CN109283543B - 一种智能二维红外转向传感器模块及其测距方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能二维红外转向传感器模块,包括,安装在汽车方向盘下方的转向灯控制摇杆,安装在转向灯控制摇杆下方的第一光束发射器、第二光束发射器、第一PSD接收器、第二PSD接收,所述第一光束发射器、第二光束发射器、第一PSD接收器、第二PSD接收器均连接汽车内部的主控制器。在安装时将发明固定在方向盘下方或仪表盘下方,对准转向灯摇杆,即可通过测距实现左右转向灯检测功能。该发明可适用于各类车载产品对转向灯的检测,以模块的形式与汽车的主控制器进行通讯,即时反馈转向信号。
Description
技术领域
本发明涉及汽车配件技术领域,特别是一种智能二维红外转向传感器模块。
背景技术
车道偏离预警很关键的一点:转向信号的获取。这里所谓的假车道偏离预警系统就是指未区分驾驶员变道意图的LDW系统,因为无法获取车辆转向信号,故而实行只要你偏道我就报警的一把抓策略。目前绝大部分的转向灯监控设备只有两个方式实现:其一是破解车身CAN信息,这种设备无法适应后装市场大量车型,且前期CAN信号采集的难度大,加上不是所有车型都会通过CAN发送转向灯信号;其二是安装带有G-Sensor的无线模块到转向灯摇杆上,监控G-Sensor的动作情况获取转向灯开关控制信号并发送给接收端对转向灯信号加以利用,这种设备由于无线模块无法供长电,需定时更换电池,且必须增加蓝牙等无线通讯模块,增加成本,干扰增大。现有技术的缺点是需要在主控制器端及检测端增加蓝牙模块进行信号收发,使转向灯开关检测的成本增加,蓝牙连接的配对规则限制了产品的易用性;由于检测端无法供应长电,需要持续监控电量;电量不足时需要更换电池;如果出现故障,难以进行故障定位等;使用G-Sensor进行检测,G-Sensor无法应付所有情况,存在误检、漏检的情况。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述传统的板间连接器,设备由于无线模块无法供长电,需定时更换电池,且必须增加蓝牙等无线通讯模块,增加成本,干扰增大的技术问题,设计了一种智能二维红外转向传感器模块。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种智能二维红外转向传感器模块,包括,安装在汽车方向盘下方的转向灯控制摇杆,安装在转向灯控制摇杆下方的第一光束发射器、第二光束发射器、第一PSD接收器、第二PSD接收器,所述第一光束发射器、第二光束发射器、第一PSD接收器、第二PSD接收器均连接汽车内部的主控制器。所述第一PSD接收器、第二PSD接收器的型号均为单光子雪崩二极管用于测量红外线,所述第一PSD接收器、第二PSD接收器的前方均依次设置有用于把光束限制在小范围内(不会乱发射被周围的物件干扰)的准直透镜、滤光片。所述第一光束发射器和第二光束发射器的型号均为940nm的VCSEL发射器,此发射器不会对眼睛造成任何伤害,完全满足针对1类激光设备的最新标准(IEC60825-1:2014-第3版)。第一光束发射器、第二光束发射器安装方便,由电缆连接汽车内部的控制器,可贴到能让第一光束发射器、第二光束发射器直射到转向灯控制摇杆处,通过算法自动标定,通过有线方式进行供电及通讯,无需安装电池,无需外加无线模块。
一种智能二维红外转向传感器模块的测距方法,包括如下步骤:
步骤1:第一光束发射器、第二光束发射器分别发射红外光到转向灯控制摇杆,所述转向灯控制摇杆将红外光反射出来,第一PSD接收器、第PSD接收器接收经过反射的红外光;
步骤2:红外光选择940nm波长,同理滤光片选择940nm波长范围,有效阻挡太阳光中其他波长范围的干扰;且940nm的红外光为对人体无害的光束;
步骤3:测距过程;
步骤3.1:利用红外光在空气中传播速度c已知,测量其在待测距离D上的传播时间t,利用下面的公式求解:D=ct/2;(1)
设红外光的光波频率为f,在待测距离AB上所有时间t,其相位位移为Φ;
起始时刻t1发射的红外光强为:I1=Asin(ωt1+φ0)
接收时的红外光强为:I2=Asin(ωt1+ωt+φ0)
则接收与发射时刻相位差:Φ=(ωt1+ωt+Φ0)-(ωt1+φ0)=ωt=2πft
t=φ/(2πf) (2)
将(2)代入(1)式得:D=ct/2=(c/2)*(Φ/(2πf)=cΦ/(4πf) (3)
改写成:
式中:λ=c/f,N为整形波(2π)数,Δn为不足整形的尾数
