一種基於毫米波雷達的倒車控制系統的製作方法
2023-09-19 12:55:35 2
本實用新型屬於車輛配件技術領域，涉及一種倒車控制系統，尤其涉及一種基於毫米波的倒車控制系統。
背景技術：
倒車雷達，即「倒車防撞雷達」，主要有超聲波傳感器、控制器和顯示器等部分組成，是汽車駐車或者倒車時的安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員駐車、倒車和啟動車輛時前後左右探視所引起的困擾，幫助駕駛員掃除視野死角和視線模糊的缺陷。
現有技術中，倒車雷達一般都是採用超聲波測距原理，通過收發超聲波檢測車體與障礙物之間的距離，由控制器進行數據計算後，判斷出障礙物的位置。但是，在進行測距時，有太多的影響因素將直接影響到測距的精度及結果，比如環境溫度、空氣溼度、氣壓、信號傳輸方式等因素都將直接影響倒車雷達的測距精度。在這諸多的影響因素中，環境溫度、空氣溼度、氣壓都屬於非人為可控的因素，但是信號的傳輸方式可以人為進行控制，採用不同的傳輸方式即可影響倒車雷達的測距精度。然而，在眾多的信號傳輸方式中，信號的收發將直接影響到這些信號傳輸方式的測距精度。
申請號為201310518425.7的實用新型專利就公開了一種倒車雷達系統，該倒車雷達系統包括設置與駕駛室前部的顯示裝置和安裝於車尾的探測裝置，顯示裝置和探測裝置通過電源線相連；該顯示裝置包括第一收發電路、顯示屏及第一主控單元；探測裝置包括第二收發電路、探頭及第二主控單元；第一收發電路和第二收發電路通過電源線實現載波通信連接。該倒車雷達系統中，通過把載入波的命令信號/探測信號耦合到電源線上傳輸，再從電源線上耦合取出並解碼出來進行處理。
技術實現要素：
本實用新型的目的在於：提供一種基於毫米波雷達的倒車控制系統，在倒車控制系統中設置一種新穎的毫米波信號收發模塊，提高該倒車控制系統的測距精度。
本實用新型採用的技術方案如下：
一種基於毫米波雷達的倒車控制系統，包括實現信號連接的毫米波信號收發模塊、圖像處理模塊、主控制器、顯示控制模塊和顯示屏，所述圖像處理模塊另一端與顯示屏實現信號連接；還包括有陀螺儀模塊，所述陀螺儀模塊與主控制器實現信號連接；所述毫米波信號收發模塊包括毫米波接收模塊、第一功率放大器P1和發射天線T1；毫米波接收模塊包括接收晶片，接收晶片連接有鎖相環U15，鎖相環U15連接有晶振U16；接收晶片包括壓控振蕩器U1和低噪聲放大器U7，壓控振蕩器U1輸出端通過微帶線連接有倍頻器U2，倍頻器U2的輸出端通過微帶線連接有第二功率放大器P2，第二功率放大器P2的輸出端通過微帶線連接有90°移相器U6和第一混頻器U8，90°移相器U6的輸出端通過微帶線連接有第二混頻器U9，第一混頻器U8的輸入端還通過微帶線連接有低噪聲放大器U7，低噪聲放大器U7的輸入端還通過微帶線連接有接收天線R1，第二混頻器U9的輸入端還通過微帶線連接低噪聲放大器U7的輸出端，第一混頻器U8和第二混頻器U9的輸出端還連接有輸出端OUT1；第一功率放大器P1的輸入端通過微帶線連接於倍頻器U2的輸出端，第一功率放大器P1的輸出端通過微帶線連接發射天線T1。
