专利名称：超声波车用测距装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种超声波车用测距装置，尤其涉及到一种车辆专用的超声波远程跟踪测距装置。
超声波测距技术作为现代测量工具，已得到广泛得应用。所采取测量手段多种多样，其原理都是利用超声波具有的直线传播和良好的反射特性，制造成的各种测量设备。目前，应用到汽车测距方面的设备有93年公布的专利号为93247625.2的汽车超声波倒车报警器，其主要功能是防止汽车倒车时尾部被撞。但是这种装置的测量距离是非常短的，并且不能够通过适当的形式显示出障碍物的位置。
根据交通部门的统计，在大雾天气出现时交通事故发生率非常高，由于在雾天行车时，司机无法看到前方在安全距离内有无车辆和障碍物存在，一旦发现为时已晚，造成了交通事故的发生，给人身安全和国家财产造成巨大损失。尤其，在雾天出现时交管部门不得不关闭高速公路使其停止使用，这样无疑给交通运输带来了压力，同时，也给交管部门带来很大经济损失。
本发明的目的是给汽车司机一种超声波车用测距装置。通过这种装置可以使汽车司机清楚地知道前方和后方车辆的位置并且可以及时地采取相应的措施以避免出现事故。
本发明的目的是通过如下的设备实现的。
本设备在于提供一个多功能超声波车用防雾测距装置。其功能一，利用动态跟踪测距功能，使司机在雾天和夜间行驶时能从本设备的显示屏上准确判断出前方(或后方)100米范围内有无行驶车辆和有害障碍物，从而能降低交通事故的发生率，给司机安全行车提供了保障。其功能二，本装置内还有一个能够实时记录当前的时间和车速的功能模块(俗称黑匣子)，可以把当前记录的内容保存12小时，其目的在于，车辆一旦发生交通事故时，交管部门可从黑匣子内用专用仪器提取交通事故发生时的记录内容，以此作为事故责任的判断依据。其功能三，此设备所发送的数字超声波的内容是用本车的车牌号以及验车的序列号等内容合成，可供交管部门在公路检查站利用自动检测设备实现自动检测。
在这种超声波车用前方测距装置中含有超声波收发电路、车速检测装置、主CPU和显示装置，超声波收发电路、车速检测装置和显示装置分别与主CPU相连接，车速检测装置分别含霍尔元件速度传感器、时基电路和缓冲器，速度传感器的输出端与时基电路的输入端相连接，时基电路的输出端与缓冲器的输入端相连接，缓冲器的输出端将检测信号输入到主CPU；在超声波收发电路中含有发送支路和接收支路，在发送电路中，时序控制器的一个输入端与主CPU相连接，一个输出端与接收支路中的可编程运算器相连接并且与超声波收发切换器相连接，另一个输出端与可编程存储器的输入端相连接，可编程存储器的输出端与调制器的输入端相连接，调制器的输出端与一个放大发射电路的输入端相连接，该发射电路的输出端连接到一个收发切换器，在接收支路中，收发切换器的一个输出端与接收放大电路的输入端相连接，接收放大电路的输出端与一个峰值检测电路的输入端相连接，该检测电路的输出端与检波电路的输入端相连接，检波电路的输出端与整形识别电路的输入端相连接，该识别电路的输出端与可编程运算器的另一个输入端相连接，该运算器的输出端与主CPU的一个输入端相连接，并且收发切换器的另一个输出端与一个换能器切换器连接，换能器切换器与两个大功率超声波换能器相连接；显示装置中含有一个用于信号处理的CPU的输入端与主CPU相连接，以将主CPU的输出信号转换为声或光学的显示信号。
在主CPU上还连接有一个温度检测电路，其中的温度传感器的输出端与一个温度检测放大器的输入端相连接，该放大器的输出端与一个A/D转换器的输入端相连接，并且A/D转换器的输出信号输入到主CPU以用于提高测量精度。
缓冲器的输入到主CPU中的信号也同时输入到一个记录器(黑匣子)中，电子钟表电路产生的时钟信号也同时输入到记录器(黑匣子)中进行记录。
在主CPU上还连接有一个显示车辆坐标位置的装置，其中主CPU的一个输出端与一个液晶显示CPU的输入端相连接，该显示CPU的另一个输入端用于输入电子钟表电路产生的时钟信号，并且该液晶显示CPU的输出端与液晶显示器的输入端相连接，以在该液晶显示器上显示车辆的坐标位置。
由可编程存储器、调制器、大功率放大发射电路和大功率超声波换能器组成一个车辆检查装置，即由可编程存储器来预编存储一个特定的号码，例如本车的车牌号码作为数字原码，并按时序向调制器发送，经调制器把该原码信号调制成超声波信号，并通过放大发射电路放大后送至大功率超声波换能器进行发射。
