使用超声波相位阵列的对象检测的制作方法
【专利说明】使用超声波相位阵列的对象检测
【背景技术】
[0001] 传感器帮助车辆控制模块执行一些车辆操作。传感器已经变得如此复杂以至于一 些车辆能够自主操作（即没有驾驶员交互或具有有限的驾驶员交互）。一些车辆实现了传 感器融合的概念。就是说，来自包括不同类型的传感器的多个传感器的读数可以组合以提 供对车辆和车辆周围环境的更深的理解。
【发明内容】
[0002] 根据本发明，提供一种车辆，其包含：
[0003] 罩板；
[0004] 传感器阵列，其设置在罩板上，传感器阵列具有多个超声波传感器，每个配置用于 输出传感器信号；
[0005] 处理设备，其配置用于处理传感器信号并控制传感器阵列的操作以至少部分基于 传感器信号产生靠近车辆的对象的三维图像。
[0006] 根据本发明的一个实施例，其中每个超声波传感器由处理设备单独控制。
[0007] 根据本发明的一个实施例，其中单独控制超声波传感器包括分别地脉冲调节每个 超声波传感器。
[0008] 根据本发明的一个实施例，其中传感器阵列包括线性阵列和圆形阵列中的至少一 个。
[0009] 根据本发明的一个实施例，其中每个超声波传感器在大致50kHz到1. 2MHz的频率 范围内进行操作。
[0010] 根据本发明的一个实施例，其中控制传感器阵列的操作包括使传感器阵列的波束 通过多个折射角度进行扫描。
[0011] 根据本发明的一个实施例，其中处理传感器信号包括沿着线性路径处理传感器信 号。
[0012] 根据本发明的一个实施例，其中控制传感器阵列的操作包括动态聚焦传感器阵列 的波束至相对于传感器阵列的不同距离。
[0013] 根据本发明的一个实施例，其中传感器阵列配置用于检测车辆后部的对象。
[0014] 根据本发明的一个实施例，其中传感器阵列配置用于检测车辆前部的对象。
[0015] 根据本发明，提供一种车辆系统，其包含：
[0016] 传感器阵列，其具有多个超声波传感器，每个配置用于输出传感器信号；
[0017] 处理设备，其配置用于处理传感器信号并控制传感器阵列的操作以至少部分基于 传感器信号产生靠近车辆的对象的三维图像。
[0018] 根据本发明的一个实施例，其中每个超声波传感器由处理设备单独控制。
[0019] 根据本发明的一个实施例，其中单独控制超声波传感器包括分别地脉冲调节每个 超声波传感器。
[0020] 根据本发明的一个实施例，其中传感器阵列包括线性阵列和圆形阵列中的至少一 个。
[0021] 根据本发明的一个实施例，其中每个超声波传感器在大致50kHz到1. 2MHz的频率 范围内进行操作。
[0022] 根据本发明的一个实施例，其中控制传感器阵列的操作包括使传感器阵列的波束 通过多个折射角度进行扫描。
[0023] 根据本发明的一个实施例，其中处理传感器信号包括沿着线性路径处理传感器信 号。
[0024] 根据本发明的一个实施例，其中控制传感器阵列的操作包括动态聚焦传感器阵列 的波束至相对于传感器阵列的不同距离。
[0025] 根据本发明的一个实施例，其中传感器阵列配置用于检测车辆后部的对象。
[0026] 根据本发明的一个实施例，其中传感器阵列配置用于检测车辆前部的对象。
【附图说明】
[0027] 图1示出了具有超声波传感器阵列的示例性车辆。
[0028]图2是可以在图1的车辆中执行的示例性系统的框图。
[0029] 图3A-3C示出了具有动态波束聚焦的示例性传感器阵列。
[0030] 图4示出了由图2的系统产生且在用户界面设备上显示的示例性图像。
【具体实施方式】
[0031] 一种示例性车辆包括罩板，设置在罩板上的传感器阵列，以及处理设备。该传感器 阵列具有多个超声波传感器，每个配置用于输出传感器信号。该处理设备配置用于处理传 感器信号并控制传感器阵列的操作以至少部分基于传感器信号产生靠近车辆的对象的三 维图像。三维图像可以通过例如用户界面设备呈现给车辆乘员。因此，乘员可以看到车辆 周围（例如车辆后部）的对象的三维描述，而无需使用外部摄影机。作为选择或此外，该图 像可以被处理并馈送到其他车辆设备和/或传感器。
[0032] 在附图中所示的车辆和系统可以采用许多不同的形式，并且包括多个和/或可替 代的部件和设施。示出的示例性部件并不旨在进行限制。事实上，可以使用附加的或可替 代的部件和/或实施方式。
