专利名称：倒车雷达缩小侦测死角的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种倒车雷达缩小侦测死角的方法及装置，尤指一种利用改变感应器发射超声波角度配合信道切换及时间差原理以缩小侦测死角的方法及装置。
有关倒车雷达的检测范围，理想上为矩形(如图4所示)，其中最接近车尾两感应器A、B的矩形范围内为最近段a1，距两感应器A、B的矩形范围次近、较远及最远的矩形范围则依序为次近段a2、较远段a3，最远段a4。
然而，倒车雷达发出的超声波信号实际上沿曲面传播，在图4中，感应器A发出的超声波呈扇形传播，感应器B发出的超声波亦呈扇形传播。在这种情况下，当障碍物位于两扇形发射区域交叠的区域b1及两扇形区域相对外侧区域b2内时，倒车雷达将误判障碍物为位于次近段a2，而给予驾驶人错误的提示；当障碍物位于图4中两扇形发射区域未涵盖的区域b3时，则倒车雷达将检测不到任何物体而出现漏报的状况。
显然，上述问题将导致倒车雷达在检测障碍物距离时出现严重错误，尤其当障碍物位于最近段a1时，任何误报或漏报都可能导致车辆撞上障碍物。解决这个问题的关键是缩小图4中的b1、b2、b3等区域的面积。如图5所示，若能将感应器的检测区域由扇形变为椭圆形，倒车雷达的误报和漏报率将可大幅降低。
由上述可知，当倒车雷达的检测范围是如图6所示倒车雷达检测其中一扇形区域时，由感应器A发射超声波并由感应器A接收其自身发射出的超声波，倒车雷达根据发出超声波和接收到反射波的时间差，计算出障碍物到倒车雷达的距离(超声波的传播速度为340m/s)；倒车雷达检测另一扇形区域时，由感应器B发射超声波并由感应器B接收其自身发出的超声波，倒车雷达根据发出超声波和接收到反射波的时间差，计算障碍物到倒车雷达的距离；倒车雷达检测区域b1时将由感应器A发射超声波而由感应器B接收超声波，倒车雷达根据感应器A发出超声波和感应器B接收到反射波的时间差，以判断障碍物到倒车雷达的距离，倒车雷达无法检测位于死角区域b3内的障碍物，故必须尽量缩小该死角区域b3的大小。
欲达成前述目的采取的主要技术手段是采用发射角度较大的感应器代替发射角度较小的感应器，以有效缩小死角区域的范围。
如图7A、图7B所示，图7B所示感应器的发射角度大于图7A所示感应器的发射角度，因此图7B中的区域b3小于图7A的区域b3。实际上，由于波具有反射、衍射等特性存在，超声波并非严格地沿直线传播，因此图7B中的区域b3实际上还会进一步缩小。换言之，透过选择合适的感应器，可以将死角区域b3缩小到可以接受的范围。
本发明次一目的在提供一种可有效避免误动作的倒车雷达当图7B中的区域b3缩小到一定程度后，感应器A发出超声波可能会直接传播到感应器B，而在由感应器A发射超声波，并由感应器B接收反射波时导致误报。假设感应器A到感应器B的距离为ncm，超声波的传播速度为340m/s，因此超声波直接由感应器A传播到感应器B所占用的时间t＝n/34。因为任何三角形的两边之和，恒大于第三边。故无论障碍物位于车辆后方的任何点，其将感应器A发出的信号反射到感应器B的时间均大于时间t。
根据这个原理，当倒车雷达工作在感应器A发射且感应器B接受模式时，倒车雷达不处理t时间内的任何反射波，倒车雷达计算从t时刻起到收到反射波的时间差，并根据该时间差计算障碍物到倒车雷达的距离。
假设障碍物A到感应器A的距离为x、到感应器B的距离为y(如图8所示)，根据椭圆的性质，区域b4内任何点到感应器A和感应器B的距离的和应小于等于x+y。根据这个原理，假如倒车雷达处于感应器A发射、感应器B接收的工作模式时，其检测到的障碍物距离为m，假设感应器A到感应器B的直线距离为k，则当k＜m＜x+y时，可认为障碍物位于第一段，藉此以提高侦测的准确性，降低误报的机率。
本发明又一目的在提供一种可有效缩小侦测死角区域的倒车雷达控制电路，其包括有一中央处理器，是由单芯片及其外围电路组成，具有产生特定频率脉波、计算距离、控制警报及选择信道等功能；一告警电路，主要由蜂鸣器构成，并在中央处理器的控制下，以不同的声音提醒驾驶人距离障碍物的距离，距离越近，蜂鸣器的声音越紧凑；一升压电路，将中央处理器输出的脉波信号进行升压处理后，其输出端是与超声波感应器连接，以驱动超声波感应器发射超声波；一信道选择电路，是在中央处理器的控制下，选择来自特定超声波感应器的微弱电信号(反射波信号)；一放大电路，是信道选择电路选择所输出特定超声波感应器的微弱电信号(反射波信号)进行放大处理。
