專利名稱：一種倒車雷達超聲波回波信號處理電路及倒車雷達裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及倒車雷達裝置技術，更具體地說，涉及一種倒車雷達超聲波回波信號處理電路和倒車雷達裝置。
背景技術：
超聲波信號在空氣中傳播隨著時間而衰減，當障礙物距離探頭較近時，發射回來的回波信號強度大；當障礙物距離探頭較遠時，發射回來的回波信號是非常微弱。傳統的倒車雷達裝置采用的倒車雷達超聲波回波信號處理電路如圖I和圖2所示。超聲波回波信號經過放大濾波電路90后接入電壓比較電路。如圖I中電壓比較電路采用電壓比較器10，因此放大濾波的回波信號接入電壓比較器10的反向輸入端，分壓電阻Rl和分壓電阻R2串聯 對高電平VCC進行分壓后產生參考電壓Vref輸出給電壓比較器10的正向輸入端，電壓比較器10的輸出端輸出電壓比較結果。圖2中電壓比較電路采用三極管Q1，放大濾波的回波信號接入三極管Ql的基極，三極管Ql的集電極通過電阻R3接高電平VCC，三極管Ql的發射極接地，Ql的集電極作為電壓比較電路的輸出端輸出電壓比較結果。因此當圖I放大濾波的回波信號高于參考電壓Vref的值，或者當圖2中放大濾波的回波信號高于三極管Ql的導通電壓(相當于參考電壓)時，電壓比較電路的輸出端輸出低電平，其代表回波信號較大，障礙物距離超過最小安全距離，后續主控芯片根據該電壓比較結果產生倒車報警信號。圖I和圖2中放大濾波電路90可以進一步包括信號放大電路91、二階帶通濾波電路92和信號檢波電路93。從上述現有電路的實例可以看到，目前倒車雷達裝置的電壓比較電路的參考電壓Vref只設定為一個固定的值。而參考電壓Vref不能設置為太小也不能太小，如果太大則當信號微弱的時候，電壓比較電路不能有效地跳變，后側主控芯片檢測不到電壓比較電路的電壓比較結果發生改變；如果參考電壓Vref設置為太小就更容易引起誤報，因此亟待提高一種對回波信號大小進行準確檢測的倒車雷達超聲波回波信號的處理電路。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有倒車雷達裝置容易出現誤報的缺陷，提高一種抗誤報的倒車雷達超聲波回波信號處理電路和倒車雷達裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種倒車雷達超聲波回波信號處理電路，包括電壓比較器，所述電壓比較器的反向輸入端與回波信號輸入端相連；所述信號處理電路還包括計時器模塊和參考電壓產生模塊；所述計時器模塊用于將記錄的超聲波傳播時間發送給所述參考電壓產生模塊；所述參考電壓產生模塊與所述計時器模塊相連，用于將根據所述超聲波傳播時間產生的對應的參考電壓輸出給所述電壓比較器的正向輸入端。在根據本實用新型所述的倒車雷達超聲波回波信號處理電路中，所述參考電壓產生模塊進一步包括[0009]微控制芯片，具有至少兩個電壓輸出端口，所述微控制芯片用于判斷所述超聲波傳播時間對應的障礙物距離的區間，并根據該區間使能對應的電壓輸出端口 ；線性分壓比不同的至少兩組分壓電阻，其中每組分壓電阻的一端與所述微控制芯片的一個電壓輸出端口連接，另一端接地，且所述每組分壓電阻的分壓輸出節點連接至參考電壓產生模塊的輸出端，將產生的參考電壓輸出給所述電壓比較器的正向輸入端。在根據本實用新型所述的倒車雷達超聲波回波信號處理電路中，所述微控制芯片具有4個電壓輸出端口 ；所述至少兩組分壓電阻包括第一分壓電阻RH、第二分壓電阻 R12、第三分壓電阻R13、第四分壓電阻R14和共用接地分壓電阻R ;所述第一分壓電阻R11、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13和第四分壓電阻R14的第一端分別與微控制芯片的4個電壓輸出端口連接，第二端連接在一起并通過共用接地分壓電阻R接地，所述第二端與所述電壓比較器的正向輸入端連接。在根據本實用新型所述的倒車雷達超聲波回波信號處理電路中，所述第一分壓電阻R11、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13和第四分壓電阻R14的第二端通過電容C接地。