CN111366935B - 雷达传感器及无主机多探头雷达系统 - Google Patents

雷达传感器及无主机多探头雷达系统 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种雷达传感器及无主机多探头雷达系统，涉及电子安全探测技术领域。一种雷达传感器，包括：连接器、寻址电路、电源稳压电路、微控制单元；连接器具有PWR、DATA、ID和GND端口；连接器连接至寻址电路，寻址电路连接至微控制单元；所述寻址电路用于向所述微控制单元提供采样电平以识别雷达传感器的位置。本申请实施例所述的雷达传感器及无主机多探头雷达系统，利用连接器的端口和信号线束之间连线的多种组合方式，可实现对各个方位的雷达传感器的寻址辨别，且其结构简单、安装便利、开发周期短、可扩展性和兼容性好，雷达系统能同时配置的雷达传感器的数量较多，并可以支持多种通讯协议的双向通讯，信号传输速度快且稳定。

Description

雷达传感器及无主机多探头雷达系统
技术领域
本申请实施例涉及电子安全探测技术领域，特别是一种雷达传感器及无主机多探头雷达系统。
背景技术
随着电子技术的发展，雷达系统现己经广泛使用，尤其是用于车辆上，车载雷达系统主要应用在ADAS（Advanced Driver Assistance Systems，高级驾驶辅助系统）中，用于探测车身周围障碍物的方位与距离，为车辆的驾驶者提供操作参考。传统的车载雷达系统主要以超声波倒车雷达为主，超声波车载雷达通过超声波探头向车身周围发射一个特定频率的超声波，并接收障碍物反射回来的超声波信号，再通过放大器将该返回的超声波信号放大后由中央处理器进行处理分析，并将处理结果输出给提示装置，以此实现探测车身周围是否存在障碍物以及障碍物与车身的具体位置关系，并在车身与障碍物的距离达到设定的危险距离时提醒驾驶者注意或者采取制动措施，从而辅助驾驶者安全操作。
目前车载雷达系统的常见设计方案分为有主机和无主机的雷达系统。有主机的雷达系统设有专门的控制器配置多个超声波探头，但配置控制器会导致成本增加和、整车的功耗增加，而且所有的超声波探头均通过线束并联到控制器造成了线束设计、整车安装和线束布置工序复杂繁琐，有悖于当下汽车电子朝着低能耗、轻量化、小型化的发展趋势。而无主机的雷达系统采用LIN（Local Interconnect Network，局域互联网络）通讯的方式进行地址分配，确定主传感器和辅助传感器，其需要通过车身的控制器或其他控制器才能与车辆进行通信，其信号传输速度慢、信号不稳定，雷达系统的可扩展性和兼容性也较差。
发明内容
本申请实施例所要解决的技术问题是，提供一种雷达传感器及无主机多探头雷达系统，雷达传感器与信号线束的连接具有多种组合方式，由此可以提升雷达系统的硬件适应能力，以低成本地方式增强其可扩展性和兼容性，并支持多种通讯协议的双向通讯，信号传输速度快且稳定。
为了解决上述技术问题，本申请实施例所述的一种雷达传感器，采用了如下所述的技术方案：
一种雷达传感器，包括：连接器、寻址电路、电源稳压电路、微控制单元；所述连接器具有PWR、DATA、ID和GND端口；
所述连接器通过所述PWR端口、所述DATA端口和所述ID端口分别连接至所述寻址电路，所述寻址电路连接至所述微控制单元；所述连接器通过所述GND端口接地；
所述PWR端口还通过所述电源稳压电路连接至所述微控制单元；所述ID端口还与所述电源稳压电路连接；
所述电源稳压电路用于向所述微控制单元和所述寻址电路提供稳定的直流电压，所述寻址电路用于向所述微控制单元提供采样电平以识别雷达传感器的位置。
本申请实施例所述的雷达传感器，可以通过所述连接器的所述PWR端口、所述DATA端口和所述ID端口与外部的信号线束连接，而两者的连接具有多种组合方式，可以依此提升雷达系统的硬件适应能力，使雷达系统能同时配置的雷达传感器的数量大大提升，并能有效区分各个雷达传感器的方位，提升了雷达系统对雷达传感器的可扩展性和兼容性，且其开发周期短，可以支持多种通讯协议的双向通讯，信号传输速度快且稳定。
进一步的，所述的雷达传感器，所述寻址电路包括：第一采样单元、第二采样单元、第一通讯单元、第二通讯单元和第三通讯单元；
所述PWR端口连接至所述第一采样单元和所述第一通讯单元，所述第一采样单元和所述第一通讯单元连接至所述微控制单元；
所述DATA端口连接至所述第二通讯单元，所述第二通讯单元连接至所述微控制单元；
所述ID端口连接至所述第二采样单元和所述第三通讯单元，所述第二采样单元和所述第三通讯单元连接至所述微控制单元；
所述第一采样单元和所述第二采样单元用于向所述微控制单元提供采样电平，所述第一通讯单元、所述第二通讯单元和所述第三通讯单元用于向所述微控制单元提供信号的通讯通道。
所述寻址电路中的各个单元配合所述连接器的所述PWR端口、所述DATA端口和所述ID端口与外部线束的多种组合连接，可以实现对多个雷达传感器的不同位置的准确区分和识别。
进一步的，所述的雷达传感器，所述第一采样单元包括：电阻R3和电阻R4；
所述ID端口连接至所述电阻R3，所述电阻R3连接至所述电阻R4，所述电阻R4接地；
所述第一采样单元中向所述微控制单元提供采样电平的采样点位于所述电阻R3与电阻R4之间；所述第二采样单元和所述第一采样单元的结构相同。
通过所述第一采样单元和所述第二采样单元可以提供采样电平，以作为识别雷达传感器位置的要素之一，该采样电平可以有效区分不同的连线组合方式，以实现雷达系统中雷达传感器自动寻址的功能，为雷达系统的可拓展性提供基础。
