TWI877925B - 超音波雷達裝置 - Google Patents

Abstract

一種超音波雷達裝置，適用於安裝在車輛，包含超音波雷達偵測器及控制設備。該控制設備於啟動學習模式時，會分析超音波雷達偵測器感測障礙物所產生感測訊號，並建立一固定障礙物距離範圍。該控制設備於啟動偵測模式時，會針對位在該固定障礙物距離範圍外的回波距離進行分析以判斷是否警示。透過該控制設備之學習模式與偵測模式的功能設計，可先針對車輛位在超音波雷達偵測器感測範圍內的外凸構件建立該固定障礙物範圍，使該控制設備啟動偵測模式時，僅會針對位在該固定障礙物範圍外的障礙物進行感測警示，使外凸構件不會一直造成誤警報。

Description

超音波雷達裝置

本發明是有關於一種障礙物感測裝置，特別是指一種超音波雷達裝置。

為了提升大貨車、連結車與貨櫃車等大型車輛的倒車安全，許多駕駛人都會在車輛安裝倒車雷達設備。駕駛人可透過該倒車雷達設備之警報聲變化，判斷車輛後方與障礙物的距離。

但是，有些大型車輛會在車廂或車體的後側下方設置後突結構，例如用以供踩踏登上後車廂的踏板結構或者是防撞結構等。當將倒車雷達設備的雷達偵測器安裝在車廂後側，而斜下朝車後方進行障礙物偵測時，部分的雷達偵測器會偵測到這類後突結構，而觸使該倒車雷達設備的主機會一直發出警報聲。為避免發生此情況，使用者在安裝該等雷達偵測器時，得要特別避開這些位置。但這種避開部分位置的安裝方式，容易使車廂後面出現偵測死角，反而容易生倒車碰撞意外。

因此，本發明的目的，即在提供一種能改善先前技術的至少一個缺點的超音波雷達裝置。

於是，本發明超音波雷達裝置，適用於安裝在一個車輛。該超音波雷達裝置包含至少一個用以安裝在該車輛外周側的超音波雷達偵測器，及一個訊號連接該至少一超音波雷達偵測器的控制設備。

該超音波雷達偵測器可被控制啟動而朝該車輛周側發射超音波訊號，並會感測障礙物反射的超音波訊號而產生感測訊號。

該控制設備可用以接收所述感測訊號。控制設備包括一個控制器，及一個警示器。該控制器內建有一個學習模式與一個偵測模式。該控制器於啟動該學習模式時，會分析所述感測訊號代表之回波距離，並彙整當前測得之所有回波距離以建立一個固定障礙物距離範圍。

該控制器於啟動該偵測模式時，會分析當前所有感測訊號代表的所有回波距離，並將落在該固定障礙物距離範圍外的每一個回波距離比對出，而得到一個有效回波距離。該控制器會於判其中一所述有效回波距離小於等於一預定示警距離時，驅使該警示器發出一警示訊息。

本發明之功效在於：透過該控制器之該學習模式與該偵測模式的功能設計，可先使該控制器透過該學習模式來針對該車輛 的外凸構件建立該固定障礙物範圍，使該控制器於切換至平常使用之該偵測模式時，僅會針對位在該固定障礙物範圍外的有效回波距離進行障礙物警示，使該貨車廂的外凸構件不會一直造成誤警報。