步骤3.2:第一光束发射器发出红外光,沿着测线传播被转向灯摇杆并反射给第一PSD接收器、第二PSD接收器接收,经过处理得到第一测距信号、第二测距信号;第二光束发射器发出红外光,沿着测线传播被转向灯摇杆并反射给第一PSD接收器、第二PSD接收器接收,经过处理得到测距信号第三测距信号、第四测距信号;主控制器将第一测距信号、第二测距信号、第三测距信号、第四测距信号的数值进行分析,便可以分析出转向灯摇杆为左转向、右转向、控制动作中的一种动作。第一PSD接收器、第二PSD接收器增加滤光片进行环境干扰过滤,且内置滤波算法,可有效避免误检漏检的情况;
利用本发明的技术方案制作的一种智能二维红外转向传感器模块,智能二维红外转向传感器模块拥有2个光束发射器+2个PSD接收器,分别处于不同角度,通过算法可通过以上4个套件,实现转向灯控制摇杆的多个状态检测,分别为左转向、右转向、控制动作等。光束发射器选用一类无害免控激光器,即时人眼直视也不会造成危险,可测距离达2m。另外通过添加滤光片,可有效杜绝外接各类不可控光的干扰(如太阳光中可见光波段等),使检测结果更准确。在安装时将发明固定在方向盘下方或仪表盘下方,对准转向灯摇杆,即可通过测距实现左右转向灯检测功能。该发明可适用于各类车载产品对转向灯的检测,以模块的形式与汽车的主控制器进行通讯,即时反馈转向信号。
附图说明
图1是本发明所述一种智能二维红外转向传感器模块的结构示意图;
图2是本发明所述一种智能二维红外转向传感器模块的测量原理图;
图3是本发明所述一种智能二维红外转向传感器模块的测量计算原理图。
图中,转向灯控制摇杆1,第一光束发射器201,第二光束发射器202,第一PSD接收器301,第二PSD接收器302,滤光片4,直透镜5。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了使子描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相対重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相対重要性或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明提供了如图1-3所示的一种智能二维红外转向传感器模块,包括,安装在汽车方向盘下方的转向灯控制摇杆1,安装在转向灯控制摇杆1下方的第一光束发射器201、第二光束发射器202、第一PSD接收器301、第二PSD接收器302,所述第一光束发射器201、第二光束发射器202、第一PSD接收器301、第二PSD接收器302均连接汽车内部的主控制器。所述第一PSD接收器301、第二PSD接收器302的型号均为单光子雪崩二极管用于测量红外线,所述第一PSD接收器301、第二PSD接收器302的前方均依次设置有用于把光束限制在小范围内(不会乱发射被周围的物件干扰)的准直透镜5、滤光片4。所述第一光束发射器201和第二光束发射器202的型号均为940nm的VCSEL发射器,此发射器不会对眼睛造成任何伤害,完全满足针对1类激光设备的最新标准(IEC 60825-1:2014-第3版)。第一光束发射器201、第二光束发射器202安装方便,由电缆连接汽车内部的控制器,可贴到能让第一光束发射器201、第二光束发射器202直射到转向灯控制摇杆1处,通过算法自动标定,通过有线方式进行供电及通讯,无需安装电池,无需外加无线模块。
一种智能二维红外转向传感器模块的测距方法,包括如下步骤:
步骤1:第一光束发射器201、第二光束发射器202分别发射红外光到转向灯控制摇杆1,所述转向灯控制摇杆1将红外光反射出来,第一PSD接收器301、第二PSD接收器302接收经过反射的红外光;
步骤2:红外光选择940nm波长,同理滤光片选择940nm波长范围,有效阻挡太阳光中其他波长范围的干扰;且940nm的红外光为对人体无害的光束;
步骤3:测距过程;
步骤3.1:利用红外光在空气中传播速度c已知,测量其在待测距离D上的传播时间t,利用下面的公式求解:D=ct/2;(1)
设红外光的光波频率为f,在待测距离AB上所有时间t,其相位位移为Φ;
起始时刻t1发射的红外光强为:I1=Asin(ωt1+φ0)
接收时的红外光强为:I2=Asin(ωt1+ωt+φ0)
则接收与发射时刻相位差:φ=(ωt1+ωt+φ0)-(ωt1+Φ0)=ωt=2πft
t=Φ/(2πf) (2)
将(2)代入(1)式得:D=ct/2=(c/2)*(φ/(2πf)=cΦ/(4πf) (3)
改写成:
式中:λ=c/f,N为整形波(2π)数,Δn为不足整形的尾数;
