一種無主機泊車雷達系統的製作方法

2023-05-10 06:53:36 1

本實用新型涉及一種汽車泊車雷達系統，尤其涉及一種無主機泊車雷達系統。

背景技術：

如圖1，傳統的泊車雷達系統，又稱倒車雷達系統，一般包含主機81，多個感測器82（也俗稱探頭）以及至少一個報警器83，該多個感測器82分別與主機81相連，並在主機81的控制下協調工作，每個感測器82探測障礙物獲得數據並傳輸給主機81，主機81分析數據並判斷障礙物距離，當實際距離較近符合報警提示條件時，主機81驅動蜂鳴報警器83進行聲音報警提示。通常，主機81安裝布置於汽車車身內，多個感測器82布置於汽車前方及或後方汽車保險槓上，各個感測器成一定的距離布設，因此會造成感測器82與主機81之間的信號傳輸以及電源饋電等十分複雜，其不僅會增加線束及主機81的成本，而且過長的數據線也容易遭受幹擾。

針對上述問題，人們開發出了無主機的泊車雷達系統，公告號為CN1892249A，無主機倒車雷達系統，如圖2所示，其包括一個主感測器91以及一個或一個以上的從屬感測器92，該主感測器91具有障礙物探測功能，並協調控制各從屬感測器92的工作時序並與之通訊，其取消了主機的設置，從而能排除主機的影響。同時由於主感測器91與從屬感測器92均設置在保險槓上，故使得整個雷達系統能縮短連接線的長度。

公告號為CN102129076A，一種串聯結構的無主機泊車雷達系統，如圖3所示，系統具有多個感測器71，每一個感測器的第一端子均通過內部網絡72與相鄰感測器的第二端子相連而形成串聯結構，並實現各個感測器71之間的信息傳遞。每一個感測器71均包括CPU模塊（微處理器）、通訊模塊、超聲波傳感器、驅動發送模塊和超聲波接收模塊。此方案主要優點為：一、提高了系統的反應速度，二、系統可以實現三角定位測量及計算功能。

公告號為CN103592649A，一體式泊車雷達系統，如圖4所示，系統包括主感測器50以及至少一個從屬感測器60，主感測器50包括CPU模塊51、第一超聲波傳感器52、主驅動模塊53、主放大模塊54以及至少一個從驅動模塊，該CPU模塊內置有A/D轉換模塊，CPU模塊51通過主驅動模塊53而驅動第一超聲波傳感器52，該第一超聲波傳感器52通過主放大模塊54而將反射模擬信號放大輸送至CPU模塊51的A/D轉換模塊。每一從屬感測器60均為不帶CPU的模擬感測器（模擬探頭），主感測器CPU模塊通過一個從驅動模塊而驅動一個從屬感測器60，每一從屬感測器60則將反射模擬信號放大輸送至主感測器CPU模塊的A/D轉換模塊。由於每一從屬感測器均為模擬感測器，與帶CPU的數字感測器（數字探頭）相比，此方案系統成本優勢明顯。

以上，公告號為CN1892249A無主機倒車雷達系統中的主感測器91、從屬感測器92，及公告號為CN102129076A一種串聯結構的無主機泊車雷達系統中的感測器71，其每個感測器中均包含有CPU模塊（微處理器），從而系統成本都較高。而公告號為CN103592649A的一體式泊車雷達系統，雖然從屬感測器皆為模擬感測器，從而降低了系統的成本，但是，因為從屬感測器所傳輸信號為模擬信號，非數字脈衝信號或數位訊號，模擬信號在導線上傳輸時容易受幹擾，特別是當系統在汽車前後保險槓上均設置有感測器的情形下，主感測器與部分從屬感測器由車前至車後過長的傳輸導線更易遭受各種電器幹擾；故此方案，系統的抗幹擾能力較差。同時因為採用CPU模塊A/D模塊對各個感測器所收入模擬信號進行處理，存在以下問題：一，因A/D模塊處理效率偏低，不便於系統實現三角定位測量及計算功能；二，因為需選取具有多路A/D模塊的CPU，因此導致所選CPU成本偏高，從而導致主感測器成本偏高。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種結構經過改進、成本低、工作更可靠穩定、效率高的無主機泊車雷達系統。

