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TWI705913B - 具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統 - Google Patents

具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統 Download PDF

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TWI705913B
TWI705913B TW108116069A TW108116069A TWI705913B TW I705913 B TWI705913 B TW I705913B TW 108116069 A TW108116069 A TW 108116069A TW 108116069 A TW108116069 A TW 108116069A TW I705913 B TWI705913 B TW I705913B
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radar system
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board
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TW108116069A
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蔡銘竑
陳俊彥
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鼎天國際股份有限公司
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Publication date
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Abstract

本發明提供一種具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其視野角度可大於160度之可視角，係裝設於一車輛之保險桿上或牌照燈旁，但不限於此位置裝設，雷達系統包括至少一天線板及一處理單元，於天線板上設有複數天線，其發出至少一偵測訊號以偵測車輛外部之障礙物，偵測訊號被障礙物反射後之至少一反射訊號再被天線接收，主要特點是只需安裝單一雷達系統，發射及接收天線皆設在同一組天線板上。處理單元設於天線板上或與天線板電性連接，接收反射訊號並直接進行分析，判斷障礙物與車輛之距離，且處理單元中更包含複數車輛輔助功能，在不同之車輛輔助功能時具有不同之警示距離，若障礙物與車輛之距離小於等於警示距離時，處理單元會發出警示訊息以警示駕駛者。

