车载超声波雷达系统及其上电自检方法和工作自检方法

技术领域

本发明实施例涉及基于编码发波的车载雷达系统技术领域，尤其涉及一种车载超声波雷达系统及其上电自检方法和工作自检方法。

背景技术

现有一种车载超声波雷达系统包括：分为两组且分别设置于机动车相对两端各预定位置处的且在组内依次串联的若干超声波传感器、一个超声波收发器以及与超声波收发器相连的主控制器，由每组超声波传感器构成的串联体的一个末端的一个超声波传感器作为主超声波传感器与超声波收发器相连，主超声波传感器接收组内各超声波传感器的数据(例如：探测数据和工作状态数据)并将数据经由超声波收发器，超声波收发器则对同组的各个超声波传感器进行位置编码，以及将所述数据进行加密等处理后发送给主控制器，而主控制器则经由超声波收发器控制各个超声波传感器，以及根据所述数据判断障碍物的位置和控制超声波传感器的工作状态。

但是，发明人在具体实施时发现，当同组超声波传感器中的其中一个超声波传感器出现故障时，由于同组的超声波传感器均通过一个主超声波传感器与超声波收发器连接，主控制器无法准确确定存在故障的超声波传感器，而且当主控制器判断存在故障而进行故障处理而关闭故障的超声波传感器时，只能将同组的各个超声波传感器均关闭，而无法单独控制故障的超声波传感器关闭，造成单一超声波传感器故障时，机动车整组超声波传感器无法工作。

发明内容

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，能有效降低成本，并能实现每个超声波传感器独立的异常检测和控制。

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的上电自检方法，能在上电时实现超声波传感器独立的异常检测和控制。

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的工作自检方法，能在正常工作时实现超声波传感器独立的异常检测和控制。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种车载超声波雷达系统，包括：

多个分为若干组设置于机动车预定位置处的超声波传感器，每个所述超声波传感器均设有数据交互端口；

一个超声波收发器，所述超声波收发器设有若干个通信端口，每个所述通信端口均与相对应的一组所述超声波传感器建立数据通信连接；以及

主控制器，与所述超声波收发器相连，用于经由所述超声波收发器接收并处理各个超声波传感器发来的探测数据；

每个超声波传感器的数据交互端口均通过一个开关元件连接至所述超声波收发器的对应的所述通信端口，所述主控制器设有若干与各个开关元件的控制端一一对应相连而控制对应开关元件导通和关断的使能引脚，所述主控制器通过所述使能引脚独立控制各个开关元件的通断状态且经由所述超声波收发器读取对应导通的开关元件所连接的超声波传感器的工作状态数据，所述主控制器还分析所述工作状态数据并通过相应所述使能引脚输出关断信号关断被判断为工作异常的超声波传感器对应连接的开关元件。

进一步的，所述开关元件为MOS管Q，每个MOS管Q的接线方式如下：

所述MOS管Q的栅极连接至所述主控制器的使能引脚；

所述MOS管Q的源极一方面连接至所述超声波收发器的通信端口，另一方面通过第一电阻R1连接至外部电源；

所述MOS管Q的漏极一方面连接至所述超声波传感器的数据交互端口，另一方面通过第二电阻R2连接至所述外部电源。

进一步的，所述MOS管Q的栅极通过第三电阻R3连接至所述主控制器的使能引脚。

进一步的，所述MOS管Q为低负载电容的NMOS管。

进一步的，所述主控制器还在判断出存在工作异常的超声波传感器时生成针对工作异常的超声波传感器的异常信号，所述系统还包括：

报警器，与所述主控制器相连，用于响应所述异常信号而发出针对工作异常的超声波传感器的报警信息。

进一步的，每组超声波传感器包括6～15个超声波传感器。

另一方面，为了解决上述进一步的技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：一种基于上述任一项所述的车载超声波雷达系统的上电自检方法，包括以下步骤：

