TW515766B - Method and device for detecting distance by car reversing radar - Google Patents

Description

515766 A7 B7 五、發明說明（ 本發明係一種倒車雷達之距離 指一種可依據周遭環境進行動態參，尤 精確判斷有無障礙物存在及其與車體間之相：=法1 裝设倒車雷達该測器於一般房車時 點即在於财雷達之时正 I之考置要 車警示作用。倒車雷達之誤動作的產二二實::倒 環境狀況影料，转㈣轉輯以有的 以分辨出雜訊與實際障礙物所反射回來的信號。J斷力， 路，若道路表面屬於較為粗糙的路面，例如道 其行進方向係呈輕射狀ΓΓγ 出的超音波信號 、 、文末自粗趟路面的反射传f卢，搞 雷達誤判為車體後方出現障礙物，而^出馨 者，此種錯誤的警示動作無異造成使用者 的困ι再者，於某些特定車種’如吉普車或卡車等，其 車身後方會設置有備胎或掛鉤等物時，亦會導致超音波信 號產生反射’故仍是有可料致倒轄達誤動作產生。° 乂為解決上述習用倒車雷達之誤動作，本發明之主要目 的係提供一種倒車雷達之距離仙技術，其藉由動態更新 參數可獲得目前周圍環境之實際狀況，以提高倒車雷達之 债測準確率。 為達成上述目的，本發明之距離偵測方法主要係包括 有以下步驟： 依照距離長度預設有η個臨界值； 依序將數個感測收發器所接收到的反射信號，皆進行

M i —---- 項再填寫本頁)

297公釐） 五、發明說明（J) η人抽樣，並儲存各反射信號的η個抽樣數據； 、、比較此次之各抽樣數據與前次各抽樣數據，若兩者相 I或相等蚪，則將此次各抽樣數據與預設之各臨界值再次 比較以求出一與障礙物之間的距離數據；反之若此次之抽 樣數據與4次抽樣數據差異較大時，則毋須比較臨界值而 直接求出一與障礙物之間的距離數據。 又，用以實施前述距離偵測方法之具體裝置，包括有： 中央處理器，其連接有一預設臨界值之記憶體及一 可發出警示作用之警報電路； 通道選擇單元，係由前述中央處理器控制； 一 升壓單兀，其輸入端端係連接至前述通道選擇單 疋j而其輸出連接至一感測收發單元，其中該感測收發單 凡係由多個超音波感測收發器所構成； _ 一A/D轉換電路，其輸入係連接於通道選擇單元之 輸出，可將反射之超音波信號轉換為數位格式後輸出至中 央處理器進行運算。 其中，係由中央處理器透過通道選擇單元，依序控制 各收發為發出捸測信號或接收反射信號，並以A/D轉換 電路將反射^ #b轉換為數位訊號後，輸入至該中央處理器 進行距離判讀，以得知車體與障礙物之距離。 一本舍明之又一目的係提供一種倒車雷達之距離偵測技 術，藉由比對反射信號與前述臨界值後，可排除非障礙物 所產生的反射#號，進而提高偵測之準確率。 本發明之再一目的係提供一種倒車雷達之距離偵測技 --------------— 先閱讀背面之a音？事項再填寫本頁} · -丨線-

515766 A7 五、發明說明（ 術’其可於倒車雷達啟動之際，_動各㈣測收發器發 出測试㈣，並量測其反射信號何時結束，於反射信號社 束後之微弱信號即為餘波信號，根據餘波信號之持續相 設定-屏蔽時間，以於後續正式測定時可對餘波信號加以 過濾，而提高偵測精確率。 為使貝審查委員能進―步瞭解本發明之結構特徵及 其他目的，茲附以圖式詳細說明如后： (一） 圖式部份： 第一圖：係本發明之距離偵測裝置方塊圖。 第二圖：係本發明中央處理器、記憶體、a/d轉換電路 及警報電路之詳細電路圖。 ^係本發明發射/接收電路、升壓電路、通道選 單元、4吕號放大電路之詳細電路圖。 ' 係本發明記憶體内部資料儲存示意圖。 係本發明距離偵測方法之流程圖。 (二） 圖號 (10)中央處理器（11)栓鎖器（latch) (3 〇 )通道選擇單元 (5 〇 ) A/D轉換電路 / —)比較器 第三圖 第四圖 第五圖 •擇 (2 0)記憶體 (4 0)升壓電路 (5 1 )分壓電路 (60)信號放大電路（61)餘波屏蔽電路 (7 0)感測收發單元 (7 1 )〜（7 4)感測收發器 (8 0)警報電路 本纸張尺度朋中目職鮮（CNS)A4規格（210x 297公爱)"

