CN113740935B - 一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统与检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统，包括倒车雷达ECU，倒车雷达和导流管，车辆后部中央的两颗所述倒车雷达上均装载有对向设置的声波发生器和声波接收器，车辆后部中央的两颗所述倒车雷达互相对向收发测流声波，所述测流声波穿过导流管；所述倒车雷达ECU上装载有雨量计算模块，所述雨量计算模块，用于在车辆启动后，当车速超过倒车雷达工作区间车速时，开始雨量计算；计算导流管内的液体流速；对导流管内的液体流速进行矫正；根据汽车后风挡面积与矫正后的液体流速计算得到降雨量。本发明利用原车既有的雷达系统，辅助车身设计时的排水沟槽设计，完成雨量数值检测，在不增加额外配置的情况下，为车辆其他系统提供具体的雨量信号支持。
Description
技术领域
本发明属于车辆环境感知探测技术领域，具体涉及一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统与检测方法。
背景技术
目前相关的智能汽车需要实时雨量检测的系统越来越多，其对雨量检测的实时性及雨量的准确性有了更高的要求，如ESC系统需要更具雨量控制车辆在不同路面附着的情况下进行不同的牵引力控制策略，ADAS系统在车辆纵向控制时需要根据地面情况进行不同的减速请求时机，盲区检测系统需要实时雨量检测调整波的透射和屏蔽参数，防止雨天误报等。
现在有的雨量传感器，主要检测雨点在一个小区域的雨滴个数，间接监控雨量大小，其主要用于自动雨刮功能，其由于自动雨刮对雨量监控为粗略的需求，其精度完全无法满足后续车载功能的需求，而且现有雨量传感器只能区分雨量大小分为强、中、弱几个挡位，无法精确提取出雨量大小。在当今汽车市场竞争压力巨大，需要降成本的当今，专门设计一种有较高精度雨量传感器得不偿失，且会有巨大的成本压力。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统与检测方法，利用原车既有的雷达系统，辅助车身设计时的排水沟槽设计，完成雨量数值的检测，在不增加额外配置的情况下，为车辆其他系统提供具体的雨量信号支持。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统，包括倒车雷达ECU，倒车雷达和导流管，所述倒车雷达ECU与倒车雷达电连接，
车辆后部中央的两颗所述倒车雷达上均装载有对向设置的声波发生器和声波接收器，车辆后部中央的两颗所述倒车雷达互相对向收发测流声波；
所述导流管管体一部分设置在车辆后部中央的两颗所述倒车雷达之间，所述测流声波穿过导流管；
所述倒车雷达ECU上装载有雨量计算模块，所述雨量计算模块，用于在车辆启动后，当车速超过倒车雷达工作区间车速时，开始雨量计算；计算导流管内的液体流速；对导流管内的液体流速进行矫正；根据汽车后风挡面积与矫正后的液体流速计算得到降雨量。
所述声波接收器设置为反射晶体，所述反射晶体为类蜂窝结构，所述测流声波穿过该反射晶体时被分成两束，其传播方向发生变化。
车辆后部中央的两颗所述倒车雷达上覆盖有透波材料。
所述透波材料外喷涂有颜色图层。
一种使用如上述的一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统的检测方法，包括以下步骤：
车辆启动后，当车速超过倒车雷达工作区间车速时，开始雨量计算；
车辆后部中央的两颗倒车雷达互相对向收发测流声波，所述测流声波穿过导流管；
计算导流管内的液体流速；
对导流管内的液体流速进行矫正；
根据汽车后风挡面积与矫正后的液体流速计算得到降雨量。
所述矫正方法为将导流管内的液体流速、截面校正系数W与流速矫正系数 K的乘积作为矫正流速，其中，所述截面校正系数W为分区位置截面面积与导流管截面面积的比值，所述流速矫正系数K为分区位置流速与导流管内最快分区流速的比值。
所述计算得到降雨量的方法为：根据汽车后风挡面积，对不同降雨量下的导流管内的液体流速进行标定，形成液体流速和降雨量的对应关系图及换算系数A，即液体流速与换算系数A的乘积作为降雨量。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
安全效益：本发明可精确测定汽车行驶中雨量供各个功能完整开发逻辑及算法，具备完整的安全考虑。
经济效益：在不新增其他设备的情况下，完成雨量测量的功能，节约成本。