為實現上述目的，本實用新型一種無主機泊車雷達系統，包括一個主感測器、並聯設置的若干個從屬感測器，其中，

主感測器包括CPU模塊12、第一數字脈衝模塊14、第一超聲波單元、並聯設置的若干個數字脈衝傳輸模塊；

從屬感測器20包括第二數字脈衝模塊24、第二超聲波單元；

若干個數字脈衝傳輸模塊分別與第一數字脈衝模塊14、第二數字脈衝模塊24雙向傳輸聯通；CPU模塊12發送數字脈衝信號經過數字脈衝傳輸模塊分別傳輸至第一數字脈衝模塊14、若干個第二數字脈衝模塊24，並由第一數字脈衝模塊14輸入第一超聲波單元、由第二數字脈衝模塊24輸入第二超聲波單元；

第一超聲波單元、第二超聲波單元工作的模擬信號分別經第一數字脈衝模塊14、第二數字脈衝模塊24轉換成返回數字脈衝信號，並經所對應的數字脈衝傳輸模塊輸入CPU模塊，再由CPU模塊12分別計算得出主感測器10、若干個從屬感測器與對相應被測物體的距離測量結果。

進一步，所述CPU模塊內設置有CCP模塊，CCP模塊的某一管腳向外發送所述數字脈衝信號。

進一步，所述返回數字脈衝信號輸入所述CCP模塊的相應管腳後，傳輸至所述CPU模塊。

進一步，所述主感測器內設置有檢測控制及通信模塊18，該檢測控制及通信模塊18外連接泊車雷達系統的開關及開關指示燈。

進一步，所述檢測控制及通信模塊18內設置有LIN/CAN總線通訊接口模塊，以實現雷達系統與車載總線模塊的通訊。

進一步，所述檢測控制及通訊模塊18直接連接有蜂鳴器，並能夠驅動蜂鳴器進行聲音報警提示。

進一步，所述主感測器10設置於汽車的後保險槓上。

進一步，所述第一超聲波單元包括第一超聲波發射模塊15、第一超聲波傳感器16，第一超聲波接收模塊17。

進一步，所述數字脈衝信號經所述數字脈衝傳輸模塊及所述第一數字脈衝模塊14簡單放大處理後，輸入所述第一超聲波發射模塊15，所述第一超聲波發射模塊15將信號升壓放大後，驅動所述第一超聲波傳感器16工作。

進一步，所述第一超聲波傳感器16發射超聲波，所述第一超聲波接收模塊17對物體反射的模擬信號進行接收及放大處理，放大後的模擬信號輸入所述第一數字脈衝模塊14並轉換為所述返回數字脈衝信號。

進一步，所述第二超聲波單元包括第二超聲波發射模塊25、第二超聲波傳感器26，第二超聲波接收模塊27。

進一步，所述數字脈衝信號經所述數字脈衝傳輸模塊及所述第二數字脈衝模塊24，簡單放大處理後輸入所述第二超聲波發射模塊25，所述第二超聲波發射模塊25升壓放大後，驅動所述第二超聲波傳感器26工作。

進一步，所述第二超聲波傳感器26發射超聲波，所述第二超聲波接收模塊27對物體反射的模擬信號進行接收及放大處理，放大後的模擬信號輸入所述第二數字脈衝模塊24並轉換為所述返回數字脈衝信號。

進一步，所述主感測器、若干個所述從屬感測器內均設置有電源模塊。

本實用新型中，主感測器設置具有CPU模塊，但各個從屬感測器均無CPU模塊，因此大幅降低了系統的成本。主感測器與各從屬感測器之間採用數字脈衝信號進行通訊，系統工作更可靠、穩定。

附圖說明

圖1為傳統有主機泊車雷達結構原理框圖；

圖2為一種無主機泊車雷達結構原理框圖；

圖3為一種無主機泊車雷達結構原理框圖；

圖4為一種無主機泊車雷達內部結構原理框圖；

圖5為本實用新型無主機泊車雷達內部結構原理框圖；

圖6為電源模塊的內部電氣原理圖；

圖7為CPU模塊的內部電氣原理圖；

圖8為數字脈衝傳輸模塊的內部電氣原理圖；

圖9為檢測控制及通信模塊內部電氣原理圖；

圖10為數字脈衝模塊、超聲波發射模塊、超聲波傳感器，超聲波接收模塊的內部電氣原理圖；

圖11為本實用新型無主機泊車雷達從屬感測器內部電氣原理圖。

具體實施方式

下面，參考附圖，對本實用新型進行更全面的說明，附圖中示出了本實用新型的示例性實施例。然而，本實用新型可以體現為多種不同形式，並不應理解為局限於這裡敘述的示例性實施例。而是，提供這些實施例，從而使本實用新型全面和完整，並將本實用新型的範圍完全地傳達給本領域的普通技術人員。

