并将信号发送、接收的时间差信息反馈给控制系统；

S2、控制系统根据第一发射电路与第一接收电路的时间差信息计算出距离最近的障碍物与汽车的距离，并根据第二接收电路是否接收到第二发射电路发射的信号判断周边是否有悬崖；

S3、控制系统将测得的距离数据以及悬崖数据信号发送至显示系统，显示系统将数据显示在显示屏上；

S4、若控制系统分析的距离小于所设的安全距离，控制系统控制警报系统发出警报音和/或控制指示灯的亮暗；若第二接收电路不能接收到第二发射电路所发射信号的反馈信号，控制系统控制警报系统发出警报音。

其中，在步骤S2中，如图2所示，计算障碍物距离的步骤包括：

S2.11、产生40KHz的方波检测信号；

S2.12、经过信号通过测量盲区的时间后，第一接收电路开始捕捉反馈信号；

S2.13、根据信号发送和接收之间的时间差，利用距离计算程序计算出与障碍物之间的距离。

在步骤S2中，利用第二发送电路和第二接收电路实现悬崖等检测的方法，如图3所示，包括：

S2.21、产生40KHz的方波检测信号；

S2.22、经过信号通过测量盲区的时间后，第二接收电路开始捕捉反馈信号；

S2.23、经过预设的安全时间内第二接收电路接收到反馈信号，进行循环检测；

S2.24、经过预设的安全时间内第二接收电路未接收到反馈信号，则确定对应方向有悬崖，控制系统控制警报系统发出警报。

其中，所述测量盲区指的是，在两组信号收发单元之间有一块发射出的信号无法检测到的区域，如图9的阴影部分所示，由于该区域中超声信号无法到达，因此被系统判定为检测盲区，在汽车启动状态下，如果有小孩通过检测区域进入到检测盲区，则控制系统会控制发出测量盲区警报，防止因过失碾压到小孩。

在步骤S4中，障碍物离汽车的距离小于预设值时，显示屏上显示出障碍物的位置以及距离，同时对应方向上的指示灯亮起；障碍物距离汽车的距离进入探测盲区时，显示屏上显示出警告提醒，同时对应方向的指示灯按照一定频率闪烁；汽车同一朝向的所有第一接收电路在设定的时间内没有收到反馈波，显示屏上显示出安全的信息，警报系统不工作。

当然，对于指示灯的发光、闪烁等方案在本实施例中仅用作说明，在实际应用过程中，对指示灯的发光、闪烁进行修改变化也不会偏离本发明所要求保护的范围。

通过以上流程，使得本发明实现了两个功能。其一是能够通过与地面平行的超声波信号收发单元检测车辆四周是否有障碍物存在，并在障碍物进入车辆的安全距离内时，由控制系统控制警报系统发出警报，并控制相应指示灯常亮或闪烁。另一个功能是通过斜向朝着地面的超声波信号收发单元检测收发超声波信号，如图4所示，若该超声波信号收发单元能够接收到反馈超声波信号，则说明周边的地面正常；如果该超声波信号收发单元未接收到反馈超声波信号，如图5所示，说明对应方向上有悬崖，控制系统将会控制警报系统发出周边有悬崖的警报，提醒驾驶员谨慎驾驶。

在本实施例中提供的检测悬崖的功能，对于不熟悉没有护栏的山路的驾驶员来说，能够通过该功能，时刻提醒山崖位置，提升驾驶员的警觉度，同时，在部分路段中时常会起大雾，能见度极低，驾驶员可以通过该功能得知路面情况，防止因视野不好将汽车开下悬崖，能够有效地避免事故的发生。

在本实施例中，控制系统包括单片机，单片机上连接有振荡电路如图6所示；

振荡电路包括电阻、振荡器、第一振荡电容和第二振荡电容；单片机的PTG4/XTAL和PTG5/EXTAL引脚分别连接电阻和振荡器的两端；第一振荡电容的一端与PTG4/XTAL引脚相连接，另一端接地；第二振荡电容的一端与PTG5/XTAL引脚相连接，另一端接地。同时，还可以在单片机电源的引脚上连接一个104的滤波电容，减小电源的输入波纹对单片机的影响。