在根據本實用新型所述的倒車雷達超聲波回波信號處理電路中，所述信號處理電路還包括依次連接在所述回波信號輸入端與所述電壓比較器的正向輸入端之間的信號放大電路、二階帶通濾波電路和信號檢波電路。本實用新型還提供了另一種倒車雷達超聲波回波信號處理電路，包括放大濾波電路和電壓比較電路，所述放大濾波電路與回波信號輸入端相連，用于對接收的回波信號進行放大濾波后輸出給所述電壓比較電路；電壓比較電路與所述放大濾波電路相連，用于將放大濾波后的回波信號與固定的參考電壓進行比對后產生的電壓比較結果輸出；其特征在于，所述信號處理電路還包括計時器模塊和電壓增益調整模塊；所述計時器模塊用于將記錄的超聲波傳播時間發送給所述電壓增益調整模塊；所述電壓增益調整模塊與所述計時器模塊相連，用于將根據所述超聲波傳播時間調整的所述放大濾波電路的電壓增益輸出給所述放大濾波電路。本實用新型還提供了一種倒車雷達裝置，包括如上所述的倒車雷達超聲波回波信號處理電路。實施本實用新型的倒車雷達超聲波回波信號處理及倒車雷達裝置，具有以下有益效果本實用新型在超聲波回波的比較處理環節進行了改進，由傳統的固定式比較改為動態可調式比較，當障礙物距離比較近，回波信號幅度比較大，相應的參考電壓也會比較大；當障礙物距離比較遠，回波信號幅度比較小，相應的參考電壓也會比較小；并且相比傳統設計，本實用新型的外圍只需增加幾個電阻和一個電容，其成本得到控制，電子線路亦簡單，比傳統設計更具靈活性，產品性能更穩定。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖I是現有的倒車雷達裝置的第一種倒車雷達超聲波回波信號處理電路；圖2是現有的倒車雷達裝置的第二種倒車雷達超聲波回波信號處理電路；[0024]圖3為根據本實用新型的倒車雷達超聲波回波信號處理電路的第一實施例的原理圖；圖4為本實用新型改進前的回波信號和參考電壓的波形圖；圖5為本實用新型改進后的回波信號和參考電壓的波形圖；圖6為根據本實用新型的倒車雷達超聲波回波信號處理電路的第二實施例的原理圖；圖7為根據本實用新型的倒車雷達超聲波回波信號處理電路的第三實施例的原理圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。請參閱圖3，為根據本實用新型的倒車雷達超聲波回波信號處理電路的第一實施例的原理圖。如圖3所示，第一實施例提供的倒車雷達超聲波回波信號處理電路采用電壓比較器10實現。該信號處理電路主要包括電壓比較器10、計時器模塊20和參考電壓產生模塊30。其中，計時器模塊20用于記錄超聲波傳播時間并發送給參考電壓產生模塊30，超聲波傳播時間是指從倒車雷達裝置發送超聲波起到接收回波之前超聲波在介質中傳播的時間。該計時器模塊20可以采用具有計時功能的芯片實現。參考電壓產生模塊30與計時器模塊20相連，用于接收計時器模塊20檢測的超聲波傳播時間，并根據超聲波傳播時間產生對應的參考電壓Vref輸出給電壓比較器10的正向輸入端。電壓比較器10的反向輸入端與回波信號輸入端相連，電壓比較器10根據正向輸入端和反向輸入端的電壓，輸出電壓比較結果，以供后續主控芯片根據該電壓比較結果產生倒車報警信號。例如，當障礙物距離越來越小，回波信號高于參考電壓Vref的值時，電壓比較電路的輸出端跳轉，電壓比較結果從高電平跳變為低電平，其代表障礙物距離超過最小安全距離，后續主控芯片將產生倒車報警信號。由于超聲波傳播時間越長，表示障礙物距離越遠，所產生的回波信號的強度越低，因此本實用新型的獨特之處在于，可以根據超聲波傳播時間的不同，調整參考電壓Vref的大小，使之更與回波信號的強度接近，進而電壓比較電路產生準確的電壓比較結果，以供倒車雷達裝置做出相應的反應。當超聲波傳播時間越長時，參考電壓產生模塊30提供的參考電壓Vref越小。參考電壓產生模塊30提供的參考電壓Vref可以與超聲波傳播時間呈反t匕，也可以如后續將介紹的采用分段調整的方法。優選地，超聲波回波信號也可以經過放大濾波電路90后接入電壓比較器10的正向輸入端。該放大濾波電路90包括依次連接的信號放大電路91、二階帶通濾波電路92和信號檢波電路93。