200:超音波雷達裝置

3:超音波雷達偵測器

31:第一角度固定環

310:靠抵斜面

32:第二角度固定環

320:靠抵斜面

33:墊圈

34:偵測器本體

341:頭部

342:超音波感測面

343:組接部

35:鎖接環

4:控制設備

41:控制器

411:控制模組

412:第一切換模組

413:第二切換模組

42:警示器

420:車輛圖式

421:警示單元

422:顯示單元

423:警報單元

43:訊號線

900:車輛

901:車頭

902:貨車廂

903:第一側

904:第二側

905:壁體

906:後側面

907:安裝孔

908:外凸構件

909:電力系統

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一個平面圖，示意說明本發明超音波雷達裝置的一個實施例的結構；圖2是一個立體示意圖，示意說明該實施例安裝在一個左駕設計的車輛時的情況；圖3是一個不完整的立體分解圖，說明該實施例之一個超音波雷達偵測器的結構；圖4是一個不完整的側剖視圖，說明該實施例的該超音波雷達偵測器安裝在該車輛時的情況；圖5是一個功能方塊圖，說明該實施例之功能架構；圖6是一個類似圖2之視圖，示意說明該實施例安裝在一個右駕設計的車輛時的情況；圖7是一個俯視圖，說明該實施例之一個警示器的結構，並說明多個警示單元對應左駕設計之車輛時的分布情況；及 圖8是類似圖7之視圖，說明該等警示單元對應右駕設計之車輛時的分布情況。

參閱圖1、2，本發明超音波雷達裝置200的一個實施例，適用於安裝在一車輛900上。車輛900具有一個用以供駕駛人乘坐的車頭901、一個連結在該車頭901後方的貨車廂902，及一個自該貨車廂902外周側往外突伸的外凸構件908。該貨車廂902具有左右相背的一個第一側903與一個第二側904，及一個界定出一朝後的後側面906之直立的壁體905。該後側面906穿設有多個上下左右間隔分布的安裝孔907。所述外凸構件908例如但不限於為外凸在該後側面906底部的踏板與防撞結構等。此外，實施時，該超音波雷達裝置200會電連接該車輛900之電力系統909以取得運作所需電力，但因為此為現有技術，因此不再詳述。

該超音波雷達裝置200包含多個超音波雷達偵測器3，及一個訊號連接該等超音波雷達偵測器3的控制設備4。

該等超音波雷達偵測器3分別安裝在該貨車廂902的該等安裝孔907，而左右間隔排列地分布設置在該後側面906的頂部與底部。每一該超音波雷達偵測器3可被驅動而朝該貨車廂902後方特定方向發射超音波以進行障礙物的偵測。在本實施例中，共設 置有六個超音波雷達偵測器3，其中四個左右排列佈設在該後側面906底部，另外兩個左右排列佈設在該後側面906頂部。以下僅以其中一個該超音波雷達偵測器3為例進行結構說明。

參閱圖2、3、4，該超音波雷達偵測器3具有位於該壁體905之前後兩相反側的一個第一角度固定環31與一個第二角度固定環32、一個墊圈33、一個偵測器本體34，及一個鎖接環35。該墊圈33是用以靠抵在該貨車廂902的該後側面906，並與對應之該安裝孔907連通。該第一角度固定環31靠抵於該墊圈33，且具有一個背向該墊圈33且垂直偏斜的靠抵斜面310。該第二角度固定環32具有一個背向該壁體905且垂直偏斜的靠抵斜面320。

該偵測器本體34是由後往前穿過該第一角度固定環31、該墊圈33、該安裝孔907與該第二角度固定環32。該偵測器本體34具有一個往前靠抵於該第一角度固定環31的該靠抵斜面310的頭部341，及一個自該頭部341往前延伸穿過該第一角度固定環31、該墊圈33、該安裝孔907與該第二角度固定環32的組接部343。該鎖接環35螺鎖套設在該組接部343穿過該安裝孔907的區段，並靠抵於該第二角度固定環32之該靠抵斜面320，而驅使該頭部341往前靠抵定位在該第一角度固定環31的該靠抵斜面310。

該頭部341具有一個用以朝該貨車廂902後方發送超音波訊號，以及用以感測障礙物反射之超音波訊號的超音波感測面 342。

該頭部341靠抵於該第一角度固定環31之該靠抵斜面310時，會使該超音波感測面342具有一水平朝上或水平朝下之偏斜角度。所述偏斜角度範圍介於5~15度。

參閱圖1、2、5，該控制設備4包括一個用以設置在該車頭901內以供駕駛人觀看的警示器42、一個用以設置在該車頭901或該貨車廂902且與該警示器42訊號連接的控制器41，及多條電連接該控制器41且分別電連接於該等超音波雷達偵測器3的訊號線43。

