单线数字式测距雷达及其通讯方法

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单线数字式测距雷达及其通讯方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于汽车辅助泊车技术领域，具体涉及一种单线数字式测距雷达及其通讯方法。\n背景技术\n[0002] 随着电子技术的发展，测距雷达在汽车辅助泊车中的应用越来越广泛，其可测得车辆前后端与障碍物间的距离，从而帮助驾驶员进行泊车操作，防止事故。\n[0003] 测距雷达分为模拟式和数字式两种，由于抗干扰性、灵敏度等方面的差距，模拟式测距雷达的应用远不及数字式测距雷达广泛。而从测量距离的手段分，测距雷达包括超声波测距雷达、激光测距雷达、红外测距雷达等，其中超声波测距雷达的应用最为广泛。\n[0004] 目前，数字式测距雷达均为两线式、四线式等多线式，其主要由雷达探头、控制单元组成。雷达探头用于测量距离信息，其可有多个，具体位置、数量根据车型决定；而控制单元可接收来自雷达探头的距离信息，并将这些信息发送给显示单元、报警单元等目标单元以供用户使用。其中，在车辆前后可各有一个控制单元，而每个控制单元可与多个雷达探头相连。\n[0005] 发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有控制单元的通信方式为SCI、IIC、SPI等形式，而这些通信方式都是多线制的(双线制、三线制、四线制等)，这一方面导致系统中线束和接插件的数量多，结构复杂、成本高；另一方面，显示单元为人机交互界面，本身被占用的接口数量就较多，很可能无法适应测距雷达的多线通讯要求(若车辆前后各有一个控制单元，每个控制单元都为两线制，则显示单元仅为了与雷达通讯就至少要为四线制)；尤其是，如果控制单元要同时与多个目标单元(如显示单元和报警单元)进行通信，则其与每个目标单元间都要以多线制方式连接，更提高了系统的复杂程度和成本。\n发明内容\n[0006] 本发明所要解决的技术问题包括，针对现有技术中的数字式测距雷达的通讯系统结构复杂、成本高、占用接口多的问题，提供一种单线数字式测距雷达的通讯方法，其对应的通讯系统结构简单，成本低、占用接口少，且通讯工作稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、一致性和互换性好、通讯协议解析简单。\n[0007] 解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种单线数字式测距雷达的通讯方法，包括：\n[0008] 发送代表所测得的距离信息的信息码，所述信息码为二进制，其中以第一时长的第一电平接第一时长的第二电平表示0，以第二时长的第一电平接第二时长的第二电平表示1，该第一时长与第二时长的时间长度不同，且第一电平与第二电平的电平值不同。\n[0009] 其中，“通讯”是在雷达与目标单元(如显示单元、报警单元等)间进行的，主要用于传达雷达测得的距离信息；“单线”是指数字式测距雷达与目标单元之间的通讯是通过一根数据线(即单线制)进行的；“第一电平与第二电平的电平值不同”是指两者间的电平值有足够的差，从而可被通讯系统识别，例如可以是第一电平为高电平，第二电平为低电平，或者也可以是第一电平为低电平，第二电平为高电平。\n[0010] 多线制通讯方法中以不同的电平来代表数据的值(如高电平代表1而低电平代表\n0，当然也可反之)，故这类通信方法中必须使用单独的时钟同步信号来统一各单元的时钟，以确定何时一位数据传输完毕(或者说确定如何对信号进行划分)，因此其至少要有一根额外的时钟线，无法实现单线通讯。本发明的单线数字式测距雷达的通讯方法中，每位数据由两个相接的不同电平表示，并通过信号时间长度的不同来代表数据的值，故可用特定的电平变化(即由第二电平突变为第一电平时)确定一位数据传输完毕(或者说划分信号)，因此其不需要设置时钟线，可实现单线通讯，从而简化结构，降低成本和占用的接口数，并可保证通讯工作稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、一致性和互换性好、通讯协议解析简单。尤其是当控制单元要同时与多个目标单元(如显示单元和报警单元)进行通信时，按照本发明的方法，只要将其数据线同时与多个单元相连即可，每个单元都可独立的对得到的信号进行解析，而不必设置多根时钟线。\n[0011] 优选的是，在所述发送代表所测得的距离信息的信息码之后，还包括：发送与所述信息码成反码的校验码，其中以第一时长的第一电平接第一时长的第二电平表示0，以第二时长的第一电平接第二时长的第二电平表示1。\n[0012] 优选的是，在所述发送代表所测得的距离信息的信息码之前，还包括：发送同步信号，所述同步信号为第三时长的第二电平。\n[0013] 进一步优选的是，所述第三时长在995μs至1005μs之间。