CN109267891A - 基于毫米波的电动尾门控制系统及控制方法 - Google Patents

基于毫米波的电动尾门控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于毫米波的电动尾门控制系统及控制方法,其中控制系统包括电动尾门控制单元、电动尾门执行单元和毫米波探测单元,通过毫米波探测单元采集脚踢信号并传输给电动尾门控制单元,电动尾门控制单元对脚踢信号进行判断,并发出有效指令,自动智能控制电动尾门执行单元执行动作,增加用户的使用舒适性,达到更方便的操控性;且毫米波探测单元的毫米波传感器包括毫米波控制组件和用于探测脚踢信号的微带阵列式天线,通过微带阵列式天线采集脚踢信号,具有功耗低和探测灵敏度高等特性,其可用于探测运动速度在0.2km/h至10km/h范围内的移动目标,同时还有穿透雾、烟灰尘等的能力及抗干扰强等优点。

Description

基于毫米波的电动尾门控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及汽车尾门控制技术领域,具体涉及一种电动尾门控制系统及控制方法。
背景技术
目前普通的电动后背门的开启方式主要有:遥控钥匙开启、中控开关开启、后背门开关开启和脚踢感应开启三种开启方式;关闭电动后背门的方式主要有:遥控钥匙关闭、中控开关关闭、后背门开关关闭和脚踢感应关闭,给用户带来使用上的便捷性,特别是脚踢感应开关能够在双手不方便操作按键时,能够控制电动尾门的开启、关闭。
传统的脚踢式传感器采用的是一种电容式尾门传感器。该电容式传感器有两种方式:
一种是将两电容带分离安装在汽车尾部的不同位置,两个位置同时感应人体的动作。该方案识别率高,但是由于安装在两个位置,且电容带本身对安装环境要求高(远离金属,防静电漆等),导致了汽车在安装时的诸多限制。
另一种是将至少两个电容传感器电极集成在一个电容带上,通过两个电容传感器的状态变化来识别人体动作。而该方案,由于两个电容距离较近,互相间本身就是感应电容影响,且容易由于异物(雨水,污泥等)干扰,导致两个电容的相互影响变大。在复杂环境中容易失效。
如中国专利《一种汽车电动尾门的脚踢控制方法及系统》(申请公布号:CN108545049 A)中公开的脚踢传感器为电容感应传感器。
发明内容
为了弥补以上不足,本发明所要解决的技术问题是提供一种基于毫米波的电动尾门控制系统,利用多普勒原理检测移动物体的回波,采用先进的雷达信号处理技术,对探测区域的移动目标的实时监测,并把控制信息传送给电动尾门控制模块,并由电动尾门控制模块完成汽车尾门开关过程控制。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种基于毫米波的电动尾门控制系统,包括电动尾门控制单元、电动尾门执行单元和用于采集脚踢信号的毫米波探测单元,所述电动尾门控制单元与所述电动尾门执行单元电连接;
所述毫米波探测单元包括毫米波传感器,所述毫米波传感器包括毫米波控制组件和用于探测脚踢信号的微带阵列式天线,所述微带阵列式天线贴装于所述毫米波传感器,所述毫米波控制组件与所述微带阵列式天线信号连接,所述毫米波控制组件与所述电动尾门控制单元信号连接。
为解决上述技术问题,本发明采用的进一步技术方案是:
所述微带阵列式天线为串联和并联混合馈电的微带阵列式天线。
进一步地说,所述毫米波传感器还包括壳体,所述微带阵列式天线贴装于所述壳体的内表面,所述毫米波控制组件安装于所述壳体内。
进一步地说,所述毫米波传感器毫米波信号的频段为20-300GHz。
进一步地说,所述毫米波传感器通过通信接口与所述电动尾门控制模块连接。
进一步地说,所述毫米波控制组件包括毫米波产生模块、中频滤波模块和信号处理模块,所述毫米波产生模块与微带阵列式天线信号连接,所述微带阵列式天线与所述中频滤波模块信号连接,所述中频滤波模块与所述信号处理模块信号连接。
