专利名称：基于视觉的智能轨迹诱导倒车辅助装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能轨迹诱导倒车辅助装置，特别是一种基于视觉感知计算 的智能轨迹诱导倒车辅助装置。
背景技术：
现有技术中的智能倒车系统一般由倒车雷达、摄像头、视频输入输出和核心处理 器组成。这些智能倒车系统由于处理器能力受限，对摄像头读入的图像信息直接输出显示， 轨迹的生成单独依靠第三方倒车雷达和软件描绘处理，属于静态倒车轨迹，实现动态轨迹 倒车引导需要第三方的方向盘转角传感器获取轨迹的方向，使得现有的动态轨迹倒车系统 安装麻烦，维护不便，难以市场推广。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种功能更强大、能够实现智能轨迹倒车诱导预测， 通过图像处理方式实现人机友好的可视智能轨迹诱导倒车装置。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是处理单元分别与电源单元、存储 单元、视频输入/输出单元、雷达测距单元、复位信号产生单元和CAN总线收发单元互连，电 源单元分别与存储单元和视频输入/输出单元互连，视频输入/输出单元连接复位信号产 生单元。本实用新型采用倒车系统的摄像头感知周围环境获取的图像，通过图像软计算的 方法实现倒车轨迹精准预测，对汽车倒车参数信息进行综合处理，实现安全诱导倒车，具有 体积小、功耗低，安装方便等优点。
[0006]图1为本实用新型工作原理方框图。图2-1为图1中处理单元101的电路原理图。图2-2为图2-1的续图。图3为图1中电源单元102的电路原理图。图4为图1中存储单元103的电路原理图。图5为图1中视频输入/输出单元104的电路原理图图6为图1中雷达测距单元105的电路原理图。图7为图1中复位信号产生单元106的电路原理图。图8为图1中CAN总线收发单元107的电路原理图。
具体实施方式参照图1，本实用新型包括处理单元101、电源单元102、存储单元103、视频输入/ 输出单元104、雷达测距单元105、复位信号产生单元106和CAN总线收发单元107，各单元均与处理单元101互连，电源单元102分别与存储单元103和视频输入/输出单元104互 连，视频输入/输出单元104还连接复位信号产生单元106。处理单元101用以存储控制 程序代码，为做图像处理提供存储空间，对视频输入单元输入的图像、CAN总线收发单元送 来的汽车参数以及倒车雷达提供的车尾距障碍物的距离信息做综合信息处理。视频输入/ 输出单元104用以采集和输出视频图像，CAN总线收发单元107用以从汽车CAN线上获取 汽车倒车时汽车的相关参数信息。雷达测距单元105用来从雷达测距装置中直接获取距离 数据。复位信号产生单元106用以在装置上来的时候为整个系统提供复位信号。电源单元 102为上面所述所有单元供电，电源单元102还包括3个电源指示灯，当电源正确输入电源 的时候，三个指示灯亮，明确指示装置的工作状态，电源单元102只有当汽车进入倒车档的 时候才工作，其它时间都处在低功耗模式，以降低功耗。参照图2，处理单元101由图2-1的处理单元电路111和图2-2的处理单元电路 112组成。处理单元电路111包括处理单元芯片U12，电阻器R36，R37，R38，R39，R40, R44， R45,电容器C28，C30, C32，C33，C34，C35，电感器L6，L7和有源晶振Y3。处理单元电路112 包括处理单元芯片U13。处理单元芯片U12的第AE4、C5、B5脚分别通过串联电阻器R37、 R44、R45连接3. 3V电源，第AA2、B4、E2脚通过串联电阻器R38、R39、R40连接地；第AC2脚 经过电阻器R36串联后连接有源晶振TO的第3脚，同时并联电容器C31到地，Y3的4脚串 联电感器L6与电源3. 3V连接，并在第4引脚上并联两个电容器以8，C30到地J3第1脚悬 空不接，第2脚接地 ’U12的V6脚通过并联的电容器C33，C34，C35接地，电感器L7 —端连 接处理芯片U12的V6脚，另一端连接3. 