车载超声波雷达系统及其控制装置和控制方法与流程

1.本发明实施例涉及车载超声波雷达技术领域，尤其涉及一种车载超声波雷达系统及其控制装置和控制方法。


背景技术：

2.目前，机动车上通常安装有车载超声波雷达系统实现障碍物检测。现有的一种车载超声波雷达系统包括若干雷达探头以及与各个所述雷达探头相连用于控制各个雷达探头发射超声波信号的控制装置，其中，传统的控制装置通常在为各个雷达探头上电后，直接控制各个雷达探头工作在定频工作模式下，通过控制各个雷达探头轮流在定频工作模式下发射超声波信号探测障碍物，而且发射的超声波信号的发波频率保持不变，另外，为方便探测远距离的障碍物，现有的各个雷达探头发射的超声波信号探测距离较大(例如：5米)，然而，各个雷达探头在定频工作模式下轮流发射超声波信号探测障碍物，导致障碍物探测的延时较长(例如：200毫秒)，系统整体反应速度较慢，而且提升探测距离一般都通过增大发波增益(增大发波个数或增大发波能量)或提升接收增益，这两种方式都存在弊端，会导致机动车近距离的探测盲区较大或抗干扰性能降低，安全性较差。


技术实现要素：

3.本发明实施例要解决的技术问题在于，提供一种车载超声波雷达系统控制装置，能有效提高系统反应速度，提高障碍物探测效率。
4.本发明实施例进一步要解决的技术问题在于，提供一种车载超声波雷达系统，能有效提高系统反应速度，提高障碍物探测效率。
5.本发明实施例进一步要解决的技术问题在于，提供一种车载超声波雷达系统控制方法，能有效提高系统反应速度，提高障碍物探测效率。
6.为了解决上述技术问题，本发明实施例首先提供以下技术方案：一种车载超声波雷达控制装置，包括：雷达上电模块，用于为车载超声波雷达系统的各个雷达探头上电并发出已上电信号；定频控制模块，与所述雷达上电模块和所述各个雷达探头相连，用于在待机状态下响应所述已上电信号或模式切换指令而转入工作状态以及在工作状态下响应模式切换指令而转入待机状态，并在工作状态下时控制各个雷达探头按照定频发波模式在各个发波周期内以预定发波频率连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成和发出第一探测信息；扫频控制模块，与所述各个雷达探头相连，用于在待机状态下响应模式切换指令而转入工作状态以及在工作状态下响应模式切换指令而转入待机状态，并在工作状态下时控制各个雷达探头按照扫频发波模式在各个发波周期内以预定发波频率范围连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成和发出第二探测信息；以及
模式切换模块，与所述定频控制模块和所述扫频控制模块相连，用于在分别接收到所述第一探测信息或所述第二探测信息时根据所述第一探测信息或所述第二探测信息判断机动车周围是否存在障碍物，并在判定机动车周围不存在障碍物时发出所述模式切换指令。
7.进一步的，所述预定发波频率为所述预定发波频率范围的中间值，且按照所述扫频发波模式发波时，所述各个雷达探头在单个发波周期内的发波频率由所述预定发波频率范围的最大值依次递减至所述预定发波频率范围的最小值，或者由所述预定发波频率范围的最小值依次递增至所述预定发波频率范围的最大值，单个发波周期内各个雷达探头的发波频率递变规律不变。
8.进一步的，所述各个雷达探头按照定频发波模式在单个发波周期内共发射第一预定数量的超声波信号，所述各个雷达探头按照扫频发波模式在单个发波周期内共发射第二预定数量的超声波信号，所述第二预定数量大于第一预定数量。
9.进一步的，所述预定发波频率为所述各个雷达探头谐振的中心频率。
10.另一方面，为了解决上述进一步的技术问题，本发明实施例再提供以下技术方案：一种车载超声波雷达系统，包括若干雷达探头以及与各个所述雷达探头相连的控制装置，所述控制装置为如上述任一项所述的控制装置。
11.进一步的，所述系统还包括：报警装置，与所述控制装置的模式切换模块相连，用于在所述模式切换模块根据所述第一探测信息或所述第二探测信息判断机动车周围存在障碍物时进行报警。