\n[0014] 优选的是，在所述发送同步信号之前，还包括：发送等待信号，所述等待信号为第四时长的第一电平。\n[0015] 进一步优选的是，所述第四时长在100ms至150ms之间。\n[0016] 优选的是，还包括：当所述单线数字式测距雷达发生故障时，发送故障信号。\n[0017] 优选的是，所述信息码为8位。\n[0018] 优选的是，所述第一时长在495μs至505μs之间，所述第二时长在195μs至\n205μs之间；或所述第二时长在495μs至505μs之间，所述第一时长在195μs至205μs之间。\n[0019] 本发明所要解决的技术问题还包括，针对现有技术中的数字式测距雷达的通讯系统结构复杂、成本高、占用接口多的问题，提供一种单线数字式测距雷达，其结构简单，成本低、占用接口少，且通讯工作稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、一致性和互换性好、通讯协议解析简单。\n[0020] 解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种单线数字式测距雷达，包括：\n[0021] 用于测量距离的雷达探头；\n[0022] 控制单元，用于接收所述雷达探头测得的距离信息，并以上述通讯方法将所述距离信息发送给目标单元，且所述控制单元是通过一根数据线与目标单元连接的。\n[0023] 其中，控制单元可为单片机等形式，其优选可与雷达探头集成为一体，即一个雷达探头对应一个控制单元。\n[0024] 由于本发明的单线数字式测距雷达可采用上述的通讯方法，故其结构简单，成本低、占用接口少，且通讯工作稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、一致性和互换性好、通讯协议解析简单。\n[0025] 本发明特别适用于汽车上的数字式超声波测距雷达中。\n附图说明\n[0026] 图1为本发明的实施例2的单线数字式测距雷达的通讯方法的流程示意图；\n[0027] 图2为本发明的实施例2的单线数字式测距雷达的通讯方法中发送的波形示意图。\n具体实施方式\n[0028] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。\n[0029] 实施例1：\n[0030] 本实施例提供一种单线数字式测距雷达的通讯方法，包括：\n[0031] 发送代表所测得的距离信息的信息码，所述信息码为二进制，其中以第一时长的第一电平接第一时长的第二电平表示0，以第二时长的第一电平接第二时长的第二电平表示1，该第一时长与第二时长的时间长度不同，且第一电平与第二电平的电平值不同。\n[0032] 多线制通讯方法中以不同的电平来代表数据的值(如高电平代表1而低电平代表0，当然也可反之)，故这类通信方法中必须使用单独的时钟同步信号来统一各单元的时钟，以确定何时一位数据传输完毕(或者说确定如何对信号进行划分)，因此其至少要有一根额外的时钟线，无法实现单线通讯。本实施例的单线数字式测距雷达的通讯方法中，每位数据由两个相接的不同电平表示，并通过信号时间长度的不同来代表数据的值，故可用特定的电平变化(即由第二电平突变为第一电平时)确定一位数据传输完毕(或者说划分信号)，因此其不需要设置时钟线，可实现单线通讯，从而简化结构，降低成本和占用的接口数，并可保证通讯工作稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、一致性和互换性好、通讯协议解析简单。尤其是当控制单元要同时与多个目标单元(如显示单元和报警单元)进行通信时，按照本实施例的方法，只要将其数据线同时与多个单元相连即可，每个单元都可独立的对得到的信号进行解析，而不必设置多根时钟线。\n[0033] 实施例2：\n[0034] 本实施例提供一种单线数字式测距雷达的通讯方法，其中单线数字式测距雷达为车载的、用于辅助泊车的数字式超声波测距雷达，其通过单线制的方式与车辆上的显示单元、报警单元等进行通讯。当然，其他类型的数字式测距雷达也可采用本实施例的通讯方法。\n[0035] 如图1、图2所示，本实施例的单线数字式测距雷达的通讯方法包括：\n[0036] S01、准备泊车，雷达上电。\n[0037] S02、雷达开始发出超声波进行测距；优选的，雷达同时向车载的显示单元(即目标单元)发出高电平(即第一电平)的等待信号。该等待信号是在两次传递距离信息之间的等待时间中发送的信号，其应当大于雷达进行测距所用的时间(约2ms~15ms)，且应根据显示单元的同步性能和显示性能确定。\n[0038] 优选的，等待信号持续100ms~150ms(即第四时长)。这个时长的信号长度足够，基本可以满足任何显示单元的要求，同时又不过长，不会对测距效果造成实质性的影响。\n[0039] S03、优选的，雷达向显示单元发送低电平(即第二电平)的同步信号。同步信号通知显示单元等待结束，准备开始发送距离信息。\n[0040] 优选的，同步信号持续995μs至1005μs(即第三时长)。