該等訊號線43是用以沿該貨車廂902外周側拉伸佈設，且具有不同的長度設計。該等超音波雷達偵測器3會因為該等訊號線43拉伸佈設於該貨車廂902的位置差異，而分布在該後側面906的不同位置。為方便瞭解，將該等超音波雷達偵測器3進一步區分為3A、3B、3C、3D、3E、3F。

當該等訊號線43是從該貨車廂902的後側面906往該第一側903方向延伸佈設，而電連接於該控制器41時，如圖2所示，會使該等超音波雷達偵測器3依一第一排序排列。當該等訊號線43是從該貨車廂902的該後側面906往該第二側904方向延伸佈設，而電連接於該控制器41時，如圖6所示，會使該等超音波雷達偵測器3依一相反於該第一排序之第二排序排列。

該警示器42外表面設置有一個車輛圖式420，且具有多個佈設在該車輛圖式420周側的警示單元421，及一個顯示單元422與一個警報單元423。該等警示單元421相對於該車輛圖式420的分布位置關係，相同於該等超音波雷達偵測器3於該第一排序或該第二排序時相對於該車輛900的位置關係。為方便瞭解，將對應該等超音波雷達偵測器3A、3B、3C、3D、3E與3F的該等警示單元421區分為421a、421b、421c、421d、421e與421f。

該等警示單元421可被控制發出亮光類型之警示訊息，該等警示單元421例如但不限於LED。該警報單元423可被控制發出警報聲響，該警報單元423例如但不限於蜂鳴器，所述警報聲響例如但不限於嗶嗶聲。

該控制器41包括一個控制模組411、一個第一切換模組412，及一個第二切換模組413。該控制模組411內建有一個學習模式、一個偵測模式、一個第一排序模式與一個第二排序模式。該第一切換模組412可供操作以驅使該控制模組411在該學習模式與該偵測模式間切換。該第二切換模組413可供操作以驅使該控制模組411在該第一排序模式與該第二排序模式間切換。

在本實施例中，該控制模組411是例如但不限於微處理器控制電路。該第一切換模組412與該第二切換模組413皆為電連接該控制模組411，且可供兩段式切換操作的指撥開關。但實施時 該控制模組411、該第一切換模組412與該第二切換模組413之類型都不以上述態樣為限。

該控制模組411於切換至該第一排序模式時，會將該等警示單元421設定為分別與第一排序之該等超音波雷達偵測器3對應，如圖7所示。該控制器41於切換至該第二排序模式時，會將該等警示單元421設定為分別與第二排序之該等超音波雷達偵測器3對應，如圖8所示。

該控制模組411於切換啟動該學習模式時，會控制啟動每一該超音波雷達偵測器3，使該超音波雷達偵測器3朝預定方向發射所述超音波訊號，並感測該車輛900的該外凸構件908反射之超音波訊號，而產生對應的所述感測訊號。該控制模組411會分析每一該超音波雷達偵測器3產生之所述感測訊號代表之回波距離，並彙整當前測得之所有回波距離以建立一個固定障礙物距離範圍，且將該固定障礙物距離範圍與該超音波雷達偵測器3綁定並儲存之。藉此設計，該控制模組411會針對每一該超音波雷達偵測器3建立專屬的該固定障礙物距離範圍。

該控制模組411於切換啟動該偵測模式時，會控制啟動該等超音波雷達偵測器3，且會分析每一該超音波雷達偵測器3當前所有感測訊號代表的所有回波距離，並將落在該超音波雷達偵測器3對應之該固定障礙物距離範圍外的每一個回波距離比對出來，而 得到一個有效回波距離。此外，該控制模組411還會進一步將小於一預定示警距離的所有有效回波距離都比對出。

在本實施例中，該控制模組411於分析判斷有多個該超音波雷達偵測器3之所述有效回波距離小於等於該預定示警距離時，該控制模組411會進一步從小於等於該預定示警距離的所述有效回波距離中分析比對出距離最短者。且該控制模組411會根據當前被切換啟動之該第一排序模式或該第二排序模式，僅控制具有最短之所述有效回波距離的該超音波雷達偵測器3對應之該警示單元421發出該警示訊息，並同時控制該顯示單元422顯示出所述有效回波距離，以及根據所述有效回波距離的變化調控該警報單元423發出之警報聲響的模式，例如隨著所述有效回波距離的逐漸縮短，而對應調短控該警報單元423發出之嗶嗶聲的間隔時間。