3V电源，并通过电容器C32接地 ’U12的P4脚连接 复位信号产生单元芯片U14的第1脚；第F1、F2、F3、F4脚分别连接处理单元芯片U13的第 18、17、16、15脚；第K24、K23、L26脚分别连接U13的第40、39、43脚；处理单元芯片U13的 第2脚连接复位信号产生单元芯片U14的第1脚；第19、20、38、41、42、53脚分别连接到U12 的 AEA[3. · 22]的相应脚；第 28、29、30、33、34、35、36、37 脚分别连接到 U12 的 TED[0. · 63] 的相应脚；第21脚连接到U12的J25脚；第26脚连接到U12的K26脚；第9、13、31、45、59、 63、80、94 直接接 3. 3V 电源；第 10、11、32、46、60、65、79、93 直接接地。参照图3，电源单元102由电源芯片U2、U4、U5，电阻器Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、 R15、R16、R17、R18、R19、R20、R22、R23、R24、R25、R26，电容器 Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、 C9、C10、C11、C12，电感器 L1、L3、L4、L5 和红光二极管 D1、D2、D3 组成。电源芯片 U2、U4、U5 的第1脚直接数字地；第2脚分别通过电容器C4、C8、C12接数字地，并与5V电源连接；第 3脚分别直接接模拟地；第4脚分别与电阻器R4、R5，R17、R18，R24、R25连接，R4、R17、R24 的另一端接数字地，R5、R18、R25的另一端分别与电感器Li、L3、L4连接，电感器Li、L3、14 的另一端分别与U2、U4、U5的第8脚连接，并且U2、U4、U8的第7、8脚连在一起；U2、U4、U8 的第5脚分别通过串联电阻器R3、电容器C3，R16、C7，R23、Cll接模拟地；第6脚分别通过 串联电阻器RU R7、R20接5V电源；3. 3V、1. 4V、1. 8V电源输出分别并联电容器Cl、C2，C5、 C6，C9、C10到地，并且分别与电感器L1、L3、L4连接，且分别通过电阻器R2、红光二极管D1， R15、D2，R22、D3接数字地；电阻器R6、R19、R26两端分别连接数字地和模拟地；1. 8V电源 通过串联电感器L5输出1. 8VA。参照图4，存储器单元103包括存储器芯片Ul、U3、U6，电阻器R21，电容器C36、 C37、C38、C39、C40、C41、C42、C43、C44、C45。Ul、U3 的 DQ[0. . 31]分别与处理芯片 U12 的TED相应脚连接；第22、23、Α[0· · 11]脚分别与U12的TEA[3. · 22]相应脚连接；第 17脚与U12的K26脚连接；第18脚与U12的J25脚连接 ’第19脚与U12的J24脚连接；第 20脚与U12的K25脚连接；第67脚与U12的L25脚连接；第68脚与U12的E6脚连接；第 86、72、58、44、6、12、32、38、46、52、78、84 直接接地；第 1、15、29、43、3、9、35、41、49、55、75、 81直接接3. 3V电源；Ul的第16,71,28,59脚分别与U12的L24、L23、M26、M25连接，U3的 第 16、71、28、59 脚分别与 U12 的 R26、R25、T23、T22 连接；C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42、 C43、C44、C45并联在3. 3V电源与地之间；存储芯片U6的D[0. · 7]、Α[0. · 18]脚分别与处理 器芯片U12的TED、TEA [3. · 21]相连；第37、38、39脚分别与处理器芯片U13的第 48、47、49连接；第9、24脚分别与U12的K26、J25脚连接；第22脚与U13的52脚连接；第 10脚与复位芯片U14的第1脚连接；第30、31脚连在一起接3. 3V电源 ’第23、39脚连在一 起直接接地，C13、C14并联在3. 3V电源与地之间；第11脚通过串联电阻器R21与3. 3V电 源连接，其它脚悬空不接。参照图5，视频输入/输出单元104由视频输入电路141，视频输出电路142组成。 