[0033] 如图1所示，车辆100包括罩板105和传感器阵列110。虽然车辆100示为轿车， 但是车辆100可以包括任何客车或商用车辆，例如轿车、卡车、越野车、出租车、公共汽车等
[0034] 罩板105可以指位于车辆100的前端和/或后端的罩。罩板105通常是由塑料材 料制成的，并且在某些情况下，罩板105具有限定车辆100的前端和/或后端的形状的美学 特性。进一步地，罩板105可以从普通视野遮盖车辆100的某些部件，例如保险杠。罩板 105可以限定用于例如前照灯、格栅、尾灯、雾灯、传感器等的各种开口，。
[0035] 传感器阵列110可以包括配置用于产生帮助操作车辆100的信号的任意数量的传 感器。车辆100可以包括任意数量的传感器阵列110。一个传感器阵列110可以位于靠近 车辆100的前部以检测车辆100的前部的对象，而另一个传感器阵列110可以位于靠近车 辆100的后部以检测车辆100后部的对象。传感器阵列110可以包括例如多个超声波传感 器115 (见图2,以及图3A-C)，该超声波传感器115根据超声波传感器115的位置输出代表 车辆100的前部和/或后部的对象的传感器信号。在一个可能的方法中，一个或多个超声 波传感器115可以设置在罩板105上。作为选择或此外，一个或多个超声波传感器115可 以位于罩板105后部，即，从普通视野被遮挡住。超声波传感器115可以设置成线性阵列、 圆形阵列、半圆形阵列、或任何其它结构，包括更复杂的结构。此外，每个超声传感器115可 以配置用于在一定的频率范围内进行操作。例如，超声波传感器115可以每个配置用于在 大致50kHz至1. 2MHz的频率范围内进行操作。超声波传感器115不需要全部在范围内的 相同的频率进行操作。因此，一个超声波传感器115可以在比至少一个其他超声波传感器 115更高的频率进行操作。
[0036] 图2是用于控制传感器阵列110中的超声波传感器115的示例性系统120的框 图。该系统120包括与每个超声波传感器115通信的处理设备125。处理设备125可以配 置用于控制传感器阵列110的操作以产生靠近车辆100的对象的三维图像。为了创建三维 图像，传感器阵列110可以是2xN阵列或更大的阵列（例如，3xN，4xN等），或在阵列110中 的一些传感器可以配置用于扫描多行（例如，至少两行）的当量。传感器阵列110的操作 可以根据处理设备125接收的传感器信号来控制。处理设备125可以通过单独控制每个超 声波传感器115来控制传感器阵列110的操作。例如，处理设备125可以配置用于分别地 脉冲调节每个超声波传感器115,而不是共同地脉冲调节超声波传感器115。此外，处理设 备125可以配置用于执行波束扫描技术，以例如通过多个折射角度扫描传感器阵列110的 波束。作为选择或此外，处理设备125可以配置用于通过动态聚焦传感器阵列110的波束 (见图3A-3C)至相对于传感器阵列110的不同距离来控制传感器阵列110的操作。处理设 备125可以配置用于处理传感器信号，通过例如沿着线性路径处理信号。
[0037] 系统120可以进一步包括用户界面设备130。用户界面设备130可以配置用于在 车辆100操作期间呈现信息给用户和/或接收来自用户（例如驾驶员）的输入。因此，用 户界面设备130可以位于车辆100的乘客舱。在一些可能的方法中，用户界面设备130可 以包括触敏显示屏幕。在一个可能的方法中，用户界面设备130可以配置用于接收处理设 备125输出的信号。通过用户界面设备130接收的信号可以表示处理过的传感器信号。因 此，用户界面设备130可以用于查看位于车辆100的前部或后部的对象的描绘。
[0038] 图3A-3C示出了具有动态波束聚焦的传感器阵列110。在图3A-3C中示出的传感 器阵列110每行具有8个超声波传感器115 (为清楚起见仅示出一行），虽然可以使用其它 数量的超声波传感器115,如每行可能少至2个传感器115。超声波传感器115设置成线性 阵列。在其它可能的方法中，超声波传感器115可以设置成圆形阵列、半圆形阵列、或任何 其它非线性结构。每个超声传感器