隱藏式編碼超聲倒車?yán)走_(dá)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于車輛設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種隱藏式編碼超聲倒車?yán)走_(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲倒車?yán)走_(dá)已廣泛應(yīng)用于各種車輛的倒車系統(tǒng)中。目前通常采用的超聲倒車?yán)走_(dá)，按照安裝方式區(qū)分，有兩種:
一種是在車輛保險(xiǎn)杠蒙皮上開孔，將超聲探頭放置于開孔之內(nèi)，探頭表面與保險(xiǎn)杠蒙皮在一個(gè)平面上，超聲探頭與開孔之間留有一定間隙。探頭的振動表面直接與空氣接觸。倒車?yán)走_(dá)的控制電路放置于保險(xiǎn)杠蒙皮內(nèi)側(cè)，該電路控制超聲探頭發(fā)射超聲波并處理接收到的反射超聲信號，從而判斷障礙物的距離。由于開孔的存在，這種方法降低了車身的美觀性，并且對保險(xiǎn)杠的堅(jiān)固性有一定影響。此外，由于在安裝過程中需要開孔，增加了裝配的流程和復(fù)雜度，增加了裝配成本。目前，世界上絕大多數(shù)帶有超聲倒車?yán)走_(dá)的車輛采用的都是這種倒車?yán)走_(dá)。
[0003]另一種是使用厚度比較薄的超聲探頭，將超聲探頭安裝在車輛保險(xiǎn)杠蒙皮的外部，通過粘膠將超聲探頭不發(fā)射信號的一側(cè)粘在蒙皮上，但是需要開小孔或者通過車門縫隙將探頭的信號線接入車內(nèi)。倒車?yán)走_(dá)的控制電路與第一種方法類似，同樣放置于保險(xiǎn)杠蒙皮內(nèi)側(cè)。這種方法由于將探頭安裝在車外，嚴(yán)重影響車身的美觀性，超聲探頭也容易損壞。此方法通常用于車輛出廠時(shí)沒有安裝超聲倒車?yán)走_(dá)，車主后期自行購買和安裝的場合，使用得比較少。
[0004]以上兩種方法，探頭的振動表面都是直接與空氣接觸，超聲信號的傳播只通過探頭與空氣之間這一個(gè)界面，因此信號的多徑反射、衰減比較小，控制電路設(shè)計(jì)較為簡單。盡管對車身美觀性有一定影響，但由于技術(shù)簡單，目前使用十分廣泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種全新的能夠穿透保險(xiǎn)杠蒙皮的編碼超聲倒車?yán)走_(dá)，使得超聲探頭及控制電路可以全部安裝在保險(xiǎn)杠蒙皮內(nèi)側(cè)，無需開孔安裝，從而實(shí)現(xiàn)倒車?yán)走_(dá)的隱藏安裝，提升車身的美觀度和保險(xiǎn)杠的堅(jiān)固度，同時(shí)簡化裝配的流程及復(fù)雜度。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
隱藏式編碼超聲倒車?yán)走_(dá)，系統(tǒng)包括:控制電路、超聲探頭、介質(zhì)膠、固定卡口。系統(tǒng)中采用多個(gè)(不止于一個(gè))超聲探頭，以獲得足夠的覆蓋范圍，對于車輛后保險(xiǎn)杠通常采用4個(gè)超聲探頭。
[0007]超聲探頭通過介質(zhì)膠粘貼在保險(xiǎn)杠蒙皮內(nèi)側(cè)，通過固定卡口輔助固定牢固。超聲探頭發(fā)出的超聲波穿透保險(xiǎn)杠蒙皮向外傳播。介質(zhì)膠在這里起兩個(gè)作用:一是耦合作用，填充探頭與保險(xiǎn)杠蒙皮之間的微小空隙，通過介質(zhì)膠的“耦合過渡”作用，使探頭與保險(xiǎn)杠蒙皮之間的聲阻抗差減小，從而減小超聲能量在此界面的反射損失；二是粘貼固定作用，采用介質(zhì)膠將超聲探頭粘貼在保險(xiǎn)杠蒙皮上。
[0008]所述控制電路包括處理器MCU、信號調(diào)理電路、探頭驅(qū)動電路，超聲探頭接收到的信號送入信號調(diào)理電路進(jìn)行放大和濾波處理，處理器MCU通過高速AD轉(zhuǎn)換器采集信號調(diào)理電路輸出的模擬信號，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行處理；處理器(MCU)發(fā)送經(jīng)過編碼的脈沖電信號至探頭驅(qū)動電路，探頭驅(qū)動電路提供足夠大的輸出電壓和輸出電流，從而驅(qū)動超聲探頭將脈沖電信號轉(zhuǎn)換為足夠強(qiáng)的脈沖超聲波發(fā)送出去；編碼超聲波通過介質(zhì)膠耦合至保險(xiǎn)杠蒙皮，再穿過保險(xiǎn)杠蒙皮，傳播至車輛外部待檢測區(qū)域。