系统上电，所述主控制器向所述超声波收发器发送初始化指令以控制超声波收发器进行初始化；

所述主控制器通过使能引脚控制各个所述超声波传感器所连接的开关元件依次分时导通而使所述超声波收发器与各个所述超声波传感器分时进行通信连接；

所述主控制器通过所述超声波收发器读取对应通信连接的所述超声波传感器的工作状态数据；

所述主控制器根据所述工作状态数据判断对应的超声波传感器的工作状态是否异常；以及所述主控制器在判定对应的超声波传感器工作异常时通过所述使能引脚输出关断信号使工作异常的超声波传感器连接的所述开关元件保持关断状态。

进一步的，所述方法还包括：

所述主控制器还在判定对应的超声波传感器工作异常时发出针对工作异常的超声波传感器的异常信号；以及

通过报警器响应所述异常信号而发出针对工作异常的超声波传感器的报警信息。

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：一种基于上述任一项所述的车载超声波雷达系统的工作自检方法，包括以下步骤：

所述主控制器依据机动车当前的行驶状态确定车载超声波雷达系统中处于探测模式的超声波传感器；

所述主控制器按照预定周期循环逐个获取处于探测模式的各个超声波传感器的探测数据；

所述主控制器判断所获得的探测数据是否异常；

所述主控制器在判定所述探测数据为异常探测数据时将对应发出所述异常探测数据的超声波传感器标记为疑似异常超声波传感器；

所述主控制器通过所述超声波收发器逐个读取各个所述疑似异常超声波传感器的工作状态数据；

所述主控制器根据所述工作状态数据判断对应的疑似异常超声波传感器的工作状态是否异常；以及

所述主控制器在判定疑似异常超声波传感器工作异常时通过所述使能引脚输出关断信号使工作异常的超声波传感器连接的所述开关元件关断。

进一步的，所述方法还包括：

所述主控制器在判定疑似异常超声波传感器工作异常时发出针对工作异常的超声波传感器的异常信号；以及

通过报警器响应所述异常信号而发出针对工作异常的超声波传感器的报警信息。

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：本发明实施例通过每个超声波传感器的数据交互端口均通过一个开关元件连接至所述超声波收发器的对应的所述通信端口，而且主控制器设置若干控制对应开关元件导通和关断的使能引脚，在具体工作时，当需要对应超声波传感器工作或需要对其进行状态判断时，主控制器可通过使能引脚发出输出导通信号使对应开关元件导通，从而对应的超声波传感器的数据交互端口即可与超声波收发器的通信端口进行数据交互，从而使主控制器读取对应超声波传感器的工作状态数据以及接收超声波传感器探测获得的探测数据，另外，当主控制器在判断出存在工作异常的超声波传感器时通过使能引脚控制相应开关元件关断，从而促使工作异常的超声波传感器无法与超声波收发器进行数据交互，据此原理，主控制器通过独立控制每路开关元件导通和关断即可实现对每个超声波传感器独立的状态检测以及控制；而且，某个超声波传感器异常而停止工作后不会影响同组其他超声波传感器的正常工作，从而可利用同组其他超声波传感器与存在异常的超声波传感器探测的重合区域进行探测，替代异常的超声波传感器实现对障碍物的探测，保证驾驶安全。

附图说明

图1为本发明车载超声波雷达系统一个可选实施例的结构原理图。

图2为本发明车载超声波雷达系统一个可选实施例开关元件的电路图。

图3为本发明车载超声波雷达系统的上电自检方法一个可选实施例的步骤流程图。

图4为本发明车载超声波雷达系统的工作自检方法一个可选实施例的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。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，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

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，包括：

多个分为若干组设置于机动车相对两端各预定位置处的若干超声波传感器1，每个所述超声波传感器1均设有数据交互端口10；

一个超声波收发器3，所述超声波收发器3设有若干个通信端口30，每个所述通信端口30均与相对应的一组所述超声波传感器1建立数据通信连接；以及

主控制器5，与所述超声波收发器3相连，用于经由所述超声波收发器3接收并处理各个超声波传感器1发来的探测数据；

同组的每个超声波传感器1的数据交互端口10均通过一个开关元件7连接至所述超声波收发器3对应的所述通信端口30，所述主控制器5设有若干与各个开关元件7的控制端70一一对应相连而控制对应开关元件7导通和关断的使能引脚50，所述主控制器5通过所述使能引脚50独立控制各个开关元件7的通断状态且经由所述超声波收发器3读取对应导通的开关元件7所连接的超声波传感器1的工作状态，所述主控制器5还分析所述工作状态数据并通过相应所述使能引脚50输出关断信号关断被判断为工作异常的超声波传感器1对应连接的开关元件7。