这个时长与等待信号及后续信息码的时长差距都足够大，不容易引起解码错误，且其又不过长，不会阻碍距离信息的传输。\n[0041] S04、发送二进制的信息码，信息码代表雷达所测得的距离。优选的，信息码为8位(D0~D7)，因为这样其可以表示256个数据，若以2cm为单位，则可最大表示5.1m的距离，足可满足泊车的需要了。\n[0042] 其中，该二进制的信息码的编码规则为：以第一时长的高电平(即第一电平)接第一时长的低电平(即第二电平)表示0，以第二时长的高电平接第二时长的低电平表示1，该第一时长与第二时长的时间长度不同。也就是说，本实施例中不是通过电平的不同区分\n0、1，而是通过信号时间长度的不同区分0、1。\n[0043] 优选的，第一时长在495μs至505μs之间(即完整的0信号持续约1ms)，第二时长在195μs至205μs之间(即完整的1信号持续约0.4ms)；当然，由于编码中0、1的定义是相对的，因此也可反之，即第二时长在495μs至505μs之间，第一时长在195μs至\n205μs之间。\n[0044] 显然，任何通讯系统的分辨率都是有限的，故信号时长不能太短(否则难以识别)；而且信号的传输肯定存在一定的误差，故第一时长和第二时长间的差值不能太小(否则会发生识别错误)；同时，第一时长和第二时长又应尽量的短，以减少传输所需的时间。\n而以上的第一时长和第二时长的优选范围正好可以同时满足前述的三个要求。\n[0045] 通常的多线制通讯方法中是通过电平的高低来判断数据的值的，因此为了区分何时一位数据传输完成，必须设置独立的时钟线来统一各单元的时钟，从而造成其必须为“多线制”。而本实施例的方法中，不论数据的值是什么，每位数据都是由一半的高电平接一半的低电平组成的，即其波形是一样的，只是时间长度不同，因此目标单元(显示单元)接收到信号后，可认定每次发生由低电平向高电平的转变时就是一位数据传输完毕(当然还要区分等待信号、同步信号等的影响)，再通过该位数据的持续时间独立的判断其值，从而其不必使用时钟线，可实现单线通讯。同时，本实施例的通讯方法还具有工作稳定、抗干扰能力强、灵明度高、一致性和互换性好、信号解析快速简单、不必改变硬件而可通过软件实现等优点。\n[0046] 另外，本实施例的通讯方法的另一个优点在于，由于其发出的信号可被目标单元独立的解码，不需时钟线，因此雷达只需要一根数据线即可同时向多个目标单元(如显示单元、报警单元)发送信号(将多个目标单元同时连在该数据线上即可)。\n[0047] S05、优选的，发送与信息码成反码的校验码(V0~V7)，校验码的编码方式与信息码的编码方式相同；显然，校验码也应为2进制，优选也应为8位。\n[0048] 校验码是信息码的反码，因此其可起到验证信息码的作用，从而提高数据的可靠性。例如，若雷达未检测到障碍物，其发送的信息码转换为16进制(显示单元收到信息码后转变为16进制以便处理，而信息码传送时仍然是以2进制形式)后应为0x00（其中“0x”表示数据为16进制，“00”为实际的数据），而如果显示单元收到校验码并将其转变为16进制后发现数据为0xff，则认为数据正确，如果是其它数据则判定数据错误，重新测距。\n[0049] 通过设置校验码，可增强抗干扰性，并使波形比较易于观测，从而使通讯的可靠性大幅提高。\n[0050] 优选的，本实施例的通讯方法还包括：当雷达发生故障时，发送故障信号。其中，该故障信号可以上述信息码和校验码的形式发送，例如，雷达发生故障时，可使信息码和校验码的值均为1(或其他不符合反码规则的特定值)，例如，若显示单元接收到信息码和校验码后将其转变为16进制得到的是0xffff，则可判断雷达出现故障。通过设置故障信号，可使雷达具有故障提示功能，进一步提高其可靠性。\n[0051] S06、判断测距是否结束，若是则雷达关闭；若否则返回步骤S02，继续发送等待信号，开始下一次测距和通讯。\n[0052] 其中，本实施例中的第一电平为高电平，第二电平为低电平的方式只是一个具体的例子，其完全也可采用第二电平为高电平，第一电平为低电平的方式(即实施例中的全部高低电平正好反过来)。\n[0053] 实施例3：\n[0054] 本实施例提供一种单线数字式测距雷达，包括：\n[0055] 用于测量距离的雷达探头；\n[0056] 控制单元，用于接收所述雷达探头测得的距离信息，并以上述通讯方法将所述距离信息发送给目标单元，且所述控制单元是通过一根数据线与目标单元连接的。\n[0057] 其中，控制单元可为单片机等形式，其优选可与雷达探头集成为一体，即一个雷达探头对应一个控制单元。\n[0058] 由于本实施例的单线数字式测距雷达可采用上述的通讯方法，故其结构简单，成本低、占用接口少，且通讯工作稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、一致性和互换性好、通讯协议解析简单。\n[0059] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。