[0009]本發(fā)明中，超聲波在空氣中傳播過程中遇到障礙物被反射，反射的超聲回波依次經(jīng)過空氣與保險(xiǎn)杠蒙皮之間的界面、保險(xiǎn)杠蒙皮與介質(zhì)膠之間的界面、介質(zhì)膠與超聲探頭之間的界面，最終被超聲探頭接收，轉(zhuǎn)換為電信號。由于超聲波在傳播過程中經(jīng)過多個(gè)界面的反射及衰減作用，超聲探頭接收的反射信號的信噪比非常低。信號調(diào)理電路對該微小信號進(jìn)行放大和濾波，從而使回波信號更容易被進(jìn)一步處理。
[0010]本發(fā)明中，處理器(MCU)通過AD轉(zhuǎn)換器采樣信號調(diào)理電路輸出的信號，采用數(shù)字信號處理及模式識別算法對該信號進(jìn)行解碼等處理，從中識別出脈沖編碼從而找到脈沖回波的位置，計(jì)算出超聲波的傳播時(shí)間。根據(jù)超聲波的傳播時(shí)間和超聲波的聲速，計(jì)算出障礙物的距離，并做出相應(yīng)的報(bào)警指示。采用編碼脈沖的作用是提高接收信號的信噪比，使脈沖回波更容易被識別。
[0011]本發(fā)明提供了一種能夠穿透保險(xiǎn)杠蒙皮的超聲波編碼發(fā)射與檢測技術(shù)，將超聲探頭及控制電路全部安裝在保險(xiǎn)杠蒙皮內(nèi)側(cè)，而無需開孔安裝，從而實(shí)現(xiàn)了倒車?yán)走_(dá)的隱藏安裝，提升了車身的美觀度和保險(xiǎn)杠的堅(jiān)固度。同時(shí)也降低了車輛倒車?yán)走_(dá)的裝配流程和復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的超聲倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0013]圖中標(biāo)號:1.控制電路，2.超聲探頭，3.介質(zhì)膠，4.固定卡口，5.保險(xiǎn)杠蒙皮，
6.障礙物，7.超聲波。l-l.MCU，l-2.信號調(diào)理電路，1-3.探頭驅(qū)動電路。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明的隱藏式編碼超聲倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)包括:控制電路1、超聲探頭
2、介質(zhì)膠3、固定卡口 4。其中，至少包含一個(gè)超聲探頭。一般超聲探頭的發(fā)射角不大于90度，所以單個(gè)超聲探頭的覆蓋范圍十分有限，而探頭太多會增加系統(tǒng)的成本。本實(shí)施例中采用4個(gè)超聲探頭，具有足夠的覆蓋范圍。
[0016]在本實(shí)施例中，超聲探頭2通過介質(zhì)膠3粘貼固定在保險(xiǎn)杠蒙皮5內(nèi)側(cè)。具體可采用對超聲波具有高傳導(dǎo)率的硅黏膠，該膠與探頭和蒙皮的聲阻抗相匹配。用普通加熱膠槍加熱使之融化，將其適量地?cái)D在超聲探頭2外表面，然后將超聲探頭2貼到保險(xiǎn)杠蒙皮5內(nèi)側(cè)的固定卡口 4內(nèi)，固定卡口 4能夠?qū)⑻筋^卡住以幫助固定。等待幾分鐘使介質(zhì)膠3自然冷卻即完成安裝。介質(zhì)膠3充填了探頭與保險(xiǎn)杠蒙皮5接觸面之間的微小空隙，從而減少空隙間的微量空氣對超聲穿透的影響。另一方面，通過介質(zhì)膠3的“過渡”作用，使探頭2與保險(xiǎn)杠蒙皮5之間的聲阻抗差減小，從而減小超聲能量在此界面的反射損失。
[0017]本實(shí)施例中，處理器MCUl-1采用16位單片機(jī)，具有64MIPS的指令執(zhí)行能力，256KB的Flash和64KB的RAM，1Msps速率的AD轉(zhuǎn)換器。處理器MCUl-1發(fā)送經(jīng)過編碼的脈沖電信號至探頭驅(qū)動電路1-3，該電路采用大功率三極管放大電路以提供足夠的驅(qū)動能力。超聲探頭2采用中心頻率在400kHz左右的單晶縱波直探頭。發(fā)出的超聲波7依次經(jīng)過超聲探頭2與介質(zhì)膠3之間的界面、介質(zhì)膠3與保險(xiǎn)杠蒙皮5之間的界面、保險(xiǎn)杠蒙皮5與外部空氣之間的界面，到達(dá)車輛外部的空氣中繼續(xù)傳播。
[0018]上述超聲波7在傳播過程中遇到障礙物6，產(chǎn)生反射回波。反射回波依次穿過空氣與保險(xiǎn)杠蒙皮5之間的界面、保險(xiǎn)杠蒙皮5與介質(zhì)膠3之間的界面、介質(zhì)膠3與超聲探頭2之間的界面，最終被超聲探頭2接收并轉(zhuǎn)換為電信號。信號調(diào)理電路1-2采用具有高增益、高共模抑制比的放大電路和濾波電路。經(jīng)過信號調(diào)理，小信號被放大，帶外噪聲一定程度被濾除，從而便于MCUl-1做進(jìn)一步的后續(xù)處理。
