CN220855186U - 信号处理电路、超声波信号处理芯片及汽车超声波雷达装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种信号处理电路、超声波信号处理芯片及汽车超声波雷达装置，所述信号处理电路包括：第一信号处理电路和第二信号处理电路；其中，所述第一信号处理电路的输入端用于接收待处理信号，所述第一信号处理电路的输出端用于输出阈值比较结果；所述第二信号处理电路包括：第二ADC和逻辑处理电路，所述第二ADC的输入端用于接收待处理信号，输出端用于输出第二采样信号；所述逻辑处理电路的输入端与所述第二ADC的输出端电连接以接收所述第二采样信号，所述逻辑处理电路的输出端与所述第一信号处理电路电连接，所述逻辑处理电路用于根据所述第二采样信号改变所述阈值比较结果的逻辑。本申请可以对盲区障碍物进行检测，缩短盲区距离。

Description

信号处理电路、超声波信号处理芯片及汽车超声波雷达装置

本申请要求于2023年5月24日提交中国专利局、申请号为202310593785.7、申请名称为“一种超声波换能器信号处理芯片”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及电子技术领域，具体地涉及一种信号处理电路、超声波信号处理芯片及汽车超声波雷达装置。

背景技术

超声波测距作为一种典型的非接触测量方法，在很多场景，诸如车辆障碍物检测、工业自动控制、建筑工程测等方面得到广泛的应用。以车辆障碍物检测为例，超声波换能器在发射具有20KHz或更大的频率(其为非可听范围)的超声波信号之后，可以感测从外部障碍物反射的超声波回波信号，并对超声波回波信号进行分析，进而确定超声波换能器与障碍物之间的距离，即检测距离。基于该检测距离，可以向用户提供相应的提示信息(例如，通过蜂鸣器输出警示声或通过显示屏显示障碍物距离等)，以辅助用户安全驾驶。

在实际工作中，驱动信号之后，超声波换能器还有余震，对于发送和接收均为同一换能器的方案，超声波换能器还会传递余震信号。余震信号很强时，被障碍物反射的回波会被淹没在余震信号中，这个无法检测到回波的距离也叫盲区。如何有效的降低盲区或者对盲区内的障碍物进行检测是本领域需要共同解决的问题。

需要指出的是，公开于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种信号处理电路、超声波信号处理芯片及汽车超声波雷达装置，以利于解决现有技术中近距离检测存在盲区的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种信号处理电路，包括第一信号处理电路和第二信号处理电路；其中，所述第一信号处理电路包括：

第一ADC，所述第一ADC的输入端用于接收待处理信号，所述第一ADC的输出端用于输出第一采样信号；和

包络生成电路，所述包络生成电路的输入端与所述第一ADC的输出端电连接，所述包络生成电路的输出端用于输出包络曲线；和

阈值产生电路，所述阈值产生电路用于输出包络曲线阈值；和

阈值比较电路，所述阈值比较电路的第一输入端与所述包络生成电路的输出端电连接以接收所述包络曲线，所述阈值比较电路的第二输入端与所述阈值产生电路的输出端电连接以接收所述包络曲线阈值，所述阈值比较电路用于比较所述包络曲线与所述包络曲线阈值并输出阈值比较结果；

所述第二信号处理电路包括：

第二ADC，所述第二ADC的输入端用于接收待处理信号，所述第二ADC的输出端用于输出第二采样信号；和

逻辑处理电路，所述逻辑处理电路的输入端与所述第二ADC的输出端电连接以接收所述第二采样信号，所述逻辑处理电路的输出端与所述阈值比较电路电连接，所述逻辑处理电路根据所述第二采样信号改变所述阈值比较结果的逻辑。

第二方面，本申请实施例提供了一种超声波信号处理芯片，用于与超声波换能器电连接，包括：

第一方面任意一项所述的信号处理电路；

驱动电路，所述驱动电路与所述超声波换能器电连接，以驱动所述超声波换能器产生超声波，所述第一ADC和所述第二ADC的输入端与所述超声波换能器电连接，以接收所述超声波换能器输入的待处理信号。

第三方面，本申请实施例提供了一种汽车超声波雷达装置，包括：

第二方面任意一项所述的芯片；

超声波换能器，所述超声波换能器与所述芯片电连接，所述超声波换能器既作为发射换能器又作为接收换能器；

ECU，所述ECU与所述芯片电连接。

在本申请实施例中，通过设置第二信号处理电路对输入信号进行采样处理，并根据处理结果改变阈值比较电路的输出结果，从而能够检测盲区中存在的障碍物，缩短盲区距离，且根据采样处理结果，还可以检测出不同距离的障碍物，同时本申请电路结构和控制逻辑简单，即通过简单的电路连接、逻辑控制即可实现。

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2A和图2B为本申请实施例提供的一种超声波系统的测距原理示意图；

图3为现有技术中盲区中无障碍物的一种信号处理示意图；

图4为现有技术中盲区中有障碍物的一种信号处理示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图；

图6为本申请实施例提供的一种阈值比较示意图；

图7为本申请实施例提供的一种比较器的信号处理和结构示意图；

图8A和图8B为本申请实施例提供的一种第二ADC检测回波的信号示意图；

图9为本申请实施例提供的盲区中无障碍物的一种信号处理示意图；

图10为本申请实施例提供的盲区中有障碍物的一种信号处理示意图；

图11为本申请实施例提供的盲区中有障碍物的另一种信号处理示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图；

