CN107783138B - 一种公交用雷达系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公交用雷达系统，包括处理芯片、若干个超声波探头、LIN通信模块以及报警模块，所述超声波探头均匀地设置在公交车的外周面，所述超声波探头依次相连形成探测链，所述处理芯片通过LIN通信模块与探测链首端的超声波探头相连，所述报警模块输入端与处理芯片输出端相连。本发明通过在公交车外周面上设置有多个超声波探头，以检测公交车近距离的障碍物，当发现公交车近距离存在障碍物时，控制报警模块发出报警信号，提示驾驶员及时停止车辆行驶，降低交通事故发生机率。本发明用于检测公交车障碍物并发出报警信号。

Description

一种公交用雷达系统
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，更具体地说涉及一种应用于公交车辆的雷达系统。
背景技术
公交车作为每个城市最常用的交通工具，其常规设计保证了驾驶员具有最佳的视角，使到驾驶员能够清楚地了解到当前行驶路段具体的交通状况。
但是即便如此，公交车上的驾驶员还是不可避免地存在视角上的死角。当公交行驶到行人或者车辆聚集的地方，由于行人行为的不规范以及个体突发行为的不可估计，公交车在行驶过程中仍然存在各种安全隐患，容易产生各种交通事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于检测公交车全方位障碍物的雷达系统。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种公交用雷达系统，包括处理芯片、若干个超声波探头、LIN通信模块以及报警模块，所述超声波探头均匀地设置在公交车的外周面，所述超声波探头依次相连形成探测链，所述处理芯片通过LIN通信模块与探测链首端的超声波探头相连，所述报警模块输入端与处理芯片输出端相连，其中所述公交车的外周面具体指的是公家车的前后左右4个面。
作为上述技术方案的进一步改进，所述超声波探头设置的数量在4个至16个之间。
作为上述技术方案的进一步改进，所述LIN通信模块包括型号为TPIC1021的通信接口芯片，所述通信接口芯片包括串行接收端、串行发送端、使能端以及单线收发端，所述串行接收端、串行发送端以及使能端分别与处理芯片相连，所述单线收发端与探测链首端的超声波探头相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述超声波探头包括型号为E524.24的超声波收发芯片、变压器T1、电阻R1、电容C1、收发器、电容C2以及电阻R2，所述超声波收发芯片设有发射端、接收端、级连端以及烧录端，所述处理芯片通过LIN通信模块与探测链首端的超声波收发芯片烧录端相连，所述超声波收发芯片发射端与变压器T1输入端相连，所述收发器、电阻R1以及电容C1两端均与变压器T1输出端并联；所述收发器先后通过电容C2与电阻R2与超声波收发芯片接收端相连，探测链中相邻的超声波探头通过超声波收发芯片的级连端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述报警模块包括声音报警单元以及光报警单元，所述声音报警单元以及光报警单元输入端分别与处理芯片输出端相连；所述声音报警单元包括WTN5系列语音芯片以及扬声器，所述语音芯片与处理芯片通信连接，所述语音芯片输出端与扬声器相连；所述光报警单元包括LED点阵，所述LED点阵与处理芯片输出端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明创造还包括GPS模块，所述GPS模块与处理芯片通信连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述GPS模块包括型号为S1216F8-BD北斗双模芯片。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明创造还包括为系统各模块供电的电源模块，所述电源模块包括电池、瞬态抑制二极管D1、LC滤波单元、第一降压芯片、电感L1、续流二极管D2以及电容C3，所述第一降压芯片型号为LM2596，所述第一降压芯片包括电压输入端、电压输出端以及反馈端，所述电池通过LC滤波单元与第一降压芯片电压输入端相连，所述瞬态抑制二极管D1负极接在电池与LC滤波单元之间，所述瞬态抑制二极管D1正极接地，所述电感L1两端分别与第一降压芯片电压输出端以及反馈端相连，所述续流二极管D2负极与第一降压芯片电压输出端相连，所述续流二极管D2正极接地，所述电容C3接在第一降压芯片反馈端与地之间。
作为上述技术方案的进一步改进，所述电源模块还包括型号为XL1509的第二降压芯片、电感L2、续流二极管D3、电容C4以及型号为AMS117的三端稳压芯片，所述第二降压芯片输入端与第一降压芯片反馈端相连，所述第二降压芯片输出端通过电感L2与三端稳压芯片输入端相连，所述续流二极管D3负极与第二降压芯片输出端相连，正极接地，所述电容C4两端分别与三端稳压芯片输入端以及地相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述处理芯片型号为STM32。
