TW201442904A - 車輛測距警示裝置 - Google Patents

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Abstract

本創作是關於一種車輛測距警示裝置，其包含有一超音波測距單元、一微波測距單元、一警報器與一控制器，當該超音波測距單元與微波測距單元檢知車輛附近有外界物體時，係分別產生超音波測距信號以及微波測距信號；當該控制器從任一測距單元接收到測距信號後，係驅動該警報器發出警報，據此提高駕駛人的警覺性以確保行車安全。

Description

車輛測距警示裝置
本創作是一種警示裝置，特別是指車輛測距警示裝置。
汽車是一種便利的交通工具，且目前汽車大都配備有倒車警示裝置，倒車警示裝置主要包含有至少一個超音波感測器、一警報器與一控制器。
該超音波感測器是設置在汽車的後方，並發射固定頻率(例如40KHz-60KHz)的一超音波檢測信號，當超音波檢測信號碰到外界物體(如行人或其他車輛等)後會形成回波信號。該警報器可供設置在駕駛座中。
該控制器電連接該超音波感測器與警報器，且控制器預設有一門檻距離。該控制器是根據超音波檢測信號與回波信號的時間差推算出汽車與外界物體之間的距離。當控制器判斷出汽車與外界物體之間的距離低於該門檻距離，代表汽車與外界物體之間的距離過近，若駕駛人持續倒車恐導致交通意外，故控制器驅動警報器發出警報，藉此提醒駕駛人注意汽車後方的路況，以避免發生事故。
然而，超音波感測器是屬於近距離的感測器，超音波能量在空氣中傳播時會發生衰減，故超音波感測器 的檢測範圍通常低於2公尺。因此若外界物體位在超音波感測器的檢測範圍以外，該外界物體就無法被超音波感測器檢測到。如此一來，在駕駛人進行倒車的過程中，外界物體可能突然落入超音波感測器的檢測範圍，使得該控制器突然控制警報器發出警報，若駕駛人反應不及，相當容易撞到外界物體而導致交通事故。
本創作的主要目的是提供一種車輛測距警示裝置，用以克服現有倒車警示裝置其檢測範圍過小的缺點。
本創作車輛測距警示裝置車輛測距警示裝置用於設置在一車輛上以檢測一外界物體，該車輛測距警示裝置包含有：一超音波測距單元，包含有至少一個超音波感測器，當該超音波感測器檢知該外界物體，係產生一超音波測距信號；一微波測距單元，當該微波測距單元檢知該外界物體，係產生一微波測距信號；一警報器；以及一控制器，電連接該超音波測距單元、微波測距單元與警報器，當該控制器從任一測距單元接收到測距信號後，係驅動該警報器發出警報。
如上所述的車輛測距警示裝置中，該超音波測距信號代表外界物體與車輛之間的距離；該微波測距信號代表外界物體與車輛之間的距離；該控制器分別從超音波測距單元與微波測距單元接收超音波測距信號以及微波測 距信號，以比較出該超音波測距信號與該微波測距信號所代表距離之最小值，並將該最小值作為一檢測距離，當控制器判斷出該檢測距離等於或低於一門檻距離，該控制器驅動該警報器發出警報；其中當該控制器僅接收到微波測距信號而沒有接收超音波測距信號，亦驅動該警報器發出警報。
如上所述的車輛測距警示裝置中，該超音波測距單元包含有複數個超音波感測器，該控制器依序驅動該複數個超音波感測器以依序接收超音波測距信號。
如上所述的車輛測距警示裝置中，該微波測距單元包含有一脈衝產生器、一射頻振盪器、一收發開關、一天線、一DOPPLER校正器與一檢波器。該脈衝產生器具有一輸入端與一輸出端，其輸入端電連接該控制器。該射頻振盪器具有一輸入端、一第一輸出端與一第二輸出端，該輸入端電連接該脈衝產生器的輸出端。該收發開關具有一輸入端、一收發端與一輸出端，該輸入端電連接該射頻振盪器的第一輸出端。該天線電連接該收發開關的收發端。該DOPPLER校正器具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，該第一輸入端電連接該控制器，該第二輸入端電連接該射頻振盪器的第二輸出端。該檢波器具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，該第一輸入端電連接該收發開關的輸出端以接收一檢測電壓，該第二輸入端電連接該DOPPLER校正器的輸出端以接收一參考電壓，該輸出端電連接該控制器。該控制器從該檢波器接收該檢測電壓與該參考電壓，以根據該檢測電壓與該參考電 壓的相位差推算出該微波測距信號。
