CN105204028A - 一种基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，包括控制模块及分别与控制模块连接的超声波传感器模块、数据存储器、计算机显示控制模块和报警模块，所述超声波传感器模块还连接到一个示波器模块。本发明所提供的基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，通过硬件在环开发系统，可以方便地进行车辆模拟行驶信号输入，降低实车测试等开发成本；同时，所开发的倒车辅助系统可以对障碍物进行精确二维定位并根据不同距离发出不同警报声，可有效提高倒车安全性；并且，倒车辅助系统基于超声波传感器，具有稳定可靠、抗干扰能力较强、实用性高、成本低等特点，适合大多数车辆的倒车辅助驾驶。
Description
技术领域
本发明涉及车辆驾驶安全辅助技术领域，特别涉及一种基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统。
背景技术
随着人们生活水平和安全意识的提高，车辆行驶安全越发受到人们的重视。同时，由于车辆保有量增加，交通拥堵与停车位紧张现象日趋严峻，车辆行驶尤其是倒车工况变得异常复杂和危险。针对这种情况，响应速度快、准确性高且经济性好的倒车辅助系统成为车辆的标配系统之一。大量汽车及相关行业厂商投入大量资金用于倒车辅助系统的开发中。
目前，绝大多数倒车辅助等驾驶辅助系统采用半硬件在环半实车验证的方式进行系统开发，导致前期硬件在环开发阶段无法全面预测和发现系统中的问题，且反复实车测试验证成本较高，无法保证开发周期。并且，传统基于超声波传感器的倒车辅助系统，其超声波探头准确检测距离一般在3米以下，只能对倒车摄像头的功能起到补充作用，系统可扩展性较差。
发明内容
为克服上述现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，适用于具备倒车过程障碍物定位与报警功能的倒车辅助系统开发，不仅能节约成本、提高开发效率、缩短开发周期，提高可扩展性能，为后续摄像头与超声波传感器的融合探测技术提供技术支持。
本发明的技术方案是：
一种基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，包括控制模块及分别与控制模块连接的超声波传感器模块、数据存储器、计算机显示控制模块和报警模块，所述超声波传感器模块还连接到一个示波器模块。
优选的，所述超声波传感器模块由安装于车尾部的四个超声波传感器及其各自的信号处理芯片组成；超声波传感器模块接收控制模块的数字控制信号，经由信号处理芯片处理，控制超声波传感器发出并接收探测超声波，将障碍物反射的超声波模拟信号处理成数字信号后传回控制模块。
优选的，所述控制模块由主控芯片及其外围电路组成，控制模块用于控制探测信号输出，处理接收到的超声波传感器模块发送的信号，控制探测数据的存储，控制报警模块发出报警信号。
优选的，所述数据存储模块由台式电脑机械硬盘组成，用于存储各相关模块的信号处理数据，以备系统调校和后续开发使用。
优选的，所述计算机显示控制模块由一台计算机及其显示器组成，用于模拟车速、车轮转角、档位的车辆行驶信号的输入，并在二维平面中显示车后障碍物与车辆的空间相对位置。
优选的，所述报警模块由一个无源蜂鸣器组成，由控制模块驱动，实现多种报警音切换输出，方便系统的调试和后续开发。
优选的，所述示波器模块由一台四通道示波器组成，用于显示超声波传感器的实时信号波形，通过波形计算障碍物的位置信息，将其与计算机显示结果对比，辅助控制程序的校对与开发。
本发明的优点是：
1．本发明所提供的基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，通过硬件在环开发系统，可以方便地进行车辆模拟行驶信号输入，降低实车测试等开发成本；同时，所开发的倒车辅助系统可以对障碍物进行精确二维定位并根据不同距离发出不同警报声，可有效提高倒车安全性；并且，倒车辅助系统基于超声波传感器，具有稳定可靠、抗干扰能力较强、实用性高、成本低等特点，适合大多数车辆的倒车辅助驾驶。
2．本发明克服了目前倒车辅助系统开发周期长、开发成本高，且系统可扩展性差等不足，本发明适用于具备倒车过程障碍物定位与报警功能的倒车辅助系统开发，不仅能节约成本、提高开发效率、缩短开发周期，而且能将超声波探测范围扩展到5米距离，提高可扩展性能，为后续摄像头与超声波传感器的融合探测技术提供技术支持。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明所述的倒车辅助硬件在环开发系统的结构与数据流示意图；
图2是本发明所述的倒车辅助硬件在环开发系统的工作步骤流程示意图；
图3是本发明所述的倒车辅助硬件在环开发系统的超声波测距模块空间位置详图；
图4是本发明所述的倒车辅助硬件在环开发系统的功能流程图；
图5是本发明所述的倒车辅助硬件在环开发系统的信号传递图。
图中，1、超声波传感器；2、汽车后保险杠；3、控制模块；4、示波器；5、计算机；6、数据存储模块；7、无源蜂鸣器。
具体实施方式
如图1所示，本发明所揭示的基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，包括控制模块及分别与控制模块连接的超声波传感器模块、数据存储器、计算机显示控制模块和报警模块，所述超声波传感器模块还连接到一个示波器模块。