其中，所述90°移相器包括電晶體VT2、電晶體VT1和電阻R1，電阻R1的一端依次串聯有電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5，電阻R5的另一端電連接有雲母電容C4，雲母電容C4的另一端電連接有電晶體VT2的基極，電阻R1的另一端通過雲母電容C1接信號輸入端Vin，且電阻R1與雲母電容C1的連接處電連接有電晶體VT1的基極；電阻R1和電阻R2的連接處電連接有雲母電容C2，雲母電容C2的另一端電連接有雲母電容C3，雲母電容C3的另一端與電阻R5和雲母電容C4的連接處電連接；電阻R2和電阻R3的連接處與電晶體VT1的集電極電連接，電晶體VT1的發射極與雲母電容C2和雲母電容C3的連接處電連接，且雲母電容C2和雲母電容C3的連接處通過電阻R6接地；電阻R2和電阻R3的連接處還電連接有電阻R7，電阻R7的另一端電連接有電阻R8，電阻R8的另一端與雲母電容C4和電晶體VT2的基極的連接處電連接，電阻R7的另一端還與電晶體VT2的集電極電連接，電阻R7的另一端還連接有電源Vcc；電晶體VT2的發射極與雲母電容C5電連接，雲母電容C5的另一端與信號輸出端Vout電連接，電晶體VT2的發射極與雲母電容C5的連接處還通過電阻R9接地；所述電阻R5為負溫度係數電阻，電阻R4為正溫度係數電阻。
其中，所述圖像處理模塊包括第一儲存器、第一處理器、CPLD和第二儲存器，所述第一儲存器、第一處理器、CPLD和第二儲存器依次通過電導體連接，所述第一處理器通過電導體連接有D/A和A/D，所述A/D通過電導體連接有單片機，所述CPLD通過電導體連接有FLASH和串口，所述D/A通過電導體與FLASH連接，所述A/D通過電導體與串口連接，所述串口通過電導體連接顯示裝置。
其中，還設置有溫度補償模塊，所述溫度補償模塊包括DS18B20，所述DS18B20的GND接口接地，所述DS18B20的VDD接口與電源Vcc連接，所述DS18B20的I/O接口通過接口INIT與主控制器電連接，所述DS18B20的I/O接口還通過電阻R10與電源VCC連接。
綜上所述，由於採用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：
1、本實用新型中，該顯示屏安裝於方向盤上，並採用陀螺儀技術，使顯示屏上的圖像並不會隨方向盤的轉動而旋轉，便於駕駛員在倒車過程中更加直觀地觀察車後路況，減少事故的發生；該毫米波信號收發模塊包括有第一功率放大器P1、發射天線T1、鎖相環U15、晶振U16、壓控振蕩器U1、低噪聲放大器U7、倍頻器U2、第二功率放大器P2、90°移相器U6、第一混頻器U8、第二混頻器U9，第一混頻器輸出Q參考信號，減小了兩個參考信號之間的頻率差，為後期的信號處理提供更有效的數據，可以非常準確地確定接收到的信號的相位，從而提高該倒車雷達的測距精度；此外該收發單元的結構簡單，體積小，生產成本較低。
2、本實用新型中，採用的90°移相器為高精度移相器，提高了第二混頻器輸出的I參考信號輸出的穩定性，提高了毫米波收發模塊中波形輸出穩定性；第一混頻器輸出Q參考信號，減小了兩個參考信號之間的頻率差，為後期的信號處理提供更有效的數據；可以非常準確地確定接收到的信號的相位；此外，採用對正負溫度係數RC元件進行補償的且選擇了溫度係數小的精密雲母電容，將正負溫度係數的R設置到電路，使其溫度係數趨近於Oppm/℃；相比於其他利用昂貴的高精度阻容元件製作的電路，製作的成本較低。
3、本實用新型中，該圖像處理單元包括第一儲存器、第一處理器、CPLD、第二儲存器、D/A、A/D、FLASH和串口，通過該圖像處理單元可以在顯示裝置上顯示出車輛後方的立體圖像，從而能準確地判斷出車輛後方的安全性，提高該倒車雷達的測距精度。
