專(zhuān)利名稱(chēng)：障礙物檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于車(chē)輛的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
例如在US2003/0034883A1(JP3521892B2)中提供了一種常規(guī)的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)消除了用作超聲傳感器的傳聲器的振蕩頻率中的頻散。在該障礙物檢測(cè)系統(tǒng)中，首先將傳聲器裝配在傳感器電路板上，然后將用于測(cè)試的障礙物對(duì)著該傳聲器安置。隨后，該障礙物檢測(cè)系統(tǒng)向障礙物發(fā)射超聲波，找到超聲波反射波的最高峰值電壓所對(duì)應(yīng)的超聲波的振蕩頻率，并將該振蕩頻率存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器中。
在實(shí)際檢測(cè)障礙物的過(guò)程中，以存儲(chǔ)在非易失存儲(chǔ)器中的該振蕩頻率發(fā)射超聲波，由此消除了傳聲器振蕩頻率的頻散。因此，就不必要使用嚴(yán)格規(guī)格的傳聲器。
通常，超聲傳感器具有濾波電路，該濾波電路過(guò)濾反射波信號(hào)并消除了偏離傳聲器諧振頻率的頻率成份。該濾波電路的中心頻率可以基于諧振頻率預(yù)先設(shè)定，而該諧振頻率是簡(jiǎn)單地由在傳聲器規(guī)格中不考慮頻散的標(biāo)稱(chēng)規(guī)格來(lái)確定。例如，當(dāng)傳聲器的諧振頻率是40kHz時(shí)，則基于該值來(lái)預(yù)先設(shè)定中心頻率。
與此對(duì)比，在傳聲器規(guī)格完全不同的情況下，例如有多個(gè)關(guān)于傳聲器諧振頻率的規(guī)格，諸如40、50和60kHz，那么就必需對(duì)應(yīng)各個(gè)規(guī)格來(lái)準(zhǔn)備濾波電路。
就是說(shuō)，當(dāng)一個(gè)超聲傳感器被安裝到車(chē)輛上并且用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛周?chē)嬖诘恼系K物時(shí)，希望能按照車(chē)輛類(lèi)型和安裝位置等改變超聲傳感器的檢測(cè)范圍和檢測(cè)跨度。因此，有必要使用為了各自的目的而相互間具有不同規(guī)格的傳聲器。
這樣，當(dāng)使用不同規(guī)格的傳聲器時(shí)，有必要對(duì)應(yīng)于每一個(gè)傳聲器的規(guī)格來(lái)準(zhǔn)備各個(gè)特殊的濾波電路。因此，包含有濾波電路的硬件通常缺乏通用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有高的普遍通用性的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，每一個(gè)超聲傳感器的超聲信號(hào)的發(fā)射頻率和對(duì)接收到的反射信號(hào)進(jìn)行濾波處理中的中心頻率是按照從一個(gè)控制單元發(fā)送來(lái)的頻率設(shè)定信息來(lái)決定的。因此，即使多個(gè)在超聲傳感器中使用的傳聲器具有完全不同的規(guī)格，那么超聲傳感器中除傳聲器之外的硬件也可以是通用的。這是因?yàn)橛锌赡芡ㄟ^(guò)改變發(fā)往每個(gè)傳感器的設(shè)定信息來(lái)改變超聲信號(hào)發(fā)射頻率和濾波處理中的中心頻率的設(shè)定。


參考附圖，從下文的詳細(xì)描述中本發(fā)明前述的和其它的目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)是更明顯的。附圖中圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的車(chē)輛障礙物檢測(cè)系統(tǒng)方框圖；圖2A是該實(shí)施例中傳感器的立體圖，圖2B是該實(shí)施例中傳感器的剖面圖；圖3是該實(shí)施例中傳感器內(nèi)部電路的方框圖；圖4A示出了僅包含發(fā)射頻率或中心頻率的頻率設(shè)定幀格式，而圖4B示出了包含發(fā)射頻率和中心頻率兩者的頻率設(shè)定幀格式；圖5是該實(shí)施例中通信順序的時(shí)序圖；圖6是示出該實(shí)施例中發(fā)射頻率和中心頻率之間相互關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)表；圖7是按照該實(shí)施例的一種變形的傳感器內(nèi)部電路方框圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，用于車(chē)輛1的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)100具有設(shè)置在車(chē)輛1前保險(xiǎn)杠部件右角和左角處的傳感器10和20；設(shè)置在車(chē)輛后保險(xiǎn)杠部件右角和左角以及中間部分的傳感器40～70；以及電子控制單元(ECU)30。