CN212181021U - 一种基于超声波的泊车辅助系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于超声波的泊车辅助系统，包括主控单元、超声波测距模块、温度测量模块、显示模块以及报警模块；所述超声波测距模块和温度测量模块与所述主控单元连接；所述显示模块和报警模块与所述主控单元连接；所述主控单元包括中央处理器以及多个定时器；所述超声波测距模块包括多个超声波传感器；所述温度测量模块包括前温度传感器和后温度传感器；本实用新型的超声波测量模块的测量精度高、成本低、抗干扰强，同时在泊车的过程中，当汽车与目标障碍物的距离较小时，本实用新型能及时发出文字及声音警报，有效防止汽车撞上障碍物，降低汽车发生碰撞的概率。

Description

一种基于超声波的泊车辅助系统

技术领域

本实用新型涉及超声波测距技术领域，尤其涉及一种基于超声波的泊车辅助系统。

背景技术

随着国民经济的飞速发展、人民生活水平的日益提高，汽车愈发成为市民出行的重要交通工具。随着汽车的日益增多，泊车逐渐成为了人们关注的一个重要问题。泊车入库时，汽车自带的雷达在车体后退且靠近后方障碍物时，会发出声音报警，这对泊车入库有一定的辅助作用；此外，部分高级轿车带有倒车后视影像，这也有助于泊车入库。但在泊车入库过程中，若一次倒车入库不成功而需前行调整时，当车体接近车前障碍物，雷达压根不报警，倒车影像亦无提示，此时只能凭目测或感觉前行挪动。此外，泊车入库过程中，无论雷达或倒车影像是否有报警或提示，但均无法给出车体与前、后障碍物之间的实际距离，无法确认车头或车尾还有多少挤压空间，只能凭感觉进行挪动，这对于新手司机泊车入库或在狭小的空间侧方停车时犹为不便，尤其是在狭小的道路进行侧方停车时，在其它行驶车辆的催促下，稍不留神就可能刮蹭到前、后车或别的障碍物，进而造成财产损失或引起纠纷。

目前，障碍物探测很多采用超声波传感器。超声波测距可以直接测量近距离目标，纵向分辨率高，适用范围广，方向性强，并具备不受光线、烟雾、电磁干扰等因素影响，覆盖面较大等优点。目前，超声波测距已广泛应用于液位测量、避障、测距及检测等领域，应用前景广阔。不过，超声波受温度的影响，导致现有的超声波测量精度不高。如果能够提供一种精度高、成本低、抗干扰强的基于超声波的泊车辅助系统，解决现有的超声波受温度影响导致测量精度不高的问题，同时辅助泊车，具有良好的应用前景。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种精度高、成本低、抗干扰强的基于超声波的泊车辅助系统，加入温度测量模块，修正超声波传感器检测的距离值，解决了现有的超声波受温度影响导致测量精度不高的问题，同时在泊车的过程中，当距离较小时，能及时发出文字声音警报，有效防止汽车撞上障碍物，降低车辆发生碰撞的概率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案实现如下：一种基于超声波的泊车辅助系统，包括主控单元、超声波测距模块、温度测量模块、显示模块以及报警模块；所述超声波测距模块和温度测量模块与所述主控单元连接；所述显示模块和报警模块与所述主控单元连接；

所述主控单元用于数据处理和计算以及控制所述显示模块和报警模块；所述主控单元包括中央处理器以及多个定时器；所述多个定时器与所述中央处理器连接；所述显示模块和报警模块分别与所述中央处理器连接；所述定时器包括第一定时器、第二定时器、第三定时器、第四定时器、第五定时器和第六定时器；第一定时器、第二定时器、第三定时器、第四定时器、第五定时器和第六定时器均与所述中央处理器连接；

所述超声波测距模块包括多个超声波传感器，用于测量汽车在多个位置与目标障碍物之间的距离；所述超声波传感器包括前左超声波传感器、前中超声波传感器、前右超声波传感器、后左超声波传感器、后中超声波传感器和后右超声波传感器；

