CN114428252A

CN114428252A - 超声波距离检测芯片、系统、方法及车辆控制方法

Info

Publication number: CN114428252A
Application number: CN202210090167.6A
Authority: CN
Inventors: 高婧雯; 张剑云
Original assignee: Zhuhai Geehy Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Geehy Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2022-05-03

Abstract

本申请实施例提供的一种超声波距离检测芯片、系统、方法及车辆控制方法，所述芯片包括超声波传感单元，用于发射超声波信号，并接收障碍物对超声波信号的反射信号；第一放大单元，用于对反射信号进行第一放大处理，获得第一放大信号；数据处理单元，用于对第一放大信号进行处理，获得第一障碍物距离；第二放大单元，用于当第一障碍物距离处于危险距离范围时，对反射信号进行第二放大处理，获得第二放大信号；数据处理单元，还用于对第二放大信号进行处理，获得第二障碍物距离。在本申请实施例中，根据车辆与障碍物之间的距离对检测精度进行分级，当车辆距离障碍物较近时，提供更高的检测精度，提高车辆倒车过程中的安全性。

Description

超声波距离检测芯片、系统、方法及车辆控制方法

技术领域

本申请涉及距离检测技术领域，具体地涉及一种超声波距离检测芯片、系统、方法及车辆控制方法。

背景技术

倒车雷达，即“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，主要由超声波传感器、控制器和显示器等部分组成。在倒车时，倒车雷达利用超声波原理，由装置在车尾保险杠上的探头发送超声波信号，超声波信号撞击障碍物后产生反射信号，根据超声波信号和反射信号之间的时间差计算出车辆与障碍物间的实际距离，然后提示给司机，使停车或倒车更容易、更安全。

通常情况下，车辆设置危险报警距离，当车辆处于危险告警距离内(车辆与障碍物之间的距离小于或等于危险告警距离)时，输出报警提示信息。但是，现有技术中无论车辆处于危险告警距离内，还是处于危险告警距离外，均采用相同的检测精度对车辆与障碍物之间的距离进行检测。当车辆距离障碍物较近时，可能由于检测精度较低，而造成安全隐患。

发明内容

本申请提供一种超声波距离检测芯片、系统、方法及车辆控制方法，以利于解决现有技术中当车辆距离障碍物较近时，可能由于检测精度较低，而造成安全隐患的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种超声波距离检测芯片，包括：

超声波传感单元，用于发射超声波信号，并接收障碍物对所述超声波信号的反射信号；

第一放大单元，用于对所述反射信号进行第一放大处理，获得第一放大信号；

数据处理单元，用于对所述第一放大信号进行处理，获得第一障碍物距离；

第二放大单元，用于当所述第一障碍物距离处于危险距离范围时，对所述反射信号进行第二放大处理，获得第二放大信号；

所述数据处理单元，还用于对所述第二放大信号进行处理，获得第二障碍物距离；

其中，所述第一障碍物距离的精度低于所述第二障碍物距离的精度。

在一种可能的实现方式中，所述超声波传感单元包括：

第一超声波传感单元，用于发射第一超声波信号，并接收障碍物对所述第一超声波信号的第一反射信号；

第二超声波传感单元，用于当所述第一障碍物距离处于危险距离范围内时，发射第二超声波信号，并接收障碍物对所述第二超声波信号的第二反射信号；

所述第一放大单元，用于对所述第一反射信号进行第一放大处理，获得第一放大信号；

所述第二放大单元，用于对所述第二反射信号进行第二放大处理，获得第二放大信号。

在一种可能的实现方式中，所述数据处理单元，包括：

第一数据处理单元，用于对所述第一放大信号进行处理，获得第一障碍物距离；

第二数据处理单元，用于对所述第二放大信号进行处理，获得第二障碍物距离。

第二方面，本申请实施例提供了一种超声波距离检测系统，应用于车辆，所述系统包括：

第一方面任一项所述的超声波距离检测芯片；

倒车判断单元，用于判断所述车辆是否处于倒车状态；

控制单元，用于当所述车辆处于倒车状态，且所述第一障碍物距离或所述第二障碍物距离处于第一预设距离范围内时，执行第一响应操作；当所述车辆处于倒车状态，且所述第一障碍物距离或所述第二障碍物距离处于第二预设距离范围内时，执行第二响应操作；