傳感器10～70通過(guò)串行通訊線路總線連接至ECU30。傳感器10～70在車(chē)輛1的向前方向和向后方向上發(fā)射超聲波，并且接收障礙物(未示出)反射回來(lái)的反射波。
該傳感器10用傳聲器10a和電子電路單元10b構(gòu)成，如圖2A和圖2B所示。其它的傳感器20～70與傳感器10的構(gòu)成相類(lèi)似。
該ECU30具有一個(gè)非易失存儲(chǔ)器30a。該非易失存儲(chǔ)器存儲(chǔ)著對(duì)應(yīng)于傳感器10～70的傳感器標(biāo)識(shí)(ID)以及在圖6中示出的對(duì)應(yīng)表。
該ECU30進(jìn)行這樣的處理，即通過(guò)串行通信線路向傳感器10～70發(fā)送多種通信幀，諸如頻率設(shè)定幀、發(fā)射命令幀和探詢(xún)幀，頻率設(shè)定幀是作為頻率設(shè)定信息，每一個(gè)發(fā)射命令幀用于命令傳感器10～70發(fā)射超聲波，每一個(gè)探詢(xún)幀用于命令傳感器10～70發(fā)送已測(cè)得的距離信息。
在這些幀中，如圖4A所示，頻率設(shè)定幀的格式由傳感器ID、消息ID、發(fā)射頻率和濾波中心頻率、以及錯(cuò)誤校驗(yàn)碼(ECC，Error CheckCode)這些字段組成。
在傳感器ID字段中設(shè)定有一個(gè)分配給各個(gè)傳感器10～70的ID，而傳感器10～70通過(guò)參考該字段來(lái)確定有關(guān)信息是否是用于該傳感器自己。
在消息ID字段中設(shè)定有一個(gè)為各個(gè)不同的通信幀分配的ID，傳感器10～70通過(guò)參考該字段來(lái)確定通信幀的類(lèi)型。
當(dāng)消息ID字段包含一個(gè)對(duì)應(yīng)于頻率設(shè)定幀的ID時(shí)，那么在消息ID字段隨后的字段中設(shè)定了應(yīng)當(dāng)在傳感器10～70中設(shè)定的超聲信號(hào)發(fā)射頻率以及應(yīng)當(dāng)在接收濾波電路15中的濾波處理中設(shè)定的中心頻率。傳感器10～70通過(guò)參考該字段來(lái)確定發(fā)射頻率和中心頻率。
在該頻率設(shè)定幀中設(shè)定的發(fā)射頻率和中心頻率是基于圖6中示出的對(duì)應(yīng)表來(lái)選擇的。就是說(shuō)，該ECU30(存儲(chǔ)器30a)存儲(chǔ)著一種碼型(碼1～6)，該碼型示出了應(yīng)當(dāng)為每一個(gè)傳感器10～70設(shè)定的發(fā)射頻率和中心頻率之間的關(guān)聯(lián)。該碼型對(duì)應(yīng)于在傳感器10～70中使用的發(fā)射-接收傳聲器的規(guī)格(例如諧振頻率等)。
該ECU30是按照用于傳感器10～70的傳聲器10a的規(guī)格并基于圖6中示出的對(duì)應(yīng)表來(lái)選擇發(fā)射頻率和中心頻率的。每個(gè)頻率級(jí)的發(fā)射頻率都可以與中心頻率相關(guān)聯(lián)。然而，即使發(fā)射頻率和中心頻率彼此不完全一致，那么偏離傳聲器10a諧振頻率的頻率成份也能被充分地消除。
因此，將多個(gè)分別具有不同頻率級(jí)的發(fā)射頻率組成一組(圖6中示出了一個(gè)39~41kHz組和一個(gè)42～44kHz組)，通過(guò)將每一個(gè)組與具有不同頻率級(jí)的中心頻率相關(guān)聯(lián)，則如果發(fā)射頻率的設(shè)定是在其組內(nèi)改變，那么就不再需要去改變中心頻率的設(shè)定。
如圖3所示，傳感器10的電路單元10b具有局域網(wǎng)(LAN)控制單元11、頻率調(diào)節(jié)電路12、傳聲器驅(qū)動(dòng)電路13、濾波電路15、增益調(diào)節(jié)電路16、距離計(jì)算電路17、閾值調(diào)節(jié)電路18、比較器18a和非易失存儲(chǔ)器19。