裝 I - -線· -n i n < (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} A7 五、發明說明（I) 請參閱第一圖所示，太心 包括有· 本^明之距離偵測裝置其主要單元 (2 0中)央處理1 〇 )，其連接有一儲存資料之記憶體 理。Γ通選擇單元（30) ’其輸入端係連接前述中央處 裔· 1 〇，其輸出端係分別連接有多組升壓電路（4 0 )， 一感測收發單元（7Q)，係由多個超音波感測收發元 件組成，各感測收發元件分別對應連接至前述多組升壓電 1 ( 4 0)由升壓电路（4 〇)控制而發射超音波债測 信號； 一信號放大電路（60)，連接於前述A/D轉換電路 (5 〇)之輸人與通道選擇單元（3 ◦)輸出端之間，係 以多個運算放大器組成，其中第一運算放大器之輸出端與 接地端間係串接有一餘波屏蔽電路（61)(如第三圖所 示），該餘波屏蔽電路（6 1 )主要由一電晶體組成； 一警報電路（8 0)，係由該中央處理器（丄〇)控制 而可發出警示聲響，於本實施例中係採用一蜂鳴器組成。 請參閱第二圖所示，該中央處理器（工〇)係為atm E L公司生產型號為ΑΤ 8 9 c 5 i的晶片 "◦〜”7除連接至前述記憶體（20)的資料= D 0〜D 7外，同時亦透過一栓鎖器（；[1 )連接至記憶 體（2 0 )的低位元位址接腳A 7〜A 〇 ;其中該記惊體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------Μ--------1---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 515766 A7 ' ^—— _B7 五、發明說明（P ' -- (?)的高位元位址接腳A8〜a丄〇則直接與中央處 理器之P2〇〜P9〇 ^1, u U Ρ22。该中央處理器（1〇)之Ρ23 Ρ,2 7接腳則另接至前述a/D轉換電路（5 〇 )。 一當該中央處理器（1〇)欲讀寫記憶體（2〇)内部的 貧料時，係先藉由其P00〜P07、P20〜P22送 出位址信號，並輔以該栓鎖器（1 1)以設定記憶體（2 0 )内部之特定位址，於讀寫位址設定完畢後，中央處理 器（1 〇 )即可利用記憶體（2 0 )之資料接腳d 〇〜D 7進行資料讀取/寫入作業。 前述A/D轉換電路（5 〇 )主要係包含有一由電阻R 1、R 6〜R 1 5組成之五階分壓電路（5丄）與一比較 器（5 2 )。該比較器（5 2)的正向輸入端係接收自信 號放大電路（6 0 )所送入之信號（自圖中p 3 · 5接點）， 即經過放大處理後之超音波反射信號，而其參考電壓端則 連接該五階分壓電路（5 1 )之輸出端。 自前述感測收發單元（7 0 )所接收之超音波反射信號， 係先通過该通道選擇單元（3 0 )後經由信號放大電路（6 0 )經放大處理，爾後輸入至比較器（5 2 )的正向輸入 端，並與該五階分壓電路（5 1 )輸出至比較器（5 2 ) 負向輸入端之電壓值進行比較後，便可得知該反射信號之 數位值，其詳細比較方式請先參閱下表： -------------裝--------訂---------線-------------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --^-_ P27 P26 P25 P24 P23 參考電壓端 P27 P26 P25 P24 P23 參考電壓端 0 0 0 0 0 OV 