CN2745073Y - 汽车安全雷达 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种指示汽车停车是否安全的装置，尤其是能识别车周围是否有下凹的坑或超声波传感器是否失灵的汽车安全雷达。它是由安装在车的外边缘的超声波传感器，中央控制器和报警器通过相应的信号线按顺序电连接组成，并增加独立的探测地面的放大器和下凹坑或传感器失灵信号判断器，在探测障碍物的同时可以探测出车周围是否有下凹的坑或超声波传感器是否失灵的汽车安全雷达，从而给司机更多更可靠的警示信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种指示汽车安全停车的装置，可以识别车周围是否有障碍物，尤其是能识别车周围是否有下凹的坑或超声波传感器是否失灵的汽车安全雷达。
背景技术
目前，公知的汽车安全雷达是由超声波传感器(如果超声波传感器只安装在车后，则汽车安全雷达又称倒车雷达)、中央控制器(含有电子电路和软件程序)、警示器(包括显示器和扬声器)通过相应连接线连接而成的停车警示系统。系统采用超声波测距原理，在中央控制器的控制下，由传感器发射超声波信号，当遇到障碍物时产生回波信号，再由传感器接收回波信号经中央控制器放大和数据处理后判断出障碍物的位置，然后由警示器发出警示信号，使驾驶者得到及时警示。但是，当车周围没有障碍物而是有下凹的坑或是有障碍物但是超声波传感器(俗称探头)失灵时，停车警示系统将没有报警警示，所以停车时还是存在着安全隐患问题。
发明内容
所解决的技术问题
为了克服现有的停车雷达不能探测到车周围是否有下凹的坑或超声波传感器(俗称探头)是否失灵的不足，本实用新型提供一种汽车安全雷达，该汽车安全雷达不仅能探测出车周围障碍物的距离，而且能探测到车周围是否有下凹的坑或超声波传感器(俗称探头)是否失灵。
技术方案
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，在探测障碍物的同时，通过在中央控制器中增加一个独立的探测地面(8)的第三放大电路(15)来检测超声波传感器(俗称探头)接收地面(8)反射回来的回波信号的有无，从而来检测车周围是否有下凹的坑或超声波传感器是否失灵。其工作原理分三项介绍，1.收发一体的超声波传感器工作原理；2.超声波传感器的安装；3.本实用新型的实施方案。
1.收发一体的超声波传感器工作原理，因为超声波是直线传输并且超声波的传播速度v，即声音的速度可以看作是固定不变的常量，所以障碍物的距离X＝v*t/2。其中，t是超声波传感器在发射完超声波后开始记时到接收到障碍物反射回来的回波信号所用的时间，而t可以通过中央控制器计时取得，从而可以计算出障碍物的距离X。又因为超声波传感器的工作范围是放射状的，有一定的工作角度。当采用角度是(β2+β2)度的超声波传感器，相同的障碍物与超声波传感器同样距离时，障碍物与超声波传感器中心轴的夹角大于β2时(以超声波传感器为顶角)，超声波传感器对障碍物的探测灵敏度远小于障碍物在角β2范围以内的探测灵敏度。
2.超声波传感器的安装，超声波传感器安装在车的最外边缘，例如车前或后的保险杠、车左或右侧面(如果只安装在车后，则汽车安全雷达又称倒车雷达)。超声波传感器中心轴与车轮接地平面的有一个安装夹角β1，超声波传感器与车轮接地平面的距离为L1，距离超声波传感器L1与L2(L2是设定的传感器与判断下凹坑地面的最大距离)之间的地面是探测下凹坑的地面S1。