為了易於說明，在這裡可以使用諸如「上」、「下」「左」「右」等空間相對術語，用於說明圖中示出的一個元件或特徵相對於另一個元件或特徵的關係。應該理解的是，除了圖中示出的方位之外，空間術語意在於包括裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的裝置被倒置，被敘述為位於其他元件或特徵「下」的元件將定位在其他元件或特徵「上」。因此，示例性術語「下」可以包含上和下方位兩者。裝置可以以其他方式定位（旋轉90度或位於其他方位），這裡所用的空間相對說明可相應地解釋。

如圖5至圖11所示，本實用新型一種無主機泊車雷達系統，包括一個主感測器、並聯設置的若干個從屬感測器。

主感測器10包括第一電源模塊11、CPU模塊12、若干個數字脈衝傳輸模塊，第一數字脈衝模塊14、第一超聲波發射模塊15、第一超聲波傳感器16，第一超聲波接收模塊17、檢測控制及通信模塊18。

若干個數字脈衝傳輸模塊可以根據使用需求來設置數量，每一個從屬感測器20均與一個數字脈衝傳輸模塊相對應，若干個數字脈衝傳輸模塊包括第一數字脈衝傳輸模塊13、以及根據從屬感測器20的數量需求設置的多個數字脈衝傳輸模塊，本實施例中，設置有第二數字脈衝傳輸模塊28、第三數字脈衝傳輸模塊29分別與兩個從屬感測器20相對應。實際使用中，如果設置有N個從屬感測器20，主感測器10內將設置有（N+1）個數字脈衝傳輸模塊。

從屬感測器20包括第二電源模塊21、第二數字脈衝模塊24、第二超聲波發射模塊25、第二超聲波傳感器26，第二超聲波接收模塊27。每一從屬感測器20均為不帶CPU的數字探頭。

主感測器10對障礙物體的探測工作過程為：

1）主感測器10 的CPU模塊12為控制核心，CPU模塊12內設置有CCP模塊，CCP模塊的某一管腳發送數字脈衝信號；

2）數字脈衝信號經第一數字脈衝傳輸模塊13及第一數字脈衝模塊14簡單放大處理後，輸入第一超聲波發射模塊15；

3）第一超聲波發射模塊15將信號升壓放大後，驅動第一超聲波傳感器16工作；

4）第一超聲波傳感器16發射超聲波，第一超聲波接收模塊17對物體反射第一超聲波傳感器16產生的模擬信號進行接收及放大處理；

5）放大後的模擬信號輸入第一數字脈衝模塊14，第一數字脈衝模塊14將其轉換為返回數字脈衝信號；

6）返回數字脈衝信號經第一數字脈衝傳輸模塊13輸入CPU模塊12的CCP模塊相應管腳，再由CPU模塊12計算得出主感測器10對物體的距離測量結果。

從屬感測器20對障礙物體的探測工作過程為：

1）主感測器10 的CPU模塊12為控制核心，CPU模塊12的CCP模塊某一管腳發送數字脈衝信號；

2）數字脈衝信號經主感測器10的第二數字脈衝傳輸模塊28、第三數字脈衝傳輸模塊29分別輸入一個從屬感測器20的第二數字脈衝模塊24，簡單放大處理後輸入第二超聲波發射模塊25；

3）第二超聲波發射模塊25升壓放大後，驅動第二超聲波傳感器26工作；

4）第二超聲波傳感器26發射超聲波，第二超聲波接收模塊27對物體反射第二超聲波傳感器26產生的模擬信號進行接收及放大處理；

5）放大後的模擬信號輸入第二數字脈衝模塊24，第二數字脈衝模塊24將其轉換為返回數字脈衝信號；

6）從屬感測器20的返回數字脈衝信號經主感測器10的第二數字脈衝傳輸模塊28、第三數字脈衝傳輸模塊29輸入CPU模塊12的CCP模塊，再由CPU模塊12計算得出從屬感測器20對物體的距離測量結果。