图14为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图；

图15为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图；

图16为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图；

图17为本申请实施例提供的一种超声波信号处理芯片的结构示意图；

图18为本申请实施例还提供的一种汽车超声波雷达装置的结构示意图。

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100和障碍物200，其中，车辆100的尾部设有多个超声波换能器101，当用户(也可能是自动驾驶的情况)控制车辆100倒车(也可能是侧方停车、前方障碍物识别的任意场景)时，超声波换能器101可以发射超声波并接收回波信号(超声波换能器可以为包含超声波发射换能器和超声波接收换能器两个独立的器件，也可以为一个同时具备发射超声波和接收超声波功能的器件)，进而可以计算超声波换能器101(即车辆100)与障碍物200之间的距离，并向用户提供相应的提示信息(例如，通过蜂鸣器输出警示声或通过显示屏显示障碍物距离等)，以辅助用户安全驾驶。

需要指出的是，图1仅为本申请实施例所列举的一种可能的应用场景，并不应当将其作为本申请保护范围的限制。例如，超声波测距除了应用于车辆进行障碍物检测以外，还可能应用于工业自动控制、建筑工程测等应用场景，在其它应用场景中，该障碍物也可能被称为“被检测对象”；超声波换能器除了设置在车辆的尾部以外，还可以设置在车辆的侧部或前部，以对车辆侧部或前部的障碍物进行检测；超声波换能器除了设置4个以外，还可以设置更多或更少数量的超声波换能器等，本申请实施例对此不作具体限制。

参见图2A和图2B，为本申请实施例提供的一种超声波系统的测距原理示意图。如图2A和图2B所示，该超声波系统包括电控制单元(Electronic Control Unit，ECU)、超声波换能器芯片和超声波换能器，其中，超声波换能器芯片包括主控电路、驱动电路和信号处理电路。ECU和主控电路通信连接，主控电路的输出端与驱动电路的输入端电连接，驱动电路的输出端与超声波换能器的输入端电连接，超声波换能器的输出端与信号处理电路的输入端电连接，信号处理电路的输出端与主控电路的输入端电连接。

具体地，在图2A所示的超声波系统中，超声波换能器的输入端和输出端分别设置。如图2A所示，超声波换能器下方的两个端口作为输入端与驱动电路的输出端电连接，超声波换能器上方的两个端口作为输出端与信号处理电路的输入端电连接。在图2B所示的超声波系统中，采用同一组端口同时作为超声波换能器的输入端和输出端。如图2B所示，超声波换能器下方的两个端口可以作为输入端与驱动电路的输出端电连接，同时又可以作为输出端与信号处理电路的输入端电连接。需要指出的是，图2A和图2B中超声波换能器的输入端和/或输出端包含两个端口仅为一种示例性说明，同样可以将其设置为更多或更少数量的端口。另外，在不同的实现方式中，超声波系统的功能单元和/或功能单元之间的连接关系还存在一些其他形式的变化，具体参见本申请其它部分的描述。

当需要进行距离检测时，超声波换能器芯片的主控电路从ECU接收触发信号后，控制驱动电路产生超声波驱动信号，该驱动信号用于驱动超声波换能器使其发射超声波(该过程称为“驱动阶段”)；在驱动阶段之后，驱动信号停止驱动超声波换能器，但是超声波换能器并不能立即停止震动，而是会产生周期性的振荡信号(该过程称为“余震阶段”“振荡阶段”)，在余震阶段，由于振荡信号的强度较大，因此信号处理电路无法识别回波信号(发射的超声波遇到障碍物反射回来的信号)；在余震阶段之后，信号处理电路可以识别回波信号(该过程称为“接收阶段”)。

在上述信号处理过程中，驱动阶段的驱动信号、余震阶段的振荡信号和接收阶段的回波信号均会输入信号处理电路进行处理。特别是对于一个超声波换能器既作为超声波发射换能器又作为超声波接收换能器的这种情况，当余震信号很强时，被障碍物反射的回波会被淹没在余震信号中，无法被检测到，而这个无法检测到回波的距离也叫盲区。下面结合具体附图进行说明。

参见图3，为现有技术中盲区中无障碍物的一种信号处理示意图。如图3所示，横轴为时间，或者是转换成距离后的表现形式，纵轴为用于阈值比较电路的包络信号强度值。在本申请实施例中，IO为超声波换能器芯片的输出信号，该输出信号被传输给上位处理电路ECU，上位处理电路ECU根据IO判断是否存在障碍物以及障碍物距离。示例中，当包络曲线的包络信号强度大于包络曲线阈值时，则IO为第一逻辑，当包络信号强度低于包络曲线阈值时，IO为第二逻辑。示例性的，第一逻辑为0，第二逻辑为1。在本文的其它部分，逻辑“1”也可能称为高电平，逻辑“0”也可能称为低电平。在图3中，驱动阶段和振荡阶段，由于包络信号强度比较大，因此IO输出为逻辑0，当包络信号强度逐渐降低到第一阈值SW1时，IO输出为逻辑1，当再次出现包络信号强度大于阈值时，IO输出为逻辑0，表示出现了被障碍物反射的回波，随后IO输出为逻辑1，这一过程中上位处理电路ECU接收到的IO输出信号为逻辑0-逻辑1-逻辑0-逻辑1，ECU根据IO输出信号(逻辑1后出现逻辑0)可识别出接收阶段的回波。

