CN106908777B - 超声波信号优化装置以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超声波信号优化装置以及方法。上述超声波信号优化装置包括：余震测定部，其测定从上述超声波信号检测部传送的超声波信号的第一振铃时间；比较运算部，其将上述第一振铃时间与预先存储的第二振铃时间进行比较，从而运算校正频率；反向电压信号生成部，其生成具有上述校正频率的反向电压信号；以及控制部，其以将上述反向电压信号适用于上述超声波信号检测部的方式执行控制动作。

Description

超声波信号优化装置以及方法
技术领域
本发明涉及一种超声波信号优化装置以及方法(Apparatus and method foroptimizing a ultrasonic signal)。更具体地，涉及一种超声波信号优化装置以及方法，该装置以及方法能够以最小化用于前后方停车辅助系统(parking assistance system)的超声波传感器的余震的方式对超声波传感器脉冲进行校正，从而提升最小检测距离的性能。
背景技术
一般而言，利用超声波传感器的停车辅助系统采用如下方法：通过使形成于汽车前表面和后表面的超声波传感器发射来接收反射波，并通过测定根据接收的反射波的延迟时间来折算距离，并且以折算的距离值为基准判断超声波传感器周边是否存在物体。
但是，这样的停车辅助系统根据测定出的传感器和汽车的距离判断是否存在物体，因此必须要使得超声波通过汽车或者物体而正确地反射并被测定才能获得相关距离的信息，因此具有由于汽车的位置或者周边环境而发生误动作的顾虑。
并且，超声波传感器波束没有被反射，可能发生误动作。此种误动作是在以下情况下发生：即在超声波的反射发生在汽车前挡风玻璃的情况、汽车上端面弧形较多的情况、小型汽车由于汽车的体积较小使得超声波的反射发生在前部或后部的弧形部分而导致反射波不能返回的情况。
并且，根据设置超声波传感器的环境(车内或者车外)必须调整传感器的检测距离或者替换传感器，从而具有不便之处。并且，根据汽车类型也有可能会出现误动作，例如对于货车而言，根据货箱装载的货物的程度可能会出现显示信息误动作，并且对于高度较高的汽车而言，根据传感器的未检测距离的影响，可能会出现误动作。
并且，根据温度和环境，超声波传感器的余震会增加，因此可能会发生降低最小检测距离的性能的情况。超声波传感器的换能器根据周边环境的温度会发生动作频率和特性的改变，但是现有的方法是利用在特定温度条件下设置的校正脉冲检测余震，因此具有在多种环境条件下不能实现优化余震的方法的问题。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国公开专利第1999-0026657号(1999.04.15.公开)
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种超声波信号的优化装置，其在用于汽车的超声波传感器中改变传送信号的频率设置，从而能够提高最小检测距离的性能。具体地，其特征在于，对于被传送的超声波信号测定所发生的余震，对当前周期内发生的余震与过去周期内发生余震的结果进行比较，从而生成能够最小化余震的校正脉冲。
本发明要解决的另外的技术问题是提供一种超声波信号的优化方法，其在用于汽车的超声波传感器中改变传送信号的频率设置，从而能够提高最小检测距离的性能。
本发明要解决的技术问题不会限定于上述的技术问题，并且本领域技术人员可以通过以下记载清楚地理解未提及的其他技术问题。
技术方案
为了解决上述技术问题的根据本发明的一实施例的超声波信号优化装置包括：余震测定部，其测定从上述超声波信号检测部传送的超声波信号的第一振铃时间；比较运算部，其将上述第一振铃时间与预先存储的第二振铃时间进行比较，从而运算校正频率；反向电压信号生成部，其生成具有上述校正频率的反向电压信号；以及控制部，其以将上述反向电压信号适用于上述超声波信号检测部的方式执行控制动作。
在于本发明的一些实施例，上述第一振铃时间和上述第二振铃时间不同时，上述比较运算部利用预先设置的中介变量值运算上述校正频率。
在于本发明的一些实施例，上述中介变量值包括：校正脉冲的频率、校正脉冲的位置以及校正脉冲的持续时间。
在于本发明的一些实施例，进一步包括存储与上述第二振铃时间相关的信息的存储部。
