CN209182503U - 一种包含路面侦测功能的倒车雷达系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种包含路面侦测功能的倒车雷达系统，其特征在于：包括第二超声波传感器、第四超声波传感器、车载主机、报警器，所述第二超声波传感器通过LIN线分别与第四超声波传感器和车载主机连接，所述车载主机通过CAN总线与所述报警器连接，所述第二超声波传感器和第四超声波传感器安装在车身尾部，设置在后轮胎面的旁侧。采用本实用新型的包含路面侦测功能的倒车雷达系统，除了具备现有技术的功能外，还能识别路面上具有危险的凹坑并报警，从而防止车辆在倒车过程中驶入凹坑，刮伤车辆。

Description

一种包含路面侦测功能的倒车雷达系统

技术领域

本实用新型涉及汽车倒车雷达系统领域，特别涉及一种包含路面侦测功能的倒车雷达系统。

背景技术

随着科技的进步和社会的发展，人们对汽车在安全、耗能、驾驶、舒适和娱乐等方面的要求越来越高。超声波雷达是以发射、障碍物反射、接收超声波的方式计算出障碍物的距离，从而保障汽车在行使过程中的安全。目前，以超声波雷达为主体的主动安全装置非常多，例如倒车雷达、盲区侦测系统、自动泊车系统等。目前倒车雷达大多数是安装在汽车前后保险杠，安装于前保险杠的雷达主要保障汽车行驶过程中车头部分与前车或前方障碍物的安全距离，安装于后保险杠的雷达主要保障汽车倒车过程中车尾部分与障碍物的安全距离。安装雷达的个数大多数为前后保各安装3-4个雷达。倒车雷达目前只对水平方向的距离较为关注，竖直方向要求并不高，一般只需满足低障碍物不漏报或误报即可。低障碍物一般如100mm左右需要雷达报警，但过低障碍物如高度在50mm以下则不能报警。因此目前倒车雷达只能实现对障碍物预警，无法对道路凹坑进行预警。若道路中出现巨大凹坑，可能导致汽车在倒车过程中车轮会掉入凹坑中，损坏底盘等零部件，也可能使汽车无法继续行驶。

中国实用新型专利CN201620202382.0公开了一种车辆及其障碍物检测装置，通过安装具有两个不同中心探测轴的障碍物检测装置，根据障碍物检测装置沿两个中心探测轴到路面的距离差的变化，可检测路面上是否出现凹坑。但是该实用新型中两个中心探测轴到路面的距离差的变化没有统一的参考标准，无法准确判断凹坑的深浅，即使是很浅的凹坑，两个中心探测轴到路面的距离差也会发生变化。

本实用新型中用到的超声波传感器具有统一的中心探测轴，安装固定以后，可以计算出车辆顺利通过凹坑的预警值，从而更加准确地规避路面凹坑。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种包含路面侦测功能的倒车雷达系统，该系统除了具备现有技术的功能外，还能识别路面上具有危险的凹陷处并报警，从而防止车辆在倒车过程中驶入凹坑，刮伤车辆。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

包含路面侦测功能的倒车雷达系统，包括第二超声波传感器、第四超声波传感器、车载主机、报警器，所述第二超声波传感器通过LIN 线分别与第四超声波传感器和车载主机连接，所述车载主机通过CAN 总线与所述报警器连接，所述第二超声波传感器和第四超声波传感器安装在车身尾部，设置在后轮胎面的旁侧。

所述倒车雷达系统还包括第一超声波传感器、第三超声波传感器和第五超声波传感器，所述第三超声波传感器通过LIN线分别与第一超声波传感器、第五超声波传感器、车载主机连接。

所述车载主机包括控制模块一和控制模块二，所述第三超声波传感器与所述控制模块一连接，所述第二超声波传感器与所述控制模块二连接。

所述控制模块一和控制模块二内部均含有计时模块。

所述控制模块一和控制模块二均用于计算超声波传感器的探测距离，并和预设距离阈值进行比较，根据比较结果发出相应的控制命令。

所述车载主机发送控制信号至所述报警器，控制报警器的开启或关闭。

所述报警器用于发出报警信号，所述报警信号采用蜂鸣、语音方式实现。

所述倒车雷达系统还包括显示器，所述显示器通过CAN总线与所述车载主机连接，所述车载主机发送控制信号至所述显示器，控制所述显示器的开启或关闭。

所述第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器、第四超声波传感器、第五超声波传感器均为集发射和接收超声波于一体的超声波传感器。

采用上述技术方案，不仅可以探测路面上是否出现凹坑，还可以根据探测到的凹坑的深度，指引驾驶员操作车辆。报警器开启说明车辆无法顺利通过该凹坑，报警器关闭则说明车辆可以顺利通过该凹坑且不会刮伤车辆底盘。