企业效益：本发明简单实用，适用于所有车型，可与各型号倒车雷达系统交互，模块化运行。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中倒车雷达的正视图；
图3为本发明实施例中倒车雷达的俯视图；
图4为本发明实施例实现的原理示意图；
图5为本发明实施例中圆形管的截面区域划分图；
图6为本发明实施例中管内液体流速和降雨量的对应关系MAP图；
图中，1-导流管，2-倒车雷达，3-倒车雷达ECU，4-变频脉冲发生器，5-反射晶体，6-透波材料，7-颜色图层，8-外壳，9-声波发生器，10-插接件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
为实现本发明目的，本发明提供一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统及方法，特提出一种0成本(或极低成本)的雨量检测方案。
其方案由经过特殊处理的倒车雷达探头压头，原车配置的倒车雷达探头改进外衬底材料组成。
用于区别于普通倒车雷达探头的本发明雷达探头，一般布置于车辆正后方中央两颗。
其主要原因在于，一般前后六雷达布置车型，侧面雷达为高性能雷达，其主要用于盲区检测功能，也参与倒车雷达功能，车辆行驶过程中，一般盲区检测功能开启，不宜安排其他功能干扰盲区检测功能。
后方左右测探头距离较远，不易雨水导流结构的布置，且部分车型前后四雷达布置车型降成本将其取消，不易模块化实施。
前方雷达，低配车型较多无前雷达配置，不易模块化实施，前风挡排水流速受车速，迎风等因素影响较大。
综合考虑，选择后方中央左右两颗探头为本基于倒车雷达系统的雨量检测系统专用探头，而且其在R档低速时才会用于倒车雷达功能，D档高速时用于雨量检测系统，两者无冲突。
本发明特有倒车雷达探头示意图如图1和图2所示，其目的在于可以发出超声波供倒车雷达系统和雨量检测系统计算使用。
其反射晶体5为特制结构，其声波在晶体中，经过实体和空腔的近蜂窝结构后，声波可被分为2束，改变一部分声波传播方向。
中央左右两颗探头反射晶体5分波相对，且中间用导流管1连接。
透波材料6覆盖在两侧后方中央左右两颗探头，其目的在于1、声波透射时经过能量耗散，经过自然的能量耗散声波杂波占比低无共振效应大多耗散，可稳定声波且方向基本约束声波方向；2、其可作为颜色图层7的附着层，附着颜料；3、对探头内电子电路密封，防水。
颜色和防雾图层，为颜色和保护层，可在产线上喷涂车身颜色及保护层，美观。
本发明中雨水排水倒流系统将导流管1路径改为如图4所示路径(图中纵向箭头表示导流管1内液体流向，横向箭头表示测流声波传播方向)，或者导流管1水平面平行于地面，导流管1由车内部向车外方向布置，即使得水流方向不和探头连线方法完全平行，呈一定角度，这样布置的优点在于1)对水流有计算放大功能，使得一定程度接近波速，降低误差(示意图中表示计算原理，其中实际中管路X较长)；2)声波经过水流传播自然向另外一轴向移动，如图1时刻声波向右传播后向下移动，便于声波的分层计算，方便流速矫正；3) 防止管路堵塞。
其具体工作原理步骤如下：
1、车辆启动后车速超过倒车雷达2工作区间车速(本发明定为11km/h)时，倒车雷达ECU3中雨量计算模块启动。
2、位于车辆后部中央的两颗倒车雷达2，通过反射晶体及透波材料，互相收发超声波，呈现倒车雷达探头A1发探头A2收，A2发A1收的状态。
3、开始计算导流管1内液体的流速。
在一个信号周期内，分别计算探头A1发A2收，A2发A1收的相同时钟信号或相同特征频率声波接收到的时间；
其中v为管内液体流速，c为声波速度，t1为A1收到声波的时间(下游至上游)，t2为A2收到声波的时间(上游至下游)
4、开始对导流管1内液体的流速进行流量矫正。其中W为截面矫正系数(分区截面积占导流管截面积的比值)。K为流速矫正系数(分区流速占导最快分区流速的比值)。得到矫正后的管内流量。
如图5所示，示例为对圆形管的矫正，其截面矫正系数为 W1＝W4＝0.1382；W2＝W3＝0.3618，其中W1为A部分截面，W2为B部分界面，W3为C部分界面，W4为D部分界面。
车型开发中导流管1可能为异型管，故可按实际情况测量截面矫正系数。
5、考虑汽车后风挡的收集雨面积，开发阶段可在汽车淋雨试验室，对不同雨量下的管内流速进行标定测试，形成如图6所示的标准MAP图(如附图逐次改变试验室标准雨量：y轴，每次步长X mm/平方米)，测定和标注出即时管内流速 (x轴)，即管内流速和降雨量的对应关系MAP图级即换算系数A。