0 0 0 0 1 16* Vcc/32 1 0 0 0 0 Vcc/32 | 1 0 0 0 1 17* Vcc/32 0 1 0 0 0 2*Vcc/32 0 1 0 0 1 18* Vcc/32 1 1 0 0 0 3*Vcc/32 1 1 0 0 1 19* Vcc/32 0 0 1 0 0 4*Vcc/32 0 0 1 0 1 20*Vcc/32 1 0 1 0 0 5*Vcc/32 1 0 1 0 1 21* Vcc/32 0 1 1 0 0 6*Vcc/32 0 1 0 1 22*Vcc/32 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 515/()0 A7

五、發明說明（G ---^·~L-1 1 1 I ^ 1 1 1 31*Vcc/32 當該中央處理器（10)之輸出接腳P 2 7〜P 2 3輸 出不同的數位值（0 〇 〇 〇 〇〜丄工工丄丄）時，經過該 五階分壓電路（5 i )的各個電阻分壓後，即可輸出如表 中所不不同的電壓值至比較器（52)之反向輸入端，故 當该中央處理器（1 〇 )利用二分法依續送出不同電壓至 比較Is ( 5 2 )比對後，即可獲得比較器（5 2 )其正向 輸入端的反射信號數位值，藉此即完成反射信號的a/d 轉換。 請蒼閱第三圖所示，前述中央處理器（丄〇)之選擇信 號接腳，即SEL0、SEL1兩接腳係連接至通道選擇 單元（3 0 )内的第一開關i C ( 3丄）與第二開關j c (3 2 )，兩開關I c ( 3 1 ) ( 3 2 )係透過述升壓電 路（4 0 )控制感測收發單元（7 Q )中的各感測收發器 (7 1 )〜（7 4 )。 而各感測收發器（7 1 )〜（7 4)所接收到的超音波 反射訊號，亦通過兩開關I C ( 3 1 )( 3 2)後送入至 该#號放大電路（6 0)，經過信號放大電路（6 〇)内 部三級的運算放大器加以放大後，則透過接腳ρ 3 · 5送 回至前述A/D轉換電路（於第二圖所示），其中於信號 放大電路（60)中的餘波屏蔽電路（61)，其電晶體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 515766 A7 B7 五、發明說明（ 導通與否係由該中央處理器（1 〇 )決定，當電晶體截止 時’第一級運算放大器之增益即減小，故可抑止餘波之放 大率。 其中，該中央處理器（10)透過選擇接腳送出的信號 控制兩開關I c ( 3 1 )( 3 2 )，選擇四個感測收發器 (7 1 )〜（7 4)其中之一發射超音波偵測信號，或是 接收四者其中之一的所偵測得到的反射信號而送入至信號 放大電路（60)處理。 本發明之距離偵測方法，係當各感測收發器（7 1 )〜 (7 4)於啟動之際，先進行初始化作業，爾後由中央處 理器（1 0 )依序控制各感應器發出偵測信號，並依序將 反射回來後的信號進行抽樣。 對於目前反射回來的信號，該中央處理器（1 〇 )係以 每118US(microsecond)(即信號傳遞2公分所需的時間）進行 一次抽樣，並轉換為數位格式而儲存在記憶體（2 〇 )内， 因感測收發器（7 1 )〜（7 4 )之有效積測距離為5公 尺，故該中央處理器（i 〇 )對於每個反射回來的信號必 須進行2 5 0的抽樣轉換。 如第四圖所示，於各感測收發器（γ丄）〜（7 4 )之 第-輪偵義作結束後，於記憶體（2 Q)中已儲存有各之 感測收發器（71)〜（74)第—輪的偵測數據， 第一收發器（71)至第四收發^74)之债測數據係 分別以mXn、m Yn、mZn、<表示，下標符號n即代表第 η次的抽樣’而符號瓜代表為第m輪的谓測動作。