其中，所述第一预设距离范围大于所述第二预设距离范围。

在一种可能的实现方式中，所述倒车判断单元，包括：

速度采集单元，用于采集所述车辆的车速；

状态判断单元，用于当所述车辆的车速处于预设车速范围内，且所述车辆的加速度为负时，判断所述车辆处于倒车状态。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

报警提醒单元，所述第一响应操作为控制所述报警提醒单元输出报警提醒信息。

在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：

刹车单元，所述第二响应操作为控制所述刹车单元执行刹车操作。

第三方面，本申请实施例提供了一种超声波距离检测方法，包括：

发射超声波信号，并接收障碍物对所述超声波信号的反射信号；

对所述反射信号进行第一放大处理，获得第一放大信号；

对所述第一放大信号进行处理，获得第一障碍物距离；

当所述第一障碍物距离处于危险距离范围内时，对所述反射信号进行第二放大处理，获得第二放大信号；

对所述第二放大信号进行处理，获得第二障碍物距离；

第四方面，本申请实施例提供了一种车辆控制方法，包括：

采用第三方面所述的方法进行障碍物距离检测；

若所述车辆处于倒车状态，且所述第一障碍物距离或所述第二障碍物距离处于第一预设距离范围内，则执行第一响应操作；

若所述车辆处于倒车状态，且所述第一障碍物距离或所述第二障碍物距离处于第二预设距离范围内，则执行第二响应操作；

其中，所述第一预设距离范围大于所述第二预设距离范围。

在一种可能的实现方式中，所述若所述车辆处于倒车状态，包括：

采集所述车辆的车速；

若所述车辆的车速处于预设车速范围内，且所述车辆的加速度为负，则确定所述车辆处于倒车状态。

在一种可能的实现方式中，所述第一响应操作包括：输出报警提示信息。

在一种可能的实现方式中，所述第二响应操作包括：执行刹车操作。

在本申请实施例中，根据车辆与障碍物之间的距离对检测精度进行分级，当车辆距离障碍物较近时，提供更高的检测精度，提高车辆倒车过程中的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种应用场景示意图；

图2为本申请实施例提供的一种超声波距离检测芯片的结构框图；

图3为本申请实施例提供的另一种超声波距离检测芯片的结构框图；

图4为本申请实施例提供的一种超声波距离检测系统的结构框图；

图5为本申请实施例提供的另一种超声波距离检测系统的结构框图；

图6为本申请实施例提供的另一种超声波距离检测系统的结构框图；

图7为本申请实施例提供的另一种超声波距离检测系统的结构框图；

图8为本申请实施例提供的一种超声波距离检测方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的一种车辆控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，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。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它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参见图1，为本申请实施例提供的一种应用场景示意图。在图1中示出了车辆101，在车辆101的尾部安装有超声波传感器。倒车时，超声波传感器可以发射超声波信号102，超声波信号102撞击障碍物103后产生反射信号，根据超声波信号102和反射信号之间的时间差可以计算出车辆101与障碍物103间的实际距离，然后提示给司机，使停车或倒车更容易、更安全。

通常情况下，车辆101设置危险报警距离，当车辆101处于危险告警距离内(车辆101与障碍物103之间的距离小于或等于危险告警距离)时，输出报警提示信息。但是，现有技术中无论车辆101处于危险告警距离内，还是处于危险告警距离外，均采用相同的检测精度对车辆101与障碍物103之间的距离进行检测。当车辆101距离障碍物103较近时，可能由于检测精度较低，而造成安全隐患。

针对该问题，本申请实施例提供了一种超声波距离检测芯片、系统、方法及车辆控制方法，根据车辆与障碍物之间的距离对检测精度进行分级，当车辆距离障碍物较近时，提供更高的检测精度，提高车辆倒车过程中的安全性。下面结合附图进行详细说明。