附图说明

下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为发射和接收一体化的超声波传感器探测规则物体时的检测示意图；

图2为发射和接收一体化的超声波传感器探测不规则物体检测示意图；

图3为本实用新型中超声波传感器安装位置示意图；

图4为本实用新型倒车雷达系统侦测路面凹坑的检测示意图；

图5为本实用新型倒车雷达系统的结构框图。

上述图中的标记均为：

1、第一超声波传感器；2、第二超声波传感器；3、第三超声波传

感器；4、第四超声波传感器；5、第五超声波传感器；6、控制模

块一；7、控制模块二；8、车载主机；9、报警器；10、显示器；

11、车身尾部。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1给出了发射和接收一体化的超声波传感器工作原理，如果存在障碍物，第一超声波传感器(也称为探头)1发射超声波之后，会被障碍物发射回来，反射回来的超声波又会被第一超声波传感器1接收。由于超声波在空气中是直线传输并且传播速度恒定不变，假设速度是v，第一超声波传感器1发射超声波到接收反射回来的超声波的时间假设为t，由此障碍物的距离S＝v*t/2。其中，t可以通过与第一超声波传感器1连接的控制模块一6中的计时模块取得，由于超声波在空气中的传播速度是已知的，从而控制模块一6可以计算出障碍物与第一超声波传感器1之间的距离S。第一超声波传感器1的工作范围是放射状的，有一定的工作角度，只有处于此范围内的障碍物才会被超声波传感器探测到。

当路面上存在有一定高度的障碍物时，第一超声波传感器1会发射很多超声波，被障碍物反射回来后又被第一超声波传感器1接收，由于障碍物存在一定高度，所以第一超声波传感器1发射超声波到接收超声波的时间是存在差异的，因此控制器会计算出不同的距离S。如图1所示，如果反射超声波的面是平面，则依据反射回来的超声波计算出的距离S虽然不同，但应差距不大。如图2所示，当路面上的障碍物比较不规则时，由于第一超声波传感器1发射超声波到接收超声波的时间差异较大，距离S也会存在较大差异。因此可以根据不同距离S之间的差异大小来判断路面上的障碍物是否规则。

本实用新型的实现需要在汽车车身尾部11上安装5个超声波传感器，安装位置如图3所示，第一超声波传感器1、第三超声波传感器3和第五超声波传感器5安装在汽车车身尾部11的上半部分，第二超声波传感器2和第四超声波传感器4安装在汽车车身尾部11的下半部分，且设置在汽车后轮胎面的旁侧，用于探测倒车过程中，轮胎行使路径。因为凹坑若只出现在两后轮之间的底盘部分，则无论凹坑多深，汽车都能顺利通过；若汽车后轮行驶的路径上出现凹坑，才需要考虑汽车是否能顺利通过以及是否会刮伤底盘的问题，所以第二超声波传感器2和第四超声波传感器4需设置在汽车后轮胎面的旁侧，上述5个超声波传感器相邻之间的横向距离是相等的。

如图4所示，在后轮胎面的旁侧的汽车车身尾部11上各安装两个超声波传感器，使之能够探测到汽车后轮的行驶路径。通过调整安装的高度和角度，使第二超声波传感器的中心轴与水平地面的夹角为α，如果地面是平整的，在超声波传感器可探测的范围内，第二超声波传感器2的中心轴的探测距离应该是几乎不变的。如果地面出现凹坑，则随着车辆倒车运动，则第二超声波传感器2的中心轴的探测距离会发生变化。假设第二超声波传感器2的中心轴的探测距离为H, 第二超声波传感器2与水平地面之间的距离为H′，车辆底盘最低处与水平地面之间的距离为h。为了保证车辆能正常驶过凹坑且不会刮伤底盘，需满足h﹥凹坑最深的深度，在该不等式的两边加上H′可以得到：h+H′﹥凹坑最深的深度+H′,由于第二超声波传感器2安装固定以后，其中心轴与水平地面之间的夹角α保持不变，所以凹坑最深的深度+H′＝H*sinα，所以h+H′﹥H*sinα，H﹤(h+H′)/ sinα。由于车辆底盘最低处与水平地面之间的距离h可以通过测量得到，第二超声波传感器2安装以后，其与水平地面之间的距离H′、以及其中心轴线与水平地面之间的夹角α都可以通过测量得出，所以上述不等式中(h+H′)/sinα是一个常量，继而可以得出车辆安全通过凹坑的临界条件。第四超声波传感器4的工作原理和第二超声波传感器2一致，不再赘述。