进一步的，所述的雷达传感器，所述第一通讯单元包括：电阻R11、电阻R12和三极管Q1；
所述PWR端口分别连接至所述电阻R11和所述三极管Q1的集电极C；所述电阻R11连接至所述微控制单元的RXD0端口，所述三极管Q1的发射极E接地，所述三极管Q1的基极B还通过所述电阻R12连接至所述微控制单元的TXD0端口；
所述第三通讯单元与所述第一通讯单元的结构相同。
通过控制所述三极管Q1的通断，可以改变与所述第一通讯单元连接的所述PWR端口处的电平高低，而通过控制所述三极管Q3的通断，可以改变与所述第一通讯单元连接的所述ID端口处的电平高低。由此可以进一步扩展PWR端口和ID端口处不同的电平状态，进一步提升雷达系统对雷达传感器的可扩展性。
进一步的，所述的雷达传感器，所述第二通讯单元包括：电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C1和三极管Q2；
所述DATA端口分别连接至所述电容C1和所述电阻R21，所述电容C1接地；所述电阻R21分别连接至所述电阻R22、所述电阻R23和所述三极管Q2的集电极C；所述电阻R22与所述电源稳压电路连接；所述电阻R23连接至所述微控制单元的RXD1端口；所述三极管Q3发射极E接地，基极B通过所述电阻R24连接至所述微控制单元的TXD1端口。
三极管Q2的集电极C处的的电平通过上拉电阻R22连接至由PWR端口和/或ID端口连入的电源而保证默认高电平状态，通过控制所述三极管Q2的通断，可以改变与所述第二通讯单元连接的RXD1端口处的电平高低。由此可以进一步扩展雷达传感器中端口不同的电平状态，进一步提升雷达系统对雷达传感器的可扩展性。
进一步的，所述的雷达传感器，所述电源稳压电路包括：第一保护电路、第二保护电路、DCDC转换器；
所述PWR端口连接至所述第一保护电路，所述第一保护电路连接至所述DCDC转换器，所述DCDC转换器连接至所述微控制单元；
所述ID端口连接至所述第二保护电路，所述第二保护电路连接至所述DCDC转换器；
所述第一保护电路或所述第二保护电路连接至所述第二通讯单元。
通过所述电源稳压电路分模块化地供电，能更适配电路的结构，以提供更安全且稳定的工作电压。
进一步的，所述的雷达传感器，还包括：超声波传感单元和信号处理单元；
所述电源稳压电路和所述微控制单元均连接至所述超声波传感单元，所述超声波传感单元连接至所述信号处理单元，所述信号处理单元连接至所述微控制单元；
所述超声波传感单元受所述微控制单元驱动产生超声波并接收超声波回波的反馈信号，所述信号处理单元收集所述反馈信号并处理后发送至所述微控制单元。
进一步的，所述的雷达传感器，所述超声波传感单元包括：换能器和超声波传感器；
所述电源稳压电路和所述微控制单元连接至所述换能器，所述换能器连接至所述超声波传感器，所述超声波传感器连接至所述信号处理单元；
所述换能器用于驱动所述超声波传感器产生超声波。
进一步的，所述的雷达传感器，所述信号处理单元包括：回波收集器、放大器和滤波器；
所述超声波传感器连接至所述回波收集器，所述回波收集器连接至所述放大器，所述放大器连接至所述滤波器，所述滤波器连接至所述微控制单元；
所述回波收集器、所述放大器、所述滤波器分别用于收集超声波回波的反馈信号、放大所述反馈信号、对所述反馈信号滤波后传输到所述微控制单元。
通过信号处理单元对反馈信号做放大、滤波等处理后发送给微控制单元做运算，才能准确的解析出雷达传感器的探测结果信息（如报警状态、距离、方位等）。
为了解决上述技术问题，本申请实施例所述的一种无主机多探头雷达系统，采用了如下所述的技术方案：
一种无主机多探头雷达系统，包括：探头阵列和信号线束；所述探头阵列包括至少两个上述任意一项技术方案中所述的雷达传感器；
所述信号线束包括与所述连接器的所述PWR端口、所述DATA端口、所述ID端口连接的多条信号线，该连接具有至少两种组合方式，且所述PWR端口、所述DATA端口、所述ID端口中可使最多一个端口挂空；
所述探头阵列用于探测障碍物及输出位置信号，所述信号线束用于配合所述连接器实现所述探头阵列的自动寻址并传输所述探头阵列输出的位置信号。
本申请实施例所述的无主机多探头雷达系统利用探头阵列和信号线束之间连线的多种组合方式，无需依靠软件逻辑控制，识别过程简单、时间短，上电后系统启动快，寻址过程中识别方位可以由硬件的采样电平决定，软件进行地址分配即可，稳定可靠，且其结构简单、安装便利、开发周期短、可扩展性和兼容性好，能同时配置的雷达传感器的数量较多，并可以支持多种通讯协议的双向通讯，信号传输速度快且稳定。
与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：
本申请实施例公开了一种雷达传感器及无主机多探头雷达系统，所述雷达传感器包括：连接器、寻址电路、电源稳压电路、微控制单元；连接器具有PWR、DATA、ID和GND端口。本申请实施例所述的雷达传感器及无主机多探头雷达系统，利用连接器的端口和信号线束之间连线的多种组合方式，可实现对各个方位的雷达传感器的寻址辨别，且其可以支持多种通讯协议的双向通讯，信号传输速度快且稳定，无需依靠软件逻辑控制，识别过程简单、时间短，上电后系统启动快，寻址过程中识别方位可以由硬件的采样电平决定，软件进行地址分配即可，稳定可靠，且其结构简单、安装便利、开发周期短、可扩展性和兼容性好，能同时配置的雷达传感器的数量较多，并可以支持多种通讯协议的双向通讯，信号传输速度快且稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本申请实施例中雷达传感器的电气结构框图；
