CN108909621B - 一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种毫米波探测车门外防撞安全系统及其保护方法，其中安全系统包括主被动毫米波复合探测器、检测装置、DSP处理器、触发装置和紧急解锁装置。主被动毫米波复合探测器安装在两侧后视镜上，包括安装在所述后视镜上朝向后方的天线装置，所述主被动毫米波复合探测器依次经所述检测装置、所述DSP处理器信号连接到所述触发装置。本发明主被动探测与被动探测相互融合，实现优势互补，通过设计合适的位置达到安全无死角；并且解决了停车后由于人员开启车门没有预警和在车门没有关闭的情况下发动行使，容易与外界移动有热源的障碍物发生碰撞的技术问题。

Description

一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法

技术领域

本发明涉及汽车安全领域，具体涉及一种毫米波探测车门外防撞安全系统及其保护方法。

背景技术

汽车的诞生给人类生活带来了种种方便，同时车祸也给人类带来很多灾难和破坏，为了充分利用汽车为人类带来的方便的同时应尽可能的减少车祸给人类带来的悲剧，近年来，随着经济的发展，交通需求日益增加，根据交警局统计，因不良的驾驶习惯而导致的致命事故高达30％，比如有些驾驶员和乘客没有良好的乘车习惯，汽车驻车时忘记检查后方是否有车辆或行人靠近，造成车门在打开的瞬间与迅速靠拢车门的车辆发生碰撞和剐蹭，尤其是摩托车和电动自行车，往往被车门撞到后摔倒在地被其他经过的汽车撞击和碾压，给受害者带来严重的二次伤害，造成惨重的交通事故；还有就是很多司机车门打开的情况下驻车制动没有拉起或者没有注意后方人员在开门的情况下，汽车在行驶，这样也会造成很多安全隐患事故。为了减少甚至避免交通事故的发生，人们已经开始对汽车防撞系统进行研究，绝大部分的研究方向都是毫米波主动探索雷达进行预警防撞；毫米波探测按照工作方式分为主动探测和被动探测，主动式即毫米波雷达13，其通过发射毫米波信号探测目标，具有较远的作用距离，而其能获得丰富的目标信息，但在近距离时工作时，由于目标结构比较复杂，采用雷达探测容易产生“角闪效应”；被动式探测又称毫米波辐射计，是一种高灵敏度毫米波辐射信号接收机，它不发出信号，工作频带宽，具有抗干扰能力强和无目标闪烁灯优点，但其工作距离近、获得的目标信息量少；结合雷达和辐射计的优点，将主动探测技术和被动探测技术相互融合，组成主被动复合体制探测器，这样不仅提高了探测距离、消除了目标闪烁效应，而且能够获得更丰富的目标信息，充分将主被动探测与被动探测相互融合，实现优势互补；通过设计合适的位置达到安全无死角。

申请号为CN201710910405.2的发明专利公开了一种车门防撞预警装置，该发明专利是由雷达传感器接受信号传给处理模块控制车门和警报功能。此发明有效的解决了能检测出静态和动态区分来实现锁门和警报功效，不足之处在于无法检测到是否都辐射热源体，无法自动驻车和检测速度、距离和方位，也无法满足在应急的情况下需要增加逃生功能的解锁，更无法满足在大雾大雨等恶劣天下使用，也更无法满足是毫米波波段的被动和主动向融合等技术特点，也没有在检测车门打开的情况下不能行使的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种毫米波探测车门外防撞安全系统及其保护方法，以解决现有技术中无法检测到辐射热源体，对靠近车体的静止高温物体缺乏识别报警作用的缺陷。

所述的毫米波探测车门外防撞安全系统，包括

主被动毫米波复合探测器，安装在两侧后视镜上，用于发射和接收毫米波信号，同时进行主动和被动毫米波探测，并将接收的毫米波信号转化为电信号发送到所述检测装置；

检测装置，用于将所述电信号经过采样、频谱分析后传化为相应的数字信号，传输给所述DSP处理器；

DSP处理器，用于将接收到的数字信号经过计算得到周围环境情况，并根据障碍物的位置、运动速度及发热量输出相应的控制信号；

触发装置，包括自动门锁，用于接收到控制信号后自动将关闭的车门锁上；

所述主被动毫米波复合探测器包括安装在所述后视镜上朝向后方的天线装置，所述主被动毫米波复合探测器依次经所述检测装置、所述DSP处理器信号连接到所述触发装置。

优选的，所述主被动毫米波复合探测器还包括毫米波雷达和毫米波辐射计，所述天线装置包括通过环流器分别与所述毫米波雷达和所述毫米波辐射计相连的射频波导天线，所述毫米波雷达包括依次相连的混频器、滤波器和信号放大器，以及与所述环流器相连的调频器，所述毫米波辐射计包括依次相连的混频器、滤波器和信号放大器，所述混频器都连接到所述环流器，所述信号放大器分别连接到所述检测装置。