4、本實用新型中，由於環境溫度將直接影響倒車雷達的測距精度，因而還設置溫度補償模塊，該溫度補償模塊的溫度採集電路中採用集成溫度傳感器DS18B20和主控制器，該集成溫度傳感器DS18B20和主控制器構成一個高精度的數字溫度檢測系統，集成溫度傳感器DS18B20為數字式溫度傳感器，其與傳統的熱敏電阻溫度傳感器不同，能夠直接讀出被測溫度值，並通過簡單的編程即可實現9-12位的A/D轉換，使整個系統結構更加簡單，可靠性更高，倒車雷達的測距精度更高，提高該倒車雷達的測距精度。
附圖說明
圖1為本實用新型的結構框圖；
圖2為本實用新型中毫米波信號收發單元的結構框圖；
圖3為本實用新型中90°移相器的電路圖；
圖4為本實用新型中圖像處理模塊的結構框圖；
圖5為本實用新型的溫度補償模塊中溫度採集電路圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
一種基於毫米波雷達的倒車控制系統，包括有毫米波信號收發模塊、圖像處理模塊、主控制器、顯示控制模塊、顯示屏和陀螺儀模塊，該毫米波信號收發模塊和圖像處理模塊信號連接，該圖像處理模塊分別與顯示屏、主控制器信號連接，主控制器與顯示控制模塊信號連接，顯示控制模塊與顯示屏信號連接，該陀螺儀模塊與主控制器信號連接。該毫米波信號收發模塊安裝在車輛的尾部，該顯示屏安裝於方向盤上。該主控器採用一個MCU控制器，由主控器實現對倒車信號的檢測和整個顯示系統的控制。陀螺儀模塊與主控器連接，陀螺儀模塊採集到的信號由主控器接收，經運算處理後，主控制器給顯示控制模塊輸出相應的命令信號，刷新顯示屏顯示的團，使得在轉動方向盤的同時顯示屏上的畫面不隨之旋轉。
該毫米波信號收發模塊採集到的距離信號傳輸至圖像處理模塊進行處理，圖像處理模塊將距離信號轉換為適合顯示屏進行顯示的信號，並將轉換後的信號傳輸至顯示屏進行顯示。主控制器檢測陀螺儀模塊所採集到的信號，並對其進行運算處理後，給顯示控制模塊輸出控制信號，實現在顯示屏上顯示的影像保持穩定，不隨方向盤轉動而旋轉。
該毫米波信號收發模塊包括毫米波接收模塊、第一功率放大器P1和發射天線T1；毫米波接收模塊包括接收晶片，接收晶片連接有鎖相環U15，鎖相環U15連接有晶振U16；接收晶片包括壓控振蕩器U1和低噪聲放大器U7，壓控振蕩器U1輸出端通過微帶線連接有倍頻器U2，倍頻器U2的輸出端通過微帶線連接有第二功率放大器P2，第二功率放大器P2的輸出端通過微帶線連接有90°移相器U6和第一混頻器U8，90°移相器U6的輸出端通過微帶線連接有第二混頻器U9，第一混頻器U8的輸入端還通過微帶線連接有低噪聲放大器U7，低噪聲放大器U7的輸入端還通過微帶線連接有接收天線R1，第二混頻器U9的輸入端還通過微帶線連接低噪聲放大器U7的輸出端，第一混頻器U8和第二混頻器U9的輸出端還連接有輸出端OUT1；第一功率放大器P1的輸入端通過微帶線連接於倍頻器U2的輸出端，第一功率放大器P1的輸出端通過微帶線連接發射天線T1。
該顯示屏安裝於方向盤上，並採用陀螺儀技術，使顯示屏上的圖像並不會隨方向盤的轉動而旋轉，便於駕駛員在倒車過程中更加直觀地觀察車後路況，減少事故的發生；該毫米波信號收發模塊包括有第一功率放大器P1、發射天線T1、鎖相環U15、晶振U16、壓控振蕩器U1、低噪聲放大器U7、倍頻器U2、第二功率放大器P2、90°移相器U6、第一混頻器U8、第二混頻器U9，第一混頻器輸出Q參考信號，減小了兩個參考信號之間的頻率差，為後期的信號處理提供更有效的數據，可以非常準確地確定接收到的信號的相位，從而提高該倒車雷達的測距精度；此外該收發單元的結構簡單，體積小，生產成本較低。