参见图4，为现有技术中盲区中有障碍物的一种信号处理示意图。如图4所示，在包络信号强度还没有降低到第一阈值SW1时，出现了回波1导致本应该下降的包络信号强度未下降且强度还是高于包络曲线阈值，这时候，IO还是输出逻辑0；当包络信号强度继续下降到第二阈值SW2时，IO输出逻辑1；当包络信号强度再次高于阈值时，IO输出逻辑0，表示出现了回波2，随后IO输出为逻辑1。这一过程中上位处理电路ECU接收到的IO输出信号为逻辑0-逻辑1-逻辑0-逻辑1，ECU根据IO输出信号(逻辑1后出现逻辑0)可识别出接收阶段的回波2，而在余震或者振荡阶段出现的回波1则无法被检测到，从而导致较大的盲区。

针对上述问题，本申请实施例提供了一种信号处理方案，通过设置第二信号处理电路对输入信号进行采样处理，并根据处理结果改变阈值比较电路的输出结果，从而能够检测盲区中存在的障碍物，缩短盲区距离，且根据采样处理结果，还可以检测出不同距离的障碍物，同时本申请电路结构和控制逻辑简单，即通过简单的电路连接、逻辑控制即可实现。下面结合具体实现方式进行详细说明。

参见图5，为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图。如图5所示，在图2A所示的超声波系统的基础上，超声波换能器芯片中的信号处理电路进一步包括第一信号处理电路和第二信号处理电路；第一信号处理电路进一步包括第一ADC、包络生成电路、阈值产生电路和阈值比较电路；第二信号处理电路进一步包括第二ADC和逻辑处理电路。需要指出的是，本申请实施例涉及的超声波换能器芯片同样可以适用于图2B所示的超声波系统，为了表述简洁，在本文中仅以图2A所示的超声波系统为例进行说明。

需要指出的是，为了便于理解，在本申请实施例中以超声波测距的应用场景为例对信号处理电路的工作原理进行说明，但是并不应当将该应用场景作为本申请保护范围的限制。可理解，当信号处理电路应用于其他应用场景中时，可以基于同样的原理处理其它类型的信号，其均应当落入本申请的保护范围。

请继续参阅图5，第一ADC(Analog to Digital Converter)的输入端与超声波换能器的输出端电连接，第一ADC的输出端与包络生成电路的输入端电连接，包络生成电路的输出端与阈值比较电路的第一输入端电连接，阈值产生电路的输出端与阈值比较电路的第二输入端电连接，阈值比较电路的输出端与主控电路电连接，第二ADC的输入端与超声波换能器的输出端电连接，第二ADC的输出端与逻辑处理电路的输入端电连接，逻辑处理电路的输出端与阈值比较电路电连接。

第一ADC用于接收待处理信号，并对待处理信号进行采样，获得第一采样信号。具体的，在本申请实施例中，第一ADC用于接收超声波换能器输出的超声波信号，并对超声波信号进行采样，获得第一采样信号。也就是说，在超声波测距的应用场景中，该待处理信号为超声波信号(如上文所述，待处理信号还包括驱动阶段的驱动信号、余震阶段的振荡信号、接收阶段的超声波回波信号)。当然，在其他应用场景中，待处理信号可以为其它类型的信号，本申请实施例对此不作具体限制。

在本申请实施例中，采用ADC对待处理信号进行采样，当然，本领域技术人员根据实际需要也可以采用其他类型的电路进行采样，本申请实施例对此不作具体限制。

包络生成电路，用于接收第一ADC输出的第一采样信号，并根据第一采样信号生成包络曲线。具体实施中，为保证采样精度，第一ADC一般对待处理信号进行过采样，因此输出的第一采样信号数据量较大，为了减小后续处理过程中的数据量，本申请实施例通过包络生成模块对第一采样信号进行数据提取，进而获得数据量较小的包络曲线。在后续步骤中，基于包络曲线进行阈值比较，在大大降低数据处理量的同时，且不影响后续阈值比较的精度。

阈值产生电路，用于输出包络曲线阈值。具体的，阈值产生电路包括存储单元，存储单元用于存储静态阈值，阈值产生电路读取存储单元中的静态阈值来产生包络曲线阈值。示例性的，该存储单元可以为寄存器，在障碍物检测过程中，可以将静态阈值写入寄存器，阈值产生电路通过在寄存器中读取静态阈值产生包络曲线阈值。其中，上述存储单元中的静态阈值可以为系统中预设的数据，也可以由用户根据具体的应用场景进行调整，本申请实施例对此不作具体限制。在另一种可能的实现方式中，阈值产生电路产生的包络曲线阈值也可是动态阈值，或动态阈值与静态阈值的结合，或阈值产生电路实时生成的，本申请实施例对此不作具体限制。

阈值比较电路，用于接收包络生成模块输出的包络曲线和阈值产生电路输出的包络曲线阈值，并将包络曲线与包络曲线阈值进行比较输出阈值比较结果。具体地，阈值比较结果中可以包括第一逻辑和第二逻辑。参见图6，为本申请实施例提供的一种阈值比较示意图。如图6所示，包络曲线的包络值与包络曲线阈值同时输入阈值比较电路，通过比较包络曲线和包络曲线阈值的大小，输出高低电平信号。在本申请实施例中，当阈值比较结果中出现低电平时，判断检测到障碍物。当然，也可以通过调整阈值比较电路中的判断逻辑，使得阈值比较结果中出现高电平时，判断检测到障碍物，本申请实施例对此不作具体限制。