其中视频输入电路141由视频AD芯片U7，电阻器R10、R27、R28、R29，电容器C15、C16、C17、 C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C27，电感器L2，晶振Yl和视频接插件Pl组成；视频输出 电路142由视频DA芯片U8，电阻器R8、R9、Rll、R12、R13、R14，电容器C25、C26、C29，视频 接插件P3、P4。视频AD芯片U7的第1脚通过串接电容器C22连接电阻器R27、R28，R27的 另一端接电感器L2，L2的另一端连接P2，似8的另一端连接数字地 ’第2脚通过串联C23连 接模拟地；第四、30脚分别连接电容器C20的两端，电容器C20的一端通过电容器C21接数 字地，另一端通过电容器CM接数字地；第5、6脚分别接Yl的两端，并且分别接电容器C18、 C19接数字地；第11、12、13、14、15、16、17、18脚分别接处理器芯片U12的AC8、AD8、AC7、 AD7、AE7、AC6、AD6、AE6脚；第9、27脚分别连接U12的AF8、AF4脚；第21,22脚分别连接 U12的E4、D3脚；第8脚连接复位芯片U14的第1脚；第28脚通过电阻器RlO连接3. 3V电 源；第3、7、19、31脚直接接数字地，第32、4脚连接电源1.8VA;第20脚连接电源1.8V;第10 脚与电源3. 3V连接；第23、M、25J6脚位空脚；电阻器似9两端分别接3. 3V电源和U7的 第11脚；电容器C15、C16的两端分别与1. 8VA电源和模拟地连接；电容器C17的两端分别 与电源1. 8V和数字地连接；电容器C27的两端分别与电源3. 3V和数字地连接；视频DA芯 片 U8 的第 9、10、11、12、13、14、15、16 脚分别与处理器芯片 U12 的 AD15、AE15、AB16、AC16、 AD16、AE16、AF16、AF17 连接；第 4、7、8 脚分别与 U12 的 AF12、AC17、AE17 连接；第 25、28、 31、36脚接电源 3. 3VA ；第 6、17、39脚电源 3. 3V ；第 19、44、；35、2、3、21、5、18、38脚接数字地； 第32、33脚接模拟地；第41、42脚分别与U12的E4、D3连接；第40脚与复位芯片U14的第 1脚连接；第30脚通过串联电阻器R8与视频接插件P3相连；第43、37、34脚悬空不接；第 24,27脚分别串联电阻器R9、R14与视频接插件P4的第3、4脚连接，P4的第1、2脚直接接 地；电阻器Rll、R12、R13的两端分别接模拟地和P4的第3、4脚、P3 ；电容器C25、C26两端 分别与电源3. 3VA和模拟地相连；以9两端分别连电源3. 3V和数字地；。参照图6，雷达测距单元105是由一个接插件J3组成。J3的第1、2、3、4、5、6、7脚 分别连接在处理芯片U13的第70、71、72、73、74、75、76、77脚；第9脚直接接地；第10脚接 电源3. 3V.参照图7，复位信号产生单元106包括复位芯片U14，电阻器R50，电容器C46和按键Sl。复位芯片U14的第3脚与按键Sl连接，Sl的另一端接地；第2脚通过电容器C46与 第5脚连接，且第5脚与电源3. 3V相连。参照图8，CAN总线收发单元107由CAN总线控制芯片U10、CAN总线收发芯片Ull、 电平转换芯片 U9,电阻器 R30、R31、R32、R33、R34、R35，电容器 C19、C20、C21、C22、C23、C24， 接插件P2和晶振Y2组成。CAN总线控制芯片UlO的第23、24、25、26、27、28、1、2分别与U9 的 47、46、44、43、41、40、38、37 脚连接；UlO 的第 3、4、5、6、17 分别与 U9 的 27、26、29、30、33 ； 第9、10脚分别与晶振Y2的第1、2脚连接，且第9脚通过电容器C20、电阻器R32接地，第 10脚通过电容器C21接地，Y2的0脚接地；第11、12、18、22脚直接接5V电源；第8、15、21 脚直接接地；第19脚通过电阻器R30接5V电源，通过电阻器R31接地，且19脚与CAN总线 收发芯片Ull的第2脚连接；第13脚与Ull的第1脚相连；第16脚与电平转换芯片U9的 第19脚相连；第7、14、20脚为空脚；U9的第7、18、31、42脚直接接3. 