本发明的有益效果是：本发明通过在公交车外周面上设置有多个超声波探头，以检测公交车近距离的障碍物，当发现公交车近距离存在障碍物时，控制报警模块发出报警信号，提示驾驶员及时停止车辆行驶，降低交通事故发生机率。本发明用于检测公交车障碍物并发出报警信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的电路原理框架图；
图2是本发明的超声波探头实施例电路图；
图3是本发明的电源模块实施例电路图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指元件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接元件，来组成更优的电路结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图3，本发明创造公开了一种公交用雷达系统，包括处理芯片、若干个超声波探头、LIN(串行通信网络)通信模块以及报警模块，所述超声波探头均匀地设置在公交车的外周面，所述超声波探头依次相连形成探测链，所述处理芯片通过LIN通信模块与探测链首端的超声波探头相连，所述报警模块输入端与处理芯片输出端相连，其中所述公交车的外周面具体指的是公家车的前后左右4个面。本发明中所述处理芯片利用一组输入输出端口通过LIN通信模块控制所有的超声波探头工作运行，有效节省处理芯片硬件资源。本发明通过在公交车外周面上设置有多个超声波探头，以检测公交车近距离的障碍物，当发现公交车近距离存在障碍物时，控制报警模块发出报警信号，提示驾驶员及时停止车辆行驶，降低交通事故发生机率。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述超声波探头的设置数量与实际应用的公交车体积有关，本发明创造中所述超声波探头设置的数量在4个至16个之间。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述LIN通信模块包括型号为TPIC1021的通信接口芯片，所述通信接口芯片包括串行接收端、串行发送端、使能端以及单线收发端，所述串行接收端、串行发送端以及使能端分别与处理芯片相连，所述单线收发端与探测链首端的超声波探头相连。所述型号的通信接口芯片是一种串行工作LIN物理接口器件，具有唤醒和保护功能，该通信方式利用单一的双向通行总线实现通信连接，速度在2.4到20kbps。本实施例中所述处理芯片设置为主机，所述多个超声波探头设置为从机，处理芯片通过LIN通信模块与多个超声波探头通信连接，电路接线简单，程序设置难度低，同时也可节省对处理芯片输入输出口的使用数目。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述超声波探头包括型号为E524.24的超声波收发芯片、变压器T1、电阻R1、电容C1、收发器、电容C2以及电阻R2，所述超声波收发芯片设有发射端(DRV1、DRV2、VSUP)、接收端(AINS、AING)、级连端(GPIO1、GPIO2)以及烧录端(BUSI、BUSO)，所述处理芯片通过LIN通信模块与探测链首端的超声波收发芯片烧录端相连，所述超声波收发芯片发射端与变压器T1输入端相连，所述收发器、电阻R1以及电容C1两端均与变压器T1输出端并联；所述收发器先后通过电容C2与电阻R2与超声波收发芯片接收端相连，探测链中相邻的超声波探头通过超声波收发芯片的级连端相连。具体地，本发明创造中所述型号的超声波收发芯片是艾尔默斯公司(Elmos)推出的数字智能超声波辅助芯片，所述超声波收发芯片内部集成有8位MCU，以最少的元件数量提供超声波范围检测，所述收发器通过带中心抽头的变压器T1驱动，进行超声波的发射，所述超声波收发芯片烧录端与处理芯片通信连接，受处理芯片控制，可对超声波发射频率的范围进行编程；之后所述超声波收发芯片接收发器接收回来的超声波信号进行放大、滤波以及模数转换等一系列处后，最后通过LIN通信模块将处理结果传输到处理芯片中。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，当检测到公交车规定范围内存在障碍物时，可发出报警声音信号以及报警光信号，以争取在最短时间内告知驾驶员。具体地，所述报警模块包括声音报警单元以及光报警单元，所述声音报警单元以及光报警单元输入端分别与处理芯片输出端相连；所述声音报警单元包括WTN5系列语音芯片以及扬声器，所述语音芯片与处理芯片通信连接，所述语音芯片输出端与扬声器相连；所述光报警单元包括LED点阵，所述LED点阵与处理芯片输出端相连。
进一步作为优选的实施方式，正常情况下，当公交车以较高速度行驶时，证明了公交车附近短距离之内是没有障碍物存在的，此时如果仍需要启动本系统中的超声波探头工作，并没有什么用处，反而还浪费电能，因此本发明创造中雷达系统还配置了公交速度检测功能，当处理芯片检测到公交车速度较快时，无需启动超声波探头，当公交车速度较低时，证明公交车有可能行驶在行人或者车辆聚集的路段，需要启动超声波探头以探测周围的障碍物。具体地，本发明创造还包括用于检测车速的GPS模块，所述GPS模块与处理芯片通信连接。