本发明还提供了一种所述的基于毫米波的电动尾门控制系统的控制方法,通过毫米波探测单元采集脚踢信号并传输给电动尾门控制单元,电动尾门控制单元对脚踢信号进行判断,当条件1和条件2都满足时,电动尾门控制单元发出有效指令,控制电动尾门执行单元执行动作;
其中,条件1:当有物体由远及近靠近毫米波传感器的探测区域时,毫米波传感器将物体移动的模拟信号转化为数字信号,此时表示探测物体移动状态的数字信号置为01;
条件2:当有物体由近及远远离毫米波传感器的探测区域时,毫米波传感器将物体移动的模拟信号转化为数字信号,此时表示探测物体移动状态的数字信号置为02。
进一步地说,满足条件1和满足条件2的时间差在0.2s到1.5s之间。
进一步地说,所述毫米波传感器传输给电动尾门控制单元的数字信号包括包头信号、表示探测物体移动状态的数字信号、探测物体移动速度的数字信号和校验位信号;
其中,所述包头信号为55;所述表示探测物体移动状态的数字信号为00时,表示无物体靠近毫米波传感器的探测区域;所述表示探测物体移动状态的数字信号为01时,表示有物体由远及近靠近毫米波传感器的探测区域;所述表示探测物体移动状态的数字信号为02时,表示有物体由近及远远离毫米波传感器的探测区域;
所述探测物体移动速度的数字信号的大小表示探测物体的移动速度的大小;检验信号的值等于包头信号、表示探测物体移动状态的数字信号和探测物体移动速度的数字信号之和。
本发明的有益效果:
本发明包括电动尾门控制单元、电动尾门执行单元和毫米波探测单元,通过毫米波探测单元采集脚踢信号并传输给电动尾门控制单元,电动尾门控制单元对脚踢信号进行判断,并发出有效指令,自动智能控制电动尾门执行单元执行动作,增加用户的使用舒适性,达到更方便的操控性;且毫米波探测单元的毫米波传感器包括毫米波控制组件和用于探测脚踢信号的微带阵列式天线,通过微带阵列式天线采集脚踢信号,具有功耗低和探测灵敏度高等特性,其可用于探测运动速度在0.2km/h至10km/h范围内的移动目标,同时还有穿透雾、烟灰尘等的能力及抗干扰强等优点;
本发明采用的天线为微带阵列式天线,即一个天线阵,而不是单一的天线,由于单一天线的方向性是有限的,而本发明采用将工作在同一频率的两个或两个以上的单个天线单元,按照一定的要求进行馈电和空间排列构成天线阵列的方式,由于天线阵的馈电单元数越多,天线阵的增益就越高,形成辐射状探测区域,有效提高天线探测距离和广度;
本发明的毫米波传感器的毫米波控制组件和微带阵列式天线是集成于一壳体内,在整体安装于车体尾部,相交于传统的电容式传感器,具有集成度高,重量轻,体积小,便于安装,成本低等优点;
本发明的微带阵列式天线为串联和并联混合馈电的微带阵列式天线,采用混合馈电的方式能够克服单一串联馈电和单一并联馈电的缺点,兼顾二者的优点,同时具有馈电网络简单、馈电单元排列紧密、空间利用率高、结构紧凑以及馈电损耗低、带宽较佳等的优势。
附图说明
图1为本发明的控制原理图;
图2是本发明的毫米波传感器的整体结构示意图;
图3是本发明的毫米波传感器的分解结构示意图;
图4是本发明的微带阵列式天线的结构示意图;
图中各部分的附图标记如下:
电动尾门控制单元1、电动尾门执行单元2、毫米波探测单元3、毫米波控制组件31、微带阵列式天线32、馈电单元321、壳体33、底座331和上盖332。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换,均属于本发明的保护范围。
实施例:一种基于毫米波的电动尾门控制系统,如图1到图4所示,包括电动尾门控制单元1、电动尾门执行单元2和用于采集脚踢信号的毫米波探测单元3,所述毫米波探测单元与所述电动尾门控制单元信号连接,所述电动尾门控制单元与所述电动尾门执行单元电连接;
所述毫米波探测单元包括毫米波传感器,所述毫米波传感器包括毫米波控制组件31和用于探测脚踢信号的微带阵列式天线32,所述微带阵列式天线贴装于所述毫米波传感器,所述毫米波控制组件与所述微带阵列式天线信号连接,所述毫米波控制组件与所述电动尾门控制单元信号连接。