所述第一定时器与前左超声波传感器连接；所述前左超声波传感器用于测量汽车在前左位置与目标障碍物之间的距离值；所述第二定时器与前中超声波传感器连接；所述前中超声波传感器用于测量汽车在前中位置与目标障碍物之间的距离值；所述第三定时器与前右超声波传感器连接；所述前右超声波传感器用于测量汽车在前右位置与目标障碍物之间的距离值；所述第四定时器与后左超声波传感器连接；所述后左超声波传感器用于测量汽车在后左位置与目标障碍物之间的距离值；所述第五定时器与后中超声波传感器连接；所述后中超声波传感器用于测量汽车在后中位置与目标障碍物之间的距离值；所述第六定时器与后右超声波传感器连接；所述后右超声波传感器用于测量汽车在后右位置与目标障碍物之间的距离值；

各所述定时器用于计算各相应超声波传感器从发出超声波信号到接收到回波信号的时间差，并将计算到的时间差发送到所述中央处理器；

所述温度测量模块用于实时采集环境的温度，所述温度测量模块包括前温度传感器和后温度传感器；所述前温度传感器和后温度传感器与所述中央处理器连接，所述前温度传感器和后温度传感器将采集到的环境温度数据发送到所述中央处理器；

所述显示模块用于实时显示汽车与目标障碍物之间的距离；

所述报警模块包括蜂鸣器，用于发出声音警报；

所述中央处理器对各定时器和温度测量模块发送过来的数据进行处理和计算，得到汽车在前左、前中、前右、后左、后中以及后右六个位置与目标障碍物之间的距离值，并发送到所述显示模块进行实时显示；所述中央处理器将计算得到的距离值与设定的阈值进行对比，若汽车与目标障碍物之间的距离值小于设定的阈值，所述中央处理器向所述蜂鸣器输出第一控制信号，所述蜂鸣器接收到第一控制信号后，发出声音警报，同时，所述中央处理器向所述显示模块输出第二控制信号，所述显示模块接收到第二控制信号后发出文字警报。

优选地，所述汽车与目标障碍物之间的距离，即所述目标障碍物距信号发射源的距离的计算公式为：

其中，d为目标障碍物距信号发射源的距离，v为超声波波速，t为发射超声波与接收回波之间的时间差，T为环境温度。

优选地，所述主中央处理器采用PIC16F877A芯片。

优选地，所述显示模块为12864液晶显示屏。

优选地，所述前温度传感器和后温度传感器均为DS18B20单总线数字式温度传感器；所述前温度传感器安装于汽车车头，所述后温度传感器安装于汽车车尾。

优选地，所述前中超声波传感器和后中超声波传感器分别安装于汽车的正前、正后的位置上，所述前左超声波传感器、前右超声波传感器、后左超声波传感器与后右超声波传感器分别安装汽车的前左、前右、后左以及后右的位置上且均与汽车的车体成45度角。

优选地，当各超声波传感器未检测到目标障碍物或检测到汽车的车体与目标障碍物之间的距离大于400cm时，所述显示模块显示各超声波传感器的最大测量值400cm。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果为：本实用新型通过设置多个超声波传感器，对汽车在前左、前中、前右、后左、后中以及后右六个位置与目标障碍物之间的距离值进行测量，同时加入温度测量模块，对超声波测距模块的测量数据进行补偿修正，解决了现有的超声波测距模块受温度影响导致测量精度不高的问题，使得本实用新型测量精度高、成本低、抗干扰强，同时，当汽车与目标障碍物之间的距离过小时，所述主控单元控制所述显示模块和报警模块及时发出文字及声音警报，能有效防止汽车撞上障碍物，降低车辆碰撞事故概率。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于超声波的泊车辅助系统的原理框图；