请继续参阅图5，在本申请实施例中还设置有第二ADC，第二ADC用于接收待处理信号，并对待处理信号进行采样，获得第二采样信号。具体的，在本申请实施例中，第二ADC用于接收超声波换能器输出的超声波信号，并对超声波信号的幅值进行检测，获得超声波信号的幅值信息。也就是说，第二ADC输出的第二采样信号是用于反映超声波换能器输出的超声波信号的幅值信息的。

在一种可能的实现方式中，第二ADC包括至少一位ADC。

具体的，当第二ADC包括一位ADC时，第二ADC的输出结果包括逻辑0和逻辑1，其中，逻辑0表示超声波信号的幅值小于基准信号幅值，逻辑1表示超声波信号的幅值大于基准信号幅值；或者，逻辑0表示超声波信号的幅值大于基准信号幅值，逻辑1表示超声波信号的幅值小于基准信号幅值，本申请实施例对此不作具体限制。在本文的其它部分，逻辑“1”也可能称为第一电平，逻辑“0”也可能称为第二电平。第二ADC通过输出逻辑0或逻辑1反映此刻输入的超声波信号的幅值大小。

具体的，当第二ADC包括多位ADC时，则用多位ADC的输出结果来表示同一时刻输入的超声波信号的幅值大小。示例性的，第二ADC包括四位ADC，A1-A4分别表示4位ADC的输出，当输出结果为A1＝1、A2＝1、A3＝1、A4＝1时，表示此时的超声波信号幅值大于第一基准信号幅值；当输出结果为A1＝0、A2＝1、A3＝1、A4＝1时，表示此时的超声波信号幅值大于第二基准信号幅值，小于第一基准信号幅值；当输出结果为A1＝0、A2＝0、A3＝1、A4＝1时，表示此时的超声波信号幅值大于第三基准信号幅值，小于第二基准信号幅值；当输出结果为A1＝0、A2＝0、A3＝0、A4＝1时，表示此时的超声波信号幅值大于第四基准信号幅值，小于第三基准信号幅值；当输出结果为A1＝0、A2＝0、A3＝0、A4＝0时，表示此时的超声波信号幅值小于第四基准信号幅值。

在本申请实施例中，由于第二ADC只是用来指示待处理信号的幅值信息的，无需反映全貌信息，因此第二ADC的采样频率可以低于第一ADC，精度要求也可以比第一ADC更低，第二ADC可以为任意一种ADC方式，如逐次逼近型ADC、积分性ADC、∑-Δ型ADC、流水线型ADC、并行比较A/D转换器(或flash-ADC)。

在另一种可能的实现方式中，第二ADC包括至少一位比较器，通过比较器将超声波信号的幅值与基准信号幅值进行比较，并基于比较结果输出第二采样信号。

具体的，当第二ADC包括一位比较器时，该比较器的输入端与超声波换能器的输出端电连接，该比较器的输出端与逻辑处理电路的输入端电连接，此时，第二ADC的输出结果包括逻辑0和逻辑1，其中，逻辑0表示超声波信号的幅值小于基准信号幅值，逻辑1表示超声波信号的幅值大于基准信号幅值；或者，逻辑0表示超声波信号的幅值大于基准信号幅值，逻辑1表示超声波信号的幅值小于基准信号幅值，本申请实施例对此不作具体限制。

具体的，当第二ADC包括多位比较器时，各比较器的输入端用于接收待处理信号，各比较器的输出端与逻辑处理电路的输入端电连接，各比较器分别用于将接收的待处理信号与各自的基准信号幅值进行比较，并基于比较结果输出第二采样信号，具体实施中，各比较器的基准信号幅值不同。此时，第二ADC的输出结果由多位比较器输出的比较结果共同组成。参见图7，以第二ADC包括四位比较器为例，V1-V4分别表示四位比较器的输出结果，其中，V1＝1、V2＝1、V3＝1、V4＝1，表示此时的超声波信号Vin幅值大于第一基准信号幅值；V1＝0、V2＝1、V3＝1、V4＝1，表示此时的超声波信号Vin幅值大于第二基准信号幅值，小于第一基准信号幅值；V1＝0、V2＝0、V3＝1、V4＝1，表示此时的超声波信号Vin幅值大于第三基准信号幅值，小于第二基准信号幅值；V1＝0、V2＝0、V3＝0、V4＝1，表示此时的超声波信号Vin幅值大于第四基准信号幅值，小于第三基准信号幅值；V1＝0、V2＝0、V3＝0、V4＝0，表示此时的超声波信号Vin幅值小于第四基准信号幅值。

实际应用中，由于回波的强度与障碍物类型、形状等有关，有可能在近距离出现回波时无法达到某一个阈值，故仅采用一位ADC可能无法检测出该幅值信息，此时，通过多位ADC的设置，则可检测出不同的幅值大小，根据检测出的幅值大小，即可判断出是否有回波。参见图8A和图8B，为本申请实施例提供的一种第二ADC检测回波的信号示意图。该图中，第二ADC包括多位ADC或多位比较器。如图8A所示，近距离的回波强度较小，低于第一基准信号幅值，但是大于第二基准信号幅值，此时第二ADC输出结果为V1＝0、V2＝1、V3＝1、V4＝1，即通过第二ADC，该变化还是能够被检测得到；如图8B所示，回波回来时还没降到第一阈值SW1，即还处于振荡阶段，但是又出现了回波，此时，第一信号处理电路并无法检测到障碍物，但通过本申请的第二ADC比较器是能够检测到该障碍物的，具体的，第二ADC的输出结果为V1＝0、V2＝0、V3＝1、V4＝1。可以看到，通过第二ADC的多个输出结果能够判断振荡阶段有没有障碍物，而且能够相对准确的知道障碍物出现在哪个距离段，如8-10cm范围、10-13cm范围或13-16cm范围等，同时受环境或障碍物本身的影响较小。