作為優選，該90°移相器包括電晶體VT2、電晶體VT1和電阻R1，電阻R1的一端依次串聯有電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5，電阻R5的另一端電連接有雲母電容C4，雲母電容C4的另一端電連接有電晶體VT2的基極，電阻R1的另一端通過雲母電容C1接信號輸入端Vin，且電阻R1與雲母電容C1的連接處電連接有電晶體VT1的基極；電阻R1和電阻R2的連接處電連接有雲母電容C2，雲母電容C2的另一端電連接有雲母電容C3，雲母電容C3的另一端與電阻R5和雲母電容C4的連接處電連接；電阻R2和電阻R3的連接處與電晶體VT1的集電極電連接，電晶體VT1的發射極與雲母電容C2和雲母電容C3的連接處電連接，且雲母電容C2和雲母電容C3的連接處通過電阻R6接地；電阻R2和電阻R3的連接處還電連接有電阻R7，電阻R7的另一端電連接有電阻R8，電阻R8的另一端與雲母電容C4和電晶體VT2的基極的連接處電連接，電阻R7的另一端還與電晶體VT2的集電極電連接，電阻R7的另一端還連接有電源Vcc；電晶體VT2的發射極與雲母電容C5電連接，雲母電容C5的另一端與信號輸出端Vout電連接，電晶體VT2的發射極與雲母電容C5的連接處還通過電阻R9接地；所述電阻R5為負溫度係數電阻，電阻R4為正溫度係數電阻。
採用正負溫度係數R元件進行補償的方法。具體做法是：將負溫度係數的R分別按一定比例搭配，優選出使其溫度係數趨近於Oppnl，℃的比例。
作為優選，該圖像處理單元包括第一儲存器、第一處理器、CPLD和第二儲存器，第一儲存器、第一處理器、CPLD和第二儲存器依次通過電導體連接，第一處理器通過電導體連接有D/A和A/D，所述A/D通過電導體連接有單片機，CPLD通過電導體連接有FLASH和串口，D/A通過電導體與FLASH連接，A/D通過電導體與串口連接，串口通過電導體連接顯示裝置。
該圖像處理單元包括第一儲存器、第一處理器、CPLD、第二儲存器、D/A、A/D、FLASH和串口，通過該圖像處理單元可以在顯示裝置上顯示出車輛後方的立體圖像，從而能準確地判斷出車輛後方的安全性，提高該倒車雷達的測距精度。
作為優選，還設置有溫度補償模塊，溫度補償模塊包括DS18B20，DS18B20的GND接口接地，DS18B20的VDD接口與電源Vcc連接，DS18B20的I/O接口通過接口INIT與主控制器電連接，DS18B20的I/O接口還通過電阻R10與電源VCC連接。
由於環境溫度將直接影響倒車雷達的測距精度，因而還設置溫度補償模塊，該溫度補償模塊的溫度採集電路中採用集成溫度傳感器DS18B20和主控制器，該集成溫度傳感器DS18B20和主控制器構成一個高精度的數字溫度檢測系統，集成溫度傳感器DS18B20為數字式溫度傳感器，其與傳統的熱敏電阻溫度傳感器不同，能夠直接讀出被測溫度值，並通過簡單的編程即可實現9-12位的A/D轉換，使整個系統結構更加簡單，可靠性更高，倒車雷達的測距精度更高，提高該倒車雷達的測距精度。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。