CN109975877A - 汽车盲区预警系统、汽车、方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车盲区预警系统、汽车、方法及其装置,汽车盲区预警方法包括接收电容传感器发送的电容信号,其中,所述电容传感器设置在汽车盲区上;根据所述电容信号判断汽车与被测物之间的距离;当所述距离小于阈值时,发送提示信号。本发明实施例通过接收电容传感器发送的电容信号,根据电容信号判断汽车与被测物之间的距离,当距离小于阈值时,发送提示信号,从而提醒用户。因此,能够从根本上解决汽车盲区所引发的安全事故,大大提高了行车的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域,尤其涉及一种汽车盲区预警系统、汽车、方法及其装置。
背景技术
2012年至今,我国的汽车市场进入了一个繁荣的阶段,每年的汽车产量以20%的速度增长。这种增长速度属于井喷式的增长。现在,我国的汽车产量已经位居世界第一,而此后的增长速度也在预料之中,并逐渐进入到了稳步增长的时期。然而,汽车在行驶的过程中存在盲区,盲区主要包括前盲区、后盲区、后视镜盲区、AB柱盲区以及灯光盲区。据统计,所有交通事故中因为盲区所引起的安全事故占20%左右,因此,盲区成为了无数司机无法避免的事故元凶。
在现有技术中,一般通过汽车雷达解决盲区问题。汽车雷达主要由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器等部分组成。当汽车驻车/倒车时,利用超声波原理,由安装在车尾保险杠上的探头发送超声波撞击被测物后反射此声波,计算出车体与被测物间的实际距离,然后提示给司机,从而防止安全事故的发生。但是,汽车雷达也存在盲区,比如:低于探头中心10~15cm以下的被测物有可能被探头忽视,一旦被测物进入汽车探头的盲区,将会导致安全事故的发生。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种汽车盲区预警系统、汽车、方法及其装置,旨在解决现有技术中汽车雷达存在盲区技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:
一种汽车盲区预警系统,包括多个电容传感器,用于检测汽车盲区的介电常数变化并且根据所述介电常数变化转换成电容信号;激励电路,用于激励电容传感器工作;以及信号处理单元,用于根据所述电容信号判断汽车与被测物之间的距离,当所述距离小于阈值时,发送提示信号。
其中,所述汽车盲区预警系统还包括模拟开关,所述模拟开关包括第一开关电路和第二开关电路,所述第一开关电路的输入端和激励电路的输出端连接,所述第一开关电路的多个输出端分别与多个电容传感器的输入端连接,所述第二开关电路的多个输入端分别与多个电容传感器的输出端连接,所述第二开关电路的输出端和信号处理单元连接;其中,所述信号处理单元和模拟开关连接,用于控制模拟开关切换多个电容传感器单独工作。
其中,所述信号处理单元包括电容电压转换电路、模拟乘法器、模拟数字转换器以及控制器;其中,所述第二开关的输出端和电容电压转换电路的输入端连接,电容电压转换电路的输出端和模拟乘法器的输入端连接,模拟乘法器的输出端和模拟数字转换器的输入端连接,模拟数字转换器的输出端和控制器连接;其中,控制器和模拟开关连接,用于控制模拟开关切换多个电容传感器单独工作,并且根据所述模拟数字转换器转换后的信号判断汽车与被测物之间的距离,当所述距离小于阈值时,发送提示信号。
本发明提供的另一技术方案为:
一种汽车,包括所述的汽车盲区预警系统。
本发明提供的再一技术方案为:
一种汽车盲区预警方法,其特征在于,包括:接收电容传感器发送的电容信号,其中,所述电容传感器设置在汽车盲区上;根据所述电容信号判断汽车与被测物之间的距离;当所述距离小于阈值时,发送提示信号。