其中，信號放大電路91主要對回波信號進行放大，而二階帶通濾波電路92主要對放大后的回波信號進行帶通濾波，信號檢波電路93用于從幅度調制波中不失真的檢出調制信號，即準確地提取出回波信號。在本實用新型的一些具體實施例中，如圖3所示，參考電壓產生模塊采用微控制芯片MCU來進行控制。該參考電壓產生模塊進一步包括微控制芯片31和至少兩組分壓電阻。其中，微控制芯片31，具有至少兩個電壓輸出端口，微控制芯片31用于判斷超聲波傳播時間對應的障礙物距離的區間，并根據該區間使能對應的電壓輸出端口。每個障礙物距離的區間對應一個電壓輸出端口，且每個電壓輸出端口通過一組分壓電阻接地。每組分壓電阻的線性分壓比不同，進而在使能不同的電壓輸出端口時，可以使每組分壓電阻的分壓輸出節點所輸出的電壓不同。每組分壓電阻的分壓輸出節點連接至參考電壓產生模塊的輸出端，將產生的參考電壓提供給電壓比較器10的正向輸入端。每組分壓電阻可以包括至少2個分壓電阻。在本實施例中，至少兩組分壓電阻也可以采用共用接地分壓電阻的方式實現。在本實施例中，以4個障礙物距離的區間為例進行說明，相應地微控制芯片的電壓輸出端口為4個，即端口 101-104。應該理解地是，本實用新型并不限定為將障礙物距離分為4個區間，還可以采用其它的劃分數量，例如5個或以上區間。如圖3所示，上述至少兩組分壓電阻具體包括第一分壓電阻R11、第二分壓電阻Rl 2、第三分壓電阻Rl 3、第四分壓電阻R14和公共接地分壓電阻R。其中，第一分壓電阻Rl I、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13和第四分壓電阻R14的第一端分別與微控制芯片31的4個電壓輸出端口連接，例如分別與電壓輸出端口 101-104連接。第一分壓電阻R11、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13和第四分壓電阻R14的第二端連接在一起并通過公共接地分壓電阻R接地，該第二端作為參考電壓產生模塊30的輸出端，與電壓比較器10的正向輸入端連接。優選地，還可以在第一分壓電阻R11、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13和第四分壓電阻R14的第二端與地之間連接電容C，以平滑兩分壓等級之間的跳變。在本實施例中，第一分壓電阻R11、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13和第四分壓電阻R14的電阻不同，進而使得分別與公共接地分壓電阻R構成的4組分壓電阻的分壓比不同。微控制芯片31可以通過軟件設定，根據超聲波傳播時間判斷回波信號的障礙物距離，例如當為0 0. 6米，軟件判斷為第一段區間；當為0. 7 I. I米，軟件判斷為第二段區間；當為I. 2 I. 5米，軟件判斷為第三段區間；當為彡I. 6米，軟件判斷為第四段區間。通過大致測量回波信號的幅度值設定好第一分壓電阻R11、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13、第四分壓電阻R14和公共接地分壓電阻R的值，可以先取R為10K，C為0. OluF0當判斷為第一段時，設置電壓輸出端口 IOl輸出高，電壓輸出端口 102，103，104為輸入，由第一分壓電阻Rll和公共接地分壓電阻R的值設定參考電壓Vref ;當判斷為第二段時，設置電壓輸出端口 102輸出高，電壓輸出端口 101，103，104為輸入，由第二分壓電阻R12和公共接地分壓電阻R的值設定參考電壓Vref ;當判斷為第三段時，設置電壓輸出端口 103輸出高，電壓輸出端口 101，102，104為輸入，由第三分壓電阻R13和公共接地分壓電阻R的值設定參考電壓Vref ;當判斷為第四段時，設置電壓輸出端口 104輸出高，電壓輸出端口 101，102，103為輸入，由第四分壓電阻R14和公共接地分壓電阻R的值設定參考電壓Vref。在本實施例中，第一分壓電阻RlI、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13和第四分壓電阻R14的電阻值依次升高，使得輸出的參考電壓Vref依次降低。