图2为本实用新型的一种基于超声波的泊车辅助系统的各超声波传感器的安装示意图；

图3为本实用新型的一种基于超声波的泊车辅助系统的超声波测量模块的电路图；

图4为本实用新型的一种基于超声波的泊车辅助系统的超声波测量模块的时序图；

图5为本实用新型的一种基于超声波的泊车辅助系统的工作流程图；

图6为本实用新型的一种基于超声波的泊车辅助系统的倒车过程中车尾障碍物的一组测试数据图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，一种基于超声波的泊车辅助系统，包括一种基于超声波的泊车辅助系统，主控单元、超声波测距模块、温度测量模块、显示模块以及报警模块；所述超声波测距模块和温度测量模块与所述主控单元连接；所述显示模块和报警模块与所述主控单元连接；

所述主控单元用于数据处理和计算以及控制所述显示模块和报警模块；所述主控单元包括中央处理器以及多个定时器；所述多个定时器与所述中央处理器连接；所述显示模块和报警模块分别与所述中央处理器连接；所述定时器包括第一定时器、第二定时器、第三定时器、第四定时器、第五定时器和第六定时器；第一定时器、第二定时器、第三定时器、第四定时器、第五定时器和第六定时器均与所述中央处理器连接；所述中央处理器采用采用PIC16F877A芯片；

如图1和图3所示，所述超声波测距模块包括多个超声波传感器，用于测量汽车在多个位置与目标障碍物之间的距离；所述超声波传感器包括前左超声波传感器、前中超声波传感器、前右超声波传感器、后左超声波传感器、后中超声波传感器和后右超声波传感器；所述第一定时器与前左超声波传感器连接；所述前左超声波传感器用于测量汽车在前左位置与目标障碍物之间的距离值；所述第二定时器与前中超声波传感器连接；所述前中超声波传感器用于测量汽车在前中位置与目标障碍物之间的距离值；所述第三定时器与前右超声波传感器连接；所述前右超声波传感器用于测量汽车在前右位置与目标障碍物之间的距离值；所述第四定时器与后左超声波传感器连接；所述后左超声波传感器用于测量汽车在后左位置与目标障碍物之间的距离值；所述第五定时器与后中超声波传感器连接；所述后中超声波传感器用于测量汽车在后中位置与目标障碍物之间的距离值；所述第六定时器与后右超声波传感器连接；所述后右超声波传感器用于测量汽车在后右位置与目标障碍物之间的距离值；各超声波传感器均包括超声波发射器和超声波接收器；所述超声波发射器用于发射超声波脉冲信号，所述超声波接收器用于接收回波信号；

如图2所示，所述前中超声波传感器和后中超声波传感器分别安装于汽车的正前、正后的位置上，所述前左超声波传感器、前右超声波传感器、后左超声波传感器与后右超声波传感器分别安装汽车的前左、前右、后左以及后右的位置上且均与汽车的车体成45度角。

各所述定时器用于计算各相应超声波传感器从发出超声波信号到接收到回波信号的时间差，并将计算到的时间差发送到所述中央处理器；

所述温度测量模块用于采集环境的温度，所述温度测量模块包括前温度传感器和后温度传感器；所述前温度传感器和后温度传感器与所述主控单元的输入端连接，所述前温度传感器和后温度传感器将采集到的环境温度数据发送到所述中央处理器；所述前温度传感器和后温度传感器均为DS18B20单总线数字式温度传感器；所述前温度传感器安装于汽车车头，所述后温度传感器安装于汽车车尾。所述前温度传感器和后温度传感器的温度信号用于修正汽车与目标障碍物之间的距离值，排除了温度对超声波的影响，提高各超声波传感器的测量精度。