参见图2，为本申请实施例提供的一种超声波距离检测芯片的结构框图。如图2所示，本申请实施例提供的超声波距离检测芯片包括超声波传感单元、第一放大单元、第二放大单元和数据处理单元。

其中，超声波传感单元，用于发射超声波信号，并接收障碍物对超声波信号的反射信号。

具体地，超声波传感单元可以将电信号转换为超声波信号；然后，将反射回的超声波信号(即反射信号)转换为电信号。根据超声波信号和反射信号之间的时间差可以计算出与障碍物间的距离。

第一放大单元，用于对反射信号进行第一放大处理，获得第一放大信号；数据处理单元，用于对第一放大信号进行处理，获得第一障碍物距离。

在获得第一障碍物距离后，可以将该第一障碍物距离与预设的安全距离范围和/或危险距离范围进行比较。若判断该第一障碍物距离处于危险距离范围内，则启动第二放大单元。

第二放大单元，用于当障碍物处于危险距离范围内时，对反射信号进行第二放大处理，获得第二放大信号。数据处理单元，还用于对第二放大信号进行处理，获得第二障碍物距离。

也就是说，默认通过第一放大单元对反射信号进行第一放大处理获得第一放大信号，数据处理单元进而可以对第一放大信号进行处理，获得第一障碍物距离。当判断障碍物处于危险距离范围内时，通过第二放大单元对反射信号进行第二放大处理获得第二放大信号，数据处理单元进而可以对第二放大信号进行处理，获得第二障碍物距离。其中，第一障碍物距离的精度低于第二障碍物距离的精度。换句话讲，当车辆距离障碍物较远时，获得较低的检测精度；当车辆距离障碍物较近时，获得较高的检测精度。可理解，当车辆距离障碍物较近时发生碰撞的概率更高，在车辆距离障碍物较近时提高检测精度可以提高车辆的安全性。

需要指出的是，在实际应用中，车辆处于运动过程，以及车辆周围环境处于实时变化的过程中，上述第一障碍物距离和第二障碍物距离可以对应同一障碍物，也可以对应不同障碍物，本申请实施例对此不做限制。

具体地，该第一放大单元可以为回波放大电路，第二放大单元可以为多级回波放大电路。为了便于区分，本申请实施例将第一放大单元对反射信号的放大处理称为“第一放大处理”；将第二放大单元对反射信号的放大处理称为“第二放大处理”。由于第一放大单元和第二放大单元对反射信号具有不同的放大处理能力，因此，第一放大单元和第二放大单元分别对应不同的检测精度。具体地，第二放大单元可以对反射信号进行多级放大，进而在后续步骤中可以获得更高的检测精度。

另外，本申请实施例设置安全距离范围和危险距离范围。可理解，安全距离范围应当大于危险距离范围。例如，安全距离范围可以为小于0.5-1.5米，危险距离范围可以为0-0.5米。当然，本领域技术人员还可以根据实际需要设置其它的预设距离范围，本申请实施例对此不作具体限制。

综上所述，本申请实施例根据车辆与障碍物之间的距离对检测精度进行分级，当车辆距离障碍物较近时，提供更高的检测精度，提高车辆倒车过程中的安全性。

需要指出的是，在图2中设置两个放大单元，即设置两个检测精度。本领域技术人员可以根据实际需要设置2个以上的放大单元(例如，3个、4个或6个等)，以实现2种以上的检测精度的划分，本申请实施例对此不作具体限制。可理解，检测精度的级数和放大单元、预设距离范围的数量相匹配。

参见图3，为本申请实施例提供的另一种超声波距离检测芯片的结构框图。如图3所示，该超声波距离检测芯片包括第一超声波模组和第二超声波模组。

在实际应用中，默认通过第一超声波模组进行障碍物距离检测。具体地，第一超声波模组包括第一超声波传感单元、第一放大单元和第一数据处理单元。其中，第一超声波传感单元，用于发射第一超声波信号，并接收障碍物对第一超声波信号的第一反射信号；第一放大单元，用于对第一反射信号进行第一放大处理，获得第一放大信号；第一数据处理单元，用于对第一放大信号进行处理，获得第一障碍物距离。