在于本发明的一些实施例，上述存储部存储查找表，上述比较运算部利用上述查找表运算上述校正频率。
为了解决上述技术问题的根据本发明的一实施例的超声波信号优化方法包括：传送超声波信号的步骤；测定上述超声波信号的第一振铃时间的步骤；将上述第一振铃时间与预先存储于存储器的第二振铃时间进行比较的步骤；运算校正频率的步骤；以及利用上述校正频率生成反向电压信号的步骤。
在于本发明的一些实施例，上述运算校正频率的步骤中，利用预先设置的中介变量值运算上述校正频率。
在于本发明的一些实施例，上述中介变量值包括：校正脉冲的频率、校正脉冲的位置以及校正脉冲的持续时间。
在于本发明的一些实施例，在生成上述反向电压信号后，还进一步包括，将上述反向电压信号适用于上述超声波信号的步骤。
有益效果
根据如上所述的本发明，利用超声波信号的优化装置以及方法，即便周边环境以多种方式改变，依然能够生成并适用校正信号使得最小化超声波信号的余震，因此能够提高用于汽车的超声波传感器的最小检测距离的性能。尤其是，利用校正脉冲的频率、校正脉冲的位置以及校正脉冲的持续时间等中介变量(Parameter)生成校正脉冲，因此在多种温度和环境下也能够自动生成最小化余震的超声波传感器信号。
附图说明
图1是概略图示了利用超声波传感器测定距离的方法的附图。
图2是图示了用于消除超声波信号余震的驱动信号的波形的附图。
图3是图示了根据本发明的一实施例的超声波信号优化装置的框图。
图4是图示了根据本发明的另一实施例的超声波信号优化装置的框图。
图5是图示了根据本发明的又一实施例的超声波信号优化装置的框图。
图6是图示了根据本发明的又一实施例的超声波信号优化装置的框图。
图7是依次表示根据本发明的一实施例的超声波信号优化方法的流程图。
具体实施方式
如果参考附图及一并详细叙述的实施例，则能够更清楚本发明的优点和特征、以及达成这些的方法。然而，本发明并不限定于一下公开的实施例，而是会以多种形式实现，只不过本实施例更完整地公开本发明，并且是为了使得本发明所属技术领域的技术人员能够更完整地理解发明的范畴而提供的，本发明只会根据技术方案的范畴进行定义。整体的说明书中相同的附图标记指代相同的结构要素。
虽然，第一、第二等用于描述多种元件、结构要素和/或部件，但是显然这些元件、结构要素和/或部件不会限定于这些术语。使用这些术语只是为了使一个元件、结构要素或者部件区别于其他的元件、结构要素或者部件。因此，显然以下提及的第一元件、第一结构要素或者第一部件在本发明的技术思想内也可以是第二元件、第二结构要素或者第二部件。
本说明书中采用的术语用于说明实施例而不是用于限定本发明。本说明书中，在语句中没有特别提及的情况下单数形态也可以包括复数形态。在说明书中使用的“包括(comprises)”和/或“形成(made of)”不排除在提及的结构要素、步骤、运行和/或元件存在或者添加一个以上的其他结构要素、步骤、运行和/或元件。
如果没有其他定义，本说明说中采用的全部术语(包括技术和科学术语)可以用作本发明所属的技术领域的具有常规知识的技术人员能够共同理解的含义。并且在没有特别定义的情况下，一般使用的词典所定义的术语不能以理想化或者过度化的方式解释。
根据本发明的超声波信号优化装置以及方法的目的在于，在前后方停车辅助系统(parking assistance system)中，优化超声波传感器的余震，从而弥补由余震增加导致的最小检测距离性能降低，其中超声波传感器的余震的增加是根据温度和环境的变化引起的。并且，涉及一种在超声波信号传送后测定余震，并运算出在中介变量范围内以最优方式校正的频率脉冲来优化余震的装置以及方法。
具体地，超声波传感器的换能器(transducer)根据温度而可能具有不同的动作频率和特性，但是现有的用于汽车前后方的超声波距离测定装置中，将在特定温度条件下的、对反向电压信号(electrical damping pulse)的校正频率设置，适用于所有的温度范围区间，因此很难生成适用于多种环境条件的校正脉冲。并且，由于换能器驱动部和换能器信号的延迟，很难生成最优的校正脉冲。其结果为，余震根据温度和环境的变化进一步增加，从而限制超声波传感器的近距离检测性能。
首先，参照图1和图2，对利用超声波传感器的测定距离的方法以及用于消除超声波传感器信号的余震的驱动信号进行说明。