12.再一方面，为了解决上述进一步的技术问题，本发明实施例再提供以下技术方案：一种车载超声波雷达系统控制方法，包括以下步骤：由雷达上电模块为车载超声波雷达系统的各个雷达探头上电并发出已上电信号；由定频控制模块在待机状态下响应所述已上电信号或模式切换指令而转入工作状态以及在工作状态下响应模式切换指令而转入待机状态，并在工作状态下时控制各个雷达探头按照定频发波模式在各个发波周期内以预定发波频率连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成和发出第一探测信息；由扫频控制模块在待机状态下响应模式切换指令而转入工作状态以及在工作状态下响应模式切换指令而转入待机状态，并在工作状态下时控制各个雷达探头按照扫频发波模式在各个发波周期内以预定发波频率范围连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成和发出第二探测信息；以及由模式切换模块在分别接收到所述第一探测信息或所述第二探测信息时根据所述第一探测信息或所述第二探测信息判断机动车周围是否存在障碍物，并在判定机动车周围不存在障碍物时发出所述模式切换指令。
13.进一步的，所述预定发波频率为所述预定发波频率范围的中间值，且按照所述扫频发波模式发波时，所述各个雷达探头在单个发波周期内的发波频率由所述预定发波频率范围的最大值依次递减至所述预定发波频率范围的最小值，或者由所述预定发波频率范围的最小值依次递增至所述预定发波频率范围的最大值，单个发波周期内各个雷达探头的发波频率递变规律不变。
14.进一步的，所述各个雷达探头按照定频发波模式在单个发波周期内共发射第一预
定数量的超声波信号，所述各个雷达探头按照扫频发波模式在单个发波周期内共发射第二预定数量的超声波信号，所述第二预定数量大于第一预定数量。
15.进一步的，所述预定发波频率为所述各个雷达探头谐振的中心频率。
16.采用上述技术方案后，本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明实施例通过雷达上电模块为车载超声波雷达系统的各个雷达探头上电后，定频控制模块控制各个雷达探头按照定频发波模式工作，在定频发波模式下的各个发波周期内以预定发波频率连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成第一探测信息，由于发波频率相对固定，而且各个雷达探头同时发波，实现对机动车近距离障碍物探测的同时，响应速度也相对更快；同样地，扫频控制模块响应所述模式切换指令控制各个雷达探头按照扫频发波模式工作，从而各个雷达探头在各个发波周期内以预定发波频率范围连续发射超声波信号探测机动车周围远距离的障碍物并生成第二探测信息，最后模式切换模块相应根据所述第一探测信息或第二探测信息判断机动车相应距离范围内是否存在障碍物，并在判定机动车相应距离范围不存在障碍物时实现远距离探测和近距离探测之间的相互切换，由于按照扫频发波模式时各个雷达探头的发波频率连续变化，从而能实现对机动车远距离的障碍物探测，而且由于预定发波频率在所述预定发波频率范围内，从而在实现远距离探测时也能在一定程度内，避免近距离范围内突然产生障碍物而无法被探测到，提高保证了机动车行驶的安全性。
附图说明
17.图1为本发明车载超声波雷达系统一个可选实施例的原理框图。
18.图2为本发明车载超声波雷达系统又一个可选实施例的原理框图。
19.图3为本发明车载超声波雷达系统控制方法一个可选实施例的步骤流程图。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
21.如图1所示，本发明一个可选实施例提供一种车载超声波雷达系统的控制装置1，包括：雷达上电模块10，用于为车载超声波雷达系统的各个雷达探头3上电并发出已上电信号；定频控制模块12，与所述雷达上电模块10和所述各个雷达探头3相连，用于在待机状态下响应所述已上电信号或模式切换指令而转入工作状态以及在工作状态下响应模式切换指令而转入待机状态，并在工作状态下时控制各个雷达探头3按照定频发波模式在各个发波周期内以预定发波频率连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成和发出第一探测信息；扫频控制模块14，与所述各个雷达探头3相连，用于在待机状态下响应模式切换指令而转入工作状态以及在工作状态下响应模式切换指令而转入待机状态，并在工作状态下时控制各个雷达探头3按照扫频发波模式在各个发波周期内以预定发波频率范围连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成和发出第二探测信息；以及模式切换模块16，与所述定频控制模块12和所述扫频控制模块14相连，用于在分别接收到所述第一探测信息或所述第二探测信息时根据所述第一探测信息或所述第二探