駕駛人可經由該警示器42之上述警示內容，知道該貨車廂902的後側的哪一各部位或方位離障礙物最近、該貨車廂902與障礙物間的距離，以及該貨車廂902與障礙物間的距離變化。

但實施時，在本發明之其它實施態樣中，也可使該控制模組411根據當前被切換啟動之該第一排序模式或該第二排序模式，控制所述有效回波距離小於等於該預定示警距離的每一該超音波雷達偵測器3對應的該警示單元421都發出該警示訊息。或者是，使該控制模組411從所述有效回波距離小於等於該預定示警距離的 所有該超音波雷達偵測器3中，比對出所述有效回波距離相對較短的其中數個，例如其中兩個，並控制比對出之該等超音波雷達偵測器3對應的該等警示單元421都發出該警示訊息。

本發明超音波雷達裝置200安裝在該車輛900使用時，可根據該車輛900是左駕設計或右駕設計，選擇將該警示器42設置在該車頭901之駕駛艙的左半側或右半側，並將該控制器41設置在該車頭901或該貨車廂902的預定部位。然後，根據控制器41相對於該貨車廂902的位置，例如在貨車廂902的該第一側903或該第二側904，操作該第二切換模組413以驅使該控制模組411切換至第一排序模式或該第二排序模式。然後，依該控制模組411被切設定之該第一排序模式或該第二排序模式，將該等超音波雷達偵測器3依對應之該第一排序或該第二排序設置在該貨車廂902的該後側面906。接著，再將該等訊號線43往該貨車廂902之該第一側903或該第二側904的方向拉伸佈設，而電連接於該控制器41。

為了避免安裝固定在該貨車廂902後側，且落在該等超音波雷達偵測器3的偵測範圍內的該外凸構件908一直引發誤警報，需將每一該超音波雷達偵測器3會感測到該外凸構件908的區域設定為非警示區。此時，可在該等超音波雷達偵測器3之偵測範圍內都無外在障礙物的情況下，啟動該控制模組411的該學習模式。

可操作該第一切換模組412，以驅使該控制模組411切換 啟動該學習模式。使該控制模組411控制啟動每一該超音波雷達偵測器3，使每一該超音波雷達偵測器3感測該外凸構件908反射的超音波訊號。使該控制模組411分析感測到該外凸構件908之每一該超音波雷達偵測器3傳送之所有感測訊號代表的回波距離，而針對每一該超音波雷達偵測器3建立專屬的該固定障礙物距離範圍。然後，就可操作該第一切換模組412，而驅使該控制模組411切換啟動該偵測模式。

在該車輛900行駛時，例如倒車行進，每一該超音波雷達偵測器3會偵測特定方向之障礙物所反射的超音波訊號，所述障礙物會包含前述的外凸構件908，所以每一該超音波雷達偵測器3產生之部分所述感測訊號會起因於該外凸構件908。

該控制模組411會分析每一該超音波雷達偵測器3的所有感測訊號代表的回波距離，並將落在對應之該固定障礙物距離範圍內的所有回波距離都濾除掉，藉以得到超出該固定障礙物距離範圍外的所述有效回波距離。然後，該控制模組411會分析比對出具有最短之有效回波距離的該超音波雷達偵測器3，並根據當前被啟動的之該第一排序模式獲該第二排序模式，控制對應之該警示單元421發出該警示訊息，並於該顯示單元422顯示出該有效回波距離，以及根據該有效回波距離長短，控制該警報單元423出發出對應聲音模式的警示聲響。