图1是概略图示了利用超声波传感器的测定距离的方法的附图。
参照图1，汽车前后方停车辅助系统利用如下原理来掌握与物体30的距离：即计算在超声波传感器传送超声波信号后，该信号被物体30反射并返回的时间。具体地，超声波传感器包括半导体装置10和换能器20。
半导体装置10生成超声波信号来驱动换能器20并向外部传送超声波信号，而被物体30反射并被接收的超声波信号通过换能器20输入。
半导体装置10执行对接收的超声波信号的增幅以及物体检测信号的处理。为了检测在较远距离的物体，可以采用增加传送能量或者放大收信部的增幅率(amplificationfactor)的方法，此时，为了增加传送能量(电压)可以在半导体装置10外部采用升压机。
相反，为了检测近距离的物体，发生在换能器20的余震至关重要。通过换能器20传送超声波信号后，换能器20中将会留有残留的震动，将其称为余震或者振铃(ringing)，并且将振铃存在的时间区间称为振铃时间(ringing Time)。
在这样的振铃时间区间中，由于残留的震动而导致很难判断物体检测信号，因此最小检测距离将会增加。最小检测距离被定义为能够利用超声波传感器测定到的距离的最小值。
因此，为了检测近距离的物体，减少振铃时间是至关重要的。
图2是图示了用于消除超声波信号余震的驱动信号的波形的附图。
参照图2，通过换能器20传送超声波信号后，可以引入如振铃信号的反向信号(Reverse signal)的特定脉冲(a区间或者c区间的脉冲)来减小换能器20的振铃。即在振铃时间内，向换能器20传递反向信号，从而抵消内部能量而减少振铃时间。
但是，换能器20根据不同的温度具有不同的动作频率和特性，但是现有的方法是将特定温度条件下的校正频率设置适用于所有的温度范围区间，因此很难设置多种温度和环境条件下的优化的校正频率。
其结果，根据温度和环境条件的不同而导致振铃进一步增加，从而限制超声波传感器对于近距离的最小检测距离的性能。
以下，通过参照图3至图6对根据本发明的一些实施例的超声波信号优化装置进行说明。
图3是图示了根据本发明的一实施例的超声波信号优化装置的框图。
参照图3，根据本发明一实施例的优化超声波信号装置包括：超声波信号检测部100、频率优化装置200。其中，频率优化装置200包括：余震测定部210、比较运算部220、反向电压信号生产部230以及控制部240。
超声波信号检测部100传送和接收超声波信号。超声波信号检测部100设置于汽车前方、后方、或者侧方，并传送和接收用于检测与周边物体之间的距离的超声波信号。
根据本发明，超声波信号检测部100从频率优化装置200接收反馈信号，从而能够传送和接收变更频率的超声波信号。
从超声波信号检测部100传送的超声波信号提供至频率优化装置200，从而可被利用于生成用于优化振铃时间的反向电压信号。
余震测定部210可以测定从超声波信号检测部100传送的超声波信号的第一振铃时间。对于超声波信号而言，可通过测定具有与驱动脉冲不同的频率和宽度的脉冲来测定余震脉冲。
并且，余震测定部210也可在预设置的特定频率区域内以可变的方式调整频率并施加至超声波信号检测部100，从而根据各个不同的频率来测定超声波信号检测部100的振铃时间。
比较运算部220能够比较第一振铃时间与预先存储的第二振铃时间，并运算出校正频率。具体地，第一振铃时间与第二振铃时间不同时，利用预先设置的中介变量值来运算出校正频率。即振铃时间变更时，比较运算部220利用预先设置的中介变量值来运算出校正频率。
此时，中介变量值可以包括校正脉冲的频率、校正脉冲的位置、以及校正脉冲的持续时间。
比较运算部220可以预先存储与校正脉冲的频率、校正脉冲的位置、以及校正脉冲的持续时间相应的中介变量值，在振铃时间发生变更时，为了对其进行校正，能够利用预先存储的中介变量值来运算校正频率。
例如，对于校正频率的区域(field)可以包括有0～15，以与特定区域相应的校正频率为基准，适用与周边其他区域相应的中介变量值，从而运算出对应于优化校正频率的值。然而，本发明并不仅限于此，也可包括其它个数的区域，而不仅限于包括15个区域。
包括在0～15区域的每个区域预先设置有多种中介变量值，并可优先选择特定的区域(例如，区域4)，来运算与其相应的校正频率，且使其适用于超声波信号后，判断振铃时间是否发生最小化。