在主CPU上还连接有一个用户设置单元，用于选择报警的方式以及模拟的或者数字形式的显示方式。
以下结合附图对本发明进行详细说明。
图1是基本的超声波车用防雾测距装置的结构简图，图2是超声波车用防雾测距装置的逻辑电路图，图3是超声波车用防雾测距装置的工作流程图，图4是安装示意图。
如图1所示，在基本的超声波车用防雾测距装置中，超声波收发电路、车速检测装置100和显示装置200分别与主CPU 2相连接，并且在超声波收发电路中含有发送支路300和接收支路400。主CPU 2通过对由车速检测装置100得到的速度信号进行处理，以确定本车所处的即时速度，并且主CPU 2通过超声波发送支路300向车辆前方或后方间歇地发送超声波信号，并且通过超声波接收支路400接收由本车前方的车辆所反射回来的超声波信号。主CPU 2通过对此超声波信号发送与反射之间的时间差的确定，并且结合本车的速度，以及辅助以一定的校验系数来计算出前方(或后方)车辆于本车之间的距离以及前方(或后方)车辆所处的位置。并且将从主CPU 2所计算得到的前方(或后方)车辆的位置信号通过坐标或者数字的形式在显示装置200上进行显示。
在图2中示出了详细的超声波车用防雾测距装置的逻辑电路图，它的具体工作原理如下用户设置单元1为用户功能设定输入装置，可以利用控制面板上的按钮前方测距方式或后方测距方式。报警方式；距离测量范围，可以在3-100米范围内任意选择；在显示的方式上，有数字和模拟两种显示方式可供用户选择。主CPU(中央处理器)2的作用是对整形识别电路10送来的渡越时间数据和A/D转换器13送来的温度补偿数据和缓冲器15送来的速度补偿数据进行综合运算，并把运算结果送液晶显示CPU 18和信号处理CPU 20进行处理。时序控制器3所产生的时序控制信号，对可编程存储器4、调制器5、大功率放大发射电路6、超声波收发切换器7、高精度带通放大电路8、检波电路9、整形识别电路10，所组成的系统进行时序逻辑控制。可编程存储器4用来存储预编的数字原码，其数码内容是用本车的车牌号编制而成。并按时序控制器3所提供的时序信号向调制器5发送。调制器5把可编程存储器4送来的原码信号调制成40kHz的超声波信号，经过大功率放大发射电路6放大后经换能器切换电路22切换F1或者F2发射出去。超声波收发切换电路7是按时序控制器3所提供的时序进行切换工作。高精度带通放大电路8把接收到的回波信号进行放大，经过检波电路9检波后送入整形识别电路10进行整形处理。由识别电路进行识别，如果是有效信号就会送入可编程运算器11进行渡越时间运算，运算的结果由CPU2采集。温度检测放大器12是高精度运放电路，它是把温度传感器R所采集到温度参数进行放大，然后送入A/D转换器13进行模数转换，然后由CPU2采集后进行温度补偿运算。时基电路14把速度传感器D送来的速度脉冲信号进行处理，由缓冲器15缓冲后送到CPU2进行速度补偿运算。电子钟表电路16是给记录器(黑匣子)17和液晶显示CPU18提供时间信号。记录器(黑匣子)17是记录器(黑匣子)，它分别从缓冲器15、电子钟表电路16提取速度信号和时间信号进行记录，并把记录内容保持12小时。液晶显示CPU18把主CPU2送来数据信号进行处理，并通过液晶显示器19显示出被测目标的坐标位置。信号处理CPU 20由CPU2送来的阀值数据进行报警处理，由灯光报警器L、扬声器Y发出声光报警。
图3示出了按照本实用新型的超声波车用防雾测距装置的工作流程图。其中通过中央处理器处理由速度检测装置和温度检测装置所测得的信号并且综合超声波发射和接收之间的时间差，经过一定的计算以得出前面的车辆与本车之间的距离，并且将此结果通过语言处理或者显示处理来通知本车的司机以及乘员。
此电路由于采用速度补偿电路、温度补偿电路可以适用于不同温度环境下进行动态跟踪测距；由于采用带有数字码特征的超声波信号，有效的解决了在同一范围内有多个车辆进行测距时所产生的互相干扰问题。并且大功率超声波换能器F1和F2分别安装在汽车的前后保险杠上。此电路工作稳定、性能可靠、测量精高度。具有很高的使用价值。
经过测试在雾天出现时，汽车以50km/h的速度行驶，测量的误差值为0.5％m。以80km/h的速度行驶时，所测量的误差值为0.9％m。测试结果可以达到交通部门所提出的使用要求。
