CN1331025A - 倒车雷达的多通道扫描方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种倒车雷达的多通道扫描方法及装置,在汽车外部适当位置分设一组以上的超声波收发器后,以多通道扫描方式使各组超声波收发器逐一动作,在同一时间内由单一超声波收发器发射超声波并接收其反射的超声波,依此避免多组超声波收发器同时收发信号造成互相干扰,且可精确判断车身各部位与障碍物的实际距离,无须因超声波收发器数量的增加而增加接收电路结构,避免了电路复杂化及成本提高。

Description

倒车雷达的多通道扫描方法及装置

本发明涉及一种可方便驾驶者在倒车时精确判断后方障碍物方位的倒车雷达系统，尤指一种倒车雷达的多通道扫描方法及装置。

倒车雷达是一种已知的汽车配备件，其多半安装于车尾的适当位置，在倒车相距后方障碍物一适当距离时，利用发射超声波反射的原理，产生报警信号以提示驾驶者，协助其顺利的完成停车或回转动作。此种倒车雷达的设计确实有其需求与实用性。但由于相关构造未能设想周到，在实际使用时仍有若干缺陷存在：

如图六所示，是现有倒车雷达的安装示意图，汽车80车尾的两端位置分设有一超声波收发器81、82，两超声波收发器81、82分别与汽车内安装的控制主机(图中未示)连接，其二者同时具备发射超声波及接收反射超声波功能，且两组超声波收发器81、82同时工作，换言之，两超声波收发器81、82在同一时间作超声波发射与接收，而其检测的范围适为两超声波收发器81、82所发射超声波信号函盖的区域，在此状况下，当发射的超声波遭遇障碍即形成反射，并为一组或两组超声波收发器81、82所接收。

以前述倒车雷达的超声波收发器配置型态，不仅可能相互干扰，且其后对车尾前方进行全面性检测，意即其检测功能并不具方向性，当倒车报警产生时，仅代表车尾前方存在障碍，但驾驶者并无法得知或根据该报警判断车尾前方障碍的方位。

而增加车尾安装超声波收发器的数量，使其分设于不同角度或位置上，并使其收发信号动作分开进行，是解决前述问题的可行方案，但问题在于前述方案增加的不仅仅在超声波收发器的数量。另包括因超声波收发器数量增加而增设的电路结构，主要在于接收电路部分，每一组超声波收发器必须分别配备一组接收电路，当超声波收发器增加的组数愈多，其整个电路结构更趋复杂，且相对成本愈高。故有关前述问题显然仍待进一步改进，并谋求更为有效的解决方案。

因此，本发明主要目的是针对上述倒车雷达装置存在的缺点，提供一种可使用数个超声波收发器、而无须大幅增加电路结构的倒车雷达的多通道扫描方法及装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，

本发明的方法为：在汽车外部适当位置分设一组以上的超声波收发器后，以多通道扫描方式使各组超声波收发器逐一动作，在同一时间内由单一超声波收发器发射超声波并接收其反射的超声波，依此避免多组超声波收发器同时收发信号造成互相干扰。

各组超声波收发器经逐一扫描取得其接收的反射超声波并予暂存后，并比较取出一距离最近的障碍物反射超声波信号，再判断该障碍物是否位于警示范围以内。

当有障碍物反射的超声波判定已进入警示范围内后，通过产生报警给以提示。

本发明的装置包括有：

一微处理器；

多组超声波收发器，其输入端分别连接至一第一电子开关；

多组发射驱动电路，其输出端与对应的超声波收发器连接，其输入端通过一第一电子开关与微处理器连接；

一接收单元，其输入端通过第一电子开关与各组超声波收发器连接，其输出端连接至微处理器；

一报警电路，设于微处理器的一输出接脚上；

一显示单元，与微处理器的另一输出接脚连接；

微处理器通过第一电子开关依序触发各组发射驱动电路，使对应的超声波收发器依序发射超声波，同时通过第一电子开关依序扫描各组超声波收发器接收的反射超声波，并将所接收信号送入接收单元经信号处理后再送至微处理器，判断障碍物是否进入警示范围内，再由微处理器触动报警电路产生报警声，同时通过显示单元同步显示障碍物的实际距离。

所述的接收单元由依序连接的一衰减器、一选频放大器、一放大器、一检波器、一比较器组成，衰减器输入端通过第一电子开关与各组超声波收发器连接，其输出端则连接至选频放大器；比较器输出端则连接至微处理器。

所述的衰减器由微处理器内部产生与超声波发射同步的负脉冲信号控制，使其在超声波收发器发射超声波时的放大量最小。

所述的放大器的放大倍率由多组灵敏度调整电路控制，该灵敏度调整电路分别通过一第二电子开关受控于微处理器，且各灵敏度调整电路分别对应于一超声波收发器。

所述的放大器为一负反馈放大器。

所述的灵敏度调整电路由可变电阻构成。

由于本发明的方法和装置采用了在汽车的适当位置分设一组超声波收发器，而以多通道扫描方式扫描接收障碍物反射的超声波并予暂存，在完成一循环后，比较各组暂存值，而取距离最近者作示警及距离显示。因此，同一时间仅扫描一组超声波收发器的反射超声波，故不会发生相互干扰情形；每次仅扫描一组超声波收发器的接收信号，故无须因超声波收发器数量的增加而增加接收电路结构，避免了电路复杂化及成本提高。