本发明实施例每个超声波传感器1的数据交互端口10均通过一个开关元件7连接至所述超声波收发器3的对应的所述通信端口30，而且主控制器5设置若干控制对应开关元件7导通和关断的使能引脚50，在具体工作时，当需要对应超声波传感器1工作或需要对其进行状态判断时，主控制器5可通过使能引脚50发出输出导通信号使对应开关元件7导通，从而对应的超声波传感器1的数据交互端口10即可与超声波收发器3的通信端口30进行数据交互，从而使主控制器5读取对应超声波传感器1的工作状态数据以及接收超声波传感器1探测获得的探测数据，另外，当主控制器5在判断出存在工作异常的超声波传感器1时通过相应开关元件7关断，从而促使工作异常的超声波传感器1无法与超声波收发器3进行数据交互，据此原理，主控制器5通过独立控制每个开关元件7导通和关断即可实现对每个超声波传感器1独立的状态检测以及控制；而且，某个超声波传感器1异常而停止工作后不会影响同组其他超声波传感器1的正常工作，从而可利用同组其他超声波传感器1与存在异常的超声波传感器1探测的重合区域，替代异常的超声波传感器1实现对障碍物的探测，保证驾驶安全。

在具体实施时，车载超声波雷达系统通常设有两组分别设置于机动车相对两端的超声波传感器1，同组的各个超声波传感器1安装于机动车同一端的不同位置。

在本发明又一个可选实施例中，如图2所示，所述开关元件7为MOS管Q，每个MOS管Q的接线方式如下：

所述MOS管Q的栅极连接至所述主控制器5的使能引脚50；

所述MOS管Q的源极一方面连接至所述超声波收发器3的通信端口30，另一方面通过第一电阻R1连接至外部电源VCC；

所述MOS管Q的漏极一方面连接至所述超声波传感器1的数据交互端口10，另一方面通过第二电阻R2连接至所述外部电源VCC。

本实施例中，开关元件7为MOS管Q，通过使能引脚50与MOS管Q的栅极(即控制端)相连进而控制MOS管Q的导通和关断，电路结构相对简单，成本较低。在具体实施时，如图1所示，为促使相应的MOS管Q导通和关断，主控制器5的使能引脚50可通过输出高电平的导通信号使MOS管Q导通，而输出低电平的关断信号使MOS管Q关闭。

当然，在具体实施时，所述开关元件7可以选用的电子元件还有很多，例如：三极管、IGBT等。

在本发明再一个可选实施例中，如图2所示，所述MOS管Q的栅极通过第三电阻R3连接至所述主控制器5的使能引脚50。本实施例中，每路开关电路7的MOS管Q的栅极通过第三电阻R3连接至所述主控制器5的使能引脚50，第三电阻R3能有效的保护MOS管Q。

在具体实施时，所述使能引脚50、通信端口30和数据交互端口10的逻辑电平为均5V，通信端口30和数据交互端口10空闲时均为高阻态；第一电阻R1和第二电阻R2的阻值均为10千欧；第三电阻R3的阻值为1千欧；外部电源VCC的电压为5V。

在本发明另一个可选实施例中，所述MOS管Q为低负载电容的NMOS管。本实施例中，MOS管Q采用低负载电容的NMOS管，避免MOS管Q的负载电容过大而影响超声波传感器1的数据交互端口10与超声波收发器3的通信端口30的数据交互。

在本发明一个可选实施例中，如图1所示，所述主控制器5还在判断出存在工作异常的超声波传感器1时生成针对工作异常的超声波传感器1的异常信号，所述系统还包括：报警器8，与所述主控制器5相连，用于响应所述异常信号而发出针对工作异常的超声波传感器1的报警信息。