Description

具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統
本發明係有關一種車用雷達系統，特別是指一種具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統。
隨著科技愈來愈進步，也為行車帶來更大的安全提升與便利，例如在車上裝設雷達以量測前、後障礙物距離，在車距過近時發出警示音，對不熟悉車況、抓不準車身長度的駕駛而言相當實用，可減少駕駛的視野死角，預防倒車時撞到後車或是行車時撞到前車，現有技術中可應用在跟車系統(Adaptive Cruise Control,ACC)、盲點偵測(Blind Spot Detection,BSD)、開門警示(Door Open Warning,DOW)上。
一般而言，車用輔助系統，如停車輔助系統(Parking Assist System,PAS)、車側盲點偵測輔助系統(Blind Spot Detection,BSD)、車道變換警示輔助系統(Lane change Alert,LCA)等雖然使用上述車用雷達，但其設計為二套獨立的雷達系統並放置於車輛保險桿的二側，分別發射及接收到偵測訊號結果後，再回傳偵測計算障礙物距離，判斷是否需要發出警示等步驟則是由車上系統負責，因此車上系統需安裝該些車用輔助系統的軟體，若車上系統故障或當機時，車用輔助系統也會隨之喪失功能，影響行車安全。
因此，本發明即提出一種具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，只需要安置一套雷達系統於車輛保險桿上或於牌照燈旁位置，距 離偵測、障礙物計算及判斷是否需要發出警示等皆在該雷達系統上完成，有效解決上述該等問題，具體架構及其實施方式將詳述於下：
本發明之主要目的在提供一種具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其將車用輔助系統裝設在雷達系統，即使車上系統故障也不影響車用輔助系統之警示功能。
本發明之另一目的在提供一種具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其將包含車用輔助系統之處理單元設置於天線板上，接收天線之訊號並分析，若分析結果判斷需發出警告時，則處理單元將警示訊息顯示於該車輛之一車上系統或顯示裝置的螢幕上，或觸發喇叭發出警示音，抑或是點亮警示燈。
本發明之再一目的在提供一種具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其處理單元可設於一獨立的主板上，且主板與天線板電性連接，當處理單元損壞時便於維修更換。
為達上述目的，本發明提供一種具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，設於一車輛之保險桿上或於牌照燈旁位置，包括：至少一天線板，其上設有複數天線，用以發出至少一偵測訊號以偵測該車輛外部之至少一障礙物，並利用至少一接收天線接收該偵測訊號被該障礙物所反射後之至少一反射訊號；以及至少一處理單元，設於該天線板上或與該天線板電性連接，接收該反射訊號並進行分析，判斷該障礙物與該車輛之距離，該處理單元中更包含複數車輛輔助功能，在不同之該車輛輔助功能時具有不同之至少一警示距離，若該障礙物與該車輛之該距離小於等於該警示距離，則該處理單元發出警示訊息給車輛以警示一駕駛者。
根據本發明之實施例，該處理單元為微處理器(microprocessor)，該天線為貼片(patch)天線、槽孔(slot)天線、單極天線、雙極天線或喇叭天線，及包括一1/4圓形、弧形或拋物面或其它構型反射面之反射板，其與該天線垂直，該視野大於160度之車輛輔助功能包括停車輔助系統(Parking Assist System,PAS)、車側盲點偵測輔助系統(Blind Spot Detection,BSD)、車道變換警示輔助系統(Lane change Alert,LCA)、開門警示(Door Open Warning,DOW)。
根據本發明之實施例，該天線包括至少一發射天線及至少一接收天線，該發射天線發射該偵測訊號，該接收天線接收該反射訊號並傳送給該處理單元。
根據本發明之實施例，該天線板包括一第一天線板及一第二天線板，該第一天線板及該第二天線板相接並組成倒V型，該處理單元設於該第一天線板或該第二天線板上。
根據本發明之實施例，該天線板包括一第一天線板及一第二天線板，該第一天線板及該第二天線板相接並組成倒V型，此外更包括一主板，其以水平方向與該第一天線板及該第二天線板相連，形成一三角形，且該處理單元係設於該主板上。
根據本發明之實施例，該天線板包括一第一天線板及一第二天線板，該第一天線板及該第二天線板相接並組成倒V型，此外更包括一主板，其以垂直方向與該第一天線板及該第二天線板之夾角相連，且該處理單元係設於該主板上。
根據本發明之實施例，更包括一與該天線板平行之主板，該天線板之底面與該主板之頂面相連，該處理單元係設於該主板上。
根據本發明之實施例，該天線板上設有至少一傳輸線，與該主板 利用複數排針(pin)或印刷電路板走線電性連接。
根據本發明之實施例，更包括一1/4圓形、弧形或拋物面之反射板，其與該天線垂直，該處理單元係設於該天線之主板上或上方。
10:具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統
12:天線板
122:第一天線板
124:第二天線板
14:天線
16:處理單元
17:排針
18:主板
19:印刷電路板走線
20:車上系統或顯示裝置
22:喇叭
24:保險桿
26:車側
28:警示燈
30:反射板
第1A圖及第1B圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之方塊圖。
第2A圖及第2B圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之一第一實施例之示意圖。
第3圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之一第二實施例之示意圖。
第4A圖及第4B圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之一第三實施例之示意圖。
第5A圖及第5B圖為第三實施例之另一方向之示意圖。
第6A圖及第6B圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之一第四實施例之示意圖。
第7A圖及第7B圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之一第五實施例之示意圖。
第8圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統應用於停車輔助系統之示意圖。
第9圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統應用於盲點偵測輔助系統之示意圖。
第10圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統應用於車道變換警示輔助系統之示意圖。
第11圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之視野範圍示意圖。