所述超声波传感器模块由安装于车尾部的四个超声波传感器1及其各自的信号处理芯片组成，软件部分是由信号处理芯片厂商提供的驱动软件组成；超声波传感器模块接收控制模块的数字控制信号，经由信号处理芯片处理，控制超声波传感器发出并接收探测超声波，将障碍物反射的超声波模拟信号处理成数字信号后传回控制模块。四个超声波传感器1都安装于汽车后保险杠2上，具体安装位置如图2所示。
所述控制模块3由主控芯片及其外围电路组成，主控芯片采用freescale系列芯片，它是专为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的。控制模块用于控制探测信号输出，处理接收到的超声波传感器模块发送的信号，控制探测数据的存储，控制报警模块发出报警信号。
所述数据存储模块6由台式电脑机械硬盘组成，用于存储各相关模块的信号处理数据，以备系统调校和后续开发使用。
所述计算机显示控制模块由一台计算机5及其显示器组成，用于模拟车速、车轮转角、档位的车辆行驶信号的输入，并在二维平面中显示车后障碍物与车辆的空间相对位置。
所述报警模块由一个无源蜂鸣器7组成，由控制模块驱动，在特定条件下发出报警音，实现多种报警音切换输出，方便系统的调试和后续开发。
所述示波器模块由一台四通道示波器4组成，用于显示超声波传感器的实时信号波形，通过波形计算障碍物的位置信息，将其与计算机显示结果对比，辅助控制程序的校对与开发。
如图3和4所示，本发明基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统的具体实施方式包括以下步骤：
1、倒车状态检测
控制模块3接收到计算机5发送的车辆运行信号后，基于超声波传感器的倒车辅助系统处于上电待机状态。当控制模块3检测到档位信号为倒档时，倒车辅助系统被激活，开始处于工作状态。
2、车后状态信号采集
控制模块3控制车后的四个超声波传感器1，对汽车后方障碍物信息进行采集，并对所采集的信息进行即时处理。
3、车后情况判断
通过对超声波传感器1探测信号的分析计算，能够得出车辆后方障碍物与车辆的二维空间相对位置和垂直距离，这些信息会被存储于数据存储模块6并实时显示于计算机5控制窗口中。如果探测信号幅值均处于设定阈值以下，则判断为正常情况，车后方无明显影响倒车的障碍物；否则，即为车后方存在影响倒车的障碍物，此时根据障碍物距离决定后续操作。
4、第一级动作处理（报警）
当控制模块3判断倒车过程中车后方存在影响倒车的障碍物且其与车辆垂直距离小于等于报警限制值时，控制模块3控制超声无源蜂鸣器7发出报警音，并控制车辆进行适当减速。
5、第二级动作处理（停车）
当控制模块3判断倒车过程中车后方存在影响倒车的障碍物且其与车辆垂直距离小于等于停车限制值时，控制模块3控制超声无源蜂鸣器7发出报警音，并控制车辆进行强制制动直至停车。
6、停车后的解锁
当控制模块3检测到计算机5发送的车辆非倒档档位信号时，车辆强制制动状态解除，倒车辅助系统重新进入待机状态。
上述步骤的信号传递方式如图5所示。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，其特征在于：包括控制模块及分别与控制模块连接的超声波传感器模块、数据存储器、计算机显示控制模块和报警模块，所述超声波传感器模块还连接到一个示波器模块。
2.根据权利要求1所述的基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，其特征在于：所述超声波传感器模块由安装于车尾部的四个超声波传感器及其各自的信号处理芯片组成；超声波传感器模块接收控制模块的数字控制信号，经由信号处理芯片处理，控制超声波传感器发出并接收探测超声波，将障碍物反射的超声波模拟信号处理成数字信号后传回控制模块。
3.根据权利要求2所述的基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，其特征在于：所述控制模块由主控芯片及其外围电路组成，控制模块用于控制探测信号输出，处理接收到的超声波传感器模块发送的信号，控制探测数据的存储，控制报警模块发出报警信号。
4.根据权利要求1所述的基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，其特征在于：所述数据存储模块由台式电脑机械硬盘组成，用于存储各相关模块的信号处理数据，以备系统调校和后续开发使用。
5.根据权利要求3所述的基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，其特征在于：所述计算机显示控制模块由一台计算机及其显示器组成，用于模拟车速、车轮转角、档位的车辆行驶信号的输入，并在二维平面中显示车后障碍物与车辆的空间相对位置。
6.根据权利要求3所述的基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，其特征在于：所述报警模块由一个无源蜂鸣器组成，由控制模块驱动，实现多种报警音切换输出，方便系统的调试和后续开发。
7.根据权利要求5所述的基于超声波传感器的倒车辅助硬件在环开发系统，其特征在于：所述示波器模块由一台四通道示波器组成，用于显示超声波传感器的实时信号波形，通过波形计算障碍物的位置信息，将其与计算机显示结果对比，辅助控制程序的校对与开发。
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