图2为本申请实施例中所述寻址电路中第一采样单元的结构及4种连线组合方式的示意图；
图3为本申请实施例中所述寻址电路中第一通讯单元、第二通讯单元和第三通讯单元的结构示意图；
图4为本申请实施例中无主机多探头雷达系统的一种8探头结构的示意图；
图5为本申请实施例中无主机多探头雷达系统的一种13探头结构的示意图。
附图标记说明；
1-连接器、2-寻址电路、3-电源稳压电路、4-微控制单元、5-超声波传感单元、6-信号处理单元、9-探头阵列、10-信号线束、21-第一采样单元、22-第二采样单元、23-第一通讯单元、24-第二通讯单元、25-第三通讯单元、31-第一保护电路、32-第二保护电路、33-DCDC转换器、51-换能器、52-超声波传感器、61-回波收集器、62-放大器、63-滤波器。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
需要说明的是，下面描述中使用的词语“上”、“下”、“上端”、“下端”、“底部”、“顶端”等仅表示了各部件之间的相对位置关系，当进行翻转或旋转时，这一相对位置关系可能会发生颠倒或变化。本申请的权利要求书、说明书以及说明书附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少2个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的方案，下面将结合本申请实施例中的相关附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参考图1，示出了本申请实施例中雷达传感器的电气结构框图。所述雷达传感器包括：连接器1、寻址电路2、电源稳压电路3、微控制单元4。所述连接器具有PWR、DATA、ID和GND端口。
所述连接器1通过所述PWR端口、所述DATA端口和所述ID端口分别连接至所述寻址电路2，所述寻址电路2连接至所述微控制单元4。且所述连接器1通过所述GND端口接地。
所述PWR端口还通过所述电源稳压电路3连接至所述微控制单元4。所述ID端口还与所述电源稳压电路3连接。
所述电源稳压电路3用于向所述微控制单元4和所述寻址电路2提供稳定的直流电压，雷达传感器的外部电源可以由PWR和/或ID端口输入，即支持三种电源供应的方式：仅从PWR端口输入、仅从ID端口输入，以及同时从PWR端口和ID端口输入。所述寻址电路2则用于向所述微控制单元4提供采样电平以识别雷达传感器的位置。
在本申请实施例中，所述寻址电路2包括：第一采样单元21、第二采样单元22、第一通讯单元23、第二通讯单元24和第三通讯单元25。
所述PWR端口连接至所述第一采样单元21和所述第一通讯单元23的一端，所述第一采样单元21和所述第一通讯单元23的另一端连接至所述微控制单元4。
所述DATA端口连接至所述第二通讯单元24的一端，所述第二通讯单元24的另一端连接至所述微控制单元4。
所述ID端口连接至所述第二采样单元22和所述第三通讯单元25的一端，所述第二采样单元22和所述第三通讯单元25的另一端连接至所述微控制单元4。
所述第一采样单元1和所述第二采样单元2用于向所述微控制单元4提供上述的采样电平，供所述微控制单元4进行寻址以识别其所在的雷达传感器的位置。所述第一通讯单元23、所述第二通讯单元24和所述第三通讯单元25用于向所述微控制单元4提供信号的通迅通道，信号在所述第一通讯单元23、所述第二通讯单元24、所述第三通讯单元25与所述微控制单元4之间可以实现双向通讯。所述双向通讯支持的协议至少包括：UART（UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter）协议和LIN协议等。
所述寻址电路2中的各个单元配合所述连接器1的所述PWR端口、所述DATA端口和所述ID端口与外部线束的多种组合连接，可以实现对多个雷达传感器的不同位置的准确区分和识别。
进一步参考图2，为本申请实施例所述寻址电路中第一采样单元的结构及4种连线组合方式的示意图。所述第一采样单元21包括：电阻R3和电阻R4。图中DI线表示由所述连接器1的PWR端口或ID端口连入的线，而所述DI线与所对应的PWR端口或ID端口外部线束具有4种连线组合方式。同理，所述连接器1的GND端口和DATA端口与外部线束同样具有对应的4种连线组合方式。
所述DI线连接至所述电阻R3，所述电阻R3连接至所述电阻R4，所述电阻R4接地。
所述第一采样单元21中向所述微控制单元4提供采样电平的采样点位于所述电阻R3与电阻R4之间。所述第一采样单元21中除了所述电阻R3和所述电阻R4等关键元器件外，还设有去耦电容等保护器件，所述第二采样单元22和所述第一采样单元21的结构相同。
对于所述第一采样单元21，所述DI线表示由PWR端口连入的线；对于所述第二采样单元22，所述DI线表示由ID端口连入的线。
通过所述第一采样单元21和所述第二采样单元22可以提供采样电平，以作为识别雷达传感器位置的要素之一，该采样电平可以有效区分不同的连线组合方式，以实现雷达系统中雷达传感器自动寻址的功能，为雷达系统的可拓展性提供基础。