如上所述的車輛測距警示裝置中，該檢波器的輸出端與該控制器之間連接有一波形處理器，該波形處理器對該微波測距信號進行放大與濾波。
如上所述的車輛測距警示裝置中，該控制器根據該微波測距信號而驅動該車輛的中控鎖系統上鎖。
如上所述的車輛測距警示裝置中，該控制器根據該微波測距信號判斷出該外界物體與車輛的相對速度，當該相對速度等於或高於一門檻速度，該控制器控制該中控鎖系統上鎖。
如上所述的車輛測距警示裝置中，該控制器根據該檢測電壓與該參考電壓的相位差推算出該外界物體與車輛的相對速度，當該相對速度等於或高於一門檻速度，該控制器控制該車輛的中控鎖系統上鎖。
如上所述的車輛測距警示裝置中，該控制器判斷出該外界物體與車輛的相對速度等於或高於該門檻速度，且檢測出該車輛的車門把手被拉動時，該控制器驅動該警報器發出警報。
本創作同時具有超音波測距單元以及微波測距單元，由超音波測距單元檢測近距離的外界物體，由微波測距單元檢測遠距離的外界物體，故能讓駕駛人能有效掌握車輛後方近距離與遠距離之外界物體，確保行車的安全。
10‧‧‧車輛
21‧‧‧超音波測距單元
210‧‧‧超音波感測器
22‧‧‧微波測距單元
221‧‧‧脈衝產生器
222‧‧‧射頻振盪器
223‧‧‧收發開關
224‧‧‧天線
225‧‧‧DOPPLER校正器
226‧‧‧檢波器
227‧‧‧波形處理器
23‧‧‧警報器
24‧‧‧控制器
25‧‧‧電源單元
30‧‧‧中控鎖系統
圖1：本創作較佳實施例的電路方塊示意圖。
圖2：本創作較佳實施例應用在車輛的示意圖。
圖3：本創作較佳實施例的詳細電路圖。
圖4：本創作中微波測距單元的電路方塊示意圖。
圖5：本創作控制器控制中控鎖系統的控制流程圖。
以下配合圖式及本創作之較佳實施例，進一步闡述本創作為達成預定發明目的所採取的技術手段。
請參考圖1至圖3所示，本創作車輛測距警示裝置是設置在一車輛10上，該車輛測距警示裝置包含有一超音波測距單元21、一微波測距單元22、一警報器23、一控制器24與一電源單元25，該電源單元25電連接該超音波測距單元21、微波測距單元22、警報器23與控制器24以提供工作電壓。
該超音波測距單元21包含有至少一個超音波感測器210，該超音波感測器210可供設置在車輛10的尾端，用以感測車輛10後方的外界物體，例如行人或其他交通工具。該超音波感測器210對外產生一超音波信號，該超音波信號受到外界物體的反射後形成回波信號。該超音波感測器210係檢知該回波信號，並根據回波信號與超音波信號之時間差與超音波的波速產生一超音波測距信號，該超音波測距信號代表外界物體與車輛10之間的距離。本較佳實施例是以複數個超音波感測器210為例說明。
該微波測距單元22可供設置在車輛10的左、右後視鏡，以感測車輛10後方的外界物體，該微波測距單 元22根據外界物體的位置產生一微波測距信號，該微波測距信號代表外界物體與車輛10之間的距離。
該警報器23可為設置在駕駛座的蜂鳴器、喇叭、指示燈或顯示器。
該控制器24包含有複數個輸入端與輸出端，其輸入端分別電連接該超音波測距單元21與微波測距單元22，該控制器24的輸出端電連接該警報器23，當該控制器24從任一測距單元21、22接收到測距信號後，係驅動該警報器23發出警報。於本較佳實施例中，該控制器24預設有一門檻距離與一門檻速度，該控制器24是透過該超音波測距信號與該微波測距信號判斷車輛與外界物體之間的距離，以比較出該超音波測距信號與該微波測距信號所代表距離之最小值，並將該最小值作為一檢測距離，當該控制器24判斷出該檢測距離等於或低於該門檻距離，該控制器24驅動該警報器23發出警報。此外，即使車輛附近沒有外界物體但車輛遠方是有外界物體，該控制器24僅接收到微波測距信號而沒有接收超音波測距信號，此時該控制器24仍驅動該警報器23發出警報。
根據本創作的結構，該超音波測距單元21屬於近距離的測距單元，其測距距離約2公尺，該微波測距單元22屬於遠距離的測距單元，其測距距離達2公尺以上。本創作藉由超音波測距單元21與微波測距單元22之組合，讓駕駛人能有效掌握車輛後方近距離與遠距離之外界物體。以倒車為例，當駕駛人進行倒車時，若車輛後方有行人或外界車輛，該控制器24驅動警報器23發出警報， 藉此通知駕駛人注意後方的行人或外界車輛，確保行車的安全。