本实施例中,所述毫米波控制组件包括毫米波产生模块、中频滤波模块和信号处理模块,所述毫米波产生模块与微带阵列式天线信号连接,所述微带阵列式天线与所述中频滤波模块信号连接,所述中频滤波模块与所述信号处理模块信号连接。
毫米波产生模块发出的毫米波给微带阵列式天线中的发出信号天线,当碰到外界物体时,微带阵列式天线中的接受信号天线接受信号,传输给中频滤波模块之后经信号处理模块处理转化成数字信号传输给电动尾门控制单元。
所述微带阵列式天线为串联和并联混合馈电的微带阵列式天线。
本实施例中,一个馈电单元321的长度为3mm,宽度为1mm且厚度为0.762mm,但不限于此。
所述毫米波传感器还包括壳体33,所述微带阵列式天线贴装于所述壳体的内表面,所述毫米波控制组件安装于所述壳体内。
所述壳体包括能够扣合的底座331和上盖332,所述微带阵列式天线贴装于所述上盖的内表面。
本实施例中,所述毫米波传感器的壳体固定安装于车体的尾部。比如螺栓螺母连接,但不限于此。
本实施例中,所述壳体的长为60mm,宽为40mm,高为30mm。体积小,成本低便于安装。
所述毫米波传感器毫米波信号的频段为20-300GHz。比如为24GHz、30GHz、77GHz和79GHz。但不限于此。
所述毫米波传感器通过通信接口与所述电动尾门控制模块连接。
比如所述通信接口为UART(通用异步收发传输器)、CAN和LI N,但不限于此。
本实施例中,所述毫米波传感器的较佳的工作环境和能达到的性能指标如下:所述毫米波传感器的工作电压为9-17V,静态电流为≤2.8mA,存储温度为-40℃-90℃,工作温度为-40℃-85℃,防水等级为I P6k7,产品重量<60g,检测距离≤2m,误触发率≤0.3%。
本实施例中还给出了一种所述的基于毫米波的电动尾门控制系统的控制方法,通过毫米波探测单元采集脚踢信号并传输给电动尾门控制单元,电动尾门控制单元对脚踢信号进行判断,当条件1和条件2都满足时,电动尾门控制单元发出有效指令,控制电动尾门执行单元执行动作;
其中,条件1:当有物体由远及近靠近毫米波传感器的探测区域时,毫米波传感器将物体移动的模拟信号转化为数字信号,此时表示探测物体移动状态的数字信号置为01;
条件2:当有物体由近及远远离毫米波传感器的探测区域时,毫米波传感器将物体移动的模拟信号转化为数字信号,此时表示探测物体移动状态的数字信号置为02。
较佳的是,满足条件1和满足条件2的时间差在0.2s到1.5s之间。
所述毫米波传感器传输给电动尾门控制单元的数字信号包括包头信号、表示探测物体移动状态的数字信号、探测物体移动速度的数字信号和校验位信号;
其中,所述包头信号为55;所述表示探测物体移动状态的数字信号为00时,表示无物体靠近毫米波传感器的探测区域;所述表示探测物体移动状态的数字信号为01时,表示有物体由远及近靠近毫米波传感器的探测区域;所述表示探测物体移动状态的数字信号为02时,表示有物体由近及远远离毫米波传感器的探测区域;
所述探测物体移动速度的数字信号的大小表示探测物体的移动速度的大小;检验信号的值等于包头信号、表示探测物体移动状态的数字信号和探测物体移动速度的数字信号之和。
所述毫米波传感器传输给电动尾门控制单元的数字信号均为十六进制数值。
比如依次向电动尾门控制单元传输的上述的数字信号可以为下列情况(以表示探测物体移动速度的数字信号具有两个为例,即为了提高对物体移动速度探测的准确度,使用两个用于表示探测物体移动速度的数字信号):
#0 #1 #2 #3 #4
55 00 xx xx YY 无物体移动时上传的数字信号;
55 01 xx xx YY 有物体由远及近靠近毫米波传感器的探测区域时上传的数字信号;
55 02 xx xx YY 有物体由近及远远离毫米波传感器的探测区域时上传的数字信号;
数字信号的具体含义如下表1和表2:
表1
数据位 参数名 16进制数据值
