車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法
【專利摘要】本發明通過對車載超聲波傳感器的動作周期進行可變處理，提供處理車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法，盡可能提高車輛高速行駛時超聲波傳感器的可靠性。進一步來說，本發明車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法的特征在于，包括：車載超聲波傳感器發射超聲波的階段；當所述超聲波從發射到等待接收之間的周期超過事先設置的動作周期時，發射下一個超聲波的階段；接收到障礙物反射的超聲波反射波時，通過所述反射波測量與所述障礙物之間距離的階段。
【專利說明】車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法，具體指的是，在車輛高速行駛時可以對超聲波測量信號進行高速應答、降低通訊障礙信號，進而提高感知性能的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法。
【背景技術】
[0002]一般情況下，超聲波傳感器指的是通過壓電元件的壓電原理形成超聲波，發射、接收所形成超聲波的傳感器。車載超聲波傳感器由單一的傳感器單元構成，具有發射、接收超聲波的功能，通過測量超聲波從發射到被障礙物反射后返回的時間及以測量的時間信息為依據確定相應車輛與障礙物之間的距離。
[0003]另外，車載超聲波傳感器識別障礙物的方式是，發射特定頻率的超聲波后，感知接收到的反射波信號是否超出臨界值。
[0004]車輛安裝超聲波傳感器的另一用途是用于在停車前的低速行駛過程中感知位于車輛前方或后方近距離(1.2m以下)的障礙物，向司機發出警告的PAS系統(ParkingAssistance System),及低速行駛時感知位于側面的近距離(5m以下)障礙物，判斷停車空間的 SPAS 系統(Smart Parking Assistance System)。
[0005]相關技術可以參考韓國公開專利第2005-0024564號(防止車輛沖突裝置及其控制方法)(2005.03.10)。
【發明內容】
[0006]技術課題
原有車載超聲波傳感器的開發以車輛低速行駛時的感知性能及遠距離測量為主，因為其發射超聲波的時間間隔是固定的，所以具有固定動作周期不利于高速應答及近距離測量的缺點。另外，因為發射聲波與接收聲波的特性相互不匹配，僅單純通過反射波的大小識別輸入，因此聲波特性上存在對路面或風等外界情況引起的通訊噪音信號敏感的問題。
[0007]此外，原有車載超聲波傳感器在車輛高速行駛時，傳感器發射的超聲波具有與聲波相比令人無法忽視的速度，所以會產生多普勒效應，這就存在超聲波傳感器可靠性低的問題。
[0008]因此，本發明的目的在于改善上述原有超聲波傳感器存在的問題，即提供了車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法，通過對車載超聲波傳感器的動作周期進行可變處理，提高車輛高速行駛時超聲波傳感器的可靠性。
[0009]本發明提供的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法的另一個目的是應用超聲波傳感器發射的超聲波的頻率特性，對接收到的超聲波信號進行過濾，盡可能簡化傳感器電路的構成，最大程度減少傳感器的運算量。
[0010]本發明提供的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法的另一個目的是根據車載超聲波傳感器發射的超聲波產生的多普勒效應測量障礙物，提高超聲波傳感器的感知性能。
[0011]技術方案
從本發明的一個方面來看，本發明提供的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法的特征在于，包括:車載超聲波傳感器發射超聲波的階段；當所述超聲波從發射到等待接收之間的周期超過事先設置的動作周期時，發射下一個超聲波的階段；接收到障礙物反射的超聲波的反射波時，通過所述反射波測量與所述障礙物之間距離的階段。
[0012]在本發明中，在所述周期超過事先設置的動作周期，發射下一個超聲波的階段，所述動作周期包括從發射超聲波到接受超聲波的可變測量時間及消失等待時間(ExtinctionWait Time)。
[0013]從本發明的另一個方面來看，本發明提供的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法的特征在于，包括:車載超聲波傳感器發射的超聲波經障礙物反射后被接收的階段；基于與發射超聲波的發射波形特性類似的濾子基對被接收的經所述障礙物反射的反射波進行過濾的階段；經過所述過濾獲得的過濾值超過事先設置的臨界值(Threshold)時，將之視為有效數據，據此計算與所述障礙物之間的距離的階段。
[0014]本發明的特征在于，在進行所述過濾的階段，通過發射超聲波及類似的接收超聲波的頻率增幅得到經過所述過濾獲得的過濾值。
[0015]從本發明的另一個方面來看，提供的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法的特征在于，包括:行駛車輛的超聲波傳感器發射的超聲波經由目標車輛反射后被接收的階段；基于所述行駛車輛與所述目標車輛的車速計算反射波頻率預測值的階段；應用所述反射波的頻率預測值，對接收到的反射波的頻率進行過濾的階段；經過所述過濾獲得的過濾值超過事先設定的臨界值(Threshold)時，將之視為有效數據，據此計算與所述目標車輛之間的距離的階段。