以下進一步說明該微波測距單元22與控制器24的連接關係，請參考圖4所示，該控制器24包含有一第一輸出端、一第二輸出端與一輸入端。該微波測距單元22包含有一脈衝產生器221、一射頻振盪器222、一收發開關223、一天線224、一DOPPLER校正器225與一檢波器226，或進一步包含一波形處理器227。
該脈衝產生器221具有一輸入端與一輸出端，其輸入端電連接該控制器24的第一輸出端。該射頻振盪器222具有一輸入端、一第一輸出端與一第二輸出端，該輸入端電連接該脈衝產生器221的輸出端。該收發開關223具有一輸入端、一收發端與一輸出端，其輸入端電連接該射頻振盪器222的第一輸出端。該天線224電連接該收發開關223的收發端。該DOPPLER校正器225具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，該第一輸入端電連接該控制器24的第二輸出端，該DOPPLER校正器225的第二輸入端電連接該射頻振盪器222的第二輸出端。該檢波器226具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，該第一輸入端電連接該收發開關223的輸出端，該檢波器226的第二輸入端電連接該DOPPLER校正器225的輸出端。該波形處理器227具有一輸入端與一輸出端，其輸入端電連接該檢波器226的輸出端，該波形處理器227的輸出端電連接該控制器24的輸入端。
該控制器24控制該脈衝產生器221與射頻振 盪器222產生一微波信號。該收發開關223從該射頻振盪器222接收該微波信號，並根據該微波信號經由天線224對外輻射電磁波。當射頻振盪器222產生微波信號時，該DOPPLER校正器225亦從該射頻振盪器222接收微波信號，以根據該微波信號產生一參考電壓Vk，Vk=UkCOS(ω0t+Φ0)。當電磁波被外界物體反射後，該天線224檢知反射的電磁波並對應產生一檢測電壓Vr，Vr=UrCOS(ω0(t-tr)+Φ0)，其中tr為電磁波從天線224到外界物體之往返時間。
是以，該檢波器226即從該收發開關223與DOPPLER校正器225分別接收檢測電壓Vr與參考電壓Vk，該檢波器226根據該檢測電壓Vr與參考電壓Vk推算出該微波測距信號V，V=V0(1+mCOSΦ)，m=Vr/Vk，Φ為檢測電壓Vr與參考電壓Vk的相位差。當車輛與外界物體之間的距離不變時，相位差Φ為常數，即Φ=ω0tr=ω0(2D0/c)，其中D0為車輛與外界物體之間的距離，當D0漸增，代表外界物體正遠離車輛，當D0遞減，代表外界物體正接近車輛，c為電磁波的傳播速度。當車輛與外界物體之間的距離隨著時間而改變時，相位差Φ亦隨時間而改變，即Φ=ω0tr=ω0[2(D0-Ort)/c]，其中Or為車輛與外界物體之間的相對速度。
該波形處理器227從該檢波器226接收該微波測距信號V，並將該微波測距信號V放大與濾波後傳送到該控制器24，該控制器24根據微波測距信號V得知外界物體是接近車輛或遠離車輛，以及車輛與外界物體之間的 距離和相對速度。是以，當該控制器24判斷出車輛與外界物體之間的相對速度超過該門檻速度時，代表外界物體正高速接近車輛，該控制器24驅動該警報器23發出警報以供駕駛人提高警覺。
請參考圖5，該控制器24還可進一步電連接該車輛的中控鎖系統30。該控制器24首先檢測車門的把手是否被拉動(101)，當車門的把手被拉動時，代表駕駛人或乘客要開門下車，此時該控制器24判斷車輛與外界物體之間的距離D0是否低於該門檻距離Dth(102)，當D0<Dth，代表外界物體過於接近車輛，該控制器24立刻驅動警報器23(103)，並控制該中控鎖系統30對車門上鎖(104)；當D0>Dth，該控制器24根據相位差Φ判斷相對速度Or是否超過該門檻速度Oth(105)，當Or>Oth，代表外界物體正以高速接近車輛，該控制器24立刻驅動警報器23(103)，並控制中控鎖系統30對車門上鎖(104)，當Or<Oth，代表車輛後方沒有危險，該控制器24即讓中控鎖系統30解鎖(106)，讓駕駛人或乘客能順利打開車門而下車。