LAN控制電路11、頻率調(diào)節(jié)電路12、濾波電路15、增益調(diào)節(jié)電路16、距離計(jì)算電路17、閾值調(diào)節(jié)電路18、比較器18a和存儲(chǔ)器19是在一個(gè)大規(guī)模集成電路(LSI)中相互集成構(gòu)成。利用這種結(jié)構(gòu)，即使在傳聲器10a的規(guī)格與其它傳聲器完全不同的時(shí)候，組成除傳聲器驅(qū)動(dòng)電路13、傳聲器10a等之外的硬件的LSI可以通用地用于傳感器10～70。
該LAN控制電路11通過(guò)串行通信線路接收從ECU30發(fā)送來(lái)的各種通信幀，并且還發(fā)送用來(lái)返回已測(cè)得距離數(shù)據(jù)的探詢(xún)幀。此外，傳感器10用控制電路11對(duì)通信幀的內(nèi)容進(jìn)行解碼。
該頻率調(diào)節(jié)電路12將在ECU30發(fā)送來(lái)的頻率設(shè)定幀內(nèi)設(shè)定的發(fā)射頻率設(shè)定(調(diào)節(jié))為超聲脈沖信號(hào)的發(fā)射頻率，并且將該設(shè)定發(fā)射頻率的超聲脈沖信號(hào)發(fā)送至傳聲器驅(qū)動(dòng)電路13。
該傳聲器驅(qū)動(dòng)電路13用來(lái)自于頻率調(diào)節(jié)電路12的超聲脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)傳聲器10a，從而從傳聲器10a發(fā)射出超聲波。如果所發(fā)射的超聲波被一個(gè)障礙物反射，則其發(fā)射波被傳聲器10a接收并且將接收信號(hào)輸出至增益調(diào)節(jié)電路16。該增益調(diào)節(jié)電路16參考存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器19中的增益，用一個(gè)預(yù)定因子放大該接收信號(hào)，并且將放大后的接收信號(hào)輸出至濾波電路15。
該濾波電路15具有這樣一個(gè)濾波電路，即該濾波電路通過(guò)對(duì)增益調(diào)節(jié)電路16放大的接收信號(hào)進(jìn)行濾波處理來(lái)消除傳聲器10a諧振頻率之外的頻率成份。該濾波電路15由熟知的開(kāi)關(guān)電容濾波(SCF)電路組成。
通過(guò)這種構(gòu)造，能用LSI實(shí)現(xiàn)可在濾波處理中變更中心頻率的濾波電路。在該濾波電路15中，從ECU30發(fā)送來(lái)的頻率設(shè)定幀中的中心頻率被設(shè)定為濾波處理的中心頻率。
經(jīng)過(guò)該濾波電路15濾波處理的接收信號(hào)被輸出到比較器18a。該比較器18a將閾值調(diào)節(jié)電路18所設(shè)定的用于障礙物檢測(cè)的閾值電壓電平與接收信號(hào)的電平作比較。當(dāng)比較器18a確定接收信號(hào)比該閾值大時(shí)，那么該距離計(jì)算電路17將開(kāi)始發(fā)射超聲波和接收到其反射波之間的時(shí)間轉(zhuǎn)換為到該物體的距離，并且將距離數(shù)據(jù)輸出至LAN控制電路11。
接下來(lái)，使用圖5中示出的表示通信順序的時(shí)序圖來(lái)描述在該車(chē)輛障礙物檢測(cè)系統(tǒng)100中從設(shè)定發(fā)射頻率和中心頻率到獲得距離計(jì)算結(jié)果的操作。該描述僅僅是對(duì)于設(shè)置在車(chē)輛1前部的傳感器10和20來(lái)進(jìn)行的。對(duì)設(shè)置在車(chē)輛1后部的其它傳感器40～70的操作與傳感器10和20相類(lèi)似。
首先，ECU30在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)(未示出)開(kāi)啟的時(shí)候啟動(dòng)運(yùn)行，而且它是從車(chē)內(nèi)電池(未示出)接收電力供給的。當(dāng)ECU30啟動(dòng)后，它進(jìn)行為各個(gè)傳感器10和20設(shè)定傳感器ID的處理。
當(dāng)傳感器ID的設(shè)定完成后，該ECU30向傳感器10發(fā)送一個(gè)頻率設(shè)定幀。傳感器10解碼該頻率設(shè)定幀并且執(zhí)行發(fā)射頻率和中心頻率的設(shè)定。
隨后，該ECU30向傳感器20發(fā)送一個(gè)頻率設(shè)定幀。然后，傳感器20解碼該頻率設(shè)定幀并且執(zhí)行發(fā)射頻率和中心頻率的設(shè)定。
