CN1900737A

CN1900737A - 倒车雷达抗扫地信号干扰方法和装置

Info

Publication number: CN1900737A
Application number: CN 200610045590
Authority: CN
Inventors: 毛兴鹏
Original assignee: Harbin Institute of Technology Weihai
Current assignee: Harbin Institute of Technology Weihai
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2007-01-24

Abstract

本发明涉及一种倒车雷达抗扫地信号干扰方法和装置，所述的方法包含：采集步骤、存储步骤、抑制步骤和测距步骤；所述的装置包括信号发生单元、匹配输出电路、收发选通电路、超声波探头、放大/视频检波电路、距离指示电路和声光报警电路，以及检波电路之后依次连接的：采集单元、存储单元、扫地信号抑制单元和测距单元组成。本发明接收到的信号经放大、A/D采样后通过扫地信号抑制单元去除扫地信号的影响，无论扫地信号是否存在，都能保证只对障碍物信号进行测距和报警。本发明有效解决了波束扫地(包括缓坡地)的误报警问题，方法简单、实用，提高了汽车倒车雷达的可靠性。

Description

倒车雷达抗扫地信号干扰方法和装置

技术领域

本发明涉及一种汽车倒车测距设备抗扫地信号干扰的方法和实现装置，具体地说是一种倒车雷达抗扫地信号干扰方法和装置。

背景技术

目前，公知的倒车雷达产品由一组超声波探头发射窄脉冲，通过测量反射脉冲与发射脉冲的时间间隔确定障碍物的距离。当探头安装角度偏差或其他原因导致超声波波束扫地(探测到地面)时，地面回波会被误判为障碍物，发生误报警。从而带来工程应用上的一系列问题，比如安装时需要对探头安装角度进行微调，无法满足大批量、快速生产装配的要求。此外，在探测到后面平缓的斜坡时，也可能产生误报警，造成倒车雷达用户在使用上的不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种信号处理方法简单、实用、能有效的解决波束扫地误报警问题，可靠性强的超声波倒车雷达抗扫地信号干扰的方法和装置。

为解决现有倒车雷达面临的技术问题，本发明采用如下的技术方案：

本发明涉及的一种倒车雷达抗扫地信号干扰方法，所述的方法包含以下几个步骤：

a)采集步骤：每一路回波信号经过放大后，使用A/D采样器对所有距离单元的回波信号进行采样，将其转化为数字信号；

b)存储步骤：将所有距离单元的采样结果保存在存储器中；

c)抑制步骤：使用恒虚警方法处理这些采样结果以抑制扫地信号干扰；

d)测距步骤：对抑制扫地信号干扰后的回波信号进行目标测距。

针对不同的实际应用，具体的恒虚警方法可以采用：直接求平均法或两边选大求平均法或两边间隔选大求平均法。其中：直接求平均法利用当前采样点信号前后各M个采样点的信号进行平均作为门限参考值，将当前采样点的信号与门限参考值相减作为结果输出；两边选大求平均法对当前采样点信号前后各M个采样点的信号分别求平均，并选择较大的结果作为门限参考值，将当前采样点的信号与门限参考值相减作为结果输出；两边间隔选大求平均法与两边选大求平均法类似，但选择的前后各M个采样点与当前采样点并不相连，而是间隔了N个采样点(N根据需要选取)。然后，对这样选出来的2M个采样点分别求平均，选择较大的结果作为门限参考值，最后将当前采样点的信号与门限参考值相减作为结果输出。

在扫地信号存在的情况下，经过上述扫地信号抑制方法，扫地信号干扰被完全抑制，仪保留下障碍物信号用于测距和报警；在扫地信号干扰不存在时，上述扫地信号干扰抑制方法仍可完整的保留正常回波信号。无论扫地信号是否存在，都可以保证后续信号处理的顺利完成。