本發明提供一種具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其將雷達系統設於一車輛之保險桿上，可同時設於前、後保險桿或擇一，或設於牌照燈旁，但不僅於此限制，並將具有視野大於160度之車輛輔助功能之處理單元直接設於雷達系統上，請參考第1A圖及第1B圖，其為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統10之方塊圖，包括至少一天線板12及至少一處理單元16，於天線12上設有複數天線14，用以發出至少一偵測訊號以偵測車輛(圖中未示)外部之至少一障礙物(圖中未示)，並接收偵測訊號被障礙物所反射後之至少一反射訊號；處理單元16設於天線板12上或與天線板12電性連接，第1A圖之實施例中，處理單元16係設在天線板12上，而第1B圖中處理單元16則設於一主板18上，主板18與天線板10相連。處理單元16可為微處理器(microprocessor)，接收反射訊號後會對反射訊號進行分析，計算障礙物與車輛之距離，處理單元16中更包含複數車輛輔助功能，包括停車輔助系統(Parking Assist System,PAS)、車側盲點偵測輔助系統(Blind Spot Detection,BSD)、車道變換警示輔助系統(Lane change Alert,LCA)、開門警示(Door Open Warning,DOW)等，在不同之車輛輔助功能時具有不同之至少一警示距離，若障礙物與車輛之距離小於等於警示距離時，則處理單元16發出警示訊息給車輛，以警示一駕駛者，警示方法可包括將警示訊息傳送給車輛之一車上系統或顯示裝置20，並將警示訊息顯示 於車上系統或顯示裝置20之一螢幕上，或觸發車輛之一喇叭22以發出警示音，或點亮至少一警示燈28，此警示燈28可為LED燈。本發明中，天線板12與處理單元16之配置包含多種結構，以下詳述各實施例，但所列出者並非限制本發明之範圍，舉凡將處理單元16設在天線板12上、或設在與天線板12相連之主板18上，且處理單元16具有多種車輛輔助功能者皆應在本發明之保護範圍中。
更進一步而言，天線14包括至少一發射天線(圖中未示)及至少一接收天線，發射天線用以發射偵測訊號去偵測周圍的障礙物，而接收天線則接收被障礙物所反射之反射訊號，並傳送給處理單元16進行計算，發射天線與接收天線可為相同型式或不同型式。
請同時參考第2A圖及第2B圖，其分別為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之一第一實施例之示意圖，天線板12包括一第一天線板122及一第二天線板124，第一天線板122及第二天線板124相接並組成倒V型，處理單元16設於第一天線板122上，但處理單元16亦可設於第二天線板124上。
第3圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之一第二實施例之示意圖，其在第一實施例之基礎上增設一主板18，並將處理單元(圖中未示)設於主板18上，主板18以水平方向與第一天線板122及第二天線板124相連，形成一三角形，第一天線板122及第二天線板124上僅剩天線而沒有處理單元，由於天線及處理單元設於另一面，故於第3圖中無法看到天線和處理單元。
第4A圖及第4B圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之一第三實施例之示意圖，其係將第二實施例中之主板18改成垂直方向，與第一天線板122及第二天線板124之夾角相連，且主板18可與第 一天線板122及第二天線板124之中間連接，如第4A圖所示，或是與第一天線板122及第二天線板124之上、下其中一邊連接，如第4B圖所示。請同時參考第5A圖及第5B圖，為第三實施例之另一方向之示意圖，由圖中可看出第一天線板122及第二天線板124上只有天線14，第一天線板122及第二天線板124上設有至少一傳輸線(圖中未示)，與主板18利用複數排針(pin)17或印刷電路板走線19電性連接。
第6A圖及第6B圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之一第四實施例之示意圖，此第四實施例為子母板之配置，僅有一個天線板12，主板18與天線板12平行，天線板12之底面與主板18之頂面相連，處理單元(圖中未示)係設於主板18上。
本發明中，天線可為貼片(patch)天線、槽孔(slot)天線、單極天線、雙極天線或喇叭天線，該些不同形式的天線係利用金屬導線(體)、印刷電路板或陶瓷材料所製作而成。
第7A圖及第7B圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統之一第五實施例之示意圖，請先參考第7A圖，天線板12為印刷電路板，天線14設在天線板12上，且在天線板12上或上方位置設置一反射板30，其係與天線板12呈90度垂直，且反射板30為1/4圓形、弧形、拋物面或其它構型之反射面，此弧度係用以將波(偵測訊號)的路徑轉向並反射出去。第7B圖為第五實施例的另一種態樣，天線板12的形狀與第三實施例之主板相同，但本實施例中直接將天線14設在主板上，使主板成為天線板12，並在天線14上放置反射板30，由於第7B圖之天線板12形狀的緣故，因此須放置兩塊反射板30，以將波(偵測訊號)的路徑轉向並反射出去。
第8圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統應用於停車輔助系統之示意圖，在此實施例中本發明之雷達系統裝設於車輛 的後方保險桿24上，假設處理單元中預設停車輔助系統的警示條件包括車輛與後方障礙物的警示距離為5公尺，側面的警示距離為30公分，則當車輛倒車時若雷達系統偵測到與後方障礙物的距離小於等於5公尺或與側面障礙物距離小於等於30公分，便會發出警示訊息。
第9圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統應用於盲點偵測輔助系統之示意圖，在此實施例中本發明之雷達系統裝設於車輛的後方保險桿24上，假設處理單元中預設盲點偵測輔助系統的警示條件包括車輛與後方障礙物的警示距離為7公尺、車尾向車頭方向1公尺範圍內、車側26與障礙物的警示距離為3公尺等，則當駕駛預備路邊停車或倒車入庫時，若雷達系統偵測到與周圍障礙物的距離小於等於該等預設的警示距離，便會發出警示訊息，提醒駕駛目前車輛已進入視覺死角。
第10圖為本發明具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統應用於車道變換警示輔助系統之示意圖。與前述實施例相同，在此實施例中本發明之雷達系統裝設於車輛的後方保險桿24上，但其亦可裝設於前方的保險桿上。由於車道變換需要較大的準備空間，故警示距離也會大幅增加，假設處理單元中預設車道變換警示輔助系統的警示條件包括車輛與後方障礙物的警示距離為30公尺、車側26與障礙物的警示距離為3公尺等，則當駕駛預備變換車道時，若雷達系統偵測到與周圍障礙物的距離小於等於該等預設的警示距離，便會發出警示訊息，提醒駕駛目前車輛已進入暫緩變換車道。
在上述第8~10圖中，保險桿24前方的空間皆在本發明雷達系統之偵測範圍中，即超過180度的大視野，以切換至車道變化警示輔助系統時為例，如第11圖所示之視野範圍，本發明之雷達系統甚至將保險桿24後方1.5公尺也包含在視野範圍內，因此本發明只需單一個雷達系統就可達到發射 及接收訊號、距離偵測、障礙物計算及判斷是否需要發出警示等功能，不需將偵測訊號回傳到車上系統去計算，也不需在車頭的左右兩側各安裝一個雷達分別處理發射訊號和接收訊號。
上述該等視野大於160度之車輛輔助功能係透過一車上控制器區域網路匯流排系統(Controller Area Network-Bus,CAN-Bus)、倒車燈、車速線、藍芽、BLE、ZigBee、Wi-Fi、2G、3G、4G、基地台等方式切換該等系統。例如當車輛的倒車燈開啟時便自動切換成停車輔助系統，或是例如當車輛的倒車燈開啟時先自動切換至盲點偵測輔助系統，當與後方的警示距離從7公尺縮小到5公尺時，再自動切換到停車輔助系統。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
10:具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統
12:天線板
14:天線
16:處理單元
20:車上系統或顯示裝置
22:喇叭
28:警示燈