进一步参考图3，为本申请实施例中所述寻址电路中第一通讯单元、第二通讯单元和第三通讯单元的结构示意图。所述第一通讯单元23包括：电阻R11、电阻R12和三极管Q1。
所述PWR端口分别连接至所述电阻R11和所述三极管Q1的集电极C。所述电阻R11连接至所述微控制单元4的RXD0端口，所述三极管Q1的发射极E接地，所述三极管Q1的基极B还通过所述电阻R12连接至所述微控制单元4的TXD0端口。
所述第三通讯单元3与所述第一通讯单元1的结构相同，所述第三通讯单元3包括：电阻R31、电阻R32和三极管Q3。区别在于所述第三通讯单元25中的电阻R31连接至所述微控制单元4的RXD2端口，所述电阻R32连接至所述微控制单元4的TXD2端口。
通过控制所述三极管Q1的通断，可以改变与所述第一通讯单元23连接的所述PWR端口处的电平高低，而通过控制所述三极管Q3的通断，可以改变与所述第三通讯单元25连接的所述ID端口处的电平高低。由此可以进一步扩展PWR端口和ID端口处不同的电平状态，进一步提升雷达系统对雷达传感器的可扩展性。
进一步参考图3，所述第二通讯单元24 包括：电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C1和三极管Q2。
所述DATA端口分别连接至所述电容C1和所述电阻R21。所述电容C1接地；所述电阻R21分别连接至所述电阻R22、所述电阻R23和所述三极管Q2的集电极C。所述电阻R22一端的P3+位置与所述电源稳压电路3中P1+位置或P2+位置连接；所述电阻R23连接至所述微控制单元4的RXD1端口；所述三极管Q3发射极E接地，基极B通过所述电阻R24连接至所述微控制单元的TXD1端口。上述的RXD0端口、RXD1端口和RXD2端口为所述微控制单元4的接收数据端口，上述的TXD0端口、TXD1端口和TXD2端口为所述微控制单元4的发送数据端口。
同样，所述第一通讯单元23、所述第二通讯单元24和所述第三通讯单元25中除了上述关键元器件外，还设有去耦电容等保护器件。
三极管Q2的集电极C处的的电平通过上拉电阻R22连接至由PWR端口和/或ID端口连入的电源而保证默认高电平状态，通过电阻R21和外部的线束连接可以使得外部的连接线上也默认高电平状态，通过控制所述三极管Q2的通断，则可以改变与所述第二通讯单元24连接的RXD1端口处的电平高低，同步改变外部连接线的高低电平。由此可以进一步扩展雷达传感器中端口不同的电平状态，进一步提升雷达系统对雷达传感器的可扩展性。
进一步参考图1，所述电源稳压电路3包括：第一保护电路31、第二保护电路32、DCDC（Direct Current-Direct Current，直流变直流）转换器33。
所述PWR端口连接至所述第一保护电路31，所述第一保护电路31连接至所述DCDC转换器33，所述DCDC转换33器连接至所述微控制单元4。
所述ID端口连接至所述第二保护电路32，所述第二保护电路32连接至所述DCDC转换器33；
所述第一保护电路31或所述第二保护电路32连接至所述第二通讯单元24。
具体地，所述第一保护电路31包括：并联的电阻R1和二极管D1。所述二极管D1的正极与所述PWR端口连接，负极连接至所述DCDC转换器33。所述第一保护电路31与所述DCDC转换器33之间的P1+位置处，表示经所述第一保护电路31处理后比较稳定的电源，所述P1+位置可以连接至所述电源稳压电路3中的所述P2+位置和/或所述第二通讯单元24中的所述P3+位置。
所述第二保护电路32包括：并联的电阻R2和二极管D2。所述二极管D2的正极与所述ID端口连接，其负极处的P2+位置可以表示经所述第二保护电路32处理后比较稳定的电源，该所述P2+点可以连接至所述电源稳压电路3中的所述P1+位置和/或所述第二通讯单元24中所述P3+位置。
在电路实施过程中，所述P1+、所述P2+和所述P3+位置的电压均相同。
所述第一保护电路31和所述第二保护电路32均用于保护所述电源稳压电路3，放置外部电源正负极接反、短路等原因导致烧坏雷达传感器内部的电路，所述DCDC转换器33则用于输出固定电压向所述微控制单元4及其他模块稳定供电。通过所述电源稳压电路3分模块化地向雷达传感器中的各模块供电，能更适配电路的结构，以提供更安全且稳定的工作电压。
本申请实施例中所述的雷达传感器，外部电源可以由所述连接器1的所述PWR端口和/或所述ID端口连入。
当外部电源仅由所述PWR端口连入时，所述第二通讯单元24通过所述P1+位置连入所述P3+位置后供电；所述第二采样单元22和所述第三通讯单元25则均由所述P1+位置连接到所述P2+位置，并经过电阻R2后供电。
当外部电源仅由所述ID端口连入时，所述第二通讯单元24通过所述P2+位置连入所述P3+位置后供电；所述第一采样单元21和所述第一通讯单元23则均由所述P2+位置连接到所述P1+位置，并经过电阻R1后供电。
当外部电源由所述PWR端口和所述ID端口连入时，所述第二通讯单元24可由所述P1+位置或所述P2+位置连入所述P3+位置后供电。
进一步参考图1，本申请实施例所述的雷达传感器还包括：超声波传感单元和信号处理单元。
所述电源稳压电路3和所述微控制单元4均连接至所述超声波传感单元5，所述超声波传感单元5连接至所述信号处理单元6，所述信号处理单元6连接至所述微控制单元4。
所述超声波传感单元5用于受所述微控制单元4驱动产生特定频率的超声波并接收超声波回波的反馈信号，所述信号处理单元6则用于收集所述反馈信号并处理后发送至所述微控制单元4进行运算。