本实施例中，当主控制器5判断出存在工作异常的超声波传感器1时，还通过报警器8生成针对工作异常的超声波传感器1的报警信息，提醒用户存在异常的超声波传感器1，方便用户及时且准确的维护。在具体实施时，所述报警器1可以是针对不同超声波传感器1发出不同提示声音的声音报警器或者直接显示存在异常的超声波传感器1的详细信息(例如：安装位置、数据编码、产品型号、异常原因等)的显示报警器等。

在本发明一个可选实施例中，每组超声波传感器1包括6～15个超声波传感器1。本实施例中，每组超声波传感器1设置6～15个超声波传感器1，能有效为机动车提供倒车、泊车、正常行驶障碍物检测等常用的驾驶辅助功能。

另一方面，如图3所示，本发明实施例再提供一种基于上述实施例所述的车载超声波雷达系统的上电自检方法，包括以下步骤：

S11：系统上电，所述主控制器5向所述超声波收发器3发送初始化指令以控制超声波收发器3进行初始化；

S12：所述主控制器5通过使能引脚50控制各个所述超声波传感器1所连接的开关元件7依次分时导通而使所述超声波收发器4与各个所述超声波传感器1分时进行通信连接；

S13：所述主控制器5通过所述超声波收发器3读取对应通信连接的所述超声波传感器1的工作状态数据；

S14：所述主控制器5根据所述工作状态数据判断对应的超声波传感器1的工作状态是否异常；以及

S15：所述主控制器5在判定对应的超声波传感器1工作异常时通过所述使能引脚50输出关断信号使工作异常的超声波传感器1连接的所述开关元件7保持关断状态。

本发明实施例通过上述方法，在系统上电后，主控制器5先控制超声波收发器3完成初始化，然后主控制器5通过使能引脚50控制各个所述超声波传感器1所连接的开关元件7分时导通，从而对应的超声波传感器1的数据交互端口10即可与超声波收发器3的通信端口30分时进行数据交互，从而使主控制器5读取对应超声波传感器1的工作状态数据，在每个超声波传感器1工作状态数据读取完成后，所述主控制器5即根据所述工作状态数据判断对应的超声波传感器1的工作状态是否异常，在判断出存在工作异常的超声波传感器1时通过相应开关元件7保持关断，促使工作异常的超声波传感器1与超声波收发器3无法数据交互，从而能在系统上电时通过独立控制每个开关元件7导通和关断即可实现对每个超声波传感器1独立的状态检测以及控制。

如图3所示，在具体实施时，可以是每读取一个超声波传感器1的工作状态数据后即实时分析判断工作状态是否异常，也可以是读取完全部超声波传感器1的工作状态数据后再逐个分析判断是否异常，在如图3的实施例中，采用每读取一个超声波传感器1的工作状态数据后即实时分析判断工作状态是否异常。

在具体实施时，主控制器5按照预定顺序逐个读取各个超声波传感器1的工作状态是指按照每组依次进行，且每组内的各个超声波传感器1按照安装位置顺序依次进行。

在本发明一个可选实施例中，所述方法还包括：

所述主控制器5还在判定对应的超声波传感器1工作异常时发出针对工作异常的超声波传感器1的异常信号；以及

通过报警器8响应所述异常信号而发出针对工作异常的超声波传感器1的报警信息。

本实施例中，当主控制器5判断出存在工作异常的超声波传感器1时，还通过报警器8生成针对工作异常的超声波传感器1的报警信息，提醒用户存在异常的超声波传感器1，方便用户及时且准确的维护。