[0016]本發明的特征在于，在所述對接收到的反射波的頻率進行過濾的階段，所述過濾依據傅里葉變換的方式進行。
[0017]有益效果
根據上述內容可知，本發明可以通過對車載超聲波傳感器的動作周期進行可變處理，消除需要快速應答的車輛不必要的動作周期的浪費，提高感知速度。
[0018]另外，在本發明中，依據車載超聲波傳感器發射的超聲波的動作頻率特性進行接收波形的過濾，在通訊信號噪音嚴重的條件下，僅識別、感知與發射波形類似的信號，進而提聞感知性能。
[0019]另外，本發明中的車載超聲波傳感器發射超聲波引起的多普勒效應反映了頻率的變化，進而預測、反映了超聲波發射及接收時的頻率變動量，提高了感知目標物的性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明實施例之一，說明車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法相關動作流程圖；
圖2是本發明實施例之一，圖示車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法中的超聲波傳感器動作周期可變狀態的圖例；
圖3是本發明另一實施例，說明車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法相關動作流程圖；
圖4a及圖4b是本發明另一實施例，圖示車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法中，對超聲波波形進行類似濾子基過濾的狀態的圖例；
圖5是本發明另一實施例，圖示車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法中，通過類似濾子基預測過濾結果的狀態的圖例；
圖6是本發明另一實施例，圖示車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法中，基于多普勒效應，根據前方障礙物的反射測量頻率變化的狀態的圖例；
圖7是本發明另一實施例，對車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法中，行駛車輛與目標車輛間的相互行駛形成的頻率變動比率進行圖表化整理的圖例；
圖8是本發明另一實施例，說明車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法相關動作流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對具有上述結構的本發明進行詳細說明。
[0022]在以下過程中，圖例中圖示的線條的粗細及構成要素的尺寸等為了說明上的明了性和便利性進行了夸張。另外，下文中使用的用語是基于本發明的功能定義的用語，可能會根據使用者、運用者的意圖或慣例的不同而不同。因此，這些用語的定義是基于本發明說明書整體的內容。
[0023]首先，參考附圖對本發明實施例之一的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法進行詳細說明。
[0024]圖1是本發明實施例之一，說明車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法相關動作流程圖，圖2是本發明實施例之一，圖示車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法中的超聲波傳感器動作周期可變狀態的圖例。
[0025]如圖1所示，首先車載超聲波傳感器在初始化狀態(步驟S10)生成超聲波并發射(步驟SI I)。
[0026]所述超聲波傳感器發射超聲波后，感知發射的超聲波經障礙物反射并重新被接收的狀態(步驟S12)，所述經障礙物反射的超聲波被接收后，根據所述被接收的超聲波，即反射波是否超過臨界值判斷是否存在障礙物，并基于此通過對到達時間的演算，測量與障礙物之間的距離(步驟S13)。
[0027]如果根據所述S13測量了距離，則重新進行所述Sll的階段，發射下一個超聲波。
[0028]另一方面，根據所述S12階段的感知結果判斷超聲波處于未接收狀態時，判斷超聲波從發射開始到感知是否接收為止的周期(T)是否大于包括可變測量時間(即從超聲波的發射開始到接收經過的時間)和消失等待時間(Extinction Wait Time)的超聲波動作周期(Cycle Time)，如果判斷結果是大于，則重新進行所述Sll的階段，發射下一個超聲波。
[0029]不過，如果在所述S14階段判斷所述超聲波的動作周期不大于超聲波從發射到感知是否接收為止的周期(T)，則返回所述S12階段，繼續感知超聲波是否被接收。
[0030]S卩，本發明的實施例之一，如圖2所示，通過原有的具有固定測量時間的超聲波傳感器的動作周期(Tl)與本發明中反映可變測量時間的超聲波傳感器的動作周期(T2)的對比可知，首次超聲波的反射波被接收后，只要經過消失等待時間(Extinction Time)就會發射下一個超聲波，也就是說反射波到被接收為止的測量時間為可變時間。
[0031]因此，與原有的動作周期(Tl)相比，本發明實施例之一形成的動作周期(T2)可以變得非常短，結果不僅適用于測量處于靜止狀態或低速移動的障礙物，也同樣利于測量位于遠處的障礙物或多個障礙物。