在本申请实施例的一种实施方式中，所述超声波传感单元5包括：换能器51和超声波传感器52。
所述电源稳压电路3中的所述DCDC转换器33和所述微控制单元4连接至所述换能器51，所述换能器51连接至所述超声波传感器52，所述超声波传感器52连接至所述信号处理单元6。
所述换能器51用于受所述微控制单元4控制驱动所述超声波传感器52产生超声波。
在本申请实施例的一种实施方式中，所述信号处理单元6包括：回波收集器61、放大器62和滤波器63。
所述超声波传感器52连接至所述回波收集器61，所述回波收集器61连接至所述放大器62，所述放大器62连接至所述滤波器63，所述滤波器63连接至所述微控制单元4。
所述回波收集器61、所述放大器62、所述滤波器63分别用于收集超声波回波的反馈信号、放大所述反馈信号、对所述反馈信号滤波后传输到所述微控制单元4。
通过信号处理单元6对反馈信号做放大、滤波等处理后发送给微控制单元4做运算，才能准确的解析出雷达传感器的探测结果信息（如报警状态、距离、方位等）。
本申请实施例所述的雷达传感器，可以通过所述连接器1的所述PWR端口、所述DATA端口和所述ID端口与外部的信号线束连接，而两者的连接具有多种组合方式，可以依此提升雷达系统的硬件适应能力，使雷达系统能同时配置的雷达传感器的数量大大提升，并能有效区分各个雷达传感器的方位，提升了雷达系统对雷达传感器的可扩展性和兼容性，且其开发周期短，可以支持多种通讯协议的双向通讯，信号传输速度快且稳定。
本申请实施例还公开了一种无主机多探头雷达系统，所述无主机多探头雷达系统包括：探头阵列9和信号线束10。探头即表示雷达传感器，所述探头阵列9包括至少两个上述任意一项实施例中所述的雷达传感器。进一步参考图4，示出了本申请实施例中无主机多探头雷达系统的一种8探头结构示意图。所述信号线束10包括：DATA线、PWR线和GND线。
所述信号线束10的DATA线、PWR线和GND线与所述连接器1的PWR端口、DATA端口、ID端口连接，该连接具有至少两种组合方式，且在其中的组合方式中，所述PWR端口、所述DATA端口和所述ID端口中可使最多一个端口挂空。所述信号线束10在ADAS系统中还与汽车仪表和中控大屏连接。
所述探头阵列9用于探测障碍物及输出位置信号，所述信号线束10用于配合所述连接器实现所述探头阵列的自动寻址并传输所述探头阵列9输出的位置信号。具体地，所述信号线束10与所述探头阵列9中各个连接器1的PWR端口、DATA端口、ID端口进行匹配连接以实现所述雷达系统的自动寻址功能，所述信号线束10不仅可以为所述探头阵列9的雷达传感器之间进行信息交互提供通讯媒介，还可以为所述无主机多探头雷达系统与整车网络之间的数据通讯提供通讯媒介。
在本申请实施例中，所述连接器1的所述PWR端口、所述DATA端口、所述ID端口均具备以下端口复用扩展功能：
1、支持雷达传感器由所述连接器1的所述PWR端口和所述的ID端口单独和同时作为电源正给雷达传感器供电。
2、支持所述DATA端口进行端口电平读取，以协助雷达传感器进行自动寻址。
3、支持所述连接线束的所述PWR端口、所述DATA端口、所述ID端口分别独立采用单根信号线为所述雷达传感器提供通讯媒介，为无主机多探头雷达系统的扩展提供硬件平台支撑。
4、支持所述雷达传感器的所述PWR端口、所述DATA端口、所述ID端口分别作为通讯媒介时，配合微控制单元4通讯的接收数据端口和发送数据端口实现兼容标准串口半双工通讯和标准的LIN总线通讯，达到无主机多探头雷达系统与车载显示终端双向通讯的功能。
本申请实施例所述的无主机多探头雷达系统，通过所述信号线束10与所述连接器1之间连接的多种组合方式，可以对不同探头的位置进行寻址定位，实现对多个探头位置的区分，进而可以根据不同的需求配置多个探头，增强了无主机多探头雷达系统的扩展性和兼容性，并最大限度地缩减了应用所述无主机多探头雷达系统的ADAS的开发周期和成本。
结合图1-图4对8探头结构的无主机多探头雷达系统的工作原理进行说明，下表为图4中8探头结构的无主机多探头雷达系统的第一接口定义表：
Pin1_PWR P+ P+ P+ P+ DATA GND NC P+
Pin2_DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA GND
Pin3_ID P+ DATA GND NC P+ P+ P+ DATA
Pin4_GND GND GND GND GND GND GND GND GND
方位 FLS FRS RRMS RLMS FLMS FRMS RLS RRS
在所述第一接口定义表中，若所述连接器1的某个端口挂空，则该端口对应的状态以“NC”表示；若某个端口接地，则该端口对应状态以“GND”表示；若某个端口与PWR线连接，则该端口对应状态以“P+”表示；而若某个端口与DATA线连接，其对应的状态以“DATA”表示。
以图4中RLS（Rear Left Sensor，右左传感器）表示的雷达传感器为例说明其接口连接情况：所述RLS的PWR端口挂空，即不连接任何信号线，其PWR端口的状态为“NC”；所述RLS的DATA端口与所述信号线束10的DATA线连接，其DATA端口的状态为“DATA”；所述RLS的ID端口与所述信号线束10的PWR线连接，其ID端口的状态为“P+”；所述RLS的GND端口与所述信号线束10的GND线连接，其GND端口的状态为“GND”。