上述扫地信号的抑制方法可以由系统硬件完成也可以由软件完成。

本发明涉及的一种倒车雷达抗扫地信号干扰装置包括：信号发生单元、匹配输出电路、收发选通电路、超声波探头、放大/视频检波电路、距离指示电路和声光报警电路和依次连接的采集单元、存储单元、扫地信号抑制单元、测距单元。其中：

a)采集单元由A/D采样器组成，使用A/D采样器对放大后的回波信号的所有距离单元进行采样和模数转换，将其转化为数字信号形式的采样结果，其输入端连接至放大/视频检波电路，输出端连接至存储单元；

b)存储单元由存储器组成，用于保存所有距离单元的采样结果，其输入端连接至采集单元，输出端连接至扫地信号抑制单元；

c)扫地信号抑制单元由近距离平均单元、远距离平均单元、选大单元和比较输出单元组成，用于使用恒虚警方法处理采样结果抑制扫地信号干扰，其输入端连接至存储单元，输出端连接至测距单元；

d)测距单元由定时电路组成，用于测定抑制扫地信号干扰后的回波信号中的目标与发射脉冲之间的时间延迟，从而测算目标距离，其输入端连接至扫地信号抑制单元。

系统工作时，单片机通过信号发生单元产生40KHz左右的超声频率信号，此信号经匹配输出电路功率放大后被送给收发选通开关，并进一步被送给超声波探头向外发射出去。

发射的超声波信号遇到外部障碍物后，一部分会被反射回超声探头。这部分信号首先经过收发选通开关被送给放大/视频检波电路，完成信号的放大和视频检波，然后经采集单元采样转化为数字信号，此数字信号首先被存储单元存储。本发明中接收信号的所有距离单元都被A/D采样和存储，存储器的容量取决于每个通道内距离单元的数量。所有距离单元的信号都被保存后，这些数据被依次送给扫地信号抑制单元进行扫地信号抑制处理，抑制掉扫地信号干扰后送给测距单元进行障碍物目标的判定和距离的测定，最后根据障碍物的距离输出信号给距离指示和声光报警电路。由于所有采样点都进行了恒虚警处理，扫地信号干扰被完全抑制。

本发明的方法和装置避免了对超声波探头安装角度的苛刻要求，同时避免了对超声波探头前方低平的缓斜坡的误报警，从而降低安装成本并提高报警的准确性。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明的组成框图。

图2是本发明的带扫地信号的回波示意图。

图3是本发明的扫地信号抑制单元组成结构图。

图4是本发明的直接求平均法恒虚警原理图。

图5是本发明的两边选大求平均法恒虚警原理图。

图6是本发明的两边间隔选大求平均法恒虚警原理图。

具体实施方式

b)存储步骤：将所有距离单元的采样结果保存在存储器中；

在扫地信号存在的情况下，经过上述扫地信号抑制方法，扫地信号干扰被完全抑制，仅保留下障碍物信号用于测距和报警；在扫地信号干扰不存在时，上述扫地信号干扰抑制方法仍可完整的保留正常回波信号。无论扫地信号是否存在，都可以保证后续信号处理的顺利完成。

本发明涉及的一种倒车雷达抗扫地信号干扰装置，由信号发生单元、匹配输出电路、收发选通电路、超声波探头、放大/视频检波电路、距离指示电路和声光报警电路和依次连接的采集单元、存储单元、扫地信号抑制单元、测距单元组成，如图1所示。其中：

系统工作后，单片机首先通过信号发生单元产生40KHz左右的超声频率信号，此信号经匹配输出电路功率放大后被送给收发选通开关，并进一步被送给超声波探头向外发射出去。

发射的超声波信号遇到外部障碍物后，一部分会被反射回超声探头。这部分信号首先经过收发选通开关被送给放大/视频检波电路，完成信号的放大和视频检波。

对每一路放大后的回波信号，由采集单元利用A/D采样器对其进行采样处理，并由存储单元将所有距离单元的采样结果都保存下来，存储器的容量取决于每个通道内距离单元的数量。

所有距离单元的信号都被保存后，这些数据被依次送给扫地信号抑制单元进行扫地信号抑制处理。以两边选大求平均方法为例：在扫地信号抑制单元中，首先计算远距离单元信号的平均值和近距离单元信号的平均值，然后选择两者中较大的结果作为比较门限，最后将当前距离单元信号与邻近距离单元的信号求差作为抑制扫地信号干扰的结果。这样采用两边选大求平均的恒虚警处理方法自动完成了扫地信号干扰的抑制。

抑制掉扫地信号干扰后送给测距单元，在测距单元中对回波信号进行信号功率的计算，判断出障碍物目标的位置，并求出障碍物回波与发射脉冲之间的时间延迟，从而完成对目标的测距。

最后根据障碍物的距离输出信号给距离指示和声光报警电路。

本发明中涉及的倒车雷达的扫地信号指的是：由于超声波探头安装角度不合适而接收到的地面反射回波信号和探头前方低平的缓斜坡反射回来的回波信号，具体表现为连续距离单元上的带状干扰。