接下來(lái)，該ECU30向傳感器10發(fā)送波發(fā)射命令幀，用來(lái)指示超聲信號(hào)的發(fā)射。該傳感器10響應(yīng)該波發(fā)射命令幀而發(fā)射超聲波。向傳感器10發(fā)送該波發(fā)射命令幀之后，該ECU30在設(shè)定一足夠時(shí)間之后向傳感器20發(fā)送波發(fā)射命令幀，這可以避免多途(multi-pass)干擾。傳感器20響應(yīng)該波發(fā)射命令幀而發(fā)射超聲波。
然后，該ECU30向傳感器10發(fā)送探詢(xún)幀(P1)，用來(lái)命令發(fā)送已測(cè)得的距離信息，而該傳感器10向ECU30返回該探詢(xún)幀(R1)，用于返回該已測(cè)得的距離數(shù)據(jù)。
而且，該ECU30向傳感器20發(fā)送探詢(xún)幀(P2)，用來(lái)命令發(fā)送已測(cè)得的距離信息，而該傳感器20向ECU30返回該探詢(xún)幀(R2)，用于發(fā)送該已測(cè)得的距離數(shù)據(jù)。之后，ECU30重復(fù)發(fā)送波發(fā)射命令幀和探詢(xún)幀，并由此檢測(cè)障礙物。
在該方法中，車(chē)輛障礙物檢測(cè)系統(tǒng)100中的傳感器10～70響應(yīng)來(lái)自于ECU30的頻率設(shè)定幀來(lái)設(shè)定超聲脈沖信號(hào)的發(fā)射頻率和濾波處理中的中心頻率。
即使在傳感器10～70中使用的傳聲器之間具有完全不同的規(guī)格，也有可能按照規(guī)格來(lái)改變超聲脈沖信號(hào)發(fā)射頻率和濾波處理中心頻率的設(shè)定。因此，傳感器10～70中除傳聲器驅(qū)動(dòng)電路13和傳聲器10a之外的硬件可以通用地使用，并且提高了該硬件的普遍通用性。因此，在傳感器10～70的硬件設(shè)計(jì)、制造和管理的每一個(gè)過(guò)程都能獲得更高的效率。
在上述實(shí)施例中，發(fā)射頻率和中心頻率兩者是單獨(dú)設(shè)定的。在超聲信號(hào)發(fā)射器部件12中，該所設(shè)定的發(fā)射頻率被設(shè)定為超聲脈沖信號(hào)的發(fā)射頻率。在該接收濾波部件15中，所設(shè)定的中心頻率被設(shè)定為濾波處理中的中心頻率。
可選擇地，頻率設(shè)定可以按照如下方法來(lái)修改發(fā)射頻率和中心頻率中只有一個(gè)是在頻率設(shè)定幀中設(shè)定。當(dāng)頻率設(shè)定幀僅包含中心頻率時(shí)，該超聲信號(hào)發(fā)射器部件12將該中心頻率設(shè)定為發(fā)射頻率。當(dāng)頻率設(shè)定幀僅包含發(fā)射頻率時(shí)，該接收濾波部件15將該發(fā)射頻率設(shè)定為中心頻率。
通過(guò)使ECU30在頻率設(shè)定幀中只設(shè)定發(fā)射頻率或中心頻率，以及使傳感器10～70如上文所述以一種關(guān)聯(lián)方式設(shè)定該發(fā)射頻率和中心頻率，可以縮短通信幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。而且，傳感器10和20中通信幀的解碼也變得容易了。
在上述實(shí)施例中，當(dāng)車(chē)輛的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)(IG，Ignition Switch)開(kāi)啟時(shí)，通過(guò)從車(chē)載電池向ECU30供給電力而使ECU30開(kāi)始工作，并隨即發(fā)送一個(gè)頻率設(shè)定幀。IG每次開(kāi)啟的時(shí)候都要進(jìn)行這樣的過(guò)程。
可選擇地，如圖7所示，該系統(tǒng)100可以以這樣的方式構(gòu)成，即在頻率設(shè)定幀中設(shè)定的發(fā)射頻率和中心頻率可以存儲(chǔ)在LSI中的存儲(chǔ)器19中。
這種方案不需要每次都從ECU30發(fā)送頻率設(shè)定幀，當(dāng)集成電路(IC)制成后，例如在制造傳感器10和20的時(shí)候，通過(guò)將發(fā)射頻率和中心頻率存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器19中來(lái)設(shè)置該IC。
權(quán)利要求
