一種汽車超聲波偵測方法及傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種汽車超聲波偵測方法及傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波傳感器在汽車上的運(yùn)用是越來越普及了，比如在車上俗稱的倒車?yán)走_(dá)，SP前后泊車輔助系統(tǒng)，通過布置在車后及車前的超聲波傳感器對(duì)汽車前后周邊環(huán)境進(jìn)行偵測，判別物體，掃除盲區(qū)，采用的是超聲波偵測技術(shù)，所用的傳感器為超聲波傳感器。
[0003]目前，汽車上新增加運(yùn)用的半自動(dòng)泊車系統(tǒng)或自動(dòng)泊車系統(tǒng)(以下統(tǒng)稱為自動(dòng)泊車系統(tǒng))，其也是通過超聲波傳感器對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行偵測，用自動(dòng)泊車傳感器來尋找，識(shí)別車位。目前部分汽車上運(yùn)用的汽車盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)(或稱汽車盲點(diǎn)輔助系統(tǒng))，也采用的是超聲波偵測技術(shù)，其通過盲點(diǎn)傳感器對(duì)汽車左右車道車外后視鏡不能觀察到的盲區(qū)區(qū)域進(jìn)行偵測，以輔助駕駛員變道、行車。
[0004]如圖1所示，設(shè)置有泊車傳感器16、13(也俗稱倒車?yán)走_(dá)傳感器)，分別布置于車前、車后不同位置，前面?zhèn)鞲衅鱾€(gè)數(shù)通常為4個(gè)或2個(gè)，后面?zhèn)鞲衅鱾€(gè)數(shù)通常為4個(gè)或3個(gè)，或2個(gè)。盲點(diǎn)傳感器11、12通常車左后及車右后各布置I個(gè)。自動(dòng)泊車傳感器14、15、17、18通常車前左側(cè)、車前右側(cè)、車后左側(cè)、車后右側(cè)各布置I個(gè)；自動(dòng)泊車傳感器14、15同時(shí)也作為超聲波盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)的輔助傳感器，部分自動(dòng)泊車系統(tǒng)只有兩個(gè)自動(dòng)泊車傳感器14、15，沒有設(shè)置自動(dòng)泊車傳感器17、18。
[0005]目前汽車上運(yùn)用的傳感器，如泊車傳感器16、13，盲點(diǎn)傳感器11、12，自動(dòng)泊車傳感器14、15，17、18，皆為傳統(tǒng)的超聲波傳感器。因?yàn)閭鞲衅鬟\(yùn)用功能不同，因此對(duì)各種傳感器所要求的偵測性能是不一樣的。在偵測反應(yīng)速度要求上，倒車?yán)走_(dá)傳感器(泊車傳感器16、13)，因皆為汽車起步、泊車、停車使用，因此對(duì)傳感器的反應(yīng)速度要求相對(duì)較低。盲點(diǎn)傳感器11、12，因?yàn)樵谄囆旭傔^程中運(yùn)用(包含高速)，因此對(duì)傳感器的反應(yīng)速度要求相對(duì)高。自動(dòng)泊車傳感器14、15、17、18，14、15也作為盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)輔助傳感器，因此其在中低速、高速皆需作用，故對(duì)其反應(yīng)速度要求相對(duì)較高。
[0006]傳感器的偵測能力，通常以傳感器對(duì)直徑75麗的PVC水管(以下，直徑75麗的PVC水管簡稱為標(biāo)準(zhǔn)桿)進(jìn)行偵測(ISO標(biāo)準(zhǔn))，最遠(yuǎn)偵測距離則為傳感器的最大偵測能力，傳感器的偵測能力越強(qiáng)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)桿的最遠(yuǎn)偵測距離越大，傳感器的偵測能力越弱，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)桿的最遠(yuǎn)偵測距離則越小。
[0007]在傳感器的偵測能力上，泊車傳感器16、13作為近距離偵測運(yùn)用，因此傳感器的偵測能力要求相對(duì)較低，通常，傳感器的量程距離設(shè)為2.5M左右，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)桿在2M左右能測到則可，即能滿足系統(tǒng)的要求。
[0008]盲點(diǎn)傳感器11、12作為對(duì)汽車外后視鏡左右車道盲區(qū)的車輛進(jìn)行偵測需要，因此傳感器的遠(yuǎn)距離偵測能力要求相對(duì)較高，通常傳感器的量程距離設(shè)為4-6米，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)桿在4-5M距離要求測到。
[0009]自動(dòng)泊車傳感器14、15、17、18作為車位環(huán)境狀態(tài)偵測、識(shí)別使用，因此傳感器的遠(yuǎn)距離偵測能力要求相對(duì)較高，通常傳感器的量程距離設(shè)為4-6米，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)桿在4-5M距離要求測到。
[0010]遠(yuǎn)距離偵測能力及偵測反應(yīng)速度是超聲波傳感器最為重要的兩個(gè)性能指標(biāo)。
[0011]傳統(tǒng)的超聲波傳感器偵測物體，傳感器的量程距離設(shè)為L，超聲波傳輸速度設(shè)為VO(通常為340M/S)，完成傳感器單次偵測的偵測時(shí)間設(shè)為t，滿足條件為:t=2*L/V0(超聲波傳播路徑為往返行程)。