测信息判断机动车周围是否存在障碍物，并在判定机动车周围不存在障碍物时发出所述模式切换指令。
22.本发明实施例通过雷达上电模块10为车载超声波雷达系统的各个雷达探头3上电后，定频控制模块12控制各个雷达探头3按照定频发波模式工作，在定频发波模式下的各个发波周期内以预定发波频率连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成第一探测信息，由于发波频率相对固定，而且各个雷达探头3同时发波，实现对机动车近距离障碍物探测的同时，响应速度也相对更快；同样地，扫频控制模块14响应所述模式切换指令控制各个雷达探头3按照扫频发波模式工作，从而各个雷达探头3在各个发波周期内以预定发波频率范围连续发射超声波信号探测机动车周围远距离的障碍物并生成第二探测信息，最后模式切换模块16相应根据所述第一探测信息或第二探测信息判断机动车相应距离范围内是否存在障碍物，并在判定机动车相应距离范围不存在障碍物时实现远距离探测和近距离探测之间的相互切换，由于按照扫频发波模式时各个雷达探头3的发波频率连续变化，从而能实现对机动车远距离的障碍物探测，而且由于预定发波频率在所述预定发波频率范围内，从而在实现远距离探测时也能在一定程度内，避免近距离范围内突然产生障碍物而无法被探测到，提高保证了机动车行驶的安全性。
23.在具体实施时，所述机动车的近距离范围和远距离范围均是相对而言，其具体的参数范围可由各个雷达探头3的探测范围确定，例如：近距离为机动车周围5-10米，远距离为机动车周围90-100米；另外，经过具体实验测得，本发明实施例提供的控制装置1的系统延时能由传统的200毫秒减少至120毫秒，可见，能有效减小系统延时，提高系统反应速度。
24.在本发明一个可选实施例中，所述预定发波频率为所述预定发波频率范围的中间值，且按照所述扫频发波模式发波时，所述各个雷达探头3在单个发波周期内的发波频率由所述预定发波频率范围的最大值依次递减至所述预定发波频率范围的最小值，或者由所述预定发波频率范围的最小值依次递增至所述预定发波频率范围的最大值，单个发波周期内各个雷达探头3的发波频率递变规律不变。本实施例中，将预定发波频率为所述预定发波频率范围的中间值，即预定发波频率范围为[f-δf，f δf]khz，其中，f为预定发波频率，
±
δf为带宽，采用上述方式设置，障碍物探测效率高，而且各个雷达探头3采用递增或递减的方式择一进行，实现上扫频和下扫频工作发波，有利于减小远距离探测的系统盲区。
[0025]
在本发明一个可选实施例中，所述各个雷达探头3按照定频发波模式在单个发波周期内共发射第一预定数量的超声波信号，所述各个雷达探头3按照扫频发波模式在单个发波周期内共发射第二预定数量的超声波信号，所述第二预定数量大于第一预定数量。本实施例中，扫频发波模式的发波数量大于定频发波模式的发波数量，在定频发波模式下，发波数量少，雷达探头3的探芯振动时间较短，余振衰减较快，余振小，因此，探测盲区小，理论上可达到10厘米以内；在扫频发波模式下，发波数量较多，远距离回波信噪比更高，系统探测稳定性较高。在具体实施时，所述第二预定数量可达第一预定数量的十倍，例如：扫频发波模式下发波100个，而在定频发波模式下发波10个。
[0026]
在本发明一个可选实施例中，所述预定发波频率为所述各个雷达探头3谐振的中心频率。本实施例中，预定发波频率采用所述各个雷达探头3谐振的中心频率，控制装置1对各个雷达探头3的控制相对更加的简单，控制效率更高。
[0027]
另一方面，如图1和图2所示，本发明实施例再提供一种车载超声波雷达系统，包括
若干雷达探头3以及与各个所述雷达探头3相连的控制装置1，所述控制装置1为如上述实施例所述的控制装置。在如图1和图2的实施例中，为方便表示，控制装置1中的各个模块均连接至由各个雷达探头3构成的探头组。
[0028]
在本发明一个可选实施例中，如图2所示，所述系统还包括：报警装置5，与所述控制装置1的模式切换模块16相连，用于在所述模式切换模块16根据所述第一探测信息或所述第二探测信息判断机动车周围存在障碍物时进行报警。