所述8探头结构的无主机多探头雷达系统的寻址步骤为：
步骤1：首先电路上电后进行电源检测。
主要用于检测电源输入是否在正常工作电压范围（9V~16V）内，即检测PWR和ID线上输入的电源电压范围，若在正常工作电压范围内，则开始寻址，若不在范围内，则一直等待寻址直至电源电压范围位于正常工作电压范围内。
步骤2：当检测到电源电压范围位于正常工作电压范围内并寻址开始后，微处理控制单元4利用与其连接的第一采样单元21和第二采样单元22中的两路A/D采样通道分别扫描PWR端口和ID端口获取采样电平。
进一步参考下表，为图4中8探头结构的无主机多探头雷达系统的第一寻址表：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
所述第一寻址表记录了步骤2中对各个方位的雷达传感器对应的各端口的采样电平，且该表仅示出了PWR端口、DATA端口和ID端口中最多两个端口的采样电平相同的情况，若存在至少2个雷达传感器的三个端口的采样电平均相同，则表明暂时无法分辨采样电平均相同的雷达传感器的方位，需待后续步骤进一步处理，因此在该表中省去。
在所述第一寻址表中，默认所述信号线束10中的DATA线上为高电平，表中的值表示为“H”；若所述连接器1的某个端口挂空，则该挂空值以“NC”在表中表示；PWR端口或ID端口与PWR线连接时，表中的值以P+表示；而PWR端口或ID端口与GND线连接时，表中的值以0表示。
且以前述的RLS为例，预先定义8探头结构的无主机多探头雷达系统中，其余7个雷达传感器的方位为：FLS（Front Left Sensor，前左传感器）、FRS（Front Right Sensor，前右传感器）、RRMS（Rear Right Middle Sensor，后中传感器）、RLMS（Rear Left MiddleSensor，后左中传感器）、FLMS（Front Left Middle Sensor，前左中传感器）、FRMS（FrontRight Middle Sensor，前右中传感器）、RRS（Rear Right Sensor，后右传感器）。其中，设所述RRMS为主传感器，其他方位的雷达传感器为副传感器，该无主机多探头雷达系统中主传感器协调副传感器进行工作。
如所述第一寻址表中所示，以RRMS为例，并结合图4中所示的RRMS对应的连线方式，及所述第一接口状态表中示出的其接口状态进行说明：RRMS的PWR端口与PWR线连接，其值应为P+；RRMS的DATA端口与DATA线连接，其值应为H；RRMS的ID端口与GND线连接，其值应为0。因此检测出PWR端口、DATA端口、ID端口对应的值为P+、H、0后，可将该雷达传感器设为RRMS。
检测出第一寻址表中PWR端口、DATA端口、ID端口对应的值后，根据所述第一接口定义表中记载的参数匹配得出各组值对应的雷达传感器的方位，并设置相应的的地址。地址即所述第一寻址表中的ID值，寻址前各雷达传感器缺省的ID值为0x00。
如所述第一接口定义表所示，方位为FLS、FLMS 、FRS的三个雷达传感器在步骤2中获取的PWR端口、DATA端口、GND端口的值分别为H、P+、0，其各值均相同，因此无法根据由步骤2获取的各端口采样电平的值分辨这三个传感器的方位，需要进一步的寻址检测进行辨析。
步骤3：通过控制所述三极管Q2导通，将所述第二通讯单元24中RXD1端口处的电平下拉为低电平，同步改变外部DATA线为低电平后，微处理控制单元4利用与其连接的第一采样单元21和第二采样单元22中的两路A/D采样通道分别扫描PWR端口和ID端口获取采样电平，以及利用RXD1端口扫描DATA端口获取采样电平。
进一步下表，为图4中8探头结构的无主机多探头雷达系统的第二寻址表：
Pin1_PWR Pin2_DATA Pin3_ID 方位 ID
P+ “L” P+ FLS 0x05
“L” “L” P+ FLMS 0x06
P+ “L” “L” FRS 0x07
所述第二寻址表中记录了步骤2中无法分辨的相关雷达传感器的各采样电平值。DATA线拉为低电平，所述第二寻址表中，其值表示为“L”。
因此，根据图4的所述第一接口定义表中的参数可知，所述第二寻址表中表示的FLS的PWR端口、DATA端口、GND端口的值分别为P+、L、P+；FLMS的PWR端口、DATA端口、GND端口的值分别为L、L、P+；FRS的PWR端口、DATA端口、GND端口的值分别为P+、L、L。由此可以根据PWR端口、DATA端口、GND端口的值区分出FLS、FLMS和FRS这三个方位的雷达传感器。
由此寻址完成，最终8个探头的地址均探测完成，ADAS可以使用所述探头阵列9进入正常的探测模式。若寻址过程中有探头识别失败，则ADAS不进入工作模式。
基于图1所述的雷达传感器的电气结构框图，并结合图1-图4中记载的内容，本申请实施例中所述的无主机多探头雷达系统，遵循上述原理，最大限度可以拓展至13探头的结构。
进一步参考图5，为本申请实施例中无主机多探头雷达系统的一种13探头结构的示意图，结合下表，为图5中13探头结构的无主机多探头雷达系统的第二接口定义表：
Pin1_PWR P+ P+ P+ P+ DATA GND NC P+ P+ P+ DATA DATA DATA
Pin2_DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA GND P+ NC P+ GND NC