所述显示模块为12864液晶显示屏，用于实时显示汽车与目标障碍物之间的距离；同时，当汽车与目标障碍物之间的距离值小于设置的阈值时，所述显示模块显示文字警报。

所述报警模块包括蜂鸣器，用于发出声音警报，在泊车过程中提醒驾驶员，当前汽车的车体与目标障碍物距离过小，降低汽车发生碰撞的概率。

所述汽车与目标障碍物之间的距离，即所述目标障碍物距信号发射源的距离的计算公式为：

其中，d为目标障碍物距信号发射源的距离，v为超声波波速，t为发射超声波与接收回波之间的时间差，T为环境温度(计算汽车在前左、前中、前右位置与目标障碍物之间的距离值时，T为前温度传感器测量到的环境温度；计算汽车在后左、后中以及后右位置与目标障碍物之间的距离值时，T为后温度传感器测量到的环境温度)

下面详细描述本实用新型的工作过程：

如图4和图5所示，各所述定时器向相应的超声波传感器发送一组10uS以上的脉冲触发信号，各所述超声波传感器接收到相应的触发信号后向外发出8个40kHz脉冲信号，当各所述超声波传感器接收到回波信号后，向相应的定时器输出回响信号，各所述定时器收到回响信号后，启动计时；若回波信号消失，即各所述超声波传感器本次测量周期内(测量周期为60uS)不再接收到回波信号，则各所述超声波传感器停止向相应的定时器输出回响信号，各所述定时器停止计时，同时将回响信号的持续时间(即各所述超声波传感器从发送超声波脉冲信号到接收到回波信号的时间差)发到所述中央处理器；所述前温度传感器和后温度传感器将测量到的环境温度数据发送到所述中央处理器；所述主控单元根据公式(1)和(2)对各定时器和温度测量模块发送过来的数据进行处理和计算，得到汽车在前左、前中、前右、后左、后中以及后右六个位置与目标障碍物之间的距离值，并发送到所述显示模块进行实时显示；所述中央处理器将计算得到的距离值与设定的阈值进行对比，所述当汽车与目标障碍物之间的距离值小于设定的阈值时，所述中央处理器向所述蜂鸣器输出第一控制信号，所述蜂鸣器接收到第一控制信号后，发出不同频率的声音警报，同时，所述中央处理器向所述显示模块输出第二控制信号，所述显示模块接收到第二控制信号后发出文字警报。

如图6所示，图6为倒车过程中车尾障碍物的一组测试数据，其中，汽车车体在6个位置上与目标障碍物的距离分别为：后左为25cm，后中为20cm，后右为25cm，前左为400cm，前中为195cm，前右为400cm。对于车尾传感器数据，因后左与后右传感模块与车体成45度角，故后左与后右测量值稍大于后中测量值，车辆直线倒车时应以后中数据为准。对于车前传感器数据，前中测量值为195cm，表明车辆与正前方障碍物距离为195cm，因前左与前右传感模块与车体成45度角，前左与前右传感模块未检测到障碍物，故前左、前右显示最大测量值400cm。

本实用新型通过设置多个超声波传感器，对汽车在前左、前中、前右、后左、后中以及后右六个位置与目标障碍物之间的距离值进行测量，同时加入温度测量模块，对超声波测距模块的测量数据进行补偿修正，解决了现有的超声波测距模块受温度影响导致测量精度不高的问题，使得本实用新型测量精度高、成本低、抗干扰强，同时，当汽车与目标障碍物之间的距离过小时，所述中央处理器控制所述显示模块和报警模块及时发出文字及声音警报，辅助驾驶员泊车，能有效防止汽车撞上障碍物，降低车辆碰撞事故概率。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准；根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (7)

1.一种基于超声波的泊车辅助系统，其特征在于：包括主控单元、超声波测距模块、温度测量模块、显示模块以及报警模块；所述超声波测距模块和温度测量模块与所述主控单元连接；所述显示模块和报警模块与所述主控单元连接；

所述主控单元用于数据处理和计算以及控制所述显示模块和报警模块；所述主控单元包括中央处理器以及多个定时器；所述多个定时器与所述中央处理器连接；所述显示模块和报警模块分别与所述中央处理器连接；所述定时器包括第一定时器、第二定时器、第三定时器、第四定时器、第五定时器和第六定时器；第一定时器、第二定时器、第三定时器、第四定时器、第五定时器和第六定时器均与所述中央处理器连接；