[0029]
本实施例中，还通过设置报警装置5，在判定出机动车近距离范围或机动车近距离范围内存在障碍物时进行报警，实现障碍物探测的预警功能，提醒驾驶员，提高机动车行驶的安全性。
[0030]
另一方面，如图3所示，本发明实施例再提供一种车载超声波雷达系统控制方法，包括以下步骤：s1：由雷达上电模块10为车载超声波雷达系统的各个雷达探头3上电并发出已上电信号；s2：由定频控制模块12在待机状态下响应所述已上电信号或模式切换指令而转入工作状态以及在工作状态下响应模式切换指令而转入待机状态，并在工作状态下时控制各个雷达探头3按照定频发波模式在各个发波周期内以预定发波频率连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成和发出第一探测信息；s3：由扫频控制模块14在待机状态下响应模式切换指令而转入工作状态以及在工作状态下响应模式切换指令而转入待机状态，并在工作状态下时控制各个雷达探头3按照扫频发波模式在各个发波周期内以预定发波频率范围连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成和发出第二探测信息；s4：由模式切换模块16在分别接收到所述第一探测信息或所述第二探测信息时根据所述第一探测信息或所述第二探测信息判断机动车周围是否存在障碍物，并在判定机动车周围不存在障碍物时发出所述模式切换指令。
[0031]
本发明实施例通过上述方法，为车载超声波雷达系统的各个雷达探头3上电后，控制各个雷达探头3按照定频发波模式工作，在定频发波模式下的各个发波周期内以预定发波频率连续发射超声波信号探测机动车周围的障碍物并生成第一探测信息，由于发波频率相对固定，而且各个雷达探头3同时发波，实现对机动车近距离障碍物探测的同时，响应速度也相对更快；同样地，响应所述模式切换指令控制各个雷达探头3按照扫频发波模式工作，从而各个雷达探头3在各个发波周期内以预定发波频率范围连续发射超声波信号探测机动车周围远距离的障碍物并生成第二探测信息，最后相应根据所述第一探测信息或第二探测信息判断机动车相应距离范围内是否存在障碍物，并在判定机动车相应距离范围不存在障碍物时实现远距离探测和近距离探测之间的相互切换，由于按照扫频发波模式时各个雷达探头3的发波频率连续变化，从而能实现对机动车远距离的障碍物探测，而且由于预定发波频率在所述预定发波频率范围内，从而在实现远距离探测时也能在一定程度内，避免近距离范围内突然产生障碍物而无法被探测到，提高保证了机动车行驶的安全性。
[0032]
在本发明一个可选实施例中，所述预定发波频率为所述预定发波频率范围的中间值，且按照所述扫频发波模式发波时，所述各个雷达探头3在单个发波周期内的发波频率由所述预定发波频率范围的最大值依次递减至所述预定发波频率范围的最小值，或者由所述
预定发波频率范围的最小值依次递增至所述预定发波频率范围的最大值，单个发波周期内各个雷达探头3的发波频率递变规律不变。本实施例中，将预定发波频率为所述预定发波频率范围的中间值，其障碍物探测效率高，而且各个雷达探头3采用递增或递减的方式择一进行，实现上扫频和下扫频工作发波，有利于减小远距离探测的系统盲区。
[0033]
在本发明一个可选实施例中，所述各个雷达探头3按照定频发波模式在单个发波周期内共发射第一预定数量的超声波信号，所述各个雷达探头3按照扫频发波模式在的单个发波周期内共发射第二预定数量的超声波信号，所述第二预定数量大于第一预定数量。本实施例中，扫频发波模式的发波数量大于定频发波模式的发波数量，在定频发波模式下，发波数量少，雷达探头3的探芯振动时间较短，余振衰减较快，余振小，因此，探测盲区小，理论上可达到10cm以内；在扫频发波模式下，发波数量较多，远距离回波信噪比更高，系统探测稳定性较高。
[0034]
在本发明一个可选实施例中，所述预定发波频率为所述各个雷达探头3谐振的中心频率。本实施例中，预定发波频率采用所述各个雷达探头3谐振的中心频率，控制装置1对各个雷达探头3的控制相对更加的简单，控制效率更高。
[0035]
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。