3.本实用新型的技术方案，是利用超声波传感器探测工作有角度特性的特点和超声波传感器的安装。一方面地面S1与超声波传感器中心轴的夹角大于β2，所以超声波传感器对地面S1的探测灵敏度远远小于对障碍物在角β2范围内的探测灵敏度。另一方面在正常情况下地面S1是始终存在的，为了保证在没有障碍物的情况下不做报警警示，所以，探测障碍物的报警域值要大于A1(A1是超声波传感器探测到地面反射回来的回波信号后经过第二放大电路放大的最大值)。即只有当超声波传感器接收到的回波信号大于A1时才做报警警示。本实用新型是在正常探测障碍物的基础上，通过在中央控制器中增加探测地面S1的电路和软件程序中增加探测地面S1的软件程序来判断是否有下凹坑或超声波传感器失灵。其电路结构原理和软件流程说明分别如下：
3.1本方案中安全雷达的障碍物的判断和下凹坑或超声波传感器失灵的判断的电路结构如图3，超声波传感器通过信号线与中央控制器相连，中央控制器通过信号线与警示器相连。中央控制器中除了通常的第二放大电路和进行障碍物判断的第一判断器外，增加一个用于探测下凹坑或超声波传感器失灵的第三放大电路，其输入端与信号线、第一放大电路、或第二放大电路的输出端相连，其输出端与判断下凹坑或超声波传感器失灵的第二判断器的输入端或集成在CPU中判断电路的输入端相连。根据不同的电路设计中央控制器中可以不用第一放大电路或第二放大电路，第一判断器和第二判断器可以是CPU中集成的判断电路，第三放大电路是本实用新型增加的电路，具体见实施例。第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路中的电路可以是一级放大也可以是多级放大电路
3.1.1障碍物的判断由第一放大电路、第二放大电路、第一判断器和CPU寻检部分完成，障碍物判断的报警域值设为大于A1(A1是超声波传感器探测到地面反射回来的回波信号后经过第二放大电路放大的最大值)，只有当超声波传感器接收到的回波信号经过第二放大电路放大后大于A1时，中央控制器才进行有障碍物的警示处理。障碍物判断的报警域值设为A1，是因为正常情况下地面是始终存在的，如果域值小于A1，那就会将地面当作障碍物进行报警警示，也就是说无法正常工作，所以，障碍物判断的报警域值要大于A1；
3.1.2本实用新型，对下凹坑或超声波传感器失灵的判断由第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、第二判断器和CPU寻检完成，其中第一放大电路、第二放大电路根据不同的电路设计可以不用，第二判断器2可以是CPU所集成的判断电路，第三放大电路是本实用新型增加的电路，具体见实施例。下凹坑或超声波传感器失灵判断的域值设为B1(B1是超声波传感器探测到地面S1反射回来的回波信号经过放大电路三放大后的最小值)。当超声波传感器没有接收到回波信号或回波信号经过放大电路三放大后小于B1时，说明没有探测到地面S1，从而可以判断地面不存在或超声波传感器失灵，这时中央控制器进行有下凹的坑或超声波传感器失灵的警示处理，当在0到L2之间有障碍物时中央控制器优先进行有障碍物的警示报警。
3.2障碍物的判断和下凹坑或超声波传感器失灵的判断的软件程序判断(软件流程如图8)
3.2.1障碍物距离的判断可由公式X＝v*t/2。其中，v是声音的在空气中传播的速度可以看作是常量；t是超声波传感器在发射完超声波后开始记时到接收到障碍物反射回来的回波信号所用的时间，是变量。因此，可以通过判断障碍物反射回来的回波信号的时间t来判断障碍物的距离X。例如，要判断在L1到L2(L1、L2见图1)之间是否有障碍物，可以转换为在时间t1(t1＝2*L1/v)到t2(t2＝2*L2/v)时间内是否有回波信号。
3.2.2障碍物的判断和下凹坑或超声波传感器失灵的判断。本实用新型是在正常判断障碍物的同时增加了对在L2距离以内的地面S1的有无，来判断是否有下凹坑或超声波传感器失灵，即在时间t2(t2＝2*L2/v)时间内判断是否有回波信号，有三种情况：