图5是本实用新型一种包含路面侦测功能的倒车雷达系统的结构框图，其中第二超声波传感器2(也称为探头)、第四超声波传感器 4通过LIN线连接，第二超声波传感器2通过LIN线与汽车主机中的控制模块二7连接，车载主机8还通过CAN总线分别与报警器9和显示器10连接，该系统还包括第一超声波传感器1、第三超声波传感器3和第五超声波传感器5，彼此之间通过LIN线连接，第三超声波传感器3通过LIN线与车载主机8中的控制模块一6连接。该系统中的超声波传感器均为现有技术中的集发射和接收超声波于一体的超声波传感器，探测距离相同。控制模块一6和控制模块二7内含计时模块，从而可以根据反射回的超声波计算距离。控制模块一(6)和控制模块二(7)均用于计算超声波传感器的探测距离，并和预设距离阈值进行比较，根据比较结果发出相应的控制命令。优选的，预设距离阈值为(h+H′)/sinα，其中h为车辆底盘最低处与水平地面之间的距离，H′为第二超声波传感器2、第四超声波传感器4与水平地面之间的距离，α为第二超声波传感器2、第四超声波传感器4 探测中心轴与水平地面的夹角。

首先在安装好第二超声波传感器2和第四超声波传感器4之后，测量得出第二超声波传感器2与水平地面之间的距离为H′、车辆底盘最低处与水平地面之间的距离为h、第二超声波传感器2的中心轴与水平地面之间的夹角α，计算出(h+H′)/sinα，并作为报警值预先设置在车载主机8中，第四超声波传感器4同理。车辆倒车过程中，当控制模块二7计算出的超声波传感器的中心轴的探测距离H﹤ (h+H′)/sinα时，车载主机8不向报警器9发送报警信号，也不向显示器10发送显示信号；当控制模块二7计算出第二超声波传感器2的中心轴的探测距离H≧(h+H′)/sinα时，车载主机8会向报警器9发送报警信号，此时报警器9会报警，同时车载主机8还会向显示器10发送显示信号，显示报警时凹坑所在的位置。

显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种包含路面侦测功能的倒车雷达系统，其特征在于：包括第二超声波传感器(2)、第四超声波传感器(4)、车载主机(8)、报警器(9)，所述第二超声波传感器(2)通过LIN线分别与第四超声波传感器(4)和车载主机(8)连接，所述车载主机(8)通过CAN总线与所述报警器(9)连接，所述第二超声波传感器(2)和第四超声波传感器(4)安装在车身尾部(11)，设置在后轮胎面的旁侧。

2.根据权利要求1所述的包含路面侦测功能的倒车雷达系统，其特征在于：所述倒车雷达系统还包括第一超声波传感器(1)、第三超声波传感器(3)和第五超声波传感器(5)，所述第三超声波传感器(3)通过LIN线分别与第一超声波传感器(1)、第五超声波传感器(5)、车载主机(8)连接。

3.根据权利要求2所述的包含路面侦测功能的倒车雷达系统，其特征在于：所述车载主机(8)包括控制模块一(6)和控制模块二(7)，所述第三超声波传感器(3)与所述控制模块一(6)连接，所述第二超声波传感器(2)与所述控制模块二(7)连接。

4.根据权利要求3所述的包含路面侦测功能的倒车雷达系统，其特征在于：所述控制模块一(6)和控制模块二(7)内部均含有计时模块。

5.根据权利要求4所述的包含路面侦测功能的倒车雷达系统，其特征在于：所述控制模块一(6)和控制模块二(7)均用于计算超声波传感器的探测距离，并和预设距离阈值进行比较，根据比较结果发出相应的控制命令。

6.根据权利要求1所述的包含路面侦测功能的倒车雷达系统，其特征在于：所述车载主机(8)发送控制信号至所述报警器(9)，控制报警器(9)的开启或关闭。

7.根据权利要求6所述的包含路面侦测功能的倒车雷达系统，其特征在于：所述报警器(9)用于发出报警信号，所述报警信号采用蜂鸣、语音方式实现。

8.根据权利要求1所述的包含路面侦测功能的倒车雷达系统，其特征在于：所述倒车雷达系统还包括显示器(10)，所述显示器(10)通过CAN总线与所述车载主机(8)连接，所述车载主机(8)发送控制信号至所述显示器(10)，控制所述显示器(10)的开启或关闭。

9.根据权利要求2至5任一项所述的包含路面侦测功能的倒车雷达系统，其特征在于：所述第一超声波传感器(1)、第二超声波传感器(2)、第三超声波传感器(3)、第四超声波传感器(4)、第五超声波传感器(5)均为集发射和接收超声波于一体的超声波传感器。