駕駛人可透過該警示器42發出之所述警示內容，得知該貨車廂902的哪一個方位有障礙物，以及該貨車廂902與該障礙物相對距離。

在本實施例中，該控制器41與該警示器42間是透過訊號線43訊號連接，但實施時，該控制器41與該警示器42也可透過目前已知的無線通訊方式進行訊號連接，例如透過藍芽通訊技術。此外，實施時，在本發明之另外一個實施態樣中，該控制器41之該第一切換模組412與該第二切換模組413也可改為設置在該警示器42上，藉以方便駕駛人操作，且也可將該第一切換模組412與該第二切換模組413設計成可供觸控操作類型。必要時，也可將該控制器41與該警示器42整合成一體，而設置在該車頭901內。

再者，在本實施例中，該等超音波雷達偵測器3是安裝在該貨車廂902的該後側面906，但實施時，也可改為同時佈設在該貨車廂902的該第一側903、該第二側904與該後側面906。

綜上所述，透過該控制模組411之該學習模式與該偵測模式的功能設計，使該控制模組411可先透過該學習模式，取得該車輛900固定設置之該外凸構件908於每一該超音波雷達偵測器3偵測範圍內的回波距離分布，並根據該外凸構件908的所述回波距離建立對應的該固定障礙物距離範圍，使得該控制模組411於啟動該偵測模式時，可將位在每一該超音波雷達偵測器3之該固定障礙 物範圍外的有效回波距離過濾出來，並僅分析過濾出的所述有效回波距離的長短，來進行障礙物警示，使得安裝該貨車廂902的外凸構件908不會一直造成誤警報。

此外，透過該控制模組411可供操作切換該第一排序模式與二排序模式的設計，方便根據該車輛900是左駕設計或右駕設計，對應調整該等超音波雷達偵測器3、該控制器41與該警示器42的設置位置與設置方式，該控制模組411會對應調整分布在該車輛圖式420周圍的該等警示單元421與該等超音波雷達偵測器3的分布對應關係，使該等警示單元421可對應該等超音波雷達偵測器3進行正確警示。

因此，本發明超音波雷達裝置200確實可以改善現有超音波雷達裝置200使用時的缺點，確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

200:超音波雷達裝置

3:超音波雷達偵測器

4:控制設備

41:控制器

42:警示器

420:車輛圖式

421:警示單元

422:顯示單元

423:警報單元

43:訊號線

Claims (10)