3.2.2.1在时间t2(t2＝2*L2/v)时间内没有回波信号，则进行有下凹坑或超声波传感器失灵的报警警示。
3.2.2.2在时间t2(t2＝2*L2/v)时间内同时有障碍物回波信号和地面S1回波信号，则进行障碍物报警警示。
3.2.2.3在时间t2(t2＝2*L2/v)时间内只有地面S1回波信号，则不进行报警警示，继续进行t2(t2＝2*L2/v)时间之后到t3(t3＝2*L3/v，L3为可探测到障碍物的最大离，一般为2-3米)之前的障碍物判断。
有益效果
本实用新型的有益效果是：在保证探测障碍物的同时，通过一独立的探测地面S1(S1见图1)有无的方法来检测是否有下凹的坑或超声波传感器是否失灵，这样即可以探测出是否有障碍物的同时也可以探测出是否有下凹的坑或超声波传感器失灵。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是超声波传感器的安装图。
图2是超声波传感器的工作原理图。
图3是本使用新型的结构框图。
图4第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路中的电连接图。
图5是本使用新型的中央控制器中电路连接的第一个实施例。
图6是本使用新型的中央控制器中电路连接的第二个实施例。
图7是本使用新型的中央控制器中电路连接的第三个实施例。
图8是本实用新型的软件流程图。
图中，1.超声波传感器；2.超声波传感器中心轴；3.与车轮接地平面平行的平面；4.角β1是超声波传感器中心轴与车轮接地平面的向下夹角，0度≤β1≤10度；5.角β2是超声波传感器高灵敏度最大范围与中心轴的夹角；6.L1是超声波传感器与车轮接地平面的距离；7.L2等于L1+0.2米；8.S1是距离超声波传感器L1与L2之间的地面；9.T连接超声波传感器和中央控制器的屏蔽信号线；10.中央控制器；11.中央控制器与警示器的信号线；12.报警警示器；13.第一放大电路；14.第二放大电路，也是障碍物信号判断放大器；15.第三放大电路，也是判断下凹坑或传感器失灵放大器；16.判断障碍物信号的第一判断器1；17.判断下凹坑或传感器失灵信号的第二判断器；18.中央处理器CPU；19.发射电路；20电源电路；21.是软件流程中增加的对地S1的判断部分
具体实施方式
一种汽车安全雷达，由安装在车的外边缘的超声波传感器，中央控制器，报警器通过相应的信号线按顺序电连接组成，在中央控制器中有一个独立的探测地面(8)的第三放大电路(15)。探测地面(8)的第三放大电路(15)的输入端与传感器(1)、第一放大电路(13)或第二放大电路(14)的输出端连接，输出端与CPU中集成的下凹坑或传感器失灵信号判断电路的输入端连接。
在图1中，采用收发一体并且工作角度是(β2+β2)度的超声波传感器，超声波传感器安装在车的最外边缘，超声波传感器中心轴与车轮接地平面的向下夹角β1，0度≤β1≤10度。在图5、图6、图7的实施例中，超声波传感器的安装都采用此方法安装；在图5、图6、图7的实施例中，软件程序的判断都采用流程图8的方式，在L2距离内增加对地面S1的判断程序(21)。
图5的实施例中，相当于将第一放大电路(13)设计到第二放大电路(14)当中，第二放大电路(14)的输出信号同时作为第一判断器(16)和第三放大电路(15)的输入信号。
超声波传感器的安装如图1，超声波传感器(1)安装在车的外边缘，通过屏蔽信号线(9)与中央控制器(10)相连接，中央控制器(10)通过中央控制器与警示器的信号线(11)与报警警示器(12)相连；在中央控制器(10)中，发射电路(19)通过屏蔽信号线(9)与超声波传感器(1)相连，电源电路(20)与各电路相连，中央处理器CPU(18)通过中央控制器与警示器的信号线(11)与报警警示器(12)相连。