再一方面，如图4所示，本发明实施例提供一种基于上述实施例所述的车载超声波雷达系统的工作自检方法，包括以下步骤：

S21：所述主控制器5依据机动车当前的行驶状态确定车载超声波雷达系统中处于探测模式的超声波传感器1；

S22：所述主控制器5按照预定周期循环获取各个处于探测模式的超声波传感器1探测机动车周围障碍物获得的探测数据；

S23：所述主控制器5判断所获得的探测数据是否异常；

S24：所述主控制器5在判定所述探测数据为异常探测数据时将对应发出所述异常探测数据的超声波传感器标记为疑似异常超声波传感器；

S25：所述主控制器5通过所述超声波收发器3逐个读取各个所述疑似异常超声波传感器的工作状态数据；

S26：所述主控制器5根据所述工作状态数据判断对应的疑似异常超声波传感器的工作状态是否异常；以及

S27：所述主控制器5在判定疑似异常超声波传感器工作异常时通过所述使能引脚50输出关断信号使工作异常的超声波传感器1连接的所述开关元件7关断。

本发明实施例通过上述方法，当系统处于工作状态时，主控制器5先确定处于探测模式的超声波传感器1，然后，先通过处于探测模式的超声波传感器1反馈的探测数据初步判断超声波传感器1是否存在异常的可能，并将存在异常可能的超声波传感器1标记为疑似异常超声波传感器1，再进一步针对疑似异常超声波传感器1进行工作自检，对每个疑似的超声波传感器1进行工作自检时，主控制器5通过使能引脚50发出输出导通信号使对应开关元件7导通，从而对应的超声波传感器1的数据交互端口10即可与超声波收发器3的通信端口30进行数据交互，从而使主控制器5读取对应超声波传感器1的工作状态数据，当主控制器5根据工作状态数据判断出存在工作异常的超声波传感器1时通过相应开关元件7关断，促使工作异常的超声波传感器1与超声波收发器3无法数据交互，从而能在系统正常工作时通过控制每个开关元件7导通和关断即可实现对每个超声波传感器1独立的状态检测以及控制。

在具体实施时，所述探测数据是处于探测模式的超声波传感器1探测机动车周围的障碍物生成的障碍物数据；另外，同样地，在分别获取超声波传感器1的探测数据和工作状态数据时，也可以是每读取一个超声波传感器1的探测数据/工作状态数据后即进行实时分析判断，也可以是读取完全部超声波传感器1的探测数据/工作状态数据后再逐个分析判断是否异常，在如图4的实施例中，均采用每读取一个超声波传感器1的探测数据/工作状态数据后即实时分析判断是否异常。

在本发明一个可选实施例中，所述方法还包括：

所述主控制器5在判定疑似异常超声波传感器工作异常时发出针对工作异常的超声波传感器1的异常信号；以及

通过报警器8响应所述异常信号而发出针对工作异常的超声波传感器1的报警信息。

本实施例中，当主控制器5判断出存在工作异常的超声波传感器1时，还通过报警器8生成针对工作异常的超声波传感器1的报警信息，提醒用户存在异常的超声波传感器1，方便用户及时且准确的维护。

在具体实施时，所述探测数据的接收时长超过预定时长阈值或所述探测数据超过预定数据阈值时确定处于探测模式的超声波传感器1发来的探测数据异常。在具体实施时，判断超声波传感器1发来的探测数据异常的方式有许多，本实施例采用判断探测数据的接收时长是否超时以及判断探测数据是否超过预定数据阈值，都能准确且快速的确定探测数据是否异常。

在具体实施时，所述行驶状态至少包括前行、倒车和泊车。当机动车处于正常前向行驶、倒车和泊车状态时，对应处于探测模式的超声波传感器1的各有不同，在各种行驶状态下，都能实现车载超声波雷达系统的工作自检方法。

在一个可选的方案中，当机动车处于正常前向行驶，处于探测模式的是安装机动车前端靠中间位置的4个超声波传感器1(例如：前中左、前中右、前右和前左)；当机动车处于倒车状态时，处于探测模式的是安装机动车尾端靠中间位置的4个超声波传感器1(例如：后中左、后中右、后右和后左)；而当机动车处于泊车状态时，处于探测模式的是安装机动车前端靠两侧位置的2个超声波传感器1和安装机动车尾端靠两侧位置的2个超声波传感器1(例如：前右侧向、前左侧向、后右侧向和后左侧向)。

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。