优选的，所述检测装置包括

距离模块，用于将毫米波雷达发出的主动输出信号转化为障碍物到主被动毫米波复合探测器的距离信号，发送到所述DSP处理器；

位置模块，用于将毫米波雷达发出的主动输出信号转化为障碍物相对主被动毫米波复合探测器的所在方位信号，发送到所述DSP处理器；

热辐射模块，用于将毫米波辐射计发出的被动输出信号转化为障碍物热辐射的强度信号，发送到所述DSP处理器。

优选的，还包括控制模块和操作面板，所述天线装置还包括用于安装所述射频波导天线的电动角度调节器，所述操作面板安装在车内的仪表台上，所述操作面板和所述电动角度调节器信号连接到所述控制模块上。

优选的，所述电动角度调节器包括安装所述射频波导天线用的天线平台、安装在所述后视镜上的电动竖直转轴和安装在所述电动竖直转轴可移动部分上的电动水平转轴，所述天线平台固定在所述电动水平转轴的可移动部分。

优选的，还包括应急解锁装置，所述应急解锁装置包括设在所述操作面板上的解锁开关和连接到所述解锁开关的解锁信号发信器，所述解锁信号发信器信号连接到所述触发装置。

优选的，所述触发装置还包括车内的自动驻车装置，所述DSP处理器发出的控制信号包括启动所述自动驻车装置的控制信号。

优选的，所述触发装置还包括蜂鸣警报器，用于在接收所述DSP 处理器发出的控制信号后，发出蜂鸣警报声，所述控制信号包含有根据障碍物与主被动毫米波复合探测器间距离缩小而不断增大的警报声信号。

优选的，所述毫米波雷达发射与接收的毫米波频率与所述毫米波辐射计接收的毫米波频率不同。

本发明还提供了一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法，包括如下步骤：

S1、打开所述毫米波探测车门外防撞安全系统，主被动毫米波复合探测器获得毫米波信号，并分别由毫米波雷达和毫米波辐射计将信号转化为主动输出信号和被动输出信号发送到检测装置；

S2、所述检测装置将收到的主动输出信号转化为相应的位置信号和距离信号，将被动输出信号转化为相应的热辐射信号，都发送到 DSP处理器；

S3、DSP处理器根据不断收到的位置信号、距离信号和热辐射信号计算出周围环境中是否有障碍物、障碍物接近的速度方位、是否有热源，并由此判断是否可以开车门、障碍物是否为未关闭的车门以及障碍物是否朝汽车运动，根据识别结果发出对应的控制信号；

S4、如果障碍物位于车门处或从车门旁经过，DSP处理器对自动门锁发出控制信号将关闭的车门自动上锁，如果障碍物本身为未关闭的车门，DSP处理器对自动驻车装置发出控制信号令汽车进入驻车状态提醒驾驶员，如果发现障碍物不断朝车体运动超过安全距离后，DSP 处理器对蜂鸣警报器发出控制信号，蜂鸣警报器发出蜂鸣警报声，并且蜂鸣警报声随障碍物的接近而不断变大；

S5、驾驶员在确认排除了安全风险后或者在有更紧急事务需要开门或行驶汽车时，通过应急解锁装置可以将所有触发装置解锁，正常开启车门、行驶汽车和关闭蜂鸣警报器。

本发明的优点在于：通过毫米波辐射计能灵敏的感应到车体周围是否存在高温热源，因为同时又具有毫米波雷达，能同时进行主动探测和被动探测。主被动毫米波复合探测器安装在汽车的后视镜合适的位置，能保证达到安全无死角的功效，解决了探测距离带宽大、无“角闪效应”的技术问题。将主被动探测与被动探测相互融合，实现优势互补；通过设计合适的位置达到安全无死角。该一种毫米波探测车门外防撞安全系统具有结构简单，功能完善，精度高，小巧、便于安装。毫米波辐射计和毫米波雷达的检测频率不同，满足同一波段，不同频率，兼具射频频分及中频频分的优势。此外通过障碍物位置还能检测出障碍物是否为未关闭好的车门，如发生这种情况，DSP处理器能发出控制信号，通过汽车的自动驻车装置阻止汽车开动。