在获得第一障碍物距离后，可以将该第一障碍物距离与预设的安全距离范围和/或危险距离范围进行比较。若判断该第一障碍物距离处于危险距离范围内，则启动第二超声波模组。具体地，第二超声波模组包括第二超声波传感单元、第二放大单元和第二数据处理单元。其中，第二超声波传感单元，用于发射第二超声波信号，并接收障碍物对第二超声波信号的第二反射信号；第二放大单元，用于对第二反射信号进行第二放大处理，获得第二放大信号；第二数据处理单元，用于对第二放大信号进行处理，获得第二障碍物距离。

也就是说，本申请实施例与图2所示实施例的不同之处在于，为每个放大单元分别配制对应的超声波传感单元和数据处理单元。本申请实施例的其它内容可以参见图2所示实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供了一种超声波距离检测系统。

参见图4，为本申请实施例提供的一种超声波距离检测系统的结构框图。该超声波距离检测系统包括图1所示的车辆，如图4所示，该超声波距离检测系统包括上述实施例所述的超声波距离检测芯片、倒车判断单元、控制单元、报警提醒单元和刹车单元。

其中，超声波距离检测芯片用于检测第一障碍物距离或第二障碍物距离。其具体工作原理可以参见图2和图3所示实施例的描述，为了表述简洁，在此不再赘述。

倒车判断单元用于判断所述车辆是否处于倒车状态。具体地，如图5所示，倒车判断单元包速度采集单元和状态判断单元。其中，速度采集单元，用于采集车辆的车速；状态判断单元，用于当车辆的车速处于预设车速范围内，且车辆的加速度为负时，判断所述车辆处于倒车状态。当然，本领域技术人员还可以采用其它方法判断车辆是否处于倒车状态。例如，可以根据车辆的档位判断车辆是否处于倒车状态，本申请实施例对此不作具体限制。

控制单元，例如，可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，用于提供超声波距离检测系统的控制功能。具体地，可以设置第一预设距离范围和第二预设距离范围，其中，第一预设距离范围大于第二预设距离范围。当车辆处于倒车状态，且第一障碍物距离或第二障碍物距离处于第一预设距离范围内时，控制报警提醒单元执行第一响应操作，该第一响应操作为控制报警提醒单元输出报警提醒信息。其中，该报警提醒信息可以为带有高中低频的报警音或语音提示等，本申请实施例对此不作具体限制。

当车辆处于倒车状态，且第一障碍物距离或第二障碍物距离处于第二预设距离范围内时，控制刹车单元执行第二响应操作，该第二响应操作为控制刹车单元执行刹车操作。也就是说，第四距离范围为危险倒车距离，当车辆与障碍物之间的距离处于该危险倒车距离时，启动刹车系统，避免撞击障碍物对车辆及人员造成伤害。

本申请实施例通过设置不同的预设距离范围，对车辆进行分级控制。需要指出的是，本申请实施例涉及的第一预设距离范围可以与上述安全距离范围相同，也可以不同；本申请实施例涉及的第二预设距离范围可以与上述危险距离范围相同，也可以不同，本申请实施例对此不作限制。另外，除了设置第一预设距离范围和第二预设距离范围以外，本领域技术人员还可以设置更多数量的距离范围，本申请实施例对此不作具体限制。

本申请实施例涉及的超声波距离检测芯片可以为图2所示的超声波距离检测芯片，如图6所示；也可以为图3所示的超声波距离检测芯片，如图7所示。其具体内容可以参见图2和图3所示实施例的描述，本申请实施例对此不再赘述。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供了一种超声波距离检测方法。

参见图8，为本申请实施例提供的一种超声波距离检测方法的流程示意图。该方法可应用于图2或图3所示的超声波距离检测芯片，如图8所示，其主要包括以下步骤。

步骤S801：发射超声波信号，并接收障碍物对超声波信号的反射信号；

步骤S802：对反射信号进行第一放大处理，获得第一放大信号；

步骤S803：对第一放大信号进行处理，获得第一障碍物距离；

步骤S804：当第一障碍物距离处于危险距离范围时，对反射信号进行第二放大处理，获得第二放大信号；

步骤S805：对第二放大信号进行处理，获得第二障碍物距离。

其中，安全距离范围大于危险距离范围，第一障碍物距离的精度低于第二障碍物距离的精度。也就是说，默认进行第一放大处理，获得第一障碍物距离。当车辆距离障碍物较近时，进行第二放大处理，获得第二障碍物距离，即获得更高的检测精度。可理解，当车辆距离障碍物较近时发生碰撞的概率更高，在车辆距离障碍物较近时提高检测精度可以提高车辆的安全性。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供了一种车辆控制方法。