請參閱圖4和圖5，分別為本實用新型改進前和改進后的回波信號和參考電壓的波形圖。其中，曲線A為回波信號，曲線B為改進前的參考電壓的波形，曲線B’為改進后的參考電壓的波形。從圖4中可以看到，參考電壓固定不變，而回波信號的強度隨著障礙物距離的不同，在較大的范圍內存在浮動，因此容易產生誤判或者漏判。而本實用新型中參考電壓根據障礙物距離的不同，進行了一定的調整，使之與回波信號的強度相適應。請參閱圖6和圖7，分別為根據本實用新型的倒車雷達超聲波回波信號處理電路的第二實施例和第三實施例的原理圖。第二、三實施例與第一實施例的共同點在于均利用超聲波傳播時間的長短，初步判斷障礙物距離，隨后判斷回波信號的強度大小，進而對電壓比較操作中的參數進行調整，使得回波信號的強度與參考電壓Vref的強度接近。第二、三實施例與第一實施例的的區別點在于，不改變參考電壓Vref的值，而是通過根據記錄的超聲波傳播時間對對信號放大倍數進行調節，因此使得回波信號的強度與參考電壓Vref的強度接近。如圖6和圖7所示，倒車雷達超聲波回波信號處理電路包括放大濾波電路90、計時 器模塊20、電壓增益調整模塊40和電壓比較電路。其中，放大濾波電路90與回波信號輸入端相連，用于對接收的回波信號進行放大濾波后輸出給電壓比較電路。放大濾波電路90輸出的放大濾波后的回波信號送入電壓比較電路與固定的參考電壓進行比對，電壓比較電路將產生的電壓比較結果輸出。本實用新型中增設了計時器模塊20和電壓增益調整模塊40，其中計時器模塊20用于將記錄的超聲波傳播時間發送給電壓增益調整模塊40，即從倒車雷達裝置發送超聲波起到接收回波之前超聲波在介質中傳播的時間。該計時器模塊20也可以采用具有計時功能的芯片實現。電壓增益調整模塊40與計時器模塊20相連，用于接收計時器模塊20檢測的超聲波傳播時間，并根據超聲波傳播時間調整放大濾波電路90的電壓增益。例如，當超聲波傳播時間越長時，采集的回波信號的強度約小，因此電壓增益調整模塊40需要增大放大濾波電路90的電壓增益，以使得放大濾波后的回波信號的強度與參考電壓Vref越接近，進而減小誤報或者漏報。圖6所示的第二實施例與圖7所示的第三實施例的區別在于，電壓比較電路采用不同的方式實現。其中圖6中電壓比較電路采用電壓比較器10，因此放大濾波的回波信號接入電壓比較器10的反向輸入端，分壓電阻Rl和分壓電阻R2串聯對高電平VCC進行分壓后產生參考電壓Vref輸出給電壓比較器10的正向輸入端，電壓比較器10的輸出端輸出電壓比較結果。圖7中電壓比較電路采用三極管Ql，放大濾波的回波信號接入三極管Ql的基極，三極管Ql的集電極通過電阻R3接高電平VCC，三極管Ql的發射極接地，Ql的集電極作為電壓比較電路的輸出端輸出電壓比較結果。放大濾波電路90可以進一步包括信號放大電路91、二階帶通濾波電路92和信號檢波電路93。因此，電壓增益調整模塊40調整放大濾波電路90的電壓增益可以通過調整信號放大電路91和/或二階帶通濾波電路92的電壓增益實現。本實用新型還相應提供了采用上述倒車雷達超聲波回波信號處理電路的倒車雷達裝置。綜上所示，本實用新型提供了一種對倒車雷達超聲波回波信號的處理電路和倒車雷達裝置，可以起到抗誤報和提高超聲波探頭探測靈敏度的作用，主要是在超聲波回波的比較處理環節進行了改進，由傳統的固定式比較改為動態可調式比較，當障礙物距離比較近，回波信號幅度比較大；相應的參考電壓也會比較大；當障礙物距離比較遠，回波信號幅度比較小，相應的參考電壓也會比較小，而傳統的設計直接采用一個固定的電壓比較值或者直接驅動三極管，其適應性不強。本實用新型中微控制芯片可以選用內置電壓比較器的芯片，如型號為EM78P372N，也可以使用獨立的電壓比較器芯片如型號為LM393來實現，相比傳統設計，本實用新型的外圍只需增加幾個電阻和一個電容，其成本得到控制，電子線路亦簡單。因此，本實用新型通過軟件結合硬件的方法，根據超聲波的傳播時間動態的調整比較電壓值，比傳統設計更具靈活性，使產品性能更穩定.本實用新型是根據特定實施例進行描述的，但本領域的技術人員應明白在不脫離本實用新型范圍時，可進行各種變化和等同替換。此外，為適應本實用新型技術的特定場合或材料，可對本實用新型進行諸多修改而不脫離其保護范圍。因此，本實用新型并不限于在此公開的特定實施例，而包括所有落入到權利要求保護范圍的實施例。