Claims (9)

  1. 一種具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，該雷達系統包括：至少一天線板，其上設有複數天線，用以發出至少一偵測訊號以偵測該車輛外部之至少一障礙物，並接收該偵測訊號被該障礙物所反射後之至少一反射訊號；至少一處理單元，設於該天線板上或與該天線板電性連接，接收該反射訊號並進行分析，判斷該障礙物與該車輛之距離，該處理單元中更包含複數車輛輔助功能，在不同之該車輛輔助功能時具有不同之至少一警示距離，若該障礙物與該車輛之該距離小於等於該警示距離，則該處理單元發出警示訊息給該車輛，以警示一駕駛者；以及至少一反射板，其為1/4圓形、弧形拋物面或其它構型反射面，該反射板與該天線板垂直。
  2. 如請求項1所述之具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其中該處理單元為微處理器(microprocessor)。
  3. 如請求項1所述之具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其中該天線包括至少一發射天線及至少一接收天線，該發射天線發射該偵測訊號，該接收天線接收該反射訊號並傳送給該處理單元。
  4. 如請求項1所述之具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其中該天線為金屬導線、印刷電路板或陶瓷材料所製作。
  5. 如請求項1所述之具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其中該天線為貼片(patch)天線、槽孔(slot)天線、單極天線、雙極天線 或喇叭天線。
  6. 如請求項1所述之具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，更包括一1/4圓形、弧形拋物面或其它構型反射面之反射板，該反射板與該天線板垂直。
  7. 如請求項1所述之具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其中該車輛輔助功能包括停車輔助系統(Parking Assist System,PAS)、車側盲點偵測輔助系統(Blind Spot Detection,BSD)、車道變換警示輔助系統(Lane change Alert,LCA)、開門警示(Door Open Warning,DOW)。
  8. 如請求項7所述之具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其中該車輛輔助功能係透過一車上控制器區域網路匯流排系統(Controller Area Network-Bus,CAN-Bus)、倒車燈、車速線、藍芽、BLE、ZigBee、Wi-Fi、2G、3G、4G、基地台等方式切換該等系統。
  9. 如請求項1所述之具視野大於160度之車輛輔助功能之雷達系統，其中該警示訊息係傳送給該車輛之一車上系統或一顯示裝置以顯示於該車上系統或該顯示裝置之一螢幕上、或觸發該車輛之一喇叭發出警示音、或點亮至少一警示燈。
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