1. 一種超音波雷達裝置，適用於安裝在一個車輛，並包含： 至少一個超音波雷達偵測器，用以安裝在該車輛外周側，可被控制啟動而朝該車輛周側發射超音波訊號，並會感測障礙物反射的超音波訊號而產生感測訊號；及 一個控制設備，訊號連接該至少一超音波雷達偵測器，可用以接收所述感測訊號，包括一個控制器，及一個警示器，該控制器內建有一個學習模式與一個偵測模式，該控制器於啟動該學習模式時，會分析所述感測訊號代表之回波距離，並彙整當前測得之所有回波距離以建立一個固定障礙物距離範圍，該控制器於啟動該偵測模式時，會分析當前所有感測訊號代表的所有回波距離，並將落在該固定障礙物距離範圍外的每一個回波距離比對出，而得到一個有效回波距離，該控制器於判斷其中一所述有效回波距離小於等於一預定示警距離時，會驅使該警示器發出一警示訊息。
2. 如請求項1所述的超音波雷達裝置，包含間隔分布地安裝在該車輛周側的多個該超音波雷達偵測器，該警示器具有多個分別對應該等超音波雷達偵測器的警示單元，該控制器於啟動該學習模式時，會針對每一個該超音波雷達偵測器各別建立並記憶該固定障礙物距離範圍，該控制器於啟動該偵測模式時，會分析每一該超音波雷達偵測器當前所有感測訊號代表的所有回波距離，並將當前所有回波距離中落在對應之該固定障礙物距離範圍外的每一個比對出，而得到所述有效回波距離，並於判斷其中一該超音波雷達偵測器的一個所述有效回波距離小於等於該預定示警距離時，驅使對應之該警示單元發出該警示訊息。
3. 如請求項2所述的超音波雷達裝置，該車輛具有一個貨車廂，該貨車廂具有左右相反的第一側與一第二側，及一朝後的後側面，其中，該控制設備還包括多條訊號連接該控制器且分別訊號連接該等超音波雷達偵測器，並具有不同長度之訊號線，當該等訊號線從該貨車廂之該後側面往該第一側方向延伸佈設而訊號連接該控制器時，會使該等超音波雷達偵測器依一第一排序排列佈設在該貨車廂外周側，當該等訊號線從該貨車廂之該後側面往該第二側方向延伸佈設而訊號連接該控制器時，會使該等超音波雷達偵測器依一相反於該第一排序之第二排序排列佈設在該貨車廂外周側，該警示器還具有一個車輛圖式，該等警示單元佈設在該車輛圖式周側，且該等警示單元相對於該車輛圖式的位置關係，相同於該等超音波雷達偵測器於該第一排序或該第二排序時相對於該車輛的位置關係，該控制器還具有可被操作切換的一個第一排序模式與一個第二排序模式，該控制器於切換至該第一排序模式時，會將該等警示單元設定為分別與依該第一排序排列之該等超音波雷達偵測器對應，該控制器於切換至該第二排序模式時，會將該等警示單元設定為分別與依該第二排序排列之該等超音波雷達偵測器對應，且該控制器於判斷其中一個該超音波雷達偵測器的所述有效回波距離小於等於該預定示警距離時，會根據當前被切換啟動之該第一排序模式或該第二排序模式，控制對應之該警示單元發出該警示訊息。
4. 如請求項3所述的超音波雷達裝置，其中，該控制器具有一個內建有該學習模式、該偵測模式、該第一排序模式與該第二排序模式的控制模組，及訊號連接該控制模組的一個第一切換模組與一個第二切換模組，該第一切換模組可供操作以驅使該控制模組在該學習模式與該偵測模式間切換，該第二切換模組可供操作以驅使該控制模組在該第一排序模式與該第二排序模式間切換。
5. 如請求項4所述的超音波雷達裝置，該車輛還具有一個連接在該貨車廂前方的車頭，其中，該警示器是用以設置在該車頭中，該等超音波雷達偵測器是用以設置在該貨車廂，該控制器之該控制模組是用以設置在該貨車廂，該第一切換模組與該第二切換模組設置在警示器上。
6. 如請求項5所述的超音波雷達裝置，其中，該警示器與該控制模組間透過訊號線訊號連接。
7. 如請求項5所述的超音波雷達裝置，其中，該警示器與該控制模組間透過無線通訊技術訊號連接。
8. 如請求項2所述的超音波雷達裝置，其中，該控制器於分析判斷有多個該超音波雷達偵測器之所述有效回波距離都小於等於該預定示警距離時，會控制具有最短之所述有效回波距離的該超音波雷達偵測器對應之該警示單元發出該警示訊息。
9. 如請求項8所述的超音波雷達裝置，其中，該警示器還包括一個顯示單元，該控制器於控制該警示單元發出該警示訊息時，還會於該顯示單元同步顯示出最短之所述有效回波距離。
10. 如請求項2所述的超音波雷達裝置，該車輛具有一個貨車廂，該貨車廂具有一個直立的壁體，該壁體穿設有多個用以分別供該等超音波雷達偵測器安裝的安裝孔，其中，每一該超音波雷達偵測器包括一個用以設置在該壁體外側面且連通其中一該安裝孔的墊圈、一個靠抵在該墊圈的第一角度固定環、一個用以設置在該壁體背向該墊圈一側的第二角度固定環、一個貫穿該第一角度固定環、該墊圈、該安裝孔與該第二角度固定環的偵測器本體，及一個螺接套設於該偵測器本體穿過該第二角度固定環的一端部外的鎖接環，該第一角度固定環具有一個背向該墊圈且具有一垂直偏斜的靠抵斜面，該第二角度固定環具有一個面向該鎖接環體且具有一垂直偏斜的靠抵斜面，該第一角度固定環之該靠抵斜面與該第二角度固定環之該靠抵斜面的垂直偏斜方向，該偵測器本體是靠抵於該第一角度固定環之該靠抵斜面，而使其一超音波發射面具有一水平朝上或朝下之偏斜角度，所述偏斜角度範圍介於5～15度，該鎖接環體靠抵該第二角度固定環之該靠抵斜面。

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