为了判断在适用与特定的区域(例如，区域4)相应的中介变量值时，是否发生了振铃时间的最小化，可反复适用与特定的区域(例如，区域4)周边的其他区域(例如区域3或者区域5)相应的中介变量值的过程。
即，将利用与特定的区域(例如，区域4)周边的其他区域(例如区域3或者区域5)相应的中介变量值运算出的校正频率适用于超声波信号，并判断振铃时间是否发生最小化。多次反复上述过程就能够运算出优化的校正频率。根据本发明，为了算出优化的校正频率，能够自动执行以变更中介变量值的方式运算的过程，因此能够迅速应对温度和环境的变化，从而生成振铃时间最小化的超声波信号。
当比较运算部220运算出优化的校正频率时，在反向电压信号生成部230能够生成具有优化的校正频率的反向电压信号(electrical damping pulse)。
控制部240以将反向电压信号生产部230生成的反向电压信号适用于超声波信号检测部100生成的超声波信号的方式进行控制，从而超声波信号检测部100能够生成振铃时间最小化的超声波信号。
图4是图示了根据本发明的另一实施例的超声波信号优化装置的框图。为了方便说明，将省略与根据本发明的一实施例的超声波信号优化装置的说明实质上相同部分的说明。
参照图4，根据本发明的另一实施例的超声波信号优化装置包括：超声波信号检测部100和频率优化装置200。其中，频率优化装置200包括：余震测定部210、比较运算部220、反向电压信号生成部230、控制部240以及存储部250。
超声波信号检测部100的动作以及频率优化装置200包括的余震测定部210、比较运算部220、反向电压信号生成部230、控制部240的动作与上述说明的内容实质上相同。
频率优化装置200进一步包括存储部250。
存储部250可以预先存储与已测定好的振铃时间相关的信息。可利用存储在存储部250的、与振铃时间相关的信息，来比较是否与余震测定部210测定的振铃时间相同。
即比较运算部220可以与收存储部250进行数据的传送与接收，且比较运算部220能够对余震测定部210提供的与振铃时间相关的信息和存储在存储部250的与振铃时间相关的信息进行比较，并对优化的校正频率进行运算。
并且，存储部250可以预先存储为运算优化的校正频率所需要的与中介变量值相关的信息，其中所述运算是在比较运算部220进行的。其能够以查找表(lookup table)的形态预先被存储，而比较运算部220能够利用存储在存储部250的查找表来运算出优化的校正频率。
例如，在查找表预先存储包括于0～15的各个区域的多种中介变量值。然而，本发明不会限定于此，也可以包括不是16个区域的其他个数的区域。
图5是图示了根据本发明的又一实施例的超声波信号优化装置的框图。为了方便说明，将省略与根据本发明的一些实施例的超声波信号优化装置的说明实质上相同部分的说明。
参照图5，根据本发明的又一实施例的超声波信号优化装置包括：超声波信号检测部100和频率优化装置200。其中，超声波信号检测部100包括：半导体装置110和换能器120。并且，频率优化装置200包括：余震测定部210、比较运算部220、反向电压信号生成部230以及控制部240。
包括在超声波信号检测部100的半导体装置110生成超声波信号，且从半导体装置110生成的超声波信号通过换能器120向外部传送。
并且，被外部物体反射的超声波信号通过换能器120输入至半导体装置110，且在半导体装置110能够执行检测距离的动作。半导体装置110能够执行对所接收的超声波信号的增幅、以及物体检测信号的处理。
根据本发明，为了检测远距离的物体，能够进一步利用增加传送能量或者放大换能器120的增幅率的其他装置。为了增加传送能量(电压)，在半导体装置110的外部能够进一步包括升压机。
对于频率优化装置200所包括的余震测定部210、比较运算部220、反向电压信号生成部230、控制部240的说明，与上述说明的内容实质上相同。
图6是图示了根据本发明的又一实施例的超声波信号优化装置的框图。为了方便说明，将省略与根据本发明的一些实施例的超声波信号优化装置的说明实质上相同部分的说明。
参照图6，根据本发明的又一实施例的超声波信号优化装置包括：超声波信号检测部100和频率优化装置200。其中，超声波信号检测部100包括：半导体装置110和换能器120。并且，频率优化装置200包括：余震测定部210、比较运算部220、反向电压信号生成部230、控制部240以及存储部250。