所述超声波测距模块包括多个超声波传感器，用于测量汽车在多个位置与目标障碍物之间的距离；所述超声波传感器包括前左超声波传感器、前中超声波传感器、前右超声波传感器、后左超声波传感器、后中超声波传感器和后右超声波传感器；

所述第一定时器与前左超声波传感器连接；所述前左超声波传感器用于测量汽车在前左位置与目标障碍物之间的距离值；所述第二定时器与前中超声波传感器连接；所述前中超声波传感器用于测量汽车在前中位置与目标障碍物之间的距离值；所述第三定时器与前右超声波传感器连接；所述前右超声波传感器用于测量汽车在前右位置与目标障碍物之间的距离值；所述第四定时器与后左超声波传感器连接；所述后左超声波传感器用于测量汽车在后左位置与目标障碍物之间的距离值；所述第五定时器与后中超声波传感器连接；所述后中超声波传感器用于测量汽车在后中位置与目标障碍物之间的距离值；所述第六定时器与后右超声波传感器连接；所述后右超声波传感器用于测量汽车在后右位置与目标障碍物之间的距离值；

各所述定时器用于计算各相应超声波传感器从发出超声波信号到接收到回波信号的时间差，并将计算到的时间差发送到所述中央处理器；

所述温度测量模块用于实时采集环境的温度，所述温度测量模块包括前温度传感器和后温度传感器；所述前温度传感器和后温度传感器与所述中央处理器连接，所述前温度传感器和后温度传感器将采集到的环境温度数据发送到所述中央处理器；

所述显示模块用于实时显示汽车与目标障碍物之间的距离；

所述报警模块包括蜂鸣器，用于发出声音警报；

所述中央处理器对各定时器和温度测量模块发送过来的数据进行处理和计算，得到汽车在前左、前中、前右、后左、后中以及后右六个位置与目标障碍物之间的距离值，并发送到所述显示模块进行实时显示；所述中央处理器将计算得到的距离值与设定的阈值进行对比，若汽车与目标障碍物之间的距离值小于设定的阈值，所述中央处理器向所述蜂鸣器输出第一控制信号，所述蜂鸣器接收到第一控制信号后，发出声音警报，同时，所述中央处理器向所述显示模块输出第二控制信号，所述显示模块接收到第二控制信号后发出文字警报。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的泊车辅助系统，其特征在于：所述汽车与目标障碍物之间的距离，即所述目标障碍物距信号发射源的距离的计算公式为：

其中，d为目标障碍物距信号发射源的距离，v为超声波波速，t为发射超声波与接收回波之间的时间差，T为环境温度。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的泊车辅助系统，其特征在于：所述中央处理器采用PIC16F877A芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声波的泊车辅助系统，其特征在于：所述显示模块为12864液晶显示屏。

5.根据权利要求1所述的一种基于超声波的泊车辅助系统，其特征在于：所述前温度传感器和后温度传感器均为DS18B20单总线数字式温度传感器；所述前温度传感器安装于汽车车头，所述后温度传感器安装于汽车车尾。

6.根据权利要求1所述的一种基于超声波的泊车辅助系统，其特征在于：所述前中超声波传感器和后中超声波传感器分别安装于汽车的正前、正后的位置上，所述前左超声波传感器、前右超声波传感器、后左超声波传感器与后右超声波传感器分别安装汽车的前左、前右、后左以及后右的位置上且均与汽车的车体成45度角。

7.根据权利要求1所述的一种基于超声波的泊车辅助系统，其特征在于：当各超声波传感器未检测到目标障碍物或检测到汽车的车体与目标障碍物之间的距离大于400cm时，所述显示模块显示各超声波传感器的最大测量值400cm。

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