Pin3_ID P+ DATA GND NC P+ P+ P+ DATA DATA DATA P+ P+ P+
Pin4_GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND GND
方位 FLS FRS RRMS RLMS FLMS FRMS RLS RRS A B C D E
所述第二接口定义表中，A、B、C、D、E 5个参数表示新增的5个方位，其余参数与第一接口定义表中的参数意义相同。而所述第二接口定义表中的参数，由以下方式得出：
步骤S11：首先外部电源仅由PWR端口连入雷达传感器，此时DATA端口连接DATA线，ID端口作为方位识别标志分别连接PWR线、DATA线、GND线以及挂空，得出4种情况，如下表所示出的4种寻址完成的雷达传感器方位：
Pin1_PWR P+ P+ P+ P+
Pin2_DATA <i>DATA</i> <i>DATA</i> <i>DATA</i> <i>DATA</i>
Pin3_ID P+ <i>DATA</i> GND NC
Pin4_GND GND GND GND GND
方位 FLS FRS RRMS RLMS
步骤S12：然后在步骤S11的基础上，将DATA端口和ID端口的接线状态对调，即ID端口连接DATA线，DATA端口作为方位识别标志分别连接PWR线、DATA线、GND线以及挂空，得出3种情况，如下表所示出的3种寻址完成的雷达传感器方位：
Pin1_PWR P+ P+ P+ P+
Pin2_DATA P+ <i>DATA</i> GND NC
Pin3_ID <i>DATA</i> <i>DATA</i> <i>DATA</i> <i>DATA</i>
Pin4_GND GND GND GND GND
方位 A FRS RRS B
步骤S13：之后外部电源仅由ID端口连入雷达传感器，PWR端口连接DATA线，DATA端口作为方位识别标志分别连接连接PWR线、DATA线、GND线以及挂空，得出4种情况，如下表所示出的4种寻址完成的雷达传感器方位：
Pin1_PWR <i>DATA</i> <i>DATA</i> <i>DATA</i> <i>DATA</i>
Pin2_DATA <i>DATA</i> P+ GND NC
Pin3_ID P+ P+ P+ P+
Pin4_GND GND GND GND GND
方位 FLMS C D E
步骤S14：最后在步骤S13的基础上，将PWR端口和DATA端口的接线状态对调，即DATA端口接DATA线，PWR端口作为方位识别标志分别连接PWR线、DATA线、GND线以及挂空，得出2种情况，如下表所示出的2种寻址完成的雷达传感器方位：
Pin1_PWR DATA P+ GND NC
Pin2_DATA <i>DATA</i> <i>DATA</i> <i>DATA</i> <i>DATA</i>
Pin3_ID P+ P+ P+ P+
Pin4_GND GND GND GND GND
方位 FLMS FLS FRMS RLS
由上述步骤S11-S14中记载的依次得出的4个表组合，即可获得所述第二接口定义表。
而所述13探头结构的无主机多探头雷达系统与所述8探头结构的无主机多探头雷达系统的寻址原理相同，寻址过程中的区别在于，所述13探头结构的无主机多探头雷达系统在寻址时结束了所述8探头结构的无主机多探头雷达系统的步骤S3之后，通过对比步骤S2和步骤S3操作后PWR端口、DATA端口和ID端口的电平变化来判断剩下待识别的雷达传感器的方位。
本申请实施例中所述13探头结构的无主机多探头雷达系统，所述探头阵列9中雷达传感器的数量完全可以向下兼容，向下兼容时可以随意选择删减对应的雷达传感器即可。
本申请实施例所述的无主机多探头雷达系统所具有的优点至少有以下几点：
1、结构简单。系统中每个单体的雷达传感器可以软硬件一致，生产和库存管理时共用一个零件号，为生产制造、客户库存管理提供了很大的便利性，缩减了人力和库存的成本。
2、安装便利。由于每个单体雷达传感器实现软硬件一致，客户整车生产组装时可任意安装。
3、扩展性强。从低配升级到高配，只需要按要求变更信号线束，并扩展与信号线束匹配的端口即可，便于产品升级迭代，同时成本控制低。
4、兼容性好。单体雷达传感器硬件设计兼容常用的标准串口半双工通讯和标准的LIN总线通讯，可根据客户的需求软件选择支持的通讯协议，为客户提供了多样的选择。
5、开发周期短。最大限度的缩减了开发周期和投入成本，同时也降低了项目后期维护的成本。
综上所述，本申请实施例所述的无主机多探头雷达系统利用探头阵列和信号线束之间连线的多种组合方式，无需依靠软件逻辑控制，识别过程简单、时间短，上电后系统启动快，寻址过程中识别方位可以由硬件的采样电平决定，软件进行地址分配即可，稳定可靠，且其结构简单、安装便利、开发周期短、可扩展性和兼容性好，能同时配置的雷达传感器的数量较多，并可以支持多种通讯协议的双向通讯，信号传输速度快且稳定。
在本申请所提供的上述实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