该放大电路将来自超声波感应器的微弱电信号放大，并将放大后的电信号送入中央处理器进行处理；又中央处理器的工作流程如下其令超声波感应器以40KHz的频率发出超声波，等待感应器的余震消失后立即检测其反射波信号，因超声波传播途中遇到障碍物会有部分波被反射回感应器，故只须计算发出超声波到收到反射波的时间差，即可根据声波在空气中的传播速度340m/s计算出障碍物到感应器的距离。
又超声波感应器在中央控制器的控制下以循环的方式发射和接收超声波，并令每一时间内只有一个超声波感应器发射超声波，也只有一个感应器接收超声波，再透过信道选择电路切换来自超声波感应器的反射波信号并将其送到放大电路进行放大。
图6为一般倒车雷达的侦测死角区域示意图；图7A、图7B为不同发射角度感应器的发射区域示意图；图8为倒车雷达的侦测区域示意图。
图号说明(10)中央处理器 (20)告警电路(30)升压电路(31)(32)升压单元(33)(34)超声波发射电路(40)信道选择电路(50)放大电路(60)稳压电路请配合参阅图2A、图2B、图2C所示，该中央处理器10的第10、11、12、13接脚用于产生40KHz的方波，这些方波信号被送到升压电路30进行放大；中央处理器10的17脚用于控制信道选择电路40(由编号74HC4052(IC1)的电子开关构成)，在该接脚的控制下，信道选择电路40有选择地将来自超声波感应器的反射波电信号送到放大电路50进行放大。
中央处理器10的第18接脚可控制放大电路50的放大倍数，透过该接脚以抑制超声波感应器的余震信号；中央处理器10的第1接脚是用以接收来自放大电路50的放大信号；中央处理器10的第8接脚控制告警电路20的开关，具体而言，该接脚是透过电阻R24、晶体管Q6、电阻R35、可变电阻VR2控制告警电路20中蜂鸣器的工作与否。
再者，升压电路30是由两升压单元31、32组成，每一升压单元31、32分别由两组晶体管及电阻组成，其中晶体管Q2、Q3、电阻R25、R26组成感应器1的升压单元31，对相位相反的两路40KHz方波信号进行升压，升压后的方波信号经变压器T1、电容C10、感应器1(透过接头CON1连接)组成的超声波发射电路33发射超声波。又感应器1接收的反射波信号则透过电容C5、电阻R12送至信道选择电路40，当信道选择电路40选定该信道信号时，即送入放大电路50进行放大。
同理，由晶体管Q4、Q5、电阻R29、R30组成感应器2的升压单元32，是分别连接变压器T2、电容C7组成的超声波发射电路34及电容C4、电阻R3组成反射波检测电路。以透过接头CON2、感应器2发射信号，或经接头CON2接收感应器2接收的信号。
而该信道选择电路40是将来自感应器1、2的反射波信号在中央处理器10的控制下，选择连结到放大电路50。其中信道选择电路40的真值表如下
该放大电路50是由运算放大器IC2A、IC2B、IC2C、IC2D及其外围电路构成的四级放大电路，以放大来自感应器的微弱反射波信号，经过四级放大器放大后的反射波信号送到中央处理器10计算距离。
来自中央处理器10第18脚的信号透过控制二极管D3及晶体管Q1来消除余震，当接脚为低电位时，晶体管Q1截止，运算放大器IC2D的放大量减小，从而抑制感应器的余震；该接脚为高电位时，晶体管Q1导通，运算放大器IC2D有较大的放大量，可以对反射波信号进行有效地放大。
再者，二极管D10、稳压IC IC6/IC5及其外围电阻、电容是构成一稳压电路60，该稳压电路将来自汽车倒车档的+12V电源电压稳压到+5V以供前述电路使用。
由上述说明可看出本发明具体的电路构造及各主要电路的工作原理，至于中央处理器10。
请参阅图3所示，倒车雷达通电后，即由中央处理器10进行初始化，并令蜂鸣器发出“滴”、“滴”两声，表示倒车雷达开始工作，中央处理器10随即对感应器进行自我检测(检测每个感应器的余震情况)。