其中,根据所述电容信号判断汽车与被测物之间的距离的步骤包括:对所述电容信号进行转换,获得交变电压信号;对所述交变电压信号进行转换,获得直流电压信号;对所述直流电压信号进行转换,获得数字信号;根据所述数字信号判断汽车与被测物之间的距离。
其中,所述交变电压信号为:
式中,Cx表示所述电容信号,Cf表示参考的电容值,A表示激励电路的电压幅值,w表示激励电路的角频率,t表示激励电路的时间,φ(ω)表示激励电路的初始相位角。
其中,对所述交变电压信号进行转换的步骤包括:对交变电压信号进行乘法处理,获得处理后的交变电压信号,所述处理后的交变电压信号为:
对处理后的交变电压信号进行滤波处理,获得直流电压信号,所述直流电压为:
式中,V1(t)表示处理前的交变电压信号,Vi(t)表示激励电压信号,n表示模拟乘法器内部的除数,Vref表示模拟乘法器的参考电压,Cx表示所述电容信号,Cf表示参考的电容值,A表示激励电路的电压幅值,w表示激励电路的角频率,t表示激励电路的时间,φ(ω)表示激励电路的初始相位角。
其中,所述根据电容信号判断汽车与被测物之间的距离的步骤之后还包括:校正汽车相对被测物的距离,获得校正后的距离,所述校正后的距离为:
式中,t表示时间,m表示汽车侧面安装的电容传感器数量,n表示汽车的第n个侧面,Δcn,i表示汽车的第n个侧面的第i个电容传感器的电容变化值,pn,i表示汽车的第n个侧面的第i个的电容传感器相对被测物的距离。
本发明提供的其他技术方案为:
一种汽车盲区预警装置,包括:接收模块,用于接收电容传感器发送的电容信号,其中,所述电容传感器设置在汽车盲区上;判断模块,用于根据所述电容信号判断汽车与被测物之间的距离;发送模块,用于当所述距离小于阈值时,发送提示信号。
本发明的有益效果为:本发明实施例通过接收电容传感器发送的电容信号,根据电容信号判断汽车与被测物之间的距离,当距离小于阈值时,发送提示信号,从而提醒用户。因此,能够从根本上解决汽车盲区所引发的安全事故,大大提高了行车的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,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的附图。
图1是根据本发明的一个实施例的汽车盲区预警系统的示意图。
图2是根据本发明的一个实施例的汽车盲区预警方法的基板流程示意图。
图3是根据本发明的一个实施例的汽车盲区预警装置的基本逻辑结构示意图。
10、汽车盲区预警系统;1、电容传感器;2、激励电路;21、震荡电路;22、低频滤波电路;3、信号处理单元;31、电容电压转换电路;32、模拟乘法器;33、模拟数字转换器;34、控制器;35、第一低频滤波电路;36、放大电路;37、第二低频滤波电路;4、模拟开关。
具体实施例
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,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,而非全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域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。
图1是根据本发明的一个实施例的汽车盲区预警系统的示意图。
如图中所示,该汽车盲区预警系统10可以具有多个电容传感器1,用于检测汽车盲区的介电常数变化并且根据介电常数变化转换成电容信号;激励电路2,用于激励电容传感器1工作;以及信号处理单元3,用于根据电容信号判断汽车与被测物之间的距离,当距离小于阈值时,发送提示信号。