超声波传感器(1)通过屏蔽信号线(9)只与第二放大电路(14)的输入端相连，第二放大电路(14)的输出端同时与第一判断器(16)和第三放大电路(15)的输入端相连，第一判断器(16)的输出端与中央处理器CPU(18)相连，第三放大电路(15)的输出端与第二判断器(17)的输入端相连，第二判断器(17)的输出端与中央处理器CPU(18)相连。
图6的实施例中，超声波传感器的安装如图1，超声波传感器(1)安装在车的外边缘，通过屏蔽信号线(9)与中央控制器(10)相连接，中央控制器(10)通过中央控制器与警示器的信号线(11)与报警警示器(12)相连；在中央控制器(10)中，发射电路(19)通过屏蔽信号线(9)与超声波传感器(1)相连，电源电路(20)与各电路相连，中央处理器CPU(18)通过中央控制器与警示器的信号线(11)与报警警示器(12)相连。
超声波传感器(1)通过屏蔽信号线(9)只与第一放大电路(13)的输入端相连，第一放大电路(13)的输出端同时与第二放大电路(14)和第三放大电路(15)的输入端相连，第二放大电路(14)的输出端与第一判断器(16)的输入端相连，第一判断器(16)的输出端与中央处理器CPU(18)相连，第三放大电路(15)的输出端与第二判断器(17)的输入端相连，第二判断器(17)的输出端与中央处理器CPU(18)相连。
图7的实施例中，相当于将第一放大电路(13)设计到第二放大电路(14)当中，而超声波传感器(1)的输入信号同时作为第二放大电路(14)和第三放大电路(15)的输入信号。
超声波传感器的安装如图1，超声波传感器(1)安装在车的外边缘，通过屏蔽信号线(9)与中央控制器(10)相连接，中央控制器(10)通过中央控制器与警示器的信号线(11)与报警警示器(12)相连；在中央控制器(10)中，发射电路(19)通过屏蔽信号线(9)与超声波传感器(1)相连，电源电路(20)与各电路相连，中央处理器CPU(18)通过中央控制器与警示器的信号线(11)与报警警示器(12)相连。
超声波传感器(1)通过屏蔽信号线(9)同时与第二放大电路(14)和第三放大电路(15)的输入端相连，第二放大电路的输出端(14)与第一判断器(16)的输入端相连，第一判断器的输出端(16)与中央处理器CPU(18)相连，第三放大电路(15)的输出端与第二判断器(17)的输入端相连，第二判断器(17)的输出端与中央处理器CPU(18)相连。
Claims (5)
1.一种汽车安全雷达，由安装在车的外边缘的超声波传感器，中央控制器，报警器通过相应的信号线按顺序电连接组成，其特征是：在中央控制器中有一个独立的探测地面(8)的第三放大电路(15)。
2.权利要求1所述的安全雷达，其特征是：探测地面(8)的第三放大电路(15)的输入端与传感器(1)、第一放大电路(13)或第二放大电路(14)的输出端连接，输出端与CPU中集成的下凹坑或传感器失灵信号判断电路的输入端连接。
3.权利要求1所述的安全雷达，其特征是：在中央控制器中有一个判断下凹坑或传感器失灵信号的第二判断器(17)，其输入端与第三放大电路(15)的输出端连接，其输出端与CPU(18)连接。
4.权利要求3所述的安全雷达，其特征是：探测地面(8)的第三放大电路(15)的输入端与传感器(1)、第一放大电路(13)或第二放大电路(14)的输出端连接，输出端与判断下凹坑或传感器失灵信号的第二判断器(17)的输入端连接，第二判断器(17)的输出端与中央处理器CPU(18)连接。
5.权利要求1、2、3、4之一所述的安全雷达，其特征是：传感器(1)的安装方式是其中心轴与车轮接地平面的向下夹角β1为0度≤β1≤10度。
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