参见图9，为本申请实施例提供的一种车辆控制方法的流程示意图。该方法可应用于图4-图7所示的超声波距离检测系统，如图9所示，其主要包括以下步骤。

步骤S901：进行障碍物距离检测。

具体地，可以按照图8所示的方法进行障碍物距离检测。为了表述简洁，在此不再赘述。

步骤S902：若车辆处于倒车状态，且第一障碍物距离或第二障碍物距离处于第一预设距离范围内，则执行第一响应操作。

具体地，可以采集车辆的车速，当车辆的车速处于预设车速范围内，且车辆的加速度为负时，判断车辆处于倒车状态。当然，本领域技术人员还可以采用其它方法判断车辆是否处于倒车状态。例如，可以根据车辆的档位判断车辆是否处于倒车状态，本申请实施例对此不作具体限制。

本申请实施例设置第一预设距离范围和第二预设距离范围，第一预设距离范围大于第二预设距离范围。当车辆处于倒车状态，且第一障碍物距离或第二障碍物距离处于第一预设距离范围内时，控制报警提醒单元执行第一响应操作，该第一响应操作为控制报警提醒单元输出报警提醒信息。其中，该报警提醒信息可以为带有高中低频的报警音或语音提示等，本申请实施例对此不作具体限制。

步骤S903：若车辆处于倒车状态，且第一障碍物距离或第二障碍物距离处于第二预设距离范围内，则执行第二响应操作。

具体地，当车辆处于倒车状态，且第一障碍物距离或第二障碍物距离处于第二预设距离范围内时，控制刹车单元执行第二响应操作，该第二响应操作为控制刹车单元执行刹车操作。也就是说，第二预设距离范围为危险倒车距离，当车辆与障碍物之间的距离处于该危险倒车距离时，启动刹车系统，避免撞击障碍物对车辆及人员造成伤害。

具体实现中，本申请还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本申请提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

具体实现中，本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含可执行指令，当所述可执行指令在计算机上执行时，使得计算机执行上述方法实施例中的部分或全部步骤。

本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

本领域普通技术人员可以意识到，本文中公开的实施例中描述的各单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，任一功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，简称ROM)、随机存取存储器(random access memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种超声波距离检测芯片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超声波距离检测芯片，其特征在于，所述超声波传感单元包括：

3.根据权利要求2所述的超声波距离检测芯片，其特征在于，所述数据处理单元，包括：

4.一种超声波距离检测系统，应用于车辆，其特征在于，所述系统包括：

权利要求1-3任一项所述的超声波距离检测芯片；

倒车判断单元，用于判断所述车辆是否处于倒车状态；

其中，所述第一预设距离范围大于所述第二预设距离范围。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述倒车判断单元，包括：

速度采集单元，用于采集所述车辆的车速；

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

8.一种超声波距离检测方法，其特征在于，包括：

对所述反射信号进行第一放大处理，获得第一放大信号；

对所述第一放大信号进行处理，获得第一障碍物距离；

判断所述第一障碍物距离是否处于危险距离范围；

当所述第一障碍物距离处于所述危险距离范围时，对所述反射信号进行第二放大处理，获得第二放大信号；

对所述第二放大信号进行处理，获得第二障碍物距离；

9.一种车辆控制方法，其特征在于，包括：

采用权利要求8所述的方法进行障碍物距离检测；

其中，所述第一预设距离范围大于所述第二预设距离范围。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述若所述车辆处于倒车状态，包括：

采集所述车辆的车速；

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一响应操作包括：

输出报警提示信息。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二响应操作包括：

执行刹车操作。