由上述实施例可知，本申请的第二ADC采样时，不需要非常精确地数据，只需要幅值信息即可，可以大大减少处理的数据量，并且当第二ADC为多位的情况下，能够利用幅值信号获得更多的数据信息，以利于后续对障碍物的实际判断。实际使用中，通过对第二ADC的结果进行处理，可以对其结果进行自定义编码，不同编码代表不同的结果、反映不同的回波数据，应用范围广。

请继续参阅图5，在本申请实施例中还设置有逻辑处理电路，逻辑处理电路用于当第二采样信号满足预设的逻辑判断条件时，根据第二采样信号在预设时间段内将阈值比较结果由第一逻辑调整为第二逻辑。

具体实施中，第二ADC对超声波信号幅值进行检测后，输出超声波信号的幅值大小信息，如逻辑0、逻辑1或某一多位逻辑结果，逻辑处理电路接收到第二ADC输出的信息后，对接收到的超声波信号的幅值大小信息进行判断，当超声波信号的幅值持续维持在低于某一基准信号幅值时，逻辑处理电路将阈值比较结果由第一逻辑调整为第二逻辑，并在振荡阶段结束时，逻辑处理电路停止将阈值比较结果由第一逻辑调整为第二逻辑，此时，阈值比较结果不在受第二信号处理电路影响，而是完全由第一信号处理电路控制。

需要说明的是，在振荡阶段没有回波时，包络曲线与包络曲线阈值的交点，即图3中的第一阈值SW1所对应的时间点即为振荡阶段结束时间点。

可以理解的是，由于超声波信号为正弦或基本上呈现正弦、或包含正弦波的信号，当超声波信号较大时，第二ADC的输出结果在一定时间内呈现振荡性变化，直到超声波信号的幅值峰值小于第二ADC的某一基准信号幅值时，第二ADC的输出结果才会持续维持在低于某一基准信号幅值的逻辑上。

具体实施中，可以对第二ADC输出某一结果的时间进行计时，当在计时时间段内，第二ADC持续输出某一结果，则认为超声波信号的幅值持续维持在低于某一基准信号幅值。示例性的，当第二ADC包括一位比较器时，统计计时时间段内，第二ADC的输出结果是否维持为逻辑0，若计时时间段内，第二ADC的输出结果维持为逻辑0，则认为超声波信号的幅值持续维持在低于第二ADC的基准信号幅值，此时，即可认为第二采样信号满足预设的逻辑判断条件；当第二ADC包括多位比较器时，统计计时时间段内，第二ADC的输出结果是否维持为V1＝0，V2＝0，包括V1＝0、V2＝0、V3＝1、V4＝1，V1＝0、V2＝0、V3＝0、V4＝1，V1＝0、V2＝0、V3＝0、V4＝0，三种情况，若计时时间段内，第二ADC的输出结果维持为V1＝0，V2＝0，则认为超声波信号的幅值持续维持在低于第二ADC的第二基准信号幅值，此时，即可认为第二采样信号满足预设的逻辑判断条件。

具体实施中，可以将上述超声波信号的幅值持续维持在低于某一基准信号幅值的计时时间结束点记为第一时刻，将振荡阶段结束时间点记为第二时刻，逻辑处理电路至少在第一时刻至第二时刻阶段内将阈值比较结果由第一逻辑调整为第二逻辑。

可以理解的是，由于第二ADC采集的是超声波的幅值信息，因此第二ADC的输出结果早于振荡阶段结束时间点停止变化，因此第一时刻小于第二时刻。下面结合具体实施例进行说明。

参见图9，为本申请实施例提供的盲区中无障碍物的一种信号处理示意图。如图9所示，t0时刻，驱动阶段开始，第二ADC接收超声波信号，并对超声波信号幅值进行检测，t1时刻，第二ADC检测到超声波信号幅值持续低于某一基准信号幅值，逻辑处理电路将阈值比较结果由逻辑0调整为逻辑1，此时IO输出被拉高并持续到t2时刻，t2时刻后，逻辑处理电路停止将阈值比较结果由逻辑0调整为逻辑1，阈值比较结果由第一信号处理电路控制。当振荡阶段没有回波时，如图9所示，t2时刻后，包络曲线低于包络曲线阈值，阈值比较结果输出逻辑1，IO输出仍为高电平，直至到出现回波的位置，IO输出低电平。

参见图10，为本申请实施例提供的盲区中有障碍物的一种信号处理示意图。如图10所示，当振荡阶段有回波1时，t2时刻后，包络曲线仍高于包络曲线阈值，阈值比较结果输出逻辑0，IO输出由高电平变为低电平，直至包络曲线小于包络曲线阈值，IO输出变为高电平，当出现回波2时，IO输出再次变为低电平。可以看见，若振荡阶段有障碍物回波，即回波1，IO输出会在t1-t2阶段表现出一个高脉冲，通过该高脉冲，ECU即可判断振荡阶段是否有障碍物存在。因此，第二ADC检测的超声波信号幅值信息可以用于检测振荡期间有没有障碍物存在。