附图说明

图1为本发明中安全系统各模块的模块连接结构图；

图2为安装本发明中安全系统的汽车后视图，图中点划线表示主被动毫米波复合探测器的探测范围；

图3为本发明安全系统中安装在后视镜上的主被动毫米波复合探测器的结构示意图；

图4为本发明安全系统安装后使用中的结构示意图，图中点划线表示主被动毫米波复合探测器的探测范围；

图5为本发明中保护方法的流程图。

在上述附图中：1、主被动毫米波复合探测器；11、主动输出信号；12、被动输出信号；13、毫米波雷达；14、毫米波辐射计；2、检测装置；21、距离模块；22、位置模块；23、热辐射模块；3、触发装置；31、自动门锁；32、自动驻车装置；33、蜂鸣警报器；4、 DSP处理器；5、应急解锁装置；6、天线装置；61、射频波导天线； 62、电动角度调节器；7、汽车；71、后视镜。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1-图5所示，本发明提供了一种毫米波探测车门外防撞安全系统，包括主被动毫米波复合探测器1、检测装置2、DSP处理器4、触发装置3和应急解锁装置5。

主被动毫米波复合探测器1，安装在两侧后视镜71上，包括天线装置6、毫米波雷达13和毫米波辐射计14。所述天线装置6包括通过环流器分别与所述毫米波雷达13和所述毫米波辐射计14相连的射频波导天线61和安装在后视镜71内的电动角度调节器62。射频波导天线61为收发一体的矩形阵列天线。电动角度调节器62包括安装所述射频波导天线61用的天线平台、安装在所述后视镜71上的电动竖直转轴和安装在所述电动竖直转轴可移动部分上的电动水平转轴，所述天线平台固定在所述电动水平转轴的可移动部分。这样电动水平转轴能随电动竖直转轴的可移动部分水平转动，而安装射频波导天线61用的天线平台则能随电动水平转轴的可移动部分竖直转动。操作者能上下左右调整射频波导天线61的角度，可以增加或减小信号的辐射范围。

所述毫米波雷达13包括依次相连的混频器、滤波器和信号放大器，以及与所述环流器相连的调频器，所述毫米波辐射计14包括依次相连的混频器、滤波器和信号放大器，所述混频器都连接到所述环流器，所述信号放大器分别连接到所述检测装置2。其中环流器用于收发信号的单向传输；调制器用于将调制信号调制到载波信号上以产生主动通道调频信号；混频器用于含有目标信息的差频信号以及被动通道参考信号的提取；滤波器用于主动输出信号11、被动输出信号 12的分频处理；信号放大器用于主动输出信号11、被动输出信号12 输出的放大以便于DSP处理器4接收。

主被动毫米波复合探测器1用于发射和接收毫米波信号，同时进行主动和被动毫米波探测，并将接收的毫米波信号转化为电信号发送到所述检测装置2。所述毫米波雷达13发射与接收的毫米波频率与所述毫米波辐射计14接收的毫米波频率不同。毫米波雷达13通过发射毫米波信号探测目标，具有较远的作用距离，而其能获得丰富的目标信息，但在近距离时工作时，由于目标结构比较复杂，采用雷达探测容易产生“角闪效应”。被动式探测采用毫米波辐射计14，是一种高灵敏度毫米波辐射信号接收机，它不发出信号，工作频带宽，具有抗干扰能力强和无目标闪烁灯优点，但其工作距离近、获得的目标信息量少。本发明结合了两种探测装置，不仅提高了探测距离、消除了目标闪烁效应，而且能够获得更丰富的目标信息，充分将主被动探测与被动探测相互融合，实现优势互补；通过设计合适的位置达到安全无死角。

所述检测装置2包括所述检测装置2包括距离模块21、位置模块22和热辐射模块23，用于将所述电信号经过采样、频谱分析后传化为相应的数字信号，传输给所述DSP处理器4。距离模块21用于将毫米波雷达13发出的主动输出信号11转化为障碍物到主被动毫米波复合探测器1的距离信号；位置模块22，用于将毫米波雷达13发出的主动输出信号11转化为障碍物相对主被动毫米波复合探测器1 的所在方位信号；热辐射模块23，用于将毫米波辐射计14发出的被动输出信号12转化为障碍物热辐射的强度信号。上述的距离信号、所在方位信号和热辐射的强度信号都发送到所述DSP处理器4。