本申请不限于上述实施方式，以上所述是本申请的优选实施方式，该实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行若干改进和修饰，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理应视为包括在本申请的保护范围之内。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，以及凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种雷达传感器，其特征在于，包括：连接器、寻址电路、电源稳压电路、微控制单元；所述连接器具有PWR、DATA、ID和GND端口；
所述连接器通过所述PWR端口、所述DATA端口和所述ID端口分别连接至所述寻址电路，所述寻址电路连接至所述微控制单元；所述连接器通过所述GND端口接地；
所述PWR端口还通过所述电源稳压电路连接至所述微控制单元；所述ID端口还与所述电源稳压电路连接；
所述电源稳压电路用于向所述微控制单元和所述寻址电路提供稳定的直流电压，所述寻址电路用于向所述微控制单元提供采样电平以识别雷达传感器的位置；
所述寻址电路包括：第一采样单元、第二采样单元、第一通讯单元、第二通讯单元和第三通讯单元；
所述PWR端口连接至所述第一采样单元和所述第一通讯单元，所述第一采样单元和所述第一通讯单元连接至所述微控制单元；
所述DATA端口连接至所述第二通讯单元，所述第二通讯单元连接至所述微控制单元；
所述ID端口连接至所述第二采样单元和所述第三通讯单元，所述第二采样单元和所述第三通讯单元连接至所述微控制单元；
所述第一采样单元和所述第二采样单元用于向所述微控制单元提供采样电平，所述第一通讯单元、所述第二通讯单元和所述第三通讯单元用于向所述微控制单元提供信号的通讯通道；
所述第二通讯单元包括：电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C1和三极管Q2；
所述DATA端口分别连接至所述电容C1和所述电阻R21，所述电容C1接地；所述电阻R21分别连接至所述电阻R22、所述电阻R23和所述三极管Q2的集电极C；所述电阻R22与所述电源稳压电路连接；所述电阻R23连接至所述微控制单元的RXD1端口；所述三极管Q3发射极E接地，基极B通过所述电阻R24连接至所述微控制单元的TXD1端口；其中，所述三极管Q2的通断，用于改变与所述第二通讯单元连接的RXD1端口处的电平高低，同步改变外部连接线的高低电平。
2.根据权利要求1所述的雷达传感器，其特征在于，所述第一采样单元包括：电阻R3和电阻R4；
所述ID端口连接至所述电阻R3，所述电阻R3连接至所述电阻R4，所述电阻R4接地；
所述第一采样单元中向所述微控制单元提供采样电平的采样点位于所述电阻R3与电阻R4之间；所述第二采样单元和所述第一采样单元的结构相同。
3.根据权利要求1所述的雷达传感器，其特征在于，所述第一通讯单元包括：电阻R11、电阻R12和三极管Q1；
所述PWR端口分别连接至所述电阻R11和所述三极管Q1的集电极C；所述电阻R11连接至所述微控制单元的RXD0端口，所述三极管Q1的发射极E接地，所述三极管Q1的基极B还通过所述电阻R12连接至所述微控制单元的TXD0端口；
所述第三通讯单元与所述第一通讯单元的结构相同。
4.根据权利要求1所述的雷达传感器，其特征在于，所述电源稳压电路包括：第一保护电路、第二保护电路、DCDC转换器；
所述PWR端口连接至所述第一保护电路，所述第一保护电路连接至所述DCDC转换器，所述DCDC转换器连接至所述微控制单元；
所述ID端口连接至所述第二保护电路，所述第二保护电路连接至所述DCDC转换器；
所述第一保护电路或所述第二保护电路连接至所述第二通讯单元。
5.根据权利要求1所述的雷达传感器，其特征在于，还包括：超声波传感单元和信号处理单元；
所述电源稳压电路和所述微控制单元均连接至所述超声波传感单元，所述超声波传感单元连接至所述信号处理单元，所述信号处理单元连接至所述微控制单元；
所述超声波传感单元受所述微控制单元驱动产生超声波并接收超声波回波的反馈信号，所述信号处理单元收集所述反馈信号并处理后发送至所述微控制单元。
6.根据权利要求5所述的雷达传感器，其特征在于，所述超声波传感单元包括：换能器和超声波传感器；
所述电源稳压电路和所述微控制单元连接至所述换能器，所述换能器连接至所述超声波传感器，所述超声波传感器连接至所述信号处理单元；
所述换能器用于驱动所述超声波传感器产生超声波。
7.根据权利要求6所述的雷达传感器，其特征在于，所述信号处理单元包括：回波收集器、放大器和滤波器；
所述超声波传感器连接至所述回波收集器，所述回波收集器连接至所述放大器，所述放大器连接至所述滤波器，所述滤波器连接至所述微控制单元；
所述回波收集器、所述放大器、所述滤波器分别用于收集超声波回波的反馈信号、放大所述反馈信号、对所述反馈信号滤波后传输到所述微控制单元。
8.一种无主机多探头雷达系统，其特征在于，包括：探头阵列和信号线束；所述探头阵列包括至少两个根据权利要求1-7任意一项所述的雷达传感器；
所述信号线束包括与所述连接器的所述PWR端口、所述DATA端口、所述ID端口连接的多条信号线，该连接具有至少两种组合方式，且所述PWR端口、所述DATA端口、所述ID端口中最多一个端口挂空；
所述探头阵列用于探测障碍物及输出位置信号，所述信号线束用于配合所述连接器实现所述探头阵列的自动寻址并传输所述探头阵列输出的位置信号。
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