实际应用中，当超声波信号幅值信息持续低于某一基准信号幅值时，也不需要立刻对阈值比较结果进行调整，只要在图9所示的t2时刻之前进行调整，并在t2时刻或t2时刻之后一定时间内结束调整即可。此时，记逻辑处理模块调整阈值比较结果的开始时刻为t3，结束时刻为t4，则t1≤t3＜t2,t4≥t2，但t2-t4阶段也不能过长，太长的话会影响后续回波的正常判断。

实际应用中，也可以不通过逻辑处理电路改变IO输出，而直接基于第二ADC输出的幅值信息对振荡阶段有无障碍物存在进行检测。参见图11，为本申请实施例提供的盲区中有障碍物的另一种信号处理示意图。如图11所示，当输入的超声波信号的强度低于某一个基准信号幅值时，表示输入的超声波信号已经到了振荡开始降低的时刻，如图11所述的下降期。若信号持续下降，若没有回波1，则第二ADC的输出不在变化，IO输出也不变化，如图9所示。若输入的超声波信号幅值下降一段时间后在没有达到第一阈值SW1时，又开始振荡或表现出输入的超声波信号幅值增大的信息时(通过对第二ADC基准信号幅值的设置，第二ADC可以检测出该信息，即直接通过对第二ADC的阈值的合理设置检测不同幅值的回波，则能够判断出振荡阶段的回波)，则表示在振荡阶段出现了障碍物，且障碍物是出现的振荡阶段的后期。

在一种可能的实现方式中，逻辑处理电路的输出端与阈值比较电路的输出端电连接，逻辑处理电路用于输出阈值比较结果调整信号，通过阈值比较结果调整信号将阈值比较电路输出的阈值比较结果由第一逻辑调整为第二逻辑。

参见图12，为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图。如图12所示，本申请实施例在图5所示的超声波系统的基础上，在逻辑处理电路中包括确定电路和反向逻辑电路。确定电路的输入端与第二ADC的输出端电连接，确定电路的输出端用于当第二采样信号满足预设的逻辑判断条件时输出第一信号；反向逻辑电路的输入端与确定电路的输出端电连接，反向逻辑电路的输入端还与阈值比较电路的输出端电连接，反向逻辑电路用于根据第一信号反向阈值比较结果。

具体实施中，确定电路根据第二ADC输出的超声波信号幅值信息确定其是否持续低于设定基准信号幅值，若超声波信号幅值信息持续低于设定基准信号幅值，则确定电路输出第一信号；反向逻辑电路接收到第一信号后，对阈值比较电路输出的阈值比较结果进行反向，即将阈值比较结果由第一逻辑调整为第二逻辑。

在另一种可能的实现方式中，逻辑处理电路包括确定电路和反向逻辑电路。确定电路的输入端与第二ADC的输出端电连接，确定电路的输出端用于当第二采样信号满足预设的逻辑判断条件时输出第一信号；反向逻辑电路的输入端与确定电路的输出端电连接，反向逻辑电路的输出端与主控电路电连接，反向逻辑电路用于根据第一信号输出反向信号，主控电路用于根据反向信号对阈值比较电路输出的阈值比较结果进行反向。

需要指出的是，图12仅为本申请实施例对反向逻辑电路的一种示例性说明，在一些可能的实现方式中，反向逻辑电路与逻辑处理电路可以为两个分离的电路，此时，反向逻辑电路的输入端与逻辑处理电路的输出端电连接，反向逻辑电路的输入端还与阈值比较电路的输出端电连接，逻辑处理电路输出阈值比较结果调整信号给反向逻辑电路，反向逻辑电路根据阈值比较结果调整信号对阈值比较电路输出的阈值比较结果进行反向；或反向逻辑电路的输入端与逻辑处理电路的输出端电连接，反向逻辑电路的输出端与主控电路电连接，逻辑处理电路输出阈值比较结果调整信号给反向逻辑电路，反向逻辑电路根据阈值比较结果调整信号输出反向信号给主控电路，主控电路根据反向信号对阈值比较电路输出的阈值比较结果进行反向。

参见图13，为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图。如图13所示，本申请实施例在图5所示的超声波系统的基础上，在逻辑处理电路中设置定时器，该定时器用于确定第二采样信号低于设定基准信号幅值的时间。

具体的，当超声波信号幅值低于设定基准信号幅值时，定时器启动，若在定时器计时时间内，超声波信号幅值持续低于设定基准信号幅值，即超声波信号幅值持续低于设定基准信号幅值的时间满足预设时间，则逻辑处理电路输出阈值比较结果调整信号。

在另一种可能的实现方式中，定时器也可以设置到图12所述的电路中，参见图14，定时器设置在确定电路中，当超声波信号幅值低于设定基准信号幅值时，定时器开始启动，若在定时器计时时间内，超声波信号幅值持续低于设定基准信号幅值，即超声波信号幅值持续低于设定基准信号幅值的时间满足预设时间，则确定电路输出第一信号。

参见图15，为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图。如图15所示，在一种可能的实现方式中，逻辑处理电路的输出端与阈值产生电路的输入端/输出端电连接，逻辑处理电路用于输出阈值调整信号，阈值调整信号用于调整阈值产生电路输出的包络曲线阈值。