DSP处理器4用于将接收到的数字信号经过计算得到周围环境情况，并根据障碍物的位置、运动速度及发热量输出相应的控制信号。 DSP处理器4与触发装置3分别电连接。

触发装置3包括自动门锁31、自动驻车装置32和蜂鸣警报器33。自动门锁31用于接收到控制信号后自动将关闭的车门锁上，自动驻车装置32收到控制信号后启动进入驻车状态，使汽车7进入停车不能行驶的状态。蜂鸣警报器33设在车体外侧，收到控制信号后发出蜂鸣警报声，DSP处理器4发出的警报声信号随障碍物的靠近而不断增大，蜂鸣警报声也随之不断增大。

本系统包括控制模块和操作面板，操作面板和所述电动角度调节器62信号连接到所述控制模块上，用于调节射频波导天线61的方向。应急解锁装置5包括设在所述操作面板上的解锁开关和连接到所述解锁开关的解锁信号发信器，所述解锁信号发信器信号连接到各个触发装置3。在安全风险排除后以及必要情况下能立即将各触发装置3 解锁。

本发明还提供了一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法，包括如下步骤：

S1、打开所述毫米波探测车门外防撞安全系统，主被动毫米波复合探测器1获得毫米波信号，并分别由毫米波雷达13和毫米波辐射计14将信号转化为主动输出信号11和被动输出信号12发送到检测装置2。

S2、所述检测装置2将收到的主动输出信号11转化为相应的位置信号和距离信号，将被动输出信号12转化为相应的热辐射信号，都发送到DSP处理器4。

S3、DSP处理器4根据不断收到的位置信号、距离信号和热辐射信号计算出周围环境中是否有障碍物、障碍物接近的速度方位、是否有热源，并由此判断是否可以开车门、障碍物是否为未关闭的车门以及障碍物是否朝汽车7运动，根据识别结果发出对应的控制信号。

S4、如果障碍物位于车门处或从车门旁经过，DSP处理器4对自动门锁31发出控制信号将关闭的车门自动上锁，如果障碍物本身为未关闭的车门，DSP处理器4对自动驻车装置32发出控制信号令汽车7进入驻车状态提醒驾驶员，如果发现障碍物不断朝车体运动超过安全距离后，DSP处理器4对蜂鸣警报器33发出控制信号，蜂鸣警报器33发出蜂鸣警报声，并且蜂鸣警报声随障碍物的接近而不断变大。

障碍物不断朝车体运动也属于障碍物从车门旁经过的一种情况，此时DSP处理器4会同时朝自动门锁31发出控制信号将关闭的车门自动上锁。

S5、驾驶员在确认排除了安全风险后或者在有更紧急事务需要开门或行驶汽车7时，通过应急解锁装置5可以将所有触发装置3解锁，正常开启车门、行驶汽车7和关闭蜂鸣警报器33。

上述毫米波探测车门外防撞安全系统不仅具有结构简单，功能完善，精度高，小巧、便于安装，还满足同一波段，不同频率，兼具射频频分及中频频分的优势。该系统充分分离主动输出信号11和被动输出信号12，减小了二者之间的相互干扰，通过上述信号复合分析技术，获得的目标信息量多，有利于目标的识别，解决了原有汽车7 单一运用毫米波主动发出信号进行检测的问题。此外本发明还解决了汽车7停车后由于人员开启车门没有预警和在车门没有关闭的情况下发动行使，容易与外界移动有热源的障碍物发生碰撞的技术问题。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法，其特征在于：所述毫米波探测车门外防撞安全系统包括：

主被动毫米波复合探测器（1），安装在两侧后视镜（71）上，用于发射和接收毫米波信号，同时进行主动和被动毫米波探测，并将接收的毫米波信号转化为电信号发送到检测装置（2）；

检测装置（2），用于将所述电信号经过采样、频谱分析后传化为相应的数字信号，传输给DSP处理器（4）；

DSP处理器（4），用于将接收到的数字信号经过计算得到周围环境情况，并根据障碍物的位置、运动速度及发热量输出相应的控制信号；

触发装置（3），包括自动门锁（31）、自动驻车装置（32）和蜂鸣警报器（33），所述自动门锁（31）用于接收到控制信号后自动将关闭的车门锁上；

和应急解锁装置（5）；

所述主被动毫米波复合探测器（1）包括安装在所述后视镜（71）上朝向后方的天线装置（6），所述主被动毫米波复合探测器（1）依次经所述检测装置（2）、所述DSP处理器（4）信号连接到所述触发装置（3）；