感应器自我检测完成后，感应器1发射超声波并由感应器1检测反射波，倒车雷达根据发出超声波到检测到反射波所用时间计算障碍物到感应器1的距离；然后感应器2发射超声波并由感应器2检测反射波，倒车雷达再根据发出超声波到检测到反射波所用时间计算障碍物到感应器2的距离。
如果障碍物到感应器1或感应器2的距离小于预先设定最近段的临界值，倒车雷达即判定障碍物位于最近段并驱动蜂鸣器告警。
如果障碍物到感应器1和感应器2的距离均大于最近段的临界值，感应器1发送超声波并由感应器2接收超声波，倒车雷达根据发出超声波至检测到反射波所用时间计算距离，若该距离大于从感应器1到感应器2的直线距离且小于预先设定的值x+y(参看图8的相关描述)，倒车雷达判定障碍物位于最近段并驱动蜂鸣器告警；否则，倒车雷达比较两个距离的最小值，并将最小值作为实际距离，然后比较实际距离和预先设定的各个分段的临界值，以确定障碍物所在的分段区域，再根据分段情况驱动蜂鸣器告警。
倒车雷达不断重复上述过程直到雷达断电。
经上述说明可看出本发明的电路构造、电路工作原理及以中央处理器10为控制中枢的工作流程，以该等设计是采用发射角度较大的超声波感应器取代发射角度较小的超声波感应器，如图7B所示，当采用发射角度较大的超声波感应器时，两感应器A、B的扇形发射区域与车尾间呈现较小的夹角，换言之，两扇形发射区域互不涵盖的死角区域b3远较图7A中采用较小发射角度超声波感应器的死角区域b3已大幅缩小。
又为配合两感应器发射角度的改变，本发明令同一时间内只有一感应器发射信号，亦只有一感应器接收信号，并对特定时间内侦测到的反射信号予以忽略，如此一来，除可有效缩小倒车雷达的侦测死角，更可排除可能发生的漏报、误报情事，而有效确保倒车雷达的侦测准确性。
权利要求
1.一种倒车雷达缩小侦测死角的方法，主要是在车尾处设两组发射角度较大的感应器，并采取信道切换的方式，使同一时间内只有一感应器发射超声波，亦只有一感应器接收超声波，同时忽略特定时间以内接收的反射超声波，以避免两感应器交叉接收到对方发射的信号所造成的误动作。
2.根据权利要求1所述的倒车雷达缩小侦测死角的方法，其特征在于前述特定时间t＝两组感应器的间距/超声波传动速度。
3.一种倒车雷达控制装置，其包括有一中央处理器，具有产生特定频率脉波、计算距离、控制警报及选择信道的功能；一告警电路，并在中央处理器的控制下，提醒驾驶人距离障碍物的距离；一升压电路，将中央处理器输出的脉波信号进行升压处理后，其输出端与超声波感应器连接，以驱动超声波感应器发射超声波；一信道选择电路，是在中央处理器的控制下，选择来自特定超声波感应器的反射波微弱电信号；一放大电路，是信道选择电路选择所输出特定超声波感应器的反射波信号进行放大处理，并送入中央处理器进行处理。
4.根据权利要求3所述的倒车雷达控制装置，其特征在于该中央处理器外围分别连接有一外部振荡电路及一上电复位电路，以组成一中央控制器电路。
5.根据权利要求3所述的倒车雷达控制装置，其特征在于该告警电路主要由蜂鸣器构成，距离越近，蜂鸣器的声音越紧凑。
6.根据权利要求3所述的倒车雷达控制装置，其特征在于该升压电路是由两升压单元组成，每一升压单元分别由两组晶体管及电阻组成，以便对相位相反的两路方波信号进行升压，并分别送至两超声波发射电路。
7.根据权利要求6所述的倒车雷达控制装置，其特征在于该超声波发射电路是由一变压器、电容及一超声波感应器组成；该超声波感应器接收的反射波信号是透过一电容、一电阻构成的反射波接收电路送至信道选择电路。
8.根据权利要求7所述的倒车雷达控制装置，其特征在于该信道选择电路的输入端是分别连接两反射波接收电路，其输出端则连接放大电路，该放大电路是由四级运算放大器组成。
全文摘要
本发明是关于一种倒车雷达缩小侦测死角的方法及装置，主要是在车尾处设两组发射角度较大的感应器，以缩小两感应器发射超声波区域的死角，并由一中央控制电路控制两感应器的发射/接收超声波，该中央控制电路是采取信道切换的方式，使同一时间内只有一感应器发射超声波，亦只有一感应器接收超声波，并同时忽略特定时间以内接收的反射超声波，以避免两感应器交叉接收到对方发射的信号所造成的误动作。
文档编号G01S15/00GK1472545SQ02127450
公开日2004年2月4日 申请日期2002年8月1日 优先权日2002年8月1日
发明者李世雄 申请人:李世雄