於該控制器24檢測車門的把手是否被拉動的步驟中，當車門的把手沒有被拉動時，代表車輛可能還在行進當中，為了更確保安全性，該控制器24仍判斷車輛與外界物體之間的距離D0是否低於該門檻距離Dth(107)，若D0<Dth，該控制器24直接控制中控鎖系統30上鎖(104)；若D0>Dth，該控制器24進一步判斷相對速度Or是否超過該門檻速度Oth(108)。在第(108)步驟中，若Or>Oth，該控制器24直接控制中控鎖系統30上鎖(104)，若Or<Oth，該 控制器24則回復執行第(101)步驟。
如此一來，不論是駕駛人或是乘客在車輛內要打開車門前，若有外界物體，例如外界汽車或機車靠近本案的車輛時，該控制器24令中控鎖系統30上鎖，讓駕駛人或乘客無法打開車門，故駕駛人或是乘客打開車門時撞到外界車輛或機車，而能有效防止意外發生。
以上所述僅是本創作的較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。
21‧‧‧超音波測距單元
210‧‧‧超音波感測器
22‧‧‧微波測距單元
23‧‧‧警報器
24‧‧‧控制器
30‧‧‧中控鎖系統

Claims (9)

  1. 一種車輛測距警示裝置，用於設置在一車輛上以檢測一外界物體，該車輛測距警示裝置包含有：一超音波測距單元，包含有至少一個超音波感測器，當該超音波感測器檢知該外界物體，係產生一超音波測距信號；一微波測距單元，當該微波測距單元檢知該外界物體，係產生一微波測距信號；一警報器；以及一控制器，電連接該超音波測距單元、微波測距單元與警報器，當該控制器從任一測距單元接收到測距信號後，驅動該警報器發出警報。
  2. 如請求項1所述的車輛測距警示裝置，其中：該超音波測距信號代表外界物體與車輛之間的距離；該微波測距信號代表外界物體與車輛之間的距離；該控制器分別從超音波測距單元與微波測距單元接收該超音波測距信號以及微波測距信號，以比較出該超音波測距信號與該微波測距信號所代表距離之最小值，並將所述最小值作為一檢測距離，當該控制器判斷出該檢測距離等於或低於一門檻距離，該控制器驅動該警報器發出警報；其中當該控制器僅接收到微波測距信號而沒有接收超音波測距信號，亦驅動該警報器發出警報。
  3. 如請求項2所述的車輛測距警示裝置，其中該超音波測距單元包含有複數個超音波感測器，該控制器依序驅動該複數個超音波感測器以依序接收超音波測距信號。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的車輛測距警示裝置，其中該微波測距單元包含有：一脈衝產生器，具有一輸入端與一輸出端，其輸入端電連接該控制器；一射頻振盪器，具有一輸入端、一第一輸出端與一第二輸出端，該輸入端電連接該脈衝產生器的輸出端；一收發開關，具有：一輸入端，電連接該射頻振盪器的第一輸出端；一收發端；以及一輸出端；一天線，電連接該收發開關的收發端；一DOPPLER校正器，具有：一第一輸入端，電連接該控制器；一第二輸入端，電連接該射頻振盪器的第二輸出端；以及一輸出端；以及一檢波器，具有：一第一輸入端，電連接該收發開關的輸出端以接收一檢測電壓；一第二輸入端，電連接該DOPPLER校正器的輸出端以接收一參考電壓；以及一輸出端，電連接該控制器；該控制器從該檢波器接收該檢測電壓與該參考電壓，以根據該檢測電壓與該參考電壓的相位差推算出該微波測距信號。
  5. 如請求項4所述的車輛測距警示裝置，其中該檢波器的輸出端與該控制器之間連接有一波形處理器，該波形處理器對該微波測距信號進行放大與濾波。
  6. 如請求項1至3中任一項所述的車輛測距警示裝置，其中該控制器根據該微波測距信號而驅動該車輛的一中控鎖系統上鎖。
  7. 如請求項6所述的車輛測距警示裝置，其中該控制器根據該微波測距信號判斷出該外界物體與車輛的相對速度，當所述相對速度等於或高於一門檻速度，該控制器控制該中控鎖系統上鎖。
  8. 如請求項4所述的車輛測距警示裝置，其中該控制器根據該檢測電壓與該參考電壓的相位差推算出該外界物體與車輛的相對速度，當所述相對速度等於或高於一門檻速度，該控制器控制該車輛的一中控鎖系統上鎖。
  9. 如請求項8所述的車輛測距警示裝置，其中該控制器判斷出該外界物體與車輛的相對速度等於或高於該門檻速度，且檢測出該車輛的車門把手被拉動時，該控制器驅動該警報器發出警報。
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