權利要求1.一種倒車雷達超聲波回波信號處理電路，包括電壓比較器，所述電壓比較器的反向輸入端與回波信號輸入端相連；其特征在于，所述信號處理電路還包括計時器模塊和參考電壓產生模塊； 所述計時器模塊用于將記錄的超聲波傳播時間發送給所述參考電壓產生模塊； 所述參考電壓產生模塊與所述計時器模塊相連，用于將根據所述超聲波傳播時間產生的對應的參考電壓輸出給所述電壓比較器的正向輸入端。
2.根據權利要求I所述的倒車雷達超聲波回波信號處理電路，其特征在于，所述參考電壓產生模塊進一步包括 微控制芯片，具有至少兩個電壓輸出端口，所述微控制芯片用于判斷所述超聲波傳播時間對應的障礙物距離的區間，并根據該區間使能對應的電壓輸出端口 ； 線性分壓比不同的至少兩組分壓電阻，其中每組分壓電阻的一端與所述微控制芯片的一個電壓輸出端口連接，另一端接地，且所述每組分壓電阻的分壓輸出節點連接至參考電壓產生模塊的輸出端，將產生的參考電壓輸出給所述電壓比較器的正向輸入端。
3.根據權利要求2所述的倒車雷達超聲波回波信號處理電路，其特征在于 所述微控制芯片具有4個電壓輸出端口； 所述至少兩組分壓電阻包括第一分壓電阻R11、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13、第四分壓電阻R14和共用接地分壓電阻R ;所述第一分壓電阻R11、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13和第四分壓電阻R14的第一端分別與微控制芯片的4個電壓輸出端口連接，第二端連接在一起并通過共用接地分壓電阻R接地，所述第二端與所述電壓比較器的正向輸入端連接。
4.根據權利要求3所述的倒車雷達超聲波回波信號處理電路，其特征在于，所述第一分壓電阻R11、第二分壓電阻R12、第三分壓電阻R13和第四分壓電阻R14的第二端通過電容C接地。
5.根據權利要求1-4中任意一項所述的倒車雷達超聲波回波信號處理電路，其特征在于，所述信號處理電路還包括依次連接在所述回波信號輸入端與所述電壓比較器的正向輸入端之間的信號放大電路、二階帶通濾波電路和信號檢波電路。
6.一種倒車雷達超聲波回波信號處理電路，包括放大濾波電路和電壓比較電路，所述放大濾波電路與回波信號輸入端相連，用于對接收的回波信號進行放大濾波后輸出給所述電壓比較電路； 電壓比較電路與所述放大濾波電路相連，用于將放大濾波后的回波信號與固定的參考電壓進行比對后產生的電壓比較結果輸出； 其特征在于，所述信號處理電路還包括計時器模塊和電壓增益調整模塊； 所述計時器模塊用于將記錄的超聲波傳播時間發送給所述電壓增益調整模塊； 所述電壓增益調整模塊與所述計時器模塊相連，用于將根據所述超聲波傳播時間調整的所述放大濾波電路的電壓增益輸出給所述放大濾波電路。
7.—種倒車雷達裝置，其特征在于，包括權利要求1-6中任意一項所述的倒車雷達超聲波回波信號處理電路。
專利摘要本實用新型涉及一種倒車雷達超聲波回波信號處理電路及倒車雷達裝置，其中信號處理電路包括電壓比較器，所述電壓比較器的反向輸入端與回波信號輸入端相連；該所述信號處理電路還包括計時器模塊和參考電壓產生模塊，其中，計時器模塊用于將記錄的超聲波傳播時間發送給所述參考電壓產生模塊；所述參考電壓產生模塊用于將根據所述超聲波傳播時間產生的對應的參考電壓輸出給所述電壓比較器的正向輸入端。本實用新型在超聲波回波的電壓比較環節由傳統的固定式比較改為動態可調式比較，當障礙物距離近時，回波信號幅度比較大，相應的參考電壓也會比較大，反之亦然；本實用新型電路簡單，成本低，靈活性高，產品性能更穩定。
文檔編號G01S7/536GK202453497SQ20122005993
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月23日 優先權日2012年2月23日
發明者周向軍 申請人:深圳市拓邦汽車電子技術有限公司