在本实施例中，信号收发单元包括超声波发射电路和超声波接收电路；

超声波接收电路包括依次连接的超声波变送器、第一滤波电容、偏置电路、CMOS反相器和施密特触发器；施密特触发器的输出端与单片机的PTD7引脚相连接；施密特触发器上连接有第二滤波电容，第二滤波电容的另一端接地。

如图7所示，超声波变送器接收到反馈信号后，首先应当经１uF电容进行滤波，滤除噪声后，经过偏置电路，信号被置于3.3V/2的中心附近，再通过74HC04高速CMOS反相器。该高速CMOS反相器作为线性增益放大器，在此将增益设为100，将信号放大到适合的TTL电平范围内后，输出信号至74HC14舒密特触发器，将信号转换成标准的方波TTL信号，该方波信号经22pF滤波电容滤除噪声，输出脉冲送入单片机的PTD7引脚。通过此种设计，可以使得超声波即使只接收到较弱的反馈信号，也能够通过该放大电路放大信号，并将该信号反馈给控制系统。

在本实施例中，显示系统包括液晶显示屏；

液晶显示屏的数据线与单片机的PTB引脚相连接，控制线与单片机的PTC0、PTC1、PTC2引脚相连接，可以实现控制系统对显示屏上显示内容的控制。

本发明的第二种实施方式涉及了一种搭载在汽车上的汽车测距系统，第二种实施方式是第一种实施方式的改进，其不同之处在于，在第二种实施方式中，电源包括输入端、第三滤波电容、稳压器、电阻、第四滤波电容、稳压管；第三滤波电容与输入端并联；输入端连接至稳压器的输入端；输出端连接稳压管的负极；稳压管的正极接地；稳压管的负极连接电阻的一端；电阻的另一端连接至输出端口；第四滤波电容的一端连接稳压器的FB引脚，另一端接地。

在本实施例中，如图8所示，在电源电路设置一个稳压器，可以将车载蓄电池的12V、24V或者48V电源转变为5V的输出电源，同时，在输入端并联一个100uF的电容，可以过滤掉高频干扰信号，输出端先通过稳压管1N5933稳压，使输出电压钳制在5V。

本发明的第三种实施方式涉及了一种搭载有汽车测距系统的汽车，第三种实施方式在第二种实施方式上进行了改进，其不同之处在于，在第三种实施方式中，警报指示灯共有4个或者8个；该警报指示灯为4个时，分别对应汽车的前后左右四个方向；该警报指示灯为8个时，分别对应汽车的前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个方向。

在本实施例中，在障碍物离汽车的距离小于预设的安全距离值时，显示屏上显示出障碍物的位置以及距离，同时对应方向上的指示灯亮起；障碍物距离汽车的距离进入探测盲区时，显示屏上显示出警告提醒，同时所有指示灯按照一定频率闪烁；汽车同一朝向的所有第一接收电路在设定的时间内没有收到反馈波，显示屏上显示出安全的信息，警报系统不工作。在检测到汽车周边存在悬崖时，对应方向的指示灯及其相邻的两个指示灯同时闪烁，比如，系统检测到前方有悬崖，在警示灯只有4个的情况下，则相对应的前方、左侧、右侧指示灯同时闪烁，后方指示灯熄灭；在警示灯有8个的情况下，则相对应的前方、左前方、右前方三个指示灯同时闪烁，其余指示灯熄灭。

本发明的第四种实施方式涉及了一种搭载有汽车测距系统的汽车，第四种实施方式在第三种实施方式上进行了改进，其不同之处在于，在第四种实施方式中，控制组件能够根据与当前车速所对应的安全距离控制警报系统发出警报。

汽车在不同的车速下，紧急刹车时的惯性滑动距离以及驾驶员反应刹车期间前进的距离不同，其相对应的安全距离也不同。如果一味按照同样的安全距离，在车速相对较快时，对应的安全距离指示便无意义，而在车速较慢时，例如在堵车时的慢速行驶的情况下，系统会产生误报。因此，在本实施例中，可以将不同车速所对应的安全距离预设到单片机中，使单片机可以根据实际车速改变对应的安全距离参照值，从而使本系统更具有安全可靠性。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于汽车的测距系统，其特征在于，包括控制单元、第一信号收发单元、显示单元和警报单元，所述控制单元分别与所述第一信号收发单元、显示单元、警报单元相连接；