1.一種障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，包括超聲傳感器(10)，具有用于發(fā)出超聲信號(hào)的超聲信號(hào)發(fā)射裝置(12)、用于響應(yīng)該超聲信號(hào)而發(fā)射超聲波并接收反射波的波發(fā)射和接收裝置(10a)、和用于對(duì)超聲信號(hào)的接收信號(hào)進(jìn)行濾波處理的接收濾波裝置(15)；和控制單元(30)，通過(guò)通信系統(tǒng)與超聲傳感器(10)連接；其特征在于，該控制單元(30)具有用于通過(guò)通信系統(tǒng)執(zhí)行向超聲傳感器(10)發(fā)送頻率設(shè)定信息的處理的處理裝置，該頻率設(shè)定信息包含超聲信號(hào)的發(fā)射頻率和濾波處理中的中心頻率中的至少一個(gè)，該超聲信號(hào)發(fā)射裝置(12)具有用于按照頻率設(shè)定信息設(shè)定超聲信號(hào)發(fā)射頻率的發(fā)射頻率設(shè)定裝置；和該接收濾波裝置(15)具有中心頻率設(shè)定裝置，用于按照頻率設(shè)定信息設(shè)定濾波處理中的中心頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，其中，該超聲信號(hào)發(fā)射裝置(12)和接收濾波裝置(15)彼此集成地構(gòu)造在LSI內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，其中當(dāng)只有中心頻率包含在頻率設(shè)定信息中時(shí)，該發(fā)射頻率設(shè)定裝置將該中心頻率設(shè)定為發(fā)射頻率；以及當(dāng)只有發(fā)射頻率包含在頻率設(shè)定信息中時(shí)，該中心頻率設(shè)定裝置將該發(fā)射頻率設(shè)定為中心頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，其中該處理裝置(30)基于對(duì)應(yīng)表在發(fā)射頻率和中心頻率中選擇至少一個(gè)包含到頻率設(shè)定信息中，該對(duì)應(yīng)表表示出發(fā)射頻率和中心頻率之間的關(guān)聯(lián)；和在對(duì)應(yīng)表中，每個(gè)頻率級(jí)或者每個(gè)組的發(fā)射頻率都被關(guān)聯(lián)到不同頻率級(jí)的中心頻率，所述組包括多個(gè)具有不同頻率級(jí)的發(fā)射頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，其中，該接收濾波裝置(15)包括開(kāi)關(guān)電容濾波電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，其中該超聲傳感器(10)具有用于存儲(chǔ)頻率設(shè)定信息的存儲(chǔ)裝置(19)；和該發(fā)射頻率設(shè)定裝置和該中心頻率設(shè)定裝置按照存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置(19)中的頻率設(shè)定信息來(lái)分別設(shè)定發(fā)射頻率和中心頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，其中，包括所述超聲傳感器(10)在內(nèi)的多個(gè)超聲傳感器(10～70)被安裝在車(chē)輛的前保險(xiǎn)杠部件和后保險(xiǎn)杠部件上；和該控制單元(30)包括存儲(chǔ)器(30a)，該存儲(chǔ)器(30a)為多個(gè)超聲傳感器(10～70)中每一個(gè)都存儲(chǔ)有發(fā)射頻率和中心頻率的組合。
全文摘要
車(chē)輛的前后保險(xiǎn)杠上具有多個(gè)超聲傳感器(10～70)，以便檢測(cè)車(chē)輛周?chē)恼系K物。每一個(gè)傳感器(10)都響應(yīng)ECU(30)發(fā)送的頻率設(shè)定幀，而在頻率調(diào)節(jié)電路(12)中設(shè)定超聲脈沖信號(hào)的發(fā)射頻率并且在濾波電路(15)中設(shè)定濾波處理中的中心頻率。該ECU(30)為每個(gè)超聲傳感器存儲(chǔ)有發(fā)射頻率和中心頻率的組合。
文檔編號(hào)B60R21/00GK1725034SQ20051008601
公開(kāi)日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月20日
發(fā)明者佐藤善久, 竹市真和, 可兒博之 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