[0032]下面參考附圖，對本發明的另一實施例的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法進行詳細說明。
[0033]圖3是本發明另一實施例，說明車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法相關動作流程圖，圖4a及圖4b是本發明另一實施例，圖示車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法中，對超聲波波形進行類似濾子基過濾的狀態的圖例。
[0034]如圖3所示，車載超聲波傳感器在發射超聲波后接收到反射波時(步驟S20)，在與相應的超聲波傳感器的接收部分相連接的過濾器(即包含發射波形特征的過濾器)對如圖4a所示的接收超聲波波形、類似的濾子基(莫勒特小波)進行過濾，并如圖4b所示，僅對與發射波波形類似的接收波進行增幅處理(步驟S21)。
[0035]在此狀態下，判斷(步驟S22)所述過濾值是否超過事先設置的臨界值(THD)，如果判斷所述過濾值未超過所述臨界值(THD)，則將該信號視為無效信號(步驟S23)，進行所述S21階段的過濾處理。
[0036]一方面，如果判斷所述S22階段中所述過濾值超過所述臨界值(THD)，則將相應的過濾值視為有效數據，用于進行距離的計算(步驟S24)，重新進行所述S21階段，反復進行接收反射波的過濾。
[0037]圖5是本發明另一實施例，圖示車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法中，通過類似濾子基預測過濾結果的狀態的圖例。
[0038]在本發明的另一實施例中，如圖5所示，基于計算出的與發射超聲波相類似的濾子基過濾值，即使不對微小的波形進行分析，也可以僅對經過濾的信號進行電壓水平分析，這樣就可以簡化超聲波傳感器的處理電路，減少波形分析的演算量。
[0039]下面參考附圖對本發明的另一實施例的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法進行詳細說明。
[0040]圖6是本發明另一實施例，圖示車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法中，基于多普勒效應，根據前方障礙物的反射測量頻率變化的狀態的圖例，圖7是本發明另一實施例，對車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法中，行駛車輛與目標車輛間的相互行駛形成的頻率變動比率進行圖表化整理的圖例。
[0041]如圖6所示，本發明另一實施例中，以規定車速(VS)行駛的裝有超聲波傳感器發射端的車輛發射特定頻率的(fo)超聲波時，比如說，經前方以規定車速(VT)行駛的目標車輛反射的超聲波反射頻率(Π)考慮到基于多普勒效應的反射波的頻率變量，體現為以下的數學公式I。
[0042]【數學公式I】
【權利要求】
1.一種車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法，其特征在于，包括: 車載超聲波傳感器發射超聲波的階段； 當所述超聲波從發射到等待接收之間的周期超過事先設置的動作周期時，發射下一個超聲波的階段；以及 接收到障礙物反射的超聲波反射波時，通過所述反射波測量與所述障礙物之間距離的階段。
2.根據權利要求1所述的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法，其特征在于，包括: 在所述周期超過事先設置的動作周期，發射下一個超聲波的階段，所述動作周期包括從發射超聲波到接受超聲波的可變測量時間及消失等待時間。
3.—種車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法，其特征在于，包括: 車載超聲波傳感器發射的超聲波經障礙物反射后被接收的階段； 基于與發射超聲波的發射波形特性類似的濾子基，對被接收的經所述障礙物反射的反射波進行過濾的階段；以及 當經過所述過濾獲得的過濾值超過事先設置的臨界值時，將之視為有效數據，據此計算與所述障礙物之間的距離的階段。
4.根據權利要求3所述的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法，其特征在于， 通過發射超聲波及類似的接收超聲波的頻率增幅獲得經過所述過濾獲得的過濾值。
5.一種車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法，其特征在于，包括: 行駛車輛的超聲波傳感器發射的超聲波經目標車輛反射后被接收的階段； 基于所述行駛車輛與所述目標車輛的車速計算反射波頻率預測值的階段； 應用所述反射波的頻率預測值，對接收到的反射波的頻率進行過濾的階段；以及當經過所述過濾獲得的過濾值超過事先設定的臨界值時，將之視為有效數據，據此計算與所述目標車輛之間距離的階段。
6.根據權利要求5所述的車輛高速行駛時的自適應超聲波傳感器信息處理方法，其特征在于， 在所述對接收到的反射波的頻率進行過濾的階段，所述過濾依據傅里葉變換的方式進行。
【文檔編號】G01S15/93GK103809168SQ201310276665
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年7月3日 優先權日:2012年11月7日
【發明者】樸成訓 申請人:現代摩比斯株式會社