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步地详细说明：

图1为本发明的多组超声波收发器安装示意图。

图2为本发明的工作流程示意图。

图3为本发明的装置方框示意图。

图4为本发明的装置电路原理示意图之一。

图5为本发明的装置电路原理示意图之二。

图6为现有倒车雷达的超声波收发器安装示意图。

首先参阅图1所示，本发明的超声波收发器安装示意图，主要于汽车10车尾或车头处安装一组以上的超声波收发器11～14，在本实施例中，共在车尾安装四组超声波收发器11～14。本发明则利用多通道扫描方式使超声波信号，在同一时间仅扫描接收一组超声波收发器的信号，不致与其他组收发器的收发信号形成相互干扰，其实际工作流程请参阅图2所示。

当汽车开始倒车时，系统进行初始化，随后设定扫描状态选择欲驱动扫描的超声波收发器，在本实施例中，设置状态00代表第一组超声波收发器11，随后令第一组超声波收发器11发射超声波，并接收反射回来的超声波而予暂存；

又设定状态01，令第二组超声波收发器12发射及接收反射回的超声波并予以暂存；

再设定状态10，令第三组超声波收发器13发射及接收反射回来的超声波并予以暂存；

设定状态11，令第四组超声波收发器14发射及接收反射回来的超声波并予以暂存；

经完成前述步骤后，即针对四组暂存的反射超声波信号加以比较，以取得其中一组与车尾距离最接近的值判断其是否进入警示范围内，如尚未进入警示范围即回到设定状态扫描步骤，如已进入警示范围以内，则以数值显示障碍物相对车尾的实际距离，并以报警声提示车尾相对障物已进入警示范围内。

待完成前述步骤，再回到先前设定状态扫描步骤，重复先前的步骤，直到倒车完成。在前述过程中，车尾相对于障碍物的距离数值将不断改变以供驾驶者参考，以利于其顺利完成倒车。

至于用以执行前述步骤的倒车雷达的多通道扫描装置如图3所示，其包括有：

一微处理器20；

多组超声波收发器11～14，其输入端分别连接至一第一电子开关21；

多组发射驱动电路15～18，其输出端与对应的超声波收发器11～14连接，其输入端通过一第一电子开关22与微处理器20连接；

一接收单元30，其输入端通过第一电子开关21与各组超声波收发器11～14连接，其输出端连接至微处理器20；

一报警电路40，设于前述微处理器20的输出接脚上；

一显示单元50，由微处理器20输出驱动。

其中：

前述的接收单元30包括有一衰减器31、一选频放大器32、一放大器33、一检波器34、一比较器35。

该衰减器31通过第一电子开关21输入各组超声波收发器11～14接收的反射超声波，并进行衰减处理，主要为避免接收单元30直接接收到超声波收发器11～14发射的超声波；其利用微处理器20内部产生与发射超声波同步的负脉冲信号(宽度为1ms，周期为60ms)控制衰减器31在超声波发射时的放大量最低，以排除未经反射的超声波，经1ms后，随即恢复正常的放大量，对所接收的反射超声波进行放大后再送到选频放大器32。

该选频放大器32针对特定频率的超声波信号作放大处理，假设选频放大器32的中心频率是40KHz，则对40KHz的超声波信号的放大倍率最大，对40KHz以外的信号，其放大倍率相对较小，藉以排除噪声的干扰。经过选频放大器32作筛选及放大处理的超声波信号将送到下一级放大器33。

该放大器33的放大倍率由多组灵敏度调整电路331～334所决定，灵敏度调整电路331～334分别通过一第二电子开关22受控于于微处理器20，且分别对应于各组超声波收发器11～14；当任一组超声波收发器被扫描而工作时，微处理器20即令对应的灵敏度调整电路与放大器33接通，而控制其放大倍率，并藉以分别控制各超声波收发器11～14的灵敏度；而经放大处理后的信号将送至检波器34。

该检波器34将经过放大后的超声波信号进行正半周信号检出，以构成一比较电压信号，并送至比较器35进行比较。

该比较器35对检波器34检出的电压信号与设定值进行比较，并产生一控制信号送至微处理器20。

由上述说明可看出本发明多通道扫描装置的整体结构，其工作方式详如以下所述：主要由微处理器20通过第二电子开关22依序触发各组发射驱动电路15～18，使对应的超声波收发器11～14依序发射并接收超声波，同时通过第一电子开关21依序扫描各组超声波收发器11～14接收的反射超声波，并将所接收信号送入接收单元30，经过衰减、放大、灵敏度控制、检波及比较等一连串信号处理步骤后产生一控制信号，并送至微处理器20暂存。