图2是本发明的带扫地信号的回波示意图。图2中，水平轴对应于时间，扫地信号表现为长时间的相对平稳的杂波，障碍物信号表现为短时间的回波信号谱峰。图中给出的情况是障碍物回波位于扫地信号之中，时间点A点和B点对应地杂波到达的时间，C点对应于真实的障碍物回波到达时间。对不具备抗扫地信号干扰功能的倒车雷达，将判定A点或B点(具体取决于杂波的强度和雷达的门限)对应于障碍物的距离，从而发生误判。本发明涉及的装置则可以自动地抑制扫地信号，避免倒车雷达在A点或者B点进行误报警，同时保证在C点能够正常报警。

图3是本发明的扫地信号抑制单元组成结构图，其具体采用的是实例中的两边选大的横虚警处理方法。扫地信号抑制模块由近距离平均单元、远距离平均单元、选大单元和比较输出单元组成。存储单元中存储的采样后的数字信号被分别送给近距离平均单元、远距离平均单元和比较输出单元。其中近距离的A/D采样结果送给近距离平均单元求近距离平均值；远距离的A/D采样结果送给远距离平均单元求远距离平均值；两者都送给选大单元，较大的结果作为阀值门限送给比较输出单元；比较输出单元将当前距离单元的A/D采样结果与阀值门限求差作为最后的输出。

可应用的恒虚警处理方法分别由图4、图5和图6给出，图中A_i代表第i个距离单元上回波信号的A/D采样结果。针对不同的实际应用，这里给出了3种可能的扫地信号抑制实施方案：其中图4是直接求平均法，具体为直接利用当前采样点信号前后各M个采样点的信号进行平均作为门限参考值，将当前采样点的信号与门限参考值相减作为结果输出；图5是两边选大求平均法，具体为对当前采样点信号前后各M个采样点的信号分别求平均，并选择较大的结果作为门限参考值，将当前采样点的信号与门限参考值相减作为结果输出；图6是两边间隔选大求平均法，与图5的区别在于当前采样点与选择的前后各M个采样点并不相连，而是间隔了N个采样点(N根据需要选区)。然后，对这样选出来的2M个采样点分别求平均，选择较大的结果作为门限参考值，最后将当前采样点的信号与门限参考值相减作为结果输出。

本发明的具体实施可以采用上述三种方法之一完成。

由上述说明可看出本发明的方法及依该方法的装置，利用恒虚警的方法抑制扫地信号干扰，由此避免对超声波探头安装角度的苛刻要求，避免对超声波探头前方低平的缓斜坡的误报警，从而降低安装成本并提高报警的准确性。

Claims

1、一种倒车雷达抗扫地信号干扰方法，其特征是所述方法依次包含下面几个步骤：

a)采集步骤：每一路回波信号经过放大后，由A/D采样器对所有距离单元的回波信号进行采样，转化为数字信号形式的采样结果；

b)存储步骤：将所有距离单元的采样结果保存在存储器中；

c)抑制步骤：使用恒虚警方法处理上述采样结果以抑制扫地信号干扰；

d)测距步骤：对上述抑制扫地信号干扰后的回波信号进行目标测距。

2、根据权利要求1所述的倒车雷达抗扫地信号干扰方法，其特征是：所述的恒虚警处理方法将当前距离单元信号与邻近距离单元的信号进行比较，利用直接求平均法或两边选大求平均法或两边间隔选大求平均法自动抑制扫地信号。

3、一种倒车雷达抗扫地信号干扰装置，其包括信号发生单元、匹配输出电路、收发选通电路、超声波探头、放大/视频检波电路、距离指示电路和声光报警电路，其特征在于，在放大/视频检波电路之后，其还包括有依次连接的：

a)采集单元：由A/D采样器组成，依序对放大后的回波信号的所有距离单元进行采样和模数转换，将其转化为数字信号形式的采样结果；

b)存储单元：由存储器组成，用于依序保存上述所有距离单元的采样结果；

c)扫地信号抑制单元：由近距离平均单元、远距离平均单元、选大单元和比较输出单元组成，使用恒虚警方法处理采样结果以抑制扫地信号干扰；和

d)测距单元：由定时电路组成，用于测定抑制扫地信号干扰后的回波信号中的目标与发射脉冲之间的时间延迟，从而测算目标距离。