#0 包头信号 55
#1 探测物体移动状态 00,01,02
#2,#3 探测物体移动速度 xx xx
#4 校验 求和
注:1、xx代表0x00~0xFF之间的任何数,数值越大表示物体移动速度越快;2、YY表示#0、#1、#2和#3的数字信号之和。
表2
另外,电动尾门控制单元控制电动尾门执行单元动作可以采用现有技术的控制方式,也可以采用申请人在《汽车电动尾门的控制系统及控制方法》(申请号201811018288.X)中采用的控制方法,故不赘述。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种基于毫米波的电动尾门控制系统,其特征在于:包括电动尾门控制单元(1)、电动尾门执行单元(2)和用于采集脚踢信号的毫米波探测单元(3),所述电动尾门控制单元与所述电动尾门执行单元电连接;
所述毫米波探测单元包括毫米波传感器,所述毫米波传感器包括毫米波控制组件(31)和用于探测脚踢信号的微带阵列式天线(32),所述微带阵列式天线贴装于所述毫米波传感器,所述毫米波控制组件与所述微带阵列式天线信号连接,所述毫米波控制组件与所述电动尾门控制单元信号连接。
2.根据权利要求1所述的基于毫米波的电动尾门控制系统,其特征在于:所述微带阵列式天线为串联和并联混合馈电的微带阵列式天线。
3.根据权利要求1所述的基于毫米波的电动尾门控制系统,其特征在于:所述毫米波传感器还包括壳体(33),所述微带阵列式天线贴装于所述壳体的内表面,所述毫米波控制组件安装于所述壳体内。
4.根据权利要求1所述的基于毫米波的电动尾门控制系统,其特征在于:所述毫米波传感器毫米波信号的频段为20-300GHz。
5.根据权利要求1所述的基于毫米波的电动尾门控制系统,其特征在于:所述毫米波传感器通过通信接口与所述电动尾门控制模块连接。
6.根据权利要求1所述的基于毫米波的电动尾门控制系统,其特征在于:所述毫米波控制组件包括毫米波产生模块、中频滤波模块和信号处理模块,所述毫米波产生模块与微带阵列式天线信号连接,所述微带阵列式天线与所述中频滤波模块信号连接,所述中频滤波模块与所述信号处理模块信号连接。
7.一种根据权利要求1所述的基于毫米波的电动尾门控制系统的控制方法,其特征在于:通过毫米波探测单元采集脚踢信号并传输给电动尾门控制单元,电动尾门控制单元对脚踢信号进行判断,当条件1和条件2都满足时,电动尾门控制单元发出有效指令,控制电动尾门执行单元执行动作;
其中,条件1:当有物体由远及近靠近毫米波传感器的探测区域时,毫米波传感器将物体移动的模拟信号转化为数字信号,此时表示探测物体移动状态的数字信号置为01;
条件2:当有物体由近及远远离毫米波传感器的探测区域时,毫米波传感器将物体移动的模拟信号转化为数字信号,此时表示探测物体移动状态的数字信号置为02。
8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于:满足条件1和满足条件2的时间差在0.2s到1.5s之间。
9.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于:所述毫米波传感器传输给电动尾门控制单元的数字信号包括包头信号、表示探测物体移动状态的数字信号、探测物体移动速度的数字信号和校验位信号;
其中,所述包头信号为55;所述表示探测物体移动状态的数字信号为00时,表示无物体靠近毫米波传感器的探测区域;所述表示探测物体移动状态的数字信号为01时,表示有物体由远及近靠近毫米波传感器的探测区域;所述表示探测物体移动状态的数字信号为02时,表示有物体由近及远远离毫米波传感器的探测区域;
所述探测物体移动速度的数字信号的大小表示探测物体的移动速度的大小;检验信号的值等于包头信号、表示探测物体移动状态的数字信号和探测物体移动速度的数字信号之和。
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