具体的，逻辑处理电路接收第二ADC输出的超声波信号幅值信息，并当超声波信号幅值信息持续低于某一基准信号幅值时，输出阈值调整信号，如在t1-t2阶段内，提高包络曲线阈值，从而使得这个时间段内包络曲线低于包络曲线阈值，阈值比较结果输出逻辑1，IO输出高电平。

参见图16，为本申请实施例提供的另一种超声波系统的测距原理示意图。如图16所示，本申请实施例在图5所示的超声波系统的基础上，在采样电路和超声波换能器之间还设有前置电路。其中，前置电路的输入端与超声波换能器的输出端电连接，前置电路的输出端与采样电路的输入端电连接。具体地，前置电路可包括放大器和滤波器，放大器可以对接收到的超声波信号进行放大处理，因为随着时间的增加，被障碍物反射的回波信号会很弱，因此，放大器放大系数随着时间的增加而增加；滤波器可以对接收到的超声波信号进行滤波处理，以获得指定频率的超声波信号，该滤波处理可以为高通、低通或带通滤波处理。需要指出的是，本领域技术人员根据实际需要还可以对前置电路中功能进行增加或删减；或者删除前置电路，本申请实施例对此不作具体限制。

请继续参阅图16，本申请实施例还在包络生成电路的前/后设置有滤波器/放大器。具体的，滤波器可放置在包络生成电路与第一ADC之间，用于对第一采样信号进行滤波处理，以使包络生成电路获得指定频率的超声波信号，放大器可放置在包络生成电路与阈值比较电路之间，用于对包络生成电路输出的包络曲线进行放大处理。

实际使用时，为了获得更好的包络曲线，可以对包络生成电路的滤波系数进行调整，逻辑处理模块获得第二ADC的第二采样信号，第二采样信号反映的是输入超声波信号Vin的幅值信息，当Vin低于某一基准信号幅值时，逻辑处理模块改变包络生成电路的滤波系数。可以连续的改变滤波系数，也可以是改变若干次滤波器系数(如两次)。此时，逻辑处理模块包括定时器或者计时器，可以在Vin低于某一基准信号幅值时在指定时间后对滤波系数进行调整、可以在Vin低于某一基准信号幅值时指定时间内对滤波系数进行调整、可以在Vin低于某一基准信号幅值时在指定时间后定期若干次对滤波系数进行调整等。一种优选的方式是，在包络曲线的强度下降到一定值时(如50％)，对滤波器系数进行第一次调整，并在Vin低于某一基准信号幅值时在指定时间后定期若干次对滤波系数进行调整，即滤波器系数至少调整3次。

另外，在一些应用场景中，驱动电路输出的驱动信号的电压较低，可能无法驱动超声波换能器使其发射超声波，或者较低的驱动电压或电流使障碍物检测的距离较近。因此，在驱动电路的输出端与超声波换能器的输入端之间还设有变压器，通过变压器可以将驱动信号的电压/电流增大，进而驱动超声波换能器发射超声波。需要指出的是，超声波换能器接收到的回波信号可以直接经过输出端传输至回波处理电路，而无需经过变压器进行处理。

在一种可能的实施方式中，主控电路中还包括判断电路，判断电路的输入端与阈值比较电路的输出端电连接，用于接收阈值比较电路输出的阈值比较结果，并根据该阈值比较结果进行障碍物距离的判断，从而直接触发报警系统(如显示屏、警报灯、蜂鸣器等)。

在另一种可能的实现方式中，还可以通过ECU实现判断电路的功能。具体地，阈值比较电路的输出端与ECU的输入端电连接，阈值比较电路可以将阈值比较结果传输至ECU，ECU根据该阈值比较结果进行障碍物距离的判断，从而直接触发报警系统(如显示屏、警报灯、蜂鸣器等)。

需要指出的是，上述实施例所示的超声波换能器可以为包含超声波发射换能器和超声波接收换能器两个独立的器件，也可以为一个同时具备发射超声波和接收超声波功能的器件；另外ECU也可以为其它具有数据处理能力的微处理单元，本申请实施例对此不作具体限制。

需要说明的是，上述信号处理电路均可以通过硬件电路实现，如逻辑处理模块接收第二ADC的第二采样信号，在接收到某一种逻辑信号时，才触发定时器电路开始计时，当定时器电路结束计时时，逻辑处理模块通过反相器改变阈值比较电路的输出结构等，当然还可以是其他各种逻辑电路、模拟电路、控制逻辑电路等，通过接收某一信号，输出某一种控制逻辑的电路是多种多样的，因此，通过硬件电路方式完全能够实现本方案。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供了一种超声波信号处理芯片。

参见图17，为本申请实施例还提供的一种超声波信号处理芯片的结构示意图。如图17所示，该超声波信号处理芯片包括信号处理电路，其中，第一ADC和第二ADC用于与超声波换能器电连接，待处理信号包括驱动阶段、余震阶段和接收阶段。

在一种可能的实现方式中，该超声波信号处理芯片还包括驱动电路，驱动电路的输出端与超声波换能器电连接，以驱动超声波换能器产生超声波，第一ADC和第二ADC的输入端与超声波换能器电连接，以接收超声波换能器输入的待处理信号。

需要指出的是，本申请实施例涉及的具体内容可以参见上述实施例的描述，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汽车超声波雷达装置。