所述主被动毫米波复合探测器（1）还包括毫米波雷达（13）和毫米波辐射计（14），所述天线装置（6）包括通过环流器分别与所述毫米波雷达（13）和所述毫米波辐射计（14）相连的射频波导天线（61），所述毫米波雷达（13）包括依次相连的混频器、滤波器和信号放大器，以及与所述环流器相连的调频器，所述毫米波辐射计（14）包括依次相连的混频器、滤波器和信号放大器，所述混频器都连接到所述环流器，所述信号放大器分别连接到所述检测装置（2）；

所述检测装置（2）包括：

距离模块（21），用于将毫米波雷达（13）发出的主动输出信号（11）转化为障碍物到主被动毫米波复合探测器（1）的距离信号，发送到所述DSP处理器（4）；

位置模块（22），用于将毫米波雷达（13）发出的主动输出信号（11）转化为障碍物相对主被动毫米波复合探测器（1）的所在方位信号，发送到所述DSP处理器（4）；

热辐射模块（23），用于将毫米波辐射计（14）发出的被动输出信号（12）转化为障碍物热辐射的强度信号，发送到所述DSP处理器（4）；

所述保护方法包括如下步骤：

S1、打开所述毫米波探测车门外防撞安全系统，主被动毫米波复合探测器（1）获得毫米波信号，并分别由毫米波雷达（13）和毫米波辐射计（14）将信号转化为主动输出信号（11）和被动输出信号（12）发送到检测装置（2）；

S2、所述检测装置（2）将收到的主动输出信号（11）转化为相应的位置信号和距离信号，将被动输出信号（12）转化为相应的热辐射信号，都发送到DSP处理器（4）；

S3、DSP处理器（4）根据不断收到的位置信号、距离信号和热辐射信号计算出周围环境中是否有障碍物、障碍物接近的速度方位、是否有热源，并由此判断是否可以开车门、障碍物是否为未关闭的车门以及障碍物是否朝汽车（7）运动，根据识别结果发出对应的控制信号；

S4、如果障碍物位于车门处或从车门旁经过，DSP处理器（4）对自动门锁（31）发出控制信号将关闭的车门自动上锁，如果障碍物本身为未关闭的车门，DSP处理器（4）对自动驻车装置（32）发出控制信号令汽车（7）进入驻车状态提醒驾驶员，如果发现障碍物不断朝车体运动超过安全距离后，DSP处理器（4）对蜂鸣警报器（33）发出控制信号，蜂鸣警报器（33）发出蜂鸣警报声，并且蜂鸣警报声随障碍物的接近而不断变大；

S5、驾驶员在确认排除了安全风险后或者在有更紧急事务需要开门或行驶汽车（7）时，通过应急解锁装置（5）可以将所有触发装置（3）解锁，正常开启车门、行驶汽车（7）和关闭蜂鸣警报器（33）。

2.根据权利要求1所述的一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法，其特征在于：还包括控制模块和操作面板，所述天线装置（6）还包括用于安装所述射频波导天线（61）的电动角度调节器（62），所述操作面板安装在车内的仪表台上，所述操作面板和所述电动角度调节器（62）信号连接到所述控制模块上。

3.根据权利要求2所述的一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法，其特征在于：所述电动角度调节器（62）包括安装所述射频波导天线（61）用的天线平台、安装在所述后视镜（71）上的电动竖直转轴和安装在所述电动竖直转轴可移动部分上的电动水平转轴，所述天线平台固定在所述电动水平转轴的可移动部分。

4.根据权利要求2所述的一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法，其特征在于：所述应急解锁装置（5）包括设在所述操作面板上的解锁开关和连接到所述解锁开关的解锁信号发信器，所述解锁信号发信器信号连接到所述触发装置（3）。

5.根据权利要求1或4所述的一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法，其特征在于：所述DSP处理器（4）发出的控制信号包括启动所述自动驻车装置（32）的控制信号。

6.根据权利要求1或4所述的一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法，其特征在于：所述蜂鸣警报器（33）用于在接收所述DSP处理器（4）发出的控制信号后，发出蜂鸣警报声，所述控制信号包含有根据障碍物与主被动毫米波复合探测器（1）间距离缩小而不断增大的警报声信号。

7.根据权利要求1所述的一种毫米波探测车门外防撞安全系统的保护方法，其特征在于：所述毫米波雷达（13）发射与接收的毫米波频率与所述毫米波辐射计（14）接收的毫米波频率不同。

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