3V电源；第2、3、5、6、 8、9、11、12脚分别与U12的TED[00. .07]相应脚连接；第13、14、16、17、19、20、32脚分别与 U13 的 100、99、98、97、1、96 脚连接；第 1 脚和 U12 的 M5 脚连接；第 28、34、39、45、24、48、25、 4、10、15、21脚直接与地相连；其余脚悬空不连接；电容器C19的两端分别连接电源5伏和 地；CAN总线收发芯片Ull的第4脚通过电阻器R35接地；第7、8脚分别与电阻器R33、R34 连接，R33、R34的另一端与P2的第2、1脚相连，电容器C22、C23分别接在P2的第2、1脚和 地连接；第5脚直接接地；第6脚直接接5伏电源；第4脚为空脚；电容器CM接在5伏电 源和地之间。参照图9，为处理器U12、U13的调试JTAG接口，包括接插件Jl、J2，电阻器R41、 R42、R43、R46、R47、R48、R49。Jl 的第 1、2、3 脚分别与 U12 的 E15、D14、A18 连接；第 4、8、 10、12脚直接接地；第5脚接3. 3伏电源；第7、13、14脚分别通过电阻器R41、R43、R42与 U12的B18、A15、C14连接；第9脚与第11脚直接相连;J2的第1、3、5、9脚分别通过串接电 阻器R49、R48、R47、R46接3. 3伏电源；第2、10脚接地，第4脚接3. 3伏电源；第6、7、8脚 为空脚。本实用新型工作原理如下当装置打开电源的时候装置开始正常工作，此时处 理单元101的芯片都处于低功耗模式，当汽车进入倒车档位的时候，视频输入/输出单元 104中的视频输入电路141将广角摄像头采集的车后方的图像进行数字化并送入处理单元 101，与此同时处理芯片U12和U13协作从CAN总线收发单元107中接收汽车此时的方向 盘打过的角度及汽车的速度等汽车倒车参数，然后U12通过这些参数计算出汽车的倒车轨 迹，同时U12还将通过雷达测距单元105接收雷达测距装置发送过来的车尾距离后面障碍 物距离的数据，此时U12将倒车轨迹和雷达的数据一起叠加到视频输入的图像上并送视频 输入电路142，将图像显示到车内的多媒体显示器上，使司机很清楚的看到此时汽车后面的 图像，了解车尾距车后障碍物的距离及汽车倒车将要走过的轨迹，假如在这个轨迹当中有 障碍物，司机应该及时调整方向盘，这样就可以使司机快速准确的将车倒到正确的位置。当 汽车不是倒档后，倒车装置马上进入低功耗模式，以节约电能。在这个装置中复位信号产生 单元106为整个装置在上电的时候提供一个用以初始化的复位信号，存储器单元103的作 用是存放此倒车装置的软件代码，并且为处理器U12处理图像提供存储空间，电源单元102 为整个装置提供所需电源，其中处理芯片需要3. 3伏的IO电源和1.4伏的核电源，视频AD 芯片还需要1.8伏的电源。
权利要求1.一种基于视觉的智能轨迹诱导倒车辅助装置，包括处理单元(101)和电源单元 (102)，其特征是处理单元(101)分别与电源单元(102)、存储单元(103)、视频输入/输出 单元(104)、雷达测距单元(105)、复位信号产生单元(106)和CAN总线收发单元(107)互 连，电源单元(10 分别与存储单元(10 和视频输入/输出单元(104)互连，视频输入/ 输出单元(104)连接复位信号产生单元(106)。
2.根据权利要求1所述的基于视觉的智能轨迹诱导倒车辅助装置，其特征是所述处 理单元(101)包括处理单元芯片U12，处理单元芯片U12的第AE4、C5、B5脚分别通过串联 电阻器R37、R44、R45连接3. 3V电源，第AA2、B4、E2脚通过串联电阻器R38、R39、R40连接 地；第AC2脚经过电阻器R36串联后连接有源晶振TO的第3脚，同时并联电容器C31到地， 有源晶振Y3的4脚串联电感器L6与电源3. 3V连接，并在第4引脚上并联两个电容器C28， C30到地，有源晶振TO第1脚悬空不接，第2脚接地 ’U12的V6脚通过并联的电容器C33， C34,C35接地，电感器L7 —端连接处理芯片U12的V6脚，另一端连接3. 