隱藏式編碼超聲倒車(chē)?yán)走_(dá)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于車(chē)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(chē)?yán)走_(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲倒車(chē)?yán)走_(dá)已廣泛應(yīng)用于各種車(chē)輛的倒車(chē)系統(tǒng)中。目前通常采用的超聲倒車(chē)?yán)走_(dá)，按照安裝方式區(qū)分，有兩種:
[0003]一種是在車(chē)輛保險(xiǎn)杠蒙皮上開(kāi)孔，將超聲探頭放置于開(kāi)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(kāi)孔之間留有一定間隙。探頭的振動(dòng)表面直接與空氣接觸。倒車(chē)?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(hào)，從而判斷障礙物的距離。由于開(kāi)孔的存在，這種方法降低了車(chē)身的美觀性，并且對(duì)保險(xiǎn)杠的堅(jiān)固性有一定影響。此外，由于在安裝過(guò)程中需要開(kāi)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(chē)?yán)走_(dá)的車(chē)輛采用的都是這種倒車(chē)?yán)走_(dá)。
[0004]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(chē)輛保險(xiǎn)杠蒙皮的外部，通過(guò)粘膠將超聲探頭不發(fā)射信號(hào)的一側(cè)粘在蒙皮上，但是需要開(kāi)小孔或者通過(guò)車(chē)門(mén)縫隙將探頭的信號(hào)線接入車(chē)內(nèi)。倒車(chē)?yán)走_(dá)的控制電路與第一種方法類(lèi)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(chē)外，嚴(yán)重影響車(chē)身的美觀性，超聲探頭也容易損壞。此方法通常用于車(chē)輛出廠時(shí)沒(méi)有安裝超聲倒車(chē)?yán)走_(dá)，車(chē)主后期自行購(gòu)買(mǎi)和安裝的場(chǎng)合，使用得比較少。
[0005]以上兩種方法，探頭的振動(dòng)表面都是直接與空氣接觸，超聲信號(hào)的傳播只通過(guò)探頭與空氣之間這一個(gè)界面，因此信號(hào)的多徑反射、衰減比較小，控制電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。盡管對(duì)車(chē)身美觀性有一定影響，但由于技術(shù)簡(jiǎn)單，目前使用十分廣泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型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(chē)?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)偵牝無(wú)需開(kāi)孔安裝，從而實(shí)現(xiàn)倒車(chē)?yán)走_(dá)的隱藏安裝，提升車(chē)身的美觀度和保險(xiǎn)杠的堅(jiān)固度，同時(shí)簡(jiǎn)化裝配的流程及復(fù)雜度。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案:
[0008]隱藏式編碼超聲倒車(chē)?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(duì)于車(chē)輛后保險(xiǎn)杠通常采用4個(gè)超聲探頭。
[0009]超聲探頭通過(guò)介質(zhì)膠粘貼在保險(xiǎn)杠蒙皮內(nèi)側(cè)，通過(guò)固定卡口輔助固定牢固。超聲探頭發(fā)出的超聲依次經(jīng)過(guò)超聲探頭與介質(zhì)膠之間的界面、介質(zhì)膠與保險(xiǎn)杠蒙皮之間的界面、保險(xiǎn)杠蒙皮與外部空氣之間的界面，到達(dá)車(chē)輛外部的空氣中繼續(xù)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(guò)介質(zhì)膠的“耦合過(guò)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。
[0010]本實(shí)用新型中，超聲波在空氣中傳播過(guò)程中遇到障礙物被反射，反射的超聲回波依次經(jīng)過(guò)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(hào)。由于超聲波在傳播過(guò)程中經(jīng)過(guò)多個(gè)界面的反射及衰減作用，超聲探頭接收的反射信號(hào)的信噪比非常低。信號(hào)調(diào)理電路對(duì)該微小信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，從而使回波信號(hào)更容易被進(jìn)一步處理。
[0011 ] 本實(shí)用新型中，所述控制電路包括處理器MCU、信號(hào)調(diào)理電路、超聲驅(qū)動(dòng)電路，超聲探頭接收到的信號(hào)送入信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行放大和濾波處理，處理器MCU通過(guò)高速AD轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)調(diào)理電路輸出的模擬信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理；處理器MCU發(fā)送經(jīng)過(guò)編碼的脈沖電信號(hào)至探頭驅(qū)動(dòng)電路，探頭驅(qū)動(dòng)電路提供足夠大的輸出電壓和輸出電流，從而驅(qū)動(dòng)超聲探頭將脈沖電信號(hào)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(guò)介質(zhì)膠耦合至保險(xiǎn)杠蒙皮，再穿過(guò)保險(xiǎn)杠蒙皮，傳播至車(chē)輛外部待檢測(cè)區(qū)域。
[0012]本實(shí)用新型中，處理器(MCU)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器采樣信號(hào)調(diào)理電路輸出的信號(hào)，采用數(shù)字信號(hào)處理及模式識(shí)別算法對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解碼等處理，從中識(shí)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(hào)的信噪比，使脈沖回波更容易被識(shí)別。
[0013]本實(shí)用新型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(cè)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(wú)需開(kāi)孔安裝，從而實(shí)現(xiàn)了倒車(chē)?yán)走_(dá)的隱藏安裝，提升了車(chē)身的美觀度和保險(xiǎn)杠的堅(jiān)固度。同時(shí)也降低了車(chē)輛倒車(chē)?yán)走_(dá)的裝配流程和復(fù)雜度。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的超聲倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖中標(biāo)號(hào):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(hào)調(diào)理電路，1-3.探頭驅(qū)動(dòng)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型的隱藏式編碼超聲倒車(chē)?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(huì)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。