当微处理器20依序完成四组反射超音信号的暂存后，即比较四组信号选出一组与车尾距离最近的信号，并使其与内部设定值进行比较，以确定汽车车尾与障碍物的相对距离是否已进入警示范围以内，如是，则由微处理器20触动报警电路40产生报警声，同时通过显示单元50以数字同步显示其实际距离，供驾驶者参考。

至于本发明的倒车雷达多通道扫描装置的详细电路，请参阅图4、5所示，其中图4示意了有微处理器20、报警电路40及显示单元50等的详细电路；又图5则示意了有各超声波收发器11～14、各发射驱动电路15～18、第一电子开关21、第二电子开关22、接收单元30中各电路的详细，除此以外，并示意了提供工作电源的电源电路60。

又前述接收单元30的放大器33为一负反馈放大器，其配合各组超声波收发器11～14，调整灵敏度的灵敏度调整电路331～334分别由一可变电阻所构成，其一端分别通过第二电子开关22与微处理器20连接，另端则共同连接至前述放大器33的负输出端上，当第二电子开关22使任一可变电阻与放大器33接通时，其放大倍率将受该可变电阻加入的阻抗影响而改变，以达到分别调整各组超声波收发器11～14灵敏度的目的。

由上述说明可看出本发明的方法及依该方法的装置，可产生多通道扫描效果，而逐一扫描汽车车尾所设的多组超声波收发器，因此，不仅可精确的判断出车尾与前方障碍物的相对方位与距离，使驾驶者的倒车动作更趋顺利；另在该装置中，虽同时使用多组超声波收发器，但其电路结构并未因此而增加，可避免提高制造成本，更具备产业上应用价值。

Claims (13)

1.一种倒车雷达的多通道扫描方法，其特征在于：在汽车外部适当位置分设一组以上的超声波收发器后，以多通道扫描方式使各组超声波收发器逐一动作，在同一时间内由单一超声波收发器发射超声波并接收其反射的超声波，依此避免多组超声波收发器同时收发信号造成互相干扰。

2.如权利要求1所述的倒车雷达的多通道扫描方法，其特征在于，各组超声波收发器经逐一扫描取得其接收的反射超声波并予暂存后，并比较取出一距离最近的障碍物反射超声波信号，再判断该障碍物是否位于警示范围以内。

3.如权利要求1或2所述的倒车雷达的多通道扫描方法，其特征在于，当有障碍物反射的超声波判定已进入警示范围内后，通过产生报警给以提示。

4.如权利要求1所述的倒车雷达的多通扫描方法，其特征在于，当由反射的超声波判知已进入警示范围内，即以数值显示相距障碍物的实际距离。

5.如权利要求3所述的倒车雷达的多通道扫描方法，其特征在于，当由反射的超声波判知已进入警示范围内，即以数值显示相距障碍物的实际距离。

6.如权利要求1所述的倒车雷达的多通道扫描方法，其特征在于，将超声波收发器设于汽车车尾处。

7.如权利要求1所述的倒车雷达的多通道扫描方法，其特征在于，将超声波收发器设于汽车车头适当位置处。

8.一种倒车雷达的多通道扫描装置，其特征在于，该装置包括有：

一微处理器；

多组超声波收发器，其输入端分别连接至一第一电子开关；

多组发射驱动电路，其输出端与对应的超声波收发器连接，其输入端通过一第一电子开关与微处理器连接；

一接收单元，其输入端通过第一电子开关与各组超声波收发器连接，其输出端连接至微处理器；

一报警电路，设于微处理器的一输出接脚上；

一显示单元，与微处理器的另一输出接脚连接；

微处理器通过第一电子开关依序触发各组发射驱动电路，使对应的超声波收发器依序发射超声波，同时通过第一电子开关依序扫描各组超声波收发器接收的反射超声波，并将所接收信号送入接收单元经信号处理后再送至微处理器，判断障碍物是否进入警示范围内，再由微处理器触动报警电路产生报警声，同时通过显示单元同步显示障碍物的实际距离。

9.如权利要求8所述的倒车雷达的多通道扫描装置，其特征在于：所述的接收单元由依序连接的一衰减器、一选频放大器、一放大器、一检波器、一比较器组成，衰减器输入端通过第一电子开关与各组超声波收发器连接，其输出端则连接至选频放大器；比较器输出端则连接至微处理器。

10.如权利要求9所述倒车雷达的多通道扫描装置，其特征在于：所述的衰减器由微处理器内部产生与超声波发射同步的负脉冲信号控制，使其在超声波收发器发射超声波时的放大量最小。

11.如权利要求9所述的倒车雷达的多通道扫描装置，其特征在于：所述的放大器的放大倍率由多组灵敏度调整电路控制，该灵敏度调整电路分别通过一第二电子开关受控于微处理器，且各灵敏度调整电路分别对应于一超声波收发器。

12.如权利要求9或11所述倒车雷达的多通道扫描装置，其特征在于：所述的放大器为一负反馈放大器。

13.如权利要求11所述的倒车雷达的多通道描述装置，其特征在于：所述的灵敏度调整电路由可变电阻构成。

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