3V电源，并通过电 容器C32接地；U12的P4脚连接复位信号产生单元芯片U14的第1脚；第F1、F2、F3、F4脚 分别连接处理单元芯片U13的第18、17、16、15脚；第K24、K23、L26脚分别连接U13的第 40,39,43脚；处理单元芯片U13的第2脚连接复位信号产生单元芯片U14的第1脚；第19、 20、38、41、42、53 脚分别连接到 U12 的 AEA[3. · 22]的相应脚；第 28、29、30、33、34、35、36、37 脚分别连接到U12的TED的相应脚；第21脚连接到U12的J25脚；第26脚连接到 U12 的 K26 脚；第 9、13、31、45、59、63、80、94 直接接 3. 3V 电源；第 10、11、32、46、60、65、79、 93直接接地。
3.根据权利要求1所述的基于视觉的智能轨迹诱导倒车辅助装置，其特征是所述电 源单元(102)包括电源芯片U2、U4、U5，电源芯片U2、U4、TO的第1脚直接数字地 ’第2脚分 别通过电容器C4、C8、C12接数字地，并与5V电源连接；第3脚分别直接接模拟地；第4脚 分别与电阻器R4、R5，R17、R18，R24、R25连接，电阻器R4、R17、R24的另一端接数字地，R5、 R18、R25的另一端分别与电感器L1、L3、L4连接，电感器L1、L3、14的另一端分别与U2、U4、 U5的第8脚连接，并且U2、U4、U8的第7、8脚连在一起；U2、U4、U8的第5脚分别通过串联 电阻器R3、电容器C3，R16、C7，R23、C11接模拟地；第6脚分别通过串联电阻器R1、R7、R20 接5V电源；3. 3VU.4VU.8V电源输出分别并联电容器C1、C2，C5、C6，C9、C10到地，并且分 别与电感器L1、L3、L4连接，且分别通过电阻器R2、红光二极管Dl，R15、D2，R22、D3接数字 地；电阻器R6、R19、R26两端分别连接数字地和模拟地；1. 8V电源通过串联电感器L5输出 1. 8 VA ο
4.根据权利要求1所述的基于视觉的智能轨迹诱导倒车辅助装置，其特征是所述存 储器单元(103)包括存储器芯片U1、U3、U6，存储器芯片U1、U3的DQ[0. . 31]分别与处理芯 片U12的TED[00. · 63]相应脚连接，第22、23、A[0. · 11]脚分别与U12的TEA[3. · 22]相应 脚连接；第17脚与U12的K26脚连接；第18脚与U12的J25脚连接；第19脚与U12的J24 脚连接；第20脚与U12的K25脚连接；第67脚与U12的L25脚连接；第68脚与U12的E6 脚连接；第 86、72、58、44、6、12、32、38、46、52、78、84 直接接地；第 1、15、四、43、3、9、35、41、 49、55、75、81 直接接 3. 3V 电源；Ul 的第 16、71、28、59 脚分别与 U12 的 L24、L23、M26、M25 连 接，U3 的第 16、71、28、59 脚分别与 U12 的 R26、R25、T23、T22 连接；C36、C37、C38、C39、C40、 C41、C42、C43、C44、C45并联在3. 3V电源与地之间；存储芯片U6的D[0. · 7]、Α[0. · 18]脚分别与处理器芯片U12的TED、TEA[3. · 21]相连；第37、38、39脚分别与处理器芯 片U13的第48、47、49连接；第9、24脚分别与U12的K26、J25脚连接；第22脚与U13的52 脚连接；第10脚与复位芯片U14的第1脚连接；第30、31脚连在一起接3. 3V电源；第23、 39脚连在一起直接接地，C13、C14并联在3. 3V电源与地之间 ’第11脚通过串联电阻器R21 与3. 3V电源连接。