所述第一信号收发单元包括第一信号发射组件和第一信号接收组件，所述第一信号发射组件与所述第一信号接收组件分别与所述控制单元相连接；

所述第一信号发射组件用于发射检测信号，所述第一信号接收组件用于接收所述检测信号的反馈信号；

所述控制系统用于：

根据所述第一信号发射组件发射出所述检测信号与所述第一信号接收组件接收到所述反馈信号的时间差计算出汽车与最近障碍物之间的距离；

控制所述显示单元显示出所计算出的与最近障碍物之间的距离；

将所述距离与系统中预设的安全距离相比对，若小于所述安全距离时，所述控制系统控制所述警报单元发出警报。

2.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于，所述第一信号发射组件与第一信号接收组件的朝向相对于地面水平；汽车的前方、后方、左侧、右侧分别安装有四组所述第一信号收发单元。

3.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于，所述警报单元包括指示灯；

所述控制单元进一步用以：

通过控制所述指示灯的亮或暗来发出警报；

所述障碍物进入测量盲区时，控制所述指示灯闪烁。

4.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于，还包括第二信号收发单元；

所述第二信号收发单元包括第二信号发射组件和第二信号接收组件；

所述第二信号发射组件和第二信号接收组件的朝向与地面的夹角大于或等于5°，且小于或等于85°；

所述第二信号接收组件接收不到所述第二信号发射组件发出信号的反馈信号时，所述控制系统判定所述方向有悬崖

所述控制系统进一步用以：

当所述第二信号发射组件发出检测信号后，经过一特定时间，相应的所述第二信号接收组件仍未接收到相应的反馈信号时，控制所述报警单元做出相应反馈。

5.根据权利要求4所述的测距系统，其特征在于，所述报警单元包括指示灯，所述控制所述报警单元做出相应反馈包括控制代表相应方向的所述指示灯闪烁。

6.根据权利要求3或5所述的测距系统，其特征在于，所述指示灯的数量为8个；

所述指示灯分别对应汽车的前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个方向。

7.根据权利要求1所述的用于汽车的测距系统，其特征在于，所述控制系统包括单片机，所述单片机上连接有振荡电路；

所述振荡电路包括电阻、振荡器、第一振荡电容和第二振荡电容；所述单片机的PTG4/XTAL和PTG5/EXTAL引脚分别连接所述电阻和振荡器的两端；所述第一振荡电容的一端与所述PTG4/XTAL引脚相连接，另一端接地；所述第二振荡电容的一端与所述PTG5/XTAL引脚相连接，另一端接地。

8.根据权利要求2或4所述的用于汽车的测距系统，其特征在于，所述第一信号发射组件或第二信号发射组件为超声波发送电路；所述第一信号接收组件或第二信号接收组件为超声波接收电路；

所述超声波接收电路包括依次连接的超声波变送器、第一滤波电容、偏置电路、CMOS反相器和施密特触发器；所述施密特触发器的输出端与所述单片机的PTD7引脚相连接；所述施密特触发器上连接有第二滤波电容，所述第二滤波电容的另一端接地。

9.根据权利要求1所述的用于汽车的测距系统，其特征在于，所述电源包括输入端、第三滤波电容、稳压器、电阻、第四滤波电容、稳压管；

所述第三滤波电容与所述输入端并联；所述输入端连接至所述稳压器的输入端；所述输出端连接所述稳压管的负极；所述稳压管的正极接地；所述稳压管的负极连接所述电阻的一端；所述电阻的另一端连接至输出端口；所述第四滤波电容的一端连接所述稳压器的FB引脚，另一端接地。

10.根据权利要求1所述的用于汽车的测距系统，其特征在于，所述显示系统包括液晶显示屏；

所述液晶显示屏的数据线与所述单片机的PTB引脚相连接，控制线与所述单片机的PTC0、PTC1、PTC2引脚相连接。