进一步，本发明创造中，所述GPS模块包括型号为S1216F8-BD北斗双模芯片，该型号的北斗双模芯片性能优越，速度检测反应时间短。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造还包括为系统各模块供电的电源模块，所述电源模块包括电池、瞬态抑制二极管D1、LC滤波单元、第一降压芯片、电感L1、续流二极管D2以及电容C3，所述第一降压芯片型号为LM2596，所述第一降压芯片包括电压输入端(VIN)、电压输出端(OUTPUT)以及反馈端(FEEDBACK)，所述电池通过LC滤波单元与第一降压芯片电压输入端相连，所述瞬态抑制二极管D1负极接在电池与LC滤波单元之间，所述瞬态抑制二极管D1正极接地，所述电感L1两端分别与第一降压芯片电压输出端以及反馈端相连，所述续流二极管D2负极与第一降压芯片电压输出端相连，所述续流二极管D2正极接地，所述电容C3接在第一降压芯片反馈端与地之间。具体地，由于现有公交车所配置的常规电池输出电压较大，不适合对本系统中的各个电路模块进行供电，因此本发明创造需要配置有电源模块，将电池输出的较大的电压值转换成较低的电压值输出，本实施例中，所述电源模块将输入的24V电压转换成12V电压输出。
再进一步，本发明创造具体实施例中所述电源模块除了配置有12V电压输出端以外，还配置有5V以及3.3V电压输出端，以使电源模块与本系统中更多的电路模块相匹配。具体地，所述电源模块还包括型号为XL1509的第二降压芯片、电感L2、续流二极管D3、电容C4以及型号为AMS117的三端稳压芯片，所述第二降压芯片输入端与第一降压芯片反馈端相连，所述第二降压芯片输出端通过电感L2与三端稳压芯片输入端相连，所述续流二极管D3负极与第二降压芯片输出端相连，正极接地，所述电容C4两端分别与三端稳压芯片输入端以及地相连。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述处理芯片型号为STM32，所述型号的处理芯片运行速度快，编程难度低，且硬件资源丰富，通用输入输出口数量多。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种公交用雷达系统，其特征在于：包括处理芯片、若干个超声波探头、LIN通信模块以及报警模块，所述超声波探头均匀地设置在公交车的外周面，所述超声波探头依次相连形成探测链，所述处理芯片通过LIN通信模块与探测链首端的超声波探头相连，所述报警模块输入端与处理芯片输出端相连；
所述LIN通信模块包括型号为TPIC1021的通信接口芯片，所述通信接口芯片包括串行接收端、串行发送端、使能端以及单线收发端，所述串行接收端、串行发送端以及使能端分别与处理芯片相连，所述单线收发端与超声波探头相连；
所述超声波探头包括型号为E524.24的超声波收发芯片、变压器T1、电阻R1、电容C1、收发器、电容C2以及电阻R2，所述超声波收发芯片设有发射端、接收端、级连端以及烧录端，所述处理芯片通过LIN通信模块与探测链首端的超声波收发芯片烧录端相连，所述超声波收发芯片发射端与变压器T1输入端相连，所述收发器、电阻R1以及电容C1两端均与变压器T1输出端并联；所述收发器先后通过电容C2与电阻R2与超声波收发芯片接收端相连，探测链中相邻的超声波探头通过超声波收发芯片的级连端相连。
2.根据权利要求1所述的一种公交用雷达系统，其特征在于：所述超声波探头设置的数量在4个至16个之间。
3.根据权利要求1所述的一种公交用雷达系统，其特征在于：所述报警模块包括声音报警单元以及光报警单元，所述声音报警单元以及光报警单元输入端分别与处理芯片输出端相连；所述声音报警单元包括WTN5系列语音芯片以及扬声器，所述语音芯片与处理芯片通信连接，所述语音芯片输出端与扬声器相连；所述光报警单元包括LED点阵。
4.根据权利要求1所述的一种公交用雷达系统，其特征在于：还包括GPS模块，所述GPS模块与处理芯片通信连接。
5.根据权利要求4所述的一种公交用雷达系统，其特征在于：所述GPS模块包括型号为S1216F8-BD北斗双模芯片。
6.根据权利要求1所述的一种公交用雷达系统，其特征在于：还包括为系统各模块供电的电源模块，所述电源模块包括电池、瞬态抑制二极管D1、LC滤波单元、第一降压芯片、电感L1、续流二极管D2以及电容C3，所述第一降压芯片型号为LM2596，所述第一降压芯片包括电压输入端、电压输出端以及反馈端，所述电池通过LC滤波单元与第一降压芯片电压输入端相连，所述瞬态抑制二极管D1负极接在电池与LC滤波单元之间，所述瞬态抑制二极管D1正极接地，所述电感L1两端分别与第一降压芯片电压输出端以及反馈端相连，所述续流二极管D2负极与第一降压芯片电压输出端相连，所述续流二极管D2正极接地，所述电容C3接在第一降压芯片反馈端与地之间。
7.根据权利要求6所述的一种公交用雷达系统，其特征在于：所述电源模块还包括型号为XL1509的第二降压芯片、电感L2、续流二极管D3、电容C4以及型号为AMS117的三端稳压芯片，所述第二降压芯片输入端与第一降压芯片反馈端相连，所述第二降压芯片输出端通过电感L2与三端稳压芯片输入端相连，所述续流二极管D3负极与第二降压芯片输出端相连，正极接地，所述电容C4两端分别与三端稳压芯片输入端以及地相连。
8.根据权利要求1至7任一项所述的一种公交用雷达系统，其特征在于：所述处理芯片型号为STM32。
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