5.根据权利要求1所述的基于视觉的智能轨迹诱导倒车辅助装置，其特征是所述视 频输入/输出单元(104)的视频输入电路由视频々0芯片价、电阻器1 10、1027、1 28、1 29，电 容器 C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C27,电感器 L2,晶振 Yl 和视频接插 件Pl组成；视频输出电路由视频DA芯片U8、电阻器R8、R9、R11、R12、R13、R14，电容器C25、 C26、C29和视频接插件P3、P4组成；视频AD芯片U7的第1脚通过串接电容器C22连接电 阻器R27、R28，R27的另一端接电感器L2，L2的另一端连接P2，R28的另一端连接数字地； 第2脚通过串联C23连接模拟地；第29,30脚分别连接电容器C20的两端，电容器C20的一 端通过电容器C21接数字地，另一端通过电容器CM接数字地；第5、6脚分别接Yl的两端， 并且分别接电容器C18、C19接数字地；第11、12、13、14、15、16、17、18脚分别接处理器芯片 U12 的 AC8、AD8、AC7、AD7、AE7、AC6、AD6、AE6 脚；第 9、27 脚分别连接 U12 的 AF8、AF4 脚；第 21,22脚分别连接U12的E4、D3脚；第8脚连接复位芯片U14的第1脚；第28脚通过电阻器 RlO连接3. 3V电源；第3、7、19、31脚直接接数字地，第32、4脚连接电源1. 8VA ；第20脚连 接电源1. 8V ；第10脚与电源3. 3V连接；第23、24、25J6脚位空脚；电阻器似9两端分别接 3. 3V电源和U7的第11脚；电容器C15、C16的两端分别与1. 8VA电源和模拟地连接；电容 器C17的两端分别与电源1.8V和数字地连接；电容器C27的两端分别与电源3. 3V和数字 地连接；视频DA芯片U8的第9、10、11、12、13、14、15、16脚分别与处理器芯片U12的AD15、 AE15、AB16、AC16、AD16、AE16、AF16、AF17 连接；第 4、7、8 脚分别与 U12 的 AF12、AC17、AE17 连接；第 25、28、31、36 脚接电源 3. 3VA ；第 6、17、39 脚电源 3. 3V ；第 19、44、35、2、3、21、5、 18,38脚接数字地；第32,33脚接模拟地；第41,42脚分别与U12的E4、D3连接；第40脚与 复位芯片U14的第1脚连接；第30脚通过串联电阻器R8与视频接插件P3相连；第43、37、 34脚悬空不接；第M、27脚分别串联电阻器R9、R14与视频接插件P4的第3、4脚连接，P4 的第1、2脚直接接地；电阻器Rll、R12、R13的两端分别接模拟地和P4的第3、4脚、P3 ；电 容器C25、C26两端分别与电源3. 3VA和模拟地相连；以9两端分别连电源3. 3V和数字地。
6.根据权利要求1所述的基于视觉的智能轨迹诱导倒车辅助装置，其特征是所述雷 达测距单元(105)由一个接插件J3组成，接插件J3的第1、2、3、4、5、6、7脚分别连接在处 理芯片U13的第70、71、72、73、74、75、76、77脚，第9脚直接接地，第10脚接电源3. 3V ；复 位信号产生单元(106)包括复位芯片U14，复位芯片U14的第3脚与按键Sl连接，按键Sl 的另一端接地；第2脚通过电容器C46与第5脚连接，且第5脚与电源3. 3V相连。
7.根据权利要求1所述的基于视觉的智能轨迹诱导倒车辅助装置，其特征是所述CAN 总线收发单元(107)由CAN总线控制芯片U10、CAN总线收发芯片U11、电平转换芯片U9、电 阻器 R30、R31、R32、R33、R34、R35、电容器 C19、C20、C21、C22、C23、C24，接插件 P2 和晶振 Y2组成。
专利摘要本实用新型公开了一种基于视觉的智能轨迹诱导倒车辅助装置，处理单元分别与电源单元、存储单元、视频输入/输出单元、雷达测距单元、复位信号产生单元和CAN总线收发单元互连，电源单元分别与存储单元和视频输入/输出单元互连，视频输入/输出单元连接复位信号产生单元，采用倒车系统的摄像头感知周围环境获取的图像，通过图像软计算的方法实现倒车轨迹精准预测，对汽车倒车参数信息进行综合处理，实现安全诱导倒车，具有体积小、功耗低和安装方便等优点。
文档编号B60R1/02GK201816515SQ20092028427
公开日2011年5月4日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者丁燕琼, 奚吉, 张卓, 张学武, 徐立中, 李庆武, 林善明, 梁瑞宇, 段敦勤 申请人:河海大学常州校区