又於該 9 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱)--------- --- Γ%先閱讀背面之、注意事項再填寫本頁〕 訂， i線· 515766 A7 五、發明說明（g ) 圮憶體（2 0 )内部已預設有一組比對臨界值，因為反 射信號會隨著反射的距離不同而改變其信號強度n，故比對 用的6¾界值亦根據距離而設定不同數據，立 Vi>V25。。 /、 請參閱第五圖所示，為本發明距離偵測方法之動作流程 圖，當各感測收發器（71)〜（74)啟動時，係先”進王 行初始化設定，初始設定包括··將記憶體（2 〇 )内部各 收發器（7 1 )〜（7 4)先前的儲存數據完全清除，以 及先驅動各個感測收發器（7 χ )〜（7 4)發射超音波 測試信號並量測其反射信號何時結束，於反射信號結束後 之微弱信號即視為餘波信號，根據餘波信號之持續時間設 疋一屏蔽時間以決定前述餘波屏蔽電路（6 1 )内電晶體 之導通/截止時間，以於後續正式測定時可對餘波信號加 以過渡。 於初始化設定完畢之後，即進行正式感測，當各個感測 收發為（7 1 )( 7 4)之第一輪的反射信號進行如前述 的抽樣轉換，並依序儲存到記憶體（2 〇)後，係與臨界 值Vn— 一進行比對。首先比對第一收發器（7丄）其反射 信號經抽樣轉換之數值是否大於臨界值，即判斷1χη> Vn， 利用超音波其傳送時，能量主要係集中在收發器（7工） (7 4 )所指自的方向，故該方向上的障礙物將會產生較 強的反射，而其它方向反射回來的信號則較弱，因此只要 檢測反射回來的信號強度即可判定是否有無障礙物存在。 若反射回來的訊號χη大於臨界值Vn，即判定具有障礙物 ▼ I --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· _ •線· 515766 A7 五、發明說明（ 存在，因抽樣數據係依採依序儲存方式，故只須將抽樣序 號η乘以2cm即可得到與障礙物之間的距離；以5 〇個 --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 抽樣數據一比對後均小於臨界值，則視該感測收發器（7 i )〜（7 4 )無探測到任何障礙物存在。如此重覆將四 個感測收發器（7 D (74)所有抽樣數據與臨界值比 對後’將四個感測收發器（71) (74)所對應測得之 四個距離數據進行比對，其中的最小值即視為與障礙物的 實際距離。而中央處理器（1〇)於得到此實際距離數據 後，即根據數據大小（即距離長度）控制前述警報電路（8 0)發出不同頻率的警示聲響。 仍請參閱第四圖所示’於前述四個感測收發器（71) 〜（7 4)進行第二輪债測動作日夺（即m=2)，中央, 理器（1 0)係再次對反射信號進行抽樣轉換，而儲存二 該記憶體（2 0)内（即2Xn、2Yn、2Zn、2WJ ，同時 次抽樣數據仍Μ㈣，以作為紀錄環境狀態的參數。 丨線· 請參照第五圖所示，於進行第二輪之距離計算時 δ己憶體（2 Q)内部已儲存有前次之抽樣數據），此次 抽樣數據係先與前次的抽樣數據進行比對（即判斷、 mXn=(m-l)xn)，若兩者之數據相等或相近時，即代表目 =的周遭環境並無產生太大的變化，故兩者之數據相似， 界值\進行比對4前次抽樣數據與本次抽樣數 據進仃比對後，發現兩者相異較大，即代表目前的環 有障礙物存在，則將該抽樣值的序En乘以2咖便可= 與障礙物的距離。如此重覆將四組抽樣數據比對，而得于四 ____ 11 本紙張尺國家標準（C^^格⑽χ撕 515766