在图示实施例中,该汽车盲区预警系统10可以具有模拟开关4,模拟开关4包括第一开关电路(图未示出)和第二开关电路(图未示出),第一开关电路的输入端和激励电路2的输出端连接,第一开关电路的多个输出端分别与多个电容传感器1的输入端连接,第二开关电路的多个输入端分别与多个电容传感器1的输出端连接,第二开关电路的输出端和信号处理单元3连接;其中,信号处理单元3和模拟开关4连接,用于控制模拟开关4切换多个电容传感器1单独工作。可以了解,不管当前的电容传感器1是否检测到被测物,控制器34总是控制模拟开关4不断在切换多个电容传感器1单独工作,只是切换的时间非常短而已。通过控制器34控制模拟开关4对多个电容传感器1进行分时复用,从而降低功耗。
在图示实施例中,信号处理单元3包括电容电压转换电路31、模拟乘法器32、模拟数字转换器33以及控制器34;其中,第二开关的输出端和电容电压转换电路31的输入端连接,电容电压转换电路31的输出端和模拟乘法器32的输入端连接,模拟乘法器32的输出端和模拟数字转换器33的输入端连接,模拟数字转换器33的输出端和控制器34连接;其中,控制器34和模拟开关4连接,用于控制模拟开关4切换多个电容传感器1单独工作,并且根据模拟数字转换器33转换后的信号判断汽车与被测物之间的距离,当距离小于阈值时,发送提示信号。
在图示实施例中,激励电路2包括震荡电路21和低频滤波电路22,震荡电路21的输出端和低频滤波电路22的输入端连接,低频滤波电路22的输出端和模拟开关4的输入端连接。通过震荡电路21产生一定频率的交流信号,并且通过低频滤波电路22提高交流信号的信噪比。
在图示实施例中,该汽车盲区预警系统10可以具有第一低频滤波电路35、放大电路36和第二低频滤波电路37,模拟数字转换器33的输出端和第一低频滤波电路35的输入端连接,第一低频滤波电路35的输出端和放大电路36的输入端连接,放大电路36的输出端和第二低频滤波电路37的输入端连接,第二低频滤波电路37的输出端和模拟数字转换器33的输入端连接。
在本实施例中,电容传感器1包括电极、屏蔽电极、保护层、衬底以及屏蔽层。保护层、电极、衬底以及屏蔽层依次层叠,屏蔽电极包围电极;其中,电极包括驱动电极和敏感电极,屏蔽电极与屏蔽层均接地。采用平面电容传感器1,可以根据汽车的长度配置相应的平面电容传感器1,从而实现无死角检测。此外,平面电容传感器1不受光线、灰尘等影响,且因人体的介电常数高的特点,易于区分人体与墙体、树木等障碍物,从而提高检测精度,避免安全事故的发生。
在本实施例中,电极由铜皮制成,并且呈梳齿结构,齿长为3cm,齿间距为1cm,电极长为25cm。可以了解,在可选的实施例中,电极也可以为柔性PCB板。
在本实施例中,保护层、屏蔽电极以及屏蔽层均由介电常数较低的材料制成,比如喷漆。因此,能够避免因为环境中的寄生效应和灰尘干扰所引起的警误问题,从而提高电容传感器11的可靠性。
在本实施例中,衬底的厚度为1cm,并且由非导电材料制成。由于电极和屏蔽层的间距在1cm以上,从而保证电容传感器11的灵敏度。
在本实施例中,电容传感器1为平面电容传感器。平面电容传感器的价格低,有利于市场的推广和普及,从而提高市场竞争力。
在本实施例中,电容传感器1的尺寸为30cm×10cm,电容传感器11的数量为30个,并且均匀安装在汽车的盲区上,电容传感器1的间距为2cm左右。安装高度距离地面60~70cm,该高度主要考虑两个因素:1、一岁以上的儿童升高一般在60cm以上,便于电容传感器1进行检测;2、60~70cm的安装高度位于汽车后视镜以下,从而使电容传感器1位于汽车的同一平面上,美观不突兀。
在本实施例中,控制器34为FPGA。可以了解,在可选的实施例中,控制器34也可以为ASIC、CPU、GPU或者DSP。
本发明的另一方面提供了一种汽车,该汽车可以设有如前述任一项实施例的汽车盲区预警系统。
本发明实施例的汽车盲区预警方法的基本流程可参考图2,主要包括步骤:
S101、接收电容传感器发送的电容信号,其中,电容传感器设置在汽车盲区上。
由物理学可知,在忽略边缘效应的情况下,电容传感器的电容量为:
式中,εo—真空的介电常数,εo=8.854&TImes;10-12F/m;
ε—极板间介质的相对介电系数,在空气中,ε=1;
S—极板的遮盖面积;
δ—两平行极板间的距离。
(1)式表明,当被测量ε、S或δ发生变化时,会引起电容的变化。如果保持其中的两个参数不变,而仅改变另一个参数,就可把该参数的变化转换为单一电容量的变化,再通过配套的测量电路,将电容的变化转换为电信号输出。
基于人体介电常数高的特性,便于电容传感器进行检测,从而精确判断汽车和人体的距离,提高行车的安全性。
在本实施例中,将多个电容传感器均匀安装在汽车盲区上,当被测物靠近电容传感器时,电容传感器检测的电容量会随着介电常数的变化而变化,通过(1)式可知,两者呈正比的关系。
S102、根据电容信号判断汽车与被测物之间的距离。
具体处理方式可包括:
S201对电容信号进行转换,获得交变电压信号。
获得交变电压信号为:
式中,Cx表示电容信号,Cf表示参考的电容值,A表示激励电路的电压幅值,w表示激励电路的角频率,t表示激励电路的时间,φ(ω)表示激励电路的初始相位角。
S202对交变电压信号进行转换,获得直流电压信号。
获得直流电压信号的转换过程包括:
S301、对交变电压信号进行乘法处理,获得处理后的交变电压信号,处理后的交变电压信号为:
S302、对处理后的交变电压信号进行滤波处理,获得直流电压信号,直流电压为:
式中,V1(t)表示处理前的交变电压信号,Vi(t)表示激励电压信号,n表示模拟乘法器内部的除数,Vref表示模拟乘法器的参考电压,Cx表示所述电容信号,Cf表示参考的电容值,A表示激励电路的电压幅值,w表示激励电路的角频率,t表示激励电路的时间,φ(w)表示激励电路的初始相位角。
S203对直流电压信号进行转换,获得数字信号。
此外,为了提高检测精确,用户在对直流电压信号进行转换之后,可执行如下步骤:
S203、对直流电压信号进行放大处理。
S204、对放大后的直流电压信号进行过滤。
通过上述步骤,使电容的变化量和电压的变化量呈线性关系,从而能够精确判断汽车和被测物的距离,从而提高检测精度。
S205、根据数字信号判断汽车与被测物之间的距离。
此外,为了综合考虑相邻电容传感器对被测物进行检测,提高检测精度。用户可以在根据数字信号判断汽车与被测物之间的距离之后,可校正汽车相对被测物的距离,获得校正后的距离,校正后的距离为:
式中,t表示时间,n表示汽车侧面安装的电容传感器数量,n表示汽车的第n个侧面,Δcn,i表示汽车的第n个侧面的第i个电容传感器的电容变化值,pn,i表示汽车的第n个侧面的第i个的电容传感器相对被测物的距离。
S103、当距离小于阈值时,发送提示信号。
当距离小于阈值时,发送提示信号给汽车的中央处理单元。在本实施例中,中央处理单元以颜色的形式显示在汽车内部的显示屏上,当颜色越深时,表示汽车与被测物的距离越近,反之越远。具体为,显示屏上显示一个汽车模型,汽车模型周围的颜色变化表示汽车与被测物之间的距离。通过实时显示汽车与被测物的距离,从而及时提示用户,提高行车的安全性。
本发明实施例通过接收电容传感器发送的电容信号,根据电容信号判断汽车与被测物之间的距离,当距离小于阈值时,发送提示信号,从而提醒用户。因此,能够从根本上解决汽车盲区所引发的安全事故,大大提高了行车的安全性。
下面对用于执行上述汽车盲区预警方法的本发明实施例的汽车盲区预警装置进行说明,其基本逻辑结构参考图3,主要包括:
接收模块,用于接收电容传感器发送的电容信号,其中,电容传感器设置在汽车盲区上;
判断模块,用于根据电容信号判断汽车与被测物之间的距离;
发送模块,用于当距离小于阈值时,发送提示信号。
以上为对本发明所提供的一种汽车盲区预警系统、汽车、方法及其装置的描述,对于本领域的技术人员,依据本发明实施例的思想,在具体实施例及应用范围上均会有改变之处,综上,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种汽车盲区预警系统,其特征在于,包括