对于半导体装置110、换能器120、余震测定部210、比较运算部220、反向电压信号生成部230、控制部240以及存储部250的说明与上述说明的内容实质上相同，因此省略对其的进一步说明。
以下，通过参照图7对根据本发明的一实施例的超声波信号优化方法进行说明。
图7是依次表示根据本发明的一实施例的超声波信号优化方法的流程图。
参照图7，首先，根据本发明的一实施例的超声波信号优化方法传送超声波信号(S101)。
接着，测定超声波信号的第一振铃时间(S102)，并将第一振铃时间与预先存储在存储部的第二振铃时间进行比较(S103)。
接着，当所比较的第一振铃时间和第二振铃时间相互不同时，运算校正频率(S104)。对于运算校正频率而言，能够利用预先设置的中介变量值运算校正频率。其中，预先设置的中介变量值包括：校正脉冲的频率、校正脉冲的位置以及校正脉冲的持续时间。
具体地，校正频率的运算由于在每个动作条件都会有所变更，因此在施加电源后在可能的中介变量值的范围内反复进行查找(search)过程，从而运算出优化的校正频率。这样的查找过程与上述说明的内容实质上相同。
对于校正频率的优化值被确定后，由于温度和环境的变化而变更的校正频率，与优化值相比仅发生较小的变更，因此通过查找过程能够轻易地运算出变更的优化值。
运算出对于校正频率的优化值后，利用校正频率生成反向电压信号(S105)。
生成反向电压信号后，将其适用于超声波信号，从而生成振铃时间最小化的超声波信号。
本发明实施例说明的方法或者算法步骤可由通过处理器执行的硬件、软件模块或者将两者结合来直接实现。软件模块能够常存储在RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、磁盘、CD-ROM或者本领域公知的任意一个其他形态的记录媒体。示例性地，记录媒体耦合于处理器，且该处理器能够从记录媒体读取信息，并能够向存储媒体输入信息。作为不同的方法，记录媒体也可以与处理器形成一体。处理器以及记录媒体可以设置于定制式专用集成电路(ASIC)内。而定制式专用集成电路(ASIC)可以设置于使用者终端内。并且，作为不同的方法，处理器以及记录媒体可能够以个别元件的方式设置于使用者终端内。
以上，通过参照附图对本发明的实施例进行了说明，但是本发明所属技术领域的技术人员能够理解在不变更其技术思想和必要技术特征的情况下，可以用其他具体的形态进行实施。因此，以上所说明的实施例，全部都是示例性的，不能将其理解为对本发明的限定。

Claims (5)

1.一种超声波信号优化装置，其包括：
超声波信号检测部，其传送和接收超声波信号；
余震测定部，其对于从所述超声波信号检测部传送的超声波信号，测定具有与驱动脉冲不同的频率和宽度的余震脉冲的第一振铃时间；
比较运算部，其将所述第一振铃时间与预先存储的第二振铃时间进行比较，从而运算出校正频率；
反向电压信号生成部，其生成具有所述校正频率的反向电压信号；以及
控制部，其以将所述反向电压信号适用于所述超声波信号检测部的方式执行控制动作，
所述第一振铃时间和所述第二振铃时间不同时，所述比较运算部利用预先设置的中介变量值运算所述校正频率，
所述中介变量值包括：校正脉冲的频率、校正脉冲的位置以及校正脉冲的持续时间。
2.根据权利要求1的超声波信号优化装置，其中，
还包括：存储与所述第二振铃时间相关的信息的存储部。
3.根据权利要求2的超声波信号优化装置，其中，
所述存储部还存储有查找表，
所述比较运算部能够利用所述查找表来运算所述校正频率。
4.一种超声波信号优化方法，其包括：
传送超声波信号的步骤；
对于所述超声波信号，测定具有与驱动脉冲不同的频率和宽度的余震脉冲的第一振铃时间的步骤；
将所述第一振铃时间与预先存储于存储器的第二振铃时间进行比较的步骤；
运算校正频率的步骤；以及
利用所述校正频率生成反向电压信号的步骤，
所述运算校正频率的步骤中，利用预先设置的中介变量值来运算所述校正频率，
所述中介变量值包括：校正脉冲的频率、校正脉冲的位置以及校正脉冲的持续时间。
5.根据权利要求4的超声波信号优化方法，其中，
在生成所述反向电压信号后，
还包括：将所述反向电压信号适用于所述超声波信号的步骤。
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