参见图18，为本申请实施例还提供的一种汽车超声波雷达装置的结构示意图。如图18所示，该汽车超声波雷达装置包括超声波换能器芯片和超声波换能器，其中，超声波换能器芯片和超声波换能器电连接。

在一种可能的实现方式中，汽车超声波雷达装置还包括ECU，该ECU与超声波换能器芯片电连接，ECU用于接收阈值比较结果以判断障碍物距离。

需要指出的是，本申请实施例涉及的超声波换能器芯片和超声波换能器的具体内容可以参见上述实施例的描述，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一种计算机可读存储介质，其中，该计算机可读存储介质可存储有程序，其中，在程序运行时可控制计算机可读存储介质所在设备执行上述方法实施例中的部分或全部步骤。具体实现中，该计算机可读存储介质可为磁碟、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。

与上述实施例相对应，本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含可执行指令，当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申请的范围。

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。

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

Claims (13)

1.一种信号处理电路，其特征在于，包括第一信号处理电路和第二信号处理电路；其中，

所述第一信号处理电路包括：

第一ADC，所述第一ADC的输入端用于接收待处理信号，所述第一ADC的输出端用于输出第一采样信号；和

包络生成电路，所述包络生成电路的输入端与所述第一ADC的输出端电连接，所述包络生成电路的输出端用于输出包络曲线；和

阈值产生电路，所述阈值产生电路用于输出包络曲线阈值；和

阈值比较电路，所述阈值比较电路的第一输入端与所述包络生成电路的输出端电连接以接收所述包络曲线，所述阈值比较电路的第二输入端与所述阈值产生电路的输出端电连接以接收所述包络曲线阈值，所述阈值比较电路用于比较所述包络曲线与所述包络曲线阈值并输出阈值比较结果；

所述第二信号处理电路包括：

第二ADC，所述第二ADC的输入端用于接收待处理信号，所述第二ADC的输出端用于输出第二采样信号；和

逻辑处理电路，所述逻辑处理电路的输入端与所述第二ADC的输出端电连接以接收所述第二采样信号，所述逻辑处理电路的输出端与所述阈值比较电路电连接，所述逻辑处理电路根据所述第二采样信号改变所述阈值比较结果的逻辑。

2.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述第二ADC包括一位ADC。

3.根据权利要求2所述的信号处理电路，其特征在于，所述第二ADC的输入端用于接收待处理信号，所述第二ADC的输出端与所述逻辑处理电路的输入端电连接，所述第二ADC用于将所述待处理信号与基准信号幅值进行比较，并基于比较结果输出第二采样信号。

4.根据权利要求3所述的信号处理电路，其特征在于，所述待处理信号大于基准信号幅值则所述第二ADC输出第一电平，所述待处理信号小于基准信号幅值则所述第二ADC输出第二电平；所述逻辑处理电路根据所述第一电平和所述第二电平状态改变所述阈值比较结果的逻辑。

5.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述第二ADC包括至少两位ADC。

6.根据权利要求5所述的信号处理电路，其特征在于，所述第二ADC中输入端用于接收待处理信号，所述第二ADC中的输出端与所述逻辑处理电路的输入端电连接，所述第二ADC中分别用于将所述待处理信号与各基准信号幅值进行比较，并基于比较结果输出第二采样信号，所述第二ADC中的基准信号幅值不同。

7.根据权利要求6所述的信号处理电路，其特征在于，所述待处理信号大于自身基准信号幅值则所述第二ADC输出第一电平，所述待处理信号小于自身基准信号幅值则所述第二ADC输出第二电平；所述逻辑处理电路根据所述第一电平和所述第二电平状态改变所述阈值比较结果的逻辑。

8.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述逻辑处理电路包括确定电路和反向逻辑电路；

所述确定电路的输入端与所述第二ADC的输出端电连接，所述第二采样信号持续低于设定基准信号幅值则所述确定电路的输出端输出第一信号；

所述反向逻辑电路的输入端与所述确定电路的输出端电连接，所述反向逻辑电路的输入端还与所述阈值比较电路的输出端电连接，所述反向逻辑电路用于根据第一信号反向所述阈值比较结果。

9.根据权利要求8所述的信号处理电路，其特征在于，所述确定电路包括定时器，所述定时器用于确定所述第二采样信号持续低于设定基准信号幅值的时间，当所述第二采样信号持续低于设定基准信号幅值的时间满足预设时间输出所述第一信号。

10.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述逻辑处理电路的输出端与所述阈值产生电路电连接，所述逻辑处理电路用于输出阈值调整信号，所述阈值调整信号用于调整所述阈值产生电路输出的所述包络曲线阈值。

11.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述待处理信号分为：驱动阶段、振荡阶段和接收阶段，所述逻辑处理电路改变所述阈值比较结果的时间点早于所述振荡阶段的结束时间点。

12.一种超声波信号处理芯片，用于与超声波换能器电连接，其特征在于，包括：

权利要求1-11任意一项所述的信号处理电路；

驱动电路，所述驱动电路与所述超声波换能器电连接，以驱动所述超声波换能器产生超声波，所述第一ADC和所述第二ADC的输入端与所述超声波换能器电连接，以接收所述超声波换能器输入的待处理信号。

13.一种汽车超声波雷达装置，其特征在于，包括：

权利要求12所述的芯片；

超声波换能器，所述超声波换能器与所述芯片电连接，所述超声波换能器既作为发射换能器又作为接收换能器；

ECU，所述ECU与所述芯片电连接。