步骤3.2:第一光束发射器201发出红外光,沿着测线传播被转向灯摇杆并反射给第一PSD接收器301、第二PSD接收器302接收,经过处理得到第一测距信号、第二测距信号;第二光束发射器202发出红外光,沿着测线传播被转向灯摇杆并反射给第一PSD接收器301、第二PSD接收器302接收,经过处理得到测距信号第三测距信号、第四测距信号;主控制器将第一测距信号、第二测距信号、第三测距信号、第四测距信号的数值进行分析,便可以分析出转向灯摇杆为左转向、右转向、控制动作中的一种动作。第一PSD接收器301、第二PSD接收器302增加滤光片4进行环境干扰过滤,且内置滤波算法,可有效避免误检漏检的情况。
具体使用时:第一光束发射器201、第一PSD接收器301、第二PSD接收器302其实是两组传感器,固定在转向灯摇杆的下端,通过监测汽车转向灯摇杆状态来获取转向信号。在转向灯摇杆发生波动后,生成第一测距信号、第二测距信号、第三测距信号、第四测距信号发送给汽车内部的控制系统。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种智能二维红外转向传感器模块,包括,安装在汽车方向盘下方的转向灯控制摇杆(1),安装在转向灯控制摇杆(1)下方的第一光束发射器(201)、第二光束发射器(202)、第一PSD接收器(301)、第二PSD接收器(302),所述第一光束发射器(201)、第二光束发射器(202)、第一PSD接收器(301)、第二PSD接收器(302)均连接汽车内部的主控制器;所述第一光束发射器(201)发出红外光,沿着测线传播被转向灯摇杆并反射给所述第一PSD接收器(301)和所述第二PSD接收器(302),经过处理得到第一测距信号和第二测距信号;所述第二光束发射器(202)发出红外光,沿着测线传播被转向灯摇杆并反射给第一PSD接收器(301)和第二PSD接收器(302),经过处理得到第三测距信号和第四测距信号;所述主控制器再对测距信号的数值做出分析。
2.根据权利要求1所述的一种智能二维红外转向传感器模块,其特征在于,所述第一PSD接收器(301)、第二PSD接收器(302)的型号均为SPAD单光子雪崩二极管,所述第一PSD接收器(301)、第二PSD接收器(302)的前方均依次设置有用于把光束限制在小范围内的准直透镜(5)、滤光片(4)。
3.根据权利要求1所述的一种智能二维红外转向传感器模块,其特征在于,所述第一光束发射器(201)和第二光束发射器(202)的型号均为940nm的VCSEL发射器。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种智能二维红外转向传感器模块的测距方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:第一光束发射器(201)、第二光束发射器(202)分别发射红外光到转向灯控制摇杆(1),所述转向灯控制摇杆(1)将红外光反射出来,第一PSD接收器(301)、第二PSD接收器(302)接收经过反射的红外光;
步骤2:红外光选择940nm波长,同理滤光片选择940nm波长范围,有效阻挡太阳光中其他波长范围的干扰;且940nm的红外光为对人体无害的光束;
步骤3:测距过程;
步骤3.1:利用红外光在空气中传播速度c已知,测量其在待测距离D上的传播时间t,利用下面的公式求解:D=ct/2; (1)
设红外光的光波频率为f,在待测距离AB上所有时间t,其相位位移为Φ;
起始时刻t1发射的红外光强为:I1=Asin(ωt1+φ0)
接收时的红外光强为:I2=Asin(ωt1+ωt+φ0)
则接收与发射时刻相位差:φ=(ωt1+ωt+φ0)-(ωt1+φ0)=ωt=2πft
t=Φ/(2πf) (2)
将(2)代入(1)式得:D=ct/2=(c/2)*(Φ/(2πf)=cφ/(4πf) (3)
改写成:
式中:λ=c/f,N为整形波(2π)数,Δn为不足整形的尾数;
步骤3.2:第一光束发射器(201)发出红外光,沿着测线传播被转向灯摇杆并反射给第一PSD接收器(301)、第二PSD接收器(302)接收,经过处理得到第一测距信号、第二测距信号;第二光束发射器(202)发出红外光,沿着测线传播被转向灯摇杆并反射给第一PSD接收器(301)、第二PSD接收器(302)接收,经过处理得到测距信号第三测距信号、第四测距信号;控制器将第一测距信号、第二测距信号、第三测距信号、第四测距信号的数值进行分析,便可以分析出转向灯摇杆为左转向、右转向、控制动作中的一种动作。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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