6、对应流速查询对应关系MAP图，乘以换算系数A(反向查询)得到实际雨量，通过CAN信号发出，供车内其他控制器使用。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统，包括倒车雷达ECU，倒车雷达和导流管，所述倒车雷达ECU与倒车雷达电连接，其特征在于，
车辆后部中央的两颗所述倒车雷达上均装载有对向设置的声波发生器和声波接收器，车辆后部中央的两颗所述倒车雷达互相对向收发测流声波；
所述导流管管体一部分设置在车辆后部中央的两颗所述倒车雷达之间，所述测流声波穿过导流管；
所述倒车雷达ECU上装载有雨量计算模块，所述雨量计算模块，用于在车辆启动后，当车速超过倒车雷达工作区间车速时，开始雨量计算；计算导流管内的液体流速；对导流管内的液体流速进行矫正；根据汽车后风挡面积与矫正后的液体流速计算得到降雨量；
导流管内的液体流速的计算方法为：
在一个信号周期内，分别计算车辆后部中央的两颗所述倒车雷达之间沿导流管内液体流向方向接收到的测流声波以及逆导流管内液体流向方向接收到的测流声波的相同时钟信号或相同特征频率声波接收到的时间；
其中，v为导流管内的液体流速，c为声波速度，t1为车辆后部中央的两颗所述倒车雷达之间逆导流管内液体流向方向接收到的测流声波的时间，t2为车辆后部中央的两颗所述倒车雷达之间沿导流管内液体流向方向接收到的测流声波的时间，L为车辆后部中央的两颗所述倒车雷达之间的距离，x为测流声波在导流管中传递的径向长度。
2.根据权利要求1所述的一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统，其特征在于，所述声波接收器设置为反射晶体，所述反射晶体为类蜂窝结构，所述测流声波穿过该反射晶体时被分成两束，其传播方向发生变化。
3.根据权利要求1所述的一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统，其特征在于，车辆后部中央的两颗所述倒车雷达上覆盖有透波材料。
4.根据权利要求3所述的一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统，其特征在于，所述透波材料外喷涂有颜色图层。
5.一种使用如权利要求1所述的一种基于倒车雷达系统的雨量检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
车辆启动后，当车速超过倒车雷达工作区间车速时，开始雨量计算；
车辆后部中央的两颗倒车雷达互相对向收发测流声波，所述测流声波穿过导流管；
计算导流管内的液体流速；
对导流管内的液体流速进行矫正；
根据汽车后风挡面积与矫正后的液体流速计算得到降雨量；
导流管内的液体流速的计算方法为：
在一个信号周期内，分别计算车辆后部中央的两颗所述倒车雷达之间沿导流管内液体流向方向接收到的测流声波以及逆导流管内液体流向方向接收到的测流声波的相同时钟信号或相同特征频率声波接收到的时间；
其中，v为导流管内的液体流速，c为声波速度，t1为车辆后部中央的两颗所述倒车雷达之间逆导流管内液体流向方向接收到的测流声波的时间，t2为车辆后部中央的两颗所述倒车雷达之间沿导流管内液体流向方向接收到的测流声波的时间，L为车辆后部中央的两颗所述倒车雷达之间的距离，x为测流声波在导流管中传递的径向长度。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，对导流管内的液体流速进行矫正的矫正方法为将导流管内的液体流速、截面校正系数W与流速矫正系数K的乘积作为矫正流速，其中，所述截面校正系数W为分区位置截面面积与导流管截面面积的比值，所述流速矫正系数K为分区位置流速与导流管内最快分区流速的比值。
7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述计算得到降雨量的方法为：根据汽车后风挡面积，对不同降雨量下的导流管内的液体流速进行标定，形成液体流速和降雨量的对应关系图及换算系数A，即液体流速与换算系数A的乘积作为降雨量。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求5-7任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5-7任一项所述方法的步骤。
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