、發明說明（ 個距離數職，_取其巾的最顿視為與軸物的實際 距離，中央處理器（1Q)仍是根據該實際卿值決定: 不同的警示頻率，以控制警報電路（8 0)發出警示聲響。 爾後各輪的距_測計算，即湘此次的抽樣數據^前 次的抽樣數據先行比對後，再與臨界值比較，藉此本發明 即具有動祕正參數的效果，而使距離㈣的精確率大為 提面。 、 紅上所述，係為本發明較佳實施例之具體說明，而非用 以限制本發明之申請專利範圍，再者本發明確已具備前述 優點，且相較於既有亦具備顯著之功效增進，因此，本發 明之設計符合發明專利之要件，爰依法具文提出申請。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 、申明專利範圍 1 種倒車雷達之距離偵測方法，其包括有· 值預斷臨界值，其中各臨界值係對應—特定距離 將感測，發器接收到的反射信號，進行n次抽樣並分別 '子’以待到此次反射信號的η個抽樣數據； 儲存此次反射信號的η個抽樣數據； 比較此次之各抽樣數據與前次各抽樣數據，若兩者相近 或相等日寺，則將此次各抽樣數據與預設之各臨界值再次比 ，以求出-與障礙物之間的距離數據；反之若此次 數據與前次抽樣數據差異較大時，則毋須比較臨界值而直 接求出一與障礙物之間的距離數據。 請專·㈣μ料倒車料之距離傾測方 法’其中當η姉樣麟其巾之—大於其對應的臨界值時， 即代表有障礙物存在，又因臨界值係代表—特定距離值， 故即可求域·發器與障礙物之間的距離數據。 3 .如巾請專利第χ項所述倒車雷達之距離偵測方 法’其中當此次之抽樣數據與前次抽樣數據差異較大時， 2表有障礙物存在’而藉由該括樣數據之序號對應至臨 界值的相同序號，以得知與障礙物之間的距離數據。 4. 如申請專利範圍第2或3項所述倒車雷達之距離侦 =方法’其中該至少一感測收發器係由多數個感測收發器 組成。 5. 如申請專利範圍第4項所述倒車雷達之距離谓測方 法，前述多數個感測收發器所測得之各個距離數據，取其 六、申請專利範園 中最小值視為一實際距離值。 6 .如巾請專㈣項所述倒車雷達之距離债測方 其中依據該實際距離值之數值大^、，而決定不同頻 之警示聲響。 、千 7.一種倒車雷達之距離偵測裝置，其包括有： ‘中―央處理π，其連接有—預存臨界值之記憶體及一可 ^出警示作用之警報電路； 通道選擇單元，係連接至前述中央處理器； <多組升壓電路，錢接至前述通道選擇單元與—感測收 發早元之間’其中該感測收發單元係由多個感測收發器所 構成，由各升壓電路驅動前述各感測收發器，· -A/D轉換電路，係連接於通道選擇單元與前述中央 处器之間可將反射k號轉換為數位格式後輸出至該中 央處理器； 於距離偵測呀，该中央處理器藉由控制前述通道選擇單 元，依序啟動前述各感測收發器發㈣測信號以谓測有無 障j物存在，偵測信號發射完畢後，該中央處理器再次控 制=述通道選擇單元，依序接收各感測收發器所接收之^ 射信號，並經該A/D轉換電路將反射信號轉換為數位袼 弋後匕入ϋ亥中央處理器以計异出與障礙物之間的距離。 8·如申請專利範圍第7項所述倒車雷達之距離偵測裝 置、其中该A/D轉換電路係透過一信號放大電路與前述 通道選擇單元連接後，再連接至該感測收發單元，信號放 大電路係將自感測收發單元接收之反射信號經放大處理 515766 A8B8C8D8 申請專利範圍 後’再送予A/D轉換電路。 9 ·如申請專利範圍第7頊戶斤；十、点丨主& #,員所述倒車雷達之距離偵測絮 置，其中该中央處理器之輸出入接腳係透過 至該記憶體的位址接腳。 貝為遇接 1〇 •如申料職_7項所述财 裝置，其中該A/D轉換電路包括有： 離偵貝J 一分壓電路，其輸入端係連接至該中央處理器； -比較器，其一輸入端係連接該信號放大電路之輸出 端’其另-輸入端係連接至前述分壓電路之輸出端，又該 比較器之輸出端係連接至該中央處理器。 測裝置 成0 如申明專利範圍第1 0項所述倒車雷達之距離偵 其中該信號放大電路係以多級運算放大器連接組、 2 測裝置 •如申請專利範圍第1i項所述倒車雷達之距離# 其中該信號放大電路内其第一級運算放大器之輸 出端與接地端之間係串接一餘波屏蔽電路。 則 1 3 ·如申請專利範圍第7項所述倒車雷達之距離偵滴 裝置’其中該警報電路為一蜂鳴器。