[0018]在本實(shí)施例中，超聲探頭2通過(guò)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(duì)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(duì)超聲穿透的影響。另一方面，通過(guò)介質(zhì)膠3的“過(guò)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。
[0019]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(guò)編碼的脈沖電信號(hào)至探頭驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(guò)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(chē)輛外部的空氣中繼續(xù)傳播。
[0020]上述超聲波7在傳播過(guò)程中遇到障礙物6，產(chǎn)生反射回波。反射回波依次穿過(guò)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(hào)。信號(hào)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(guò)信號(hào)調(diào)理，小信號(hào)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。
[0021]處理器MCUl-1利用其片內(nèi)的高速AD轉(zhuǎn)換器對(duì)信號(hào)調(diào)理電路1_2的輸出進(jìn)行采樣，將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。處理器MCUl-1內(nèi)的程序采用數(shù)字信號(hào)處理及模式識(shí)別算法對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解碼處理，從中識(shí)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。
[0022]處理器MCUl-1在不同的時(shí)間段，分別控制超聲驅(qū)動(dòng)電路1-3驅(qū)動(dòng)相對(duì)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(hào)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(cè)的時(shí)間為20毫秒，探測(cè)頻率為每秒50次。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隱藏式編碼超聲倒車(chē)?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，所述超聲探頭(2)有多個(gè)，超聲探頭(2)的振動(dòng)表面通過(guò)介質(zhì)膠(3)粘貼固定在保險(xiǎn)杠蒙皮(5)內(nèi)側(cè)，并通過(guò)固定卡口(4)輔助將探頭固定牢固；超聲探頭(2)發(fā)出的超聲波(7)依次經(jīng)過(guò)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(chē)輛外部的空氣中繼續(xù)傳播。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱藏式編碼超聲倒車(chē)?yán)走_(dá)，其特征在于，超聲波(7)在空氣中傳播過(guò)程中遇到障礙物(6)被反射，反射的超聲回波依次經(jīng)過(guò)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(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱藏式編碼超聲倒車(chē)?yán)走_(dá)，其特征在于，所述控制電路(I)包括處理器MCU( 1-1)、信號(hào)調(diào)理電路(1-2)、探頭驅(qū)動(dòng)電路(1-3)，超聲探頭(2)接收到的信號(hào)送入信號(hào)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(guò)高速AD轉(zhuǎn)換器采集信號(hào)調(diào)理電路(1-2)輸出的模擬信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理；處理器(MCU)發(fā)送經(jīng)過(guò)編碼的脈沖電信號(hào)至探頭驅(qū)動(dòng)電路，探頭驅(qū)動(dòng)電路提供足夠大的輸出電壓和輸出電流，驅(qū)動(dòng)超聲探頭將脈沖電信號(hào)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(guò)介質(zhì)膠耦合至保險(xiǎn)杠蒙皮，再穿過(guò)保險(xiǎn)杠蒙皮，傳播至車(chē)輛外部待檢測(cè)區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隱藏式編碼超聲倒車(chē)?yán)走_(dá)，其特征是，處理器MCU(1-1)采用經(jīng)過(guò)編碼的脈沖信號(hào)控制超聲探頭發(fā)射超聲波，采用數(shù)字信號(hào)處理及模式識(shí)別算法，從回波信號(hào)中識(shí)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(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于車(chē)輛設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種隱藏式編碼超聲倒車(chē)?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(chē)保險(xiǎn)杠蒙皮內(nèi)側(cè)，超聲信號(hào)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(hào)的發(fā)送并處理接收到的反射信號(hào)，從而檢測(cè)出障礙物并計(jì)算出車(chē)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(kāi)孔安裝，實(shí)現(xiàn)了真正的隱藏安裝，因而提升了車(chē)身的美觀性和堅(jiān)固性，同時(shí)降低了車(chē)輛倒車(chē)?yán)走_(dá)的裝配流程和復(fù)雜度。
【IPC分類(lèi)】G01S15-08, G01S15-93
【公開(kāi)號(hào)】CN204405837
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420858271
【發(fā)明人】徐峰, 他得安, 劉成成
【申請(qǐng)人】復(fù)旦大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日