主感測器10與各個從屬感測器20之間均通過單一的導線連接並進行數字脈衝雙向傳輸，此導線主感測器側連接主感測器10內的某一數字脈衝傳輸模塊，從屬感測器側連接從屬感測器20內的第二數字脈衝模塊24。不同的從屬感測器20通過不同的單一導線與主感測器10進行雙向傳輸通訊，所傳輸信號為數字脈衝信號，而非模擬信號，故從屬感測器為數字探頭，非模擬探頭。

同時，主感測器10通過CPU模塊12的CCP模塊獨立的管腳對各個感測器進行超聲波數字脈衝信號的發送輸出及輸入檢測，CCP模塊響應速度快，信號處理相對A/D模塊效率更高，因此可以同時控制多個感測器進行發射也可同時控制多個感測器進行信號接收。因此，主感測器10既可控制各個感測器按時序分時輪詢工作，實現各個感測器各自的距離探測功能；也可控制其中若干個感測器同時工作，按一發多收或多發多收的工作模式進行物體探測工作，以實現雷達系統的三角定位測量及計算功能。

主感測10設置有檢測控制及通訊模塊18，其外連接泊車雷達系統的開關及開關指示燈，內連接CPU模塊12。泊車雷達系統在需要開起及關閉時，可通過此開關進行操作，操作結果狀態則通過開關指示燈進行提供，開關信號檢測及指示燈驅動控制最終由CPU模塊12判斷及處理。

檢測控制及通訊模塊18同時設置有LIN/CAN總線通訊接口模塊，以實現雷達系統與車載總線模塊的通訊，通過總線模塊，系統可獲取汽車速度、溫度、檔位等信號，也可傳輸系統距離探測結果數據及各感測器的狀態信息數據等，以便汽車儀表或中控主機等車載總線模塊進行接收及處理，譬如在車載中控主機顯示屏上對雷達探測結果信息進行顯示，譬如通過儀表進行聲音報警提示，等等。

檢測控制及通訊模塊18可直接連接蜂鳴器並驅動蜂鳴器進行聲音報警提示，對於僅需要聲音報警功能的簡單倒車雷達系統，主感測器10可直接驅動蜂鳴器進行工作，系統在部分低端車上運用具有很強的成本優勢。

此外，本實用新型中，主感測器10設置於汽車的後保險槓上。當汽車僅配置倒車雷達（後泊車）功能時，主感測器10設置於車後，或者是主感測器10與若干個從屬感測器20設置於車後；當汽車需具有前後雷達（前後泊車）功能時，在原有基礎上，系統擴展布置從屬感測器20於車前保險槓、車側部位即可；主感測器10設置於車後，雷達系統的擴展性佳。同時，通常汽車前部的電器設備幹擾較汽車後部大，環境複雜，因此帶CPU電路模塊多的主感測器10設置於車後，也使得系統的工作環境更好，工作穩定性更佳。

本實用新型一種無主機泊車雷達系統的以上創新，克服了目前其它所有主從式無主機泊車雷達系統存在的各種缺陷，其相對優勢，總結說明如下：

一、主感測器設置具有CPU模塊，但各個從屬感測器均無CPU模塊（微處理器），因此大幅降低了系統的成本。

二、主感測器與各從屬感測器之間採用數字脈衝信號進行通訊，而非模擬信號進行通訊，因此系統的抗幹擾能力很強，特別是當在汽車前後保險槓上均設置有感測器的情形下，系統工作更可靠、穩定。

三、主感測器通過CPU模塊的CCP模塊對各個感測器進行超聲波數字脈衝信號的發送輸出及輸入檢測，因CCP模塊處理效率高，大幅提高了系統的工作效率，從而更便利系統實現三角定位測量及計算功能，同時，因為CPU模塊多路採用CCP方式，而非多路採用A/D方式，主感測器在成本上也有一定的節省。

本實用新型一種無主機泊車雷達系統，通常為配置一個主感測器，配置1至11個從屬感測器，當系統所配置的從屬感測器數量越多時，本實用新型系統具有的性價比優勢越明顯。