多个电容传感器,用于检测汽车盲区的介电常数变化并且根据所述介电常数变化转换成电容信号;
激励电路,用于激励电容传感器工作;以及
信号处理单元,用于根据所述电容信号判断汽车与被测物之间的距离,当所述距离小于阈值时,发送提示信号。
2.根据权利要求1所述的汽车盲区预警系统,其特征在于,所述汽车盲区预警系统还包括模拟开关,所述模拟开关包括第一开关电路和第二开关电路,所述第一开关电路的输入端和激励电路的输出端连接,所述第一开关电路的多个输出端分别与多个电容传感器的输入端连接,所述第二开关电路的多个输入端分别与多个电容传感器的输出端连接,所述第二开关电路的输出端和信号处理单元连接;其中,所述信号处理单元和模拟开关连接,用于控制模拟开关切换多个电容传感器单独工作。
3.根据权利要求2所述的汽车盲区预警系统,其特征在于,所述信号处理单元包括电容电压转换电路、模拟乘法器、模拟数字转换器以及控制器;其中,所述第二开关的输出端和电容电压转换电路的输入端连接,电容电压转换电路的输出端和模拟乘法器的输入端连接,模拟乘法器的输出端和模拟数字转换器的输入端连接,模拟数字转换器的输出端和控制器连接;其中,控制器和模拟开关连接,用于控制模拟开关切换多个电容传感器单独工作,并且根据所述模拟数字转换器转换后的信号判断汽车与被测物之间的距离,当所述距离小于阈值时,发送提示信号。
4.一种汽车,其特征在于,包括权利要求1-3任一项所述的汽车盲区预警系统。
5.一种汽车盲区预警方法,其特征在于,包括:
接收电容传感器发送的电容信号,其中,所述电容传感器设置在汽车盲区上;
根据所述电容信号判断汽车与被测物之间的距离;
当所述距离小于阈值时,发送提示信号。
6.根据权利要求5所述的汽车盲区预警方法,其特征在于,根据所述电容信号判断汽车与被测物之间的距离的步骤包括:
对所述电容信号进行转换,获得交变电压信号;
对所述交变电压信号进行转换,获得直流电压信号;
对所述直流电压信号进行转换,获得数字信号;
根据所述数字信号判断汽车与被测物之间的距离。
7.根据权利要求6所述的汽车盲区预警方法,其特征在于,所述交变电压信号为:
式中,Cx表示所述电容信号,Cf表示参考的电容值,A表示激励电路的电压幅值,w表示激励电路的角频率,t表示激励电路的时间,φ(ω)表示激励电路的初始相位角。
8.根据权利要求6所述的汽车盲区预警方法,其特征在于,对所述交变电压信号进行转换的步骤包括:
对所述交变电压信号进行乘法处理,获得处理后的交变电压信号,所述处理后的交变电压信号为:
对处理后的交变电压信号进行滤波处理,获得直流电压信号,所述直流电压为:
式中,V1(t)表示处理前的交变电压信号,Vi(t)表示激励电压信号,n表示模拟乘法器内部的除数,Vref表示模拟乘法器的参考电压,Cx表示所述电容信号,Cf表示参考的电容值,A表示激励电路的电压幅值,w表示激励电路的角频率,t表示激励电路的时间,φ(ω)表示激励电路的初始相位角。
9.根据权利要求5所述的汽车盲区预警方法,其特征在于,根据所述电容信号判断汽车与被测物之间的距离的步骤之后还包括:
校正汽车相对被测物的距离,获得校正后的距离,所述校正后的距离为:
式中,t表示时间,m表示汽车侧面安装的电容传感器数量,n表示汽车的第n个侧面,Δcn,i表示汽车的第n个侧面的第i个电容传感器的电容变化值,pn,i表示汽车的第n个侧面的第i个的电容传感器相对被测物的距离。
10.一种汽车盲区预警装置,其特征在于,包括:
接收模块,用于接收电容传感器发送的电容信号,其中,所述电容传感器设置在汽车盲区上;
判断模块,用于根据所述电容信号判断汽车与被测物之间的距离;
发送模块,用于当所述距离小于阈值时,发送提示信号。
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