权利要求1.超声波车用测距装置，含有超声波收发电路、车速检测装置、主CPU(2)和显示装置，超声波收发电路、车速检测装置和显示装置分别与主CPU(2)相连接，其特征在于，车速检测装置分别含霍尔元件速度传感器(D)、时基电路(14)和缓冲器(15)，速度传感器(D)的输出端与时基电路(14)的输入端相连接，时基电路(14)的输出端与缓冲器(15)的输入端相连接，缓冲器(15)的输出端将检测信号输入到主CPU(2)；在超声波收发电路中含有发送支路和接收支路，在发送电路中，时序控制器(3)的一个输入端与主CPU(2)相连接，一个输出端与接收支路中的可编程运算器(11)相连接并且与超声波收发切换器(7)相连接，另一个输出端与可编程存储器(4)的输入端相连接，可编程存储器(4)的输出端与调制器(5)的输入端相连接，调制器(5)的输出端与一个放大发射电路(6)的输入端相连接，该发射电路(6)的输出端连接到一个超声波收发切换器(7)，在接收支路中，超声波收发切换器(7)的一个输出端与接收放大电路(8)的输入端相连接，接收放大电路(8)的输出端与一个峰值检测器(21)的输入端相连接，该检测器的输出端与检波电路(9)的输入端相连接，检波电路(9)的输出端与整形识别电路(10)的输入端相连接，该识别电路(10)的输出端与可编程运算器(11)的另一个输入端相连接，该运算器(11)的输出端与主CPU(2)的一个输入端相连接，并且超声波收发切换器的另一个输出端与一个换能器切换电路(22)连接，换能器切换电路(22)输入端与主CPU2的一个输出端连接。换能器切换电路(22)的两个输出端分别与两个大功率超声波换能器相连接；显示装置中含有一个用于信号处理的CPU(20)的输入端与主CPU相连接，以将主CPU的输出信号转换为声或光学的显示信号，此外，由可编程存储器(4)、调制器(5)、大功率放大发射电路(6)和大功率超声波换能器(7)组成一个超声波发射装置，即由可编程存储器(4)来预编存储一个特定的号码，例如本车的车牌号码作为数字原码，并按时序向调制器(5)发送，经调制器(5)把该原码信号调制成超声波信号，并通过放大发射电路(6)放大后送至大功率超声波换能器(F1或F2)进行发射。解决了一个在同一范围内多个车辆进行测距时，产生的相互干扰问题。
2.如权利要求1所述的超声波车用测距装置，其特征在于，在主CPU上还连接有一个温度检测电路，其中的温度传感器(R)的输出端与一个温度检测放大器(12)的输入端相连接，该放大器(12)的输出端与一个A/D转换器(13)的输入端相连接，并且A/D转换器(13)的输出信号输入到主CPU以用于在不同温度环境中使用。
3.如权利要求1或2所述的超声波车用测距装置，其特征在于，缓冲器(15)输入到主CPU中的信号也同时输入到一个记录器(黑匣子)中，电子钟表电路(16)产生的时钟信号也同时输入到记录器(黑匣子)(17)中进行记录。
4.如权利要求1、2或3的超声波车用测距装置，其特征在于，在主CPU(2)上还连接有一个显示被测车辆坐标位置的装置，其中主CPU(2)的一个输出端与一个液晶显示CPU(18)的输入端相连接，该显示CPU(18)的另一个输入端用于输入电子钟表电路(16)产生的时钟信号，并且该液晶显示CPU的输出端与液晶显示器(19)的输入端相连接，以在该液晶显示器上显示被测车辆的坐标位置。
5.如上述权利要求之一的超声波车用测距装置，其特征在于，在主CPU(2)上还连接有一个用户设置单元(1)，用于选择前方测距或后方测距。报警的方式以及模拟的或者数字形式的显示方式。
6.如上述权利要求之一的超声波车用测距装置，其特征在于，在主CPU(2)上还连接有一个后切换单元，两个大功率超声波换能器(F1、F2)各置于车辆的前后方，以切换向前或向后发射信号。
专利摘要本实用新型公开了一种超声波车用探测装置。其尤其在雾天行车时能够探测前方(或后方)有无障碍物和车辆行驶。其发射的声波是用车牌号调制而成,解决了在同一范围内有多个车辆测距时产生干扰问题。这一特征也给交管部门今后对车辆实行自动化管理提供了方便。它具有记录功能。一旦发生交通事故,可以把记录内容,作为交管部门判断事故责任的依据。
文档编号G01S15/00GK2476458SQ01221308
公开日2002年2月13日 申请日期2001年5月11日 优先权日2001年5月11日
发明者李兰波, 李兰平 申请人:李兰波, 李兰平