[0019]處理器MCUl-1利用其片內(nèi)的高速AD轉(zhuǎn)換器對信號調(diào)理電路1_2的輸出進(jìn)行采樣，將該模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。處理器MCUl-1內(nèi)的程序采用數(shù)字信號處理及模式識別算法對該信號進(jìn)行解碼處理，從中識別出脈沖編碼從而找到脈沖頭的位置，以計(jì)算超聲波的傳播時(shí)間。根據(jù)傳播時(shí)間以及超聲波的聲速，計(jì)算出障礙物6的距離，并根據(jù)距離遠(yuǎn)近做出相應(yīng)的報(bào)警指示。
[0020]處理器MCUl-1在不同的時(shí)間段，分別控制超聲驅(qū)動電路1-3驅(qū)動相對應(yīng)的超聲探頭2發(fā)送超聲脈沖波，然后采樣該路超聲探頭的超聲回波信號并進(jìn)行處理。本實(shí)施例中，每路超聲探頭發(fā)送時(shí)間為I毫秒，發(fā)送間隔為5毫秒。因?yàn)椴捎?路超聲探頭，所以一次探測的時(shí)間為20毫秒，探測頻率為每秒50次。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隱藏式編碼超聲倒車?yán)走_(dá)，其特征在于包括:控制電路(I )、超聲探頭(2)、介質(zhì)膠(3)、固定卡口(4);其中，所述控制電路(I)包括處理器MCU (1-1)、信號調(diào)理電路(1-2)、超聲驅(qū)動電路(1-3)，所述超聲探頭(2)有多個(gè)，超聲探頭(2)的振動表面通過介質(zhì)膠(3)粘貼固定在保險(xiǎn)杠蒙皮(5)內(nèi)側(cè)，并通過固定卡口(4)輔助將探頭固定牢固；超聲探頭(2)接收到的信號送入信號調(diào)理電路(1-2)進(jìn)行放大和濾波處理，處理器MCU (1-1)通過高速AD轉(zhuǎn)換器采集信號調(diào)理電路(1-2)輸出的模擬信號，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行處理；處理器(MCU)發(fā)送經(jīng)過編碼的脈沖電信號至探頭驅(qū)動電路，探頭驅(qū)動電路提供足夠大的輸出電壓和輸出電流，驅(qū)動超聲探頭將脈沖電信號轉(zhuǎn)換為足夠強(qiáng)的脈沖超聲波發(fā)送出去；編碼超聲波通過介質(zhì)膠耦合至保險(xiǎn)杠蒙皮，再穿過保險(xiǎn)杠蒙皮，傳播至車輛外部待檢測區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱藏式編碼超聲倒車?yán)走_(dá)，其特征在于，超聲波(7)在空氣中傳播過程中遇到障礙物(6)被反射，反射的超聲回波依次經(jīng)過空氣與保險(xiǎn)杠蒙皮(5)之間的界面、保險(xiǎn)杠蒙皮(5)與介質(zhì)膠(3)之間的界面、介質(zhì)膠(3)與超聲探頭(2)之間的界面，最終被超聲探頭(2 )接收，轉(zhuǎn)換為電信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱藏式編碼超聲倒車?yán)走_(dá)，其特征是，處理器MCU(1-1)采用經(jīng)過編碼的脈沖信號控制超聲探頭發(fā)射超聲波，采用數(shù)字信號處理及模式識別算法，從回波信號中識別出脈沖編碼從而找到脈沖頭的位置，以計(jì)算超聲波的傳播時(shí)間，根據(jù)傳播時(shí)間和超聲波的聲速計(jì)算障礙物的距離。
【專利摘要】本發(fā)明屬于車輛設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種隱藏式編碼超聲倒車?yán)走_(dá)。其包括控制電路、超聲探頭、介質(zhì)膠、固定卡口。采用耦合介質(zhì)膠將超聲探頭粘貼固定在汽車保險(xiǎn)杠蒙皮內(nèi)側(cè)，超聲信號穿透保險(xiǎn)杠蒙皮發(fā)射至空氣中傳播，采用控制電路控制編碼超聲信號的發(fā)送并處理接收到的反射信號，從而檢測出障礙物并計(jì)算出車輛與障礙物之間的距離。由于探頭粘貼固定在保險(xiǎn)杠蒙皮內(nèi)側(cè)，不需要在蒙皮上開孔安裝，實(shí)現(xiàn)了真正的隱藏安裝，因而提升了車身的美觀性和堅(jiān)固性，同時(shí)降低了車輛倒車?yán)走_(dá)的裝配流程和復(fù)雜度。
【IPC分類】G01S15-08, G01S15-93
【公開號】CN104569986
【申請?zhí)枴緾N201410841149
【發(fā)明人】徐峰, 他得安, 劉成成
【申請人】復(fù)旦大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月30日