[0012]在此，我們設(shè):泊車傳感器16、13的量程距離為LI，L1=2.5M，傳統(tǒng)傳感器單次偵測，所需時(shí)間設(shè)為了25，即偵測周期為了25，則了25=2禮1八0=2*2.51/(3401/5)=0.0155，即0.015秒;其對(duì)距離為LGl的標(biāo)準(zhǔn)桿進(jìn)行偵測，偵測示意圖見圖2。我們設(shè)盲點(diǎn)傳感器11、12及自動(dòng)泊車傳感器14、15、17、18的量程距離為1^2兒2=51，傳統(tǒng)傳感器單次偵測，所需時(shí)間設(shè)為了50，即偵測周期為T50，則T50=2*L2/V0=2*5.0M/(340M/S)=0.03S，即0.03秒；其對(duì)距離為LG2的標(biāo)準(zhǔn)桿進(jìn)行偵測，偵測示意圖見圖3。
[0013]由上可知，在量程距離增加一倍后，傳統(tǒng)傳感器的單次偵測時(shí)間，即傳感器的偵測周期增加了一倍(T50=2*T25)，對(duì)于反應(yīng)速度要求高的盲點(diǎn)傳感器、自動(dòng)泊車傳感器，其偵測反應(yīng)速度反而變慢(低)了，這對(duì)盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)、自動(dòng)泊車系統(tǒng)的功能作用造成嚴(yán)重的不良影響。
[0014]傳統(tǒng)傳感器除了偵測反應(yīng)速度因?yàn)榱砍叹嚯x增長變慢，同時(shí)，盲點(diǎn)傳感器11、12，自動(dòng)泊車傳感器14、15、17、18因?yàn)閭鹘y(tǒng)傳感器本身遠(yuǎn)距離偵測性能受限，雖然傳感器的量程距離設(shè)為5米，但傳感器卻很難偵測到距離在4-5Μ處的標(biāo)準(zhǔn)桿，通常只能在3Μ左右偵測至IJ，超過3.5Μ就變得很難，這也就是說傳統(tǒng)傳感器的遠(yuǎn)距離偵測能力不夠強(qiáng)。偵測能力不夠，就難以完成、實(shí)現(xiàn)汽車的盲點(diǎn)監(jiān)測功能及自動(dòng)泊車功能，或者說即使實(shí)現(xiàn)了，但盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)、自動(dòng)泊車系統(tǒng)的性能會(huì)相對(duì)較低。
[0015]隨著量程距離增大，超聲波傳感器單次偵測時(shí)間變長，超聲波傳感器偵測反應(yīng)速度將變慢。為了解決此問題，目前通常方式是改超聲波傳感器偵測方式為微波或毫米波傳感器(探頭)偵測方式，以提高反應(yīng)速度。目前還沒有超聲波傳感器自身改善以解決這一問題的成熟運(yùn)用例。微波或毫米波傳感器，主要因其自身成本相對(duì)超聲波傳感器高很多，因此限制了其運(yùn)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)經(jīng)過改進(jìn)、達(dá)到高速反應(yīng)的汽車超聲波偵測方法，本發(fā)明的另一目的是提供一種實(shí)施上述方法的汽車超聲波傳感器。
[0017]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種汽車超聲波偵測方法，具體為:控制傳感器中的若干個(gè)傳聲器協(xié)同工作，各個(gè)傳聲器采用不同的工作頻率、并以相互間隔的工作時(shí)序分別對(duì)外部發(fā)射、接收偵測信號(hào)；在單個(gè)傳聲器的偵測周期內(nèi)，傳感器完成若干次偵測，以提高傳感器的偵測反應(yīng)速度。
[0018]進(jìn)一步，若干個(gè)所述傳聲器的工作過程為:
1)設(shè)置N個(gè)傳聲器，Ν22，包括傳聲器1、傳聲器2、……傳聲器N;
2)傳聲器1、傳聲器2、……傳聲器N為不同的工作頻率，單個(gè)傳聲器偵測周期為Τ; 3)傳聲器I: tO時(shí)刻開始物體偵測，tO+T時(shí)刻完成傳聲器I的單次偵測；
4)傳聲器2: tO+T*( 1/N)時(shí)刻開始物體偵測，tO+T*( 1+1/N)時(shí)刻完成傳聲器2的單次偵測；
5)傳聲器3:tO+T*(2/N)時(shí)刻開始物體偵測，tO+T*(l+2/N)時(shí)刻完成傳聲器3的單次偵測;之后的傳聲器工作形式以此類推，可得:
6)傳聲器N:tO+T*{(N-l)/N}時(shí)刻開始物體偵測，tO+T*{l+(N-l)/N}時(shí)刻完成傳聲器N的單次偵測；
在工作時(shí)間內(nèi)各個(gè)傳聲器按照工作時(shí)序循環(huán)工作，使得所述傳感器的偵測周期為T*l/N，以提高所述傳感器的偵測反應(yīng)速度。
[0019]本發(fā)明一種實(shí)施上述方法的汽車超聲波傳感器，包括若干個(gè)傳聲器及電子電路單元，該電子電路單元分別控制各個(gè)傳聲器采用不同的工作頻率、并以相互間隔的工作時(shí)序?qū)ν獠堪l(fā)射、接收偵測信號(hào)。
[0020]進(jìn)一步，若干個(gè)所述傳聲器組合為一體結(jié)構(gòu)。
[0021 ]進(jìn)一步，所述傳感器還包括外殼組件單元、以及安裝在其內(nèi)的膠套單元，外殼組件單元上設(shè)置有連接器單元。
[0022]進(jìn)一步，所述傳聲器通過膠套單元固定設(shè)置在所述外殼組件單元內(nèi)，所述連接器單元為所述傳感器的對(duì)外硬件接口，所述傳感器通過所述連接器單元對(duì)外信號(hào)傳輸。
[0023]進(jìn)一步，所述電子電路單元對(duì)所述傳聲器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以及對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、運(yùn)算處理，以得出偵測距離。
[0024]進(jìn)一步，所述電子電路單元內(nèi)集成設(shè)置有若干組超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊，一組超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊對(duì)應(yīng)于一個(gè)所述傳聲器來控制其工作。
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