车辆开门警报系统
阅读：2发布：2021-03-08
专利汇可以提供车辆开门警报系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种车辆开 门 警报系统，所述系统包括：车载毫米波雷达，其被配置为：通过向车辆周围发射毫米波 信号 ，以及接收和处理由车辆周围物体反射的毫米波信号，来检测车辆周围的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度；控 制模 块 ，其被配置为：响应于检测到车门即将打开，根据所述移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度判断物体是否即将到达车门；以及响应于判断所述移动物体即将到达车门，输出警报信息。，下面是车辆开门警报系统专利的具体信息内容。
1.一种车辆开门警报系统，包括：
车载毫米波雷达，其被配置为：通过向车辆周围发射毫米波信号，以及接收和处理由车辆周围物体反射的毫米波信号，来检测车辆周围的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度；
控制模块，其被配置为：
响应于检测到车门即将打开，根据所述移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度判断物体是否即将到达车门；以及
响应于判断所述移动物体即将到达车门，输出警报信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制模块与车辆总线相连，并且所述被配置为输出警报信息的控制模块进一步被配置为：
通过所述车辆总线将警报信息输出到车辆的中间显示器、中间后视镜、抬头显示系统、仪表盘、扬声器中的任何一个或多个。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，
所述车载毫米波雷达进一步被配置为：
通过处理由车辆周围物体反射的毫米波信号来对移动物体进行识别；以及所述控制模块进一步被配置为：
输出所识别的移动物体的信息。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述被配置为对移动物体进行识别的车载毫米波雷达进一步被配置为：
通过将针对移动物体的雷达检测数据与数据库中存储的不同种类物体的雷达检测数据进行比较来对移动物体进行识别。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述被配置为输出警报信息的控制模块进一步被配置为：
基于所检测的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度，以及所识别的移动物体的性质，生成虚拟场景视频，其中所述虚拟场景视频再现了所述移动物体接近所述车辆的虚拟场景；以及
将所述虚拟场景视频通过车辆总线输出到车辆的中间显示器或中间后视镜进行显示。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述被配置为输出警报信息的控制模块进一步被配置为：
将所检测的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度信息以及所识别的移动物体的性质信息通过车辆总线输出到车载抬头显示系统，使得所述车载抬头显示系统在车辆的前挡风玻璃或车门玻璃上显示所述移动物体接近车辆的图案，以及移动物体的距离和速度信息。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述被配置为输出警报信息的控制模块进一步被配置为：
将所检测的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度信息以及所述即将打开的车门身份信息通过车辆总线输出到车载抬头显示系统，使得所述车载抬头显示系统在所述即将打开的车门的车门玻璃上显示所述移动物体接近车辆的图案，以及移动物体的距离和速度信息。
8.根据权利要求3所述的系统，其中，所述被配置为输出警报信息的控制模块进一步被配置为：
将所检测的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度信息通过车辆总线输出到车辆仪表盘，使得所述车辆仪表盘显示所述移动物体接近车辆的警示图标，以及移动物体的距离和速度信息。
9.根据权利要求3所述的系统，其中，所述被配置为输出警报信息的控制模块进一步被配置为：
根据移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度计算移动物体到达车门处的时间；以及响应于所述计算的时间小于或等于阈值，通过车辆总线向车辆喇叭输出启动信号，使得车辆喇叭发出警报声。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制模块还被配置为：
响应于判断所述移动物体即将到达车门，向车身控制单元发送锁死车门的指令。
车辆开门警报系统
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆领域，具体涉及一种车辆开门警报系统。
背景技术
[0002] 当车辆开门瞬间，有时候会有摩托车、电瓶车、自行车等快速移动的物体，由于骑乘者没有看到开门或是来不及反应而发生相撞事故。现有的方案大多是让车内人员自己通过后视镜判断，或者使用超声波雷达对物体的距离做监测，发出提醒，辅助车内人员进行判断。
[0003] 对于让车内人员自己通过后视镜判断的方案，有时会发生车内人员开门时忘记观察后视镜，从而造成相撞事故的情况。
[0004] 而使用超声波雷达辅助判断的方案存在以下缺点：
[0006] 2.超声波的反应速度不够快，超声波的传播速度是声速。如果对诸如电瓶车、摩托车等快速移动的物体测量目标距离，滞后性大，可能无法及时发出提醒。
[0007] 3.超声波的衰减相对厉害，这样测试远距离的物体会相对受限。例如，如果要测量快速移动物体，比如时速60km/h的电瓶车，就需要大约50m处开始探测，而普通的超声波雷达的探测距离达不到这么远，因此无法进行及时探测和提醒。
[0008] 4.超声波雷达很难探测目标物体的性质，只能进行物体距离判断，这样探测的准确性和智能性都不高。
[0009] 可见，本领域中需要一种改进的车辆开门警报系统。
发明内容
[0010] 根据本发明的实施例，提供了一种车辆开门警报系统，包括：车载毫米波雷达，其被配置为：通过向车辆周围发射毫米波信号，以及接收和处理由车辆周围物体反射的毫米波信号，来检测车辆周围的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度；控制模块，其被配置为：响应于检测到车门即将打开，根据所述移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度判断物体是否即将到达车门；以及响应于判断所述移动物体即将到达车门，输出警报信息。
[0011] 根据本发明的实施例的技术方案具有如下优点中的一个或多个：
[0013] 2.毫米波雷达的散射角小，检测范围精度高，传播速率快，因此可以提高系统的反应速度，适合于对快速移动物体的探测和警报，且减少了误报警。
[0014] 3.不但可以直接测出目标物体的距离，还可以直接测出相对速度和方向，以及判别出物体的性质，这样可以提高系统检测的智能化，以及准确性，从而能以更直接和精确的方式提醒人们，而不仅仅只是让用户盲目地听到报警声；系统也能筛选掉许多没必要的警报。附图说明
[0015] 图1示出了一种可用于本发明的示例性车载毫米波雷达的结构示意图；
[0016] 图2示出了根据本发明的实施例的车辆开门警报系统；
[0019] 图4B示意性地示出了在车辆的车门玻璃上显示的移动物体接近车辆的图案以及移动物体的距离和速度信息。
具体实施方式
[0020] 下面参照附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解和实现本发明。但是，对所属技术领域的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用，而不应看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
[0021] 本发明采用车载毫米波雷达来实现车辆开门警报。毫米波雷达是指工作在毫米波波段的雷达，其向周围发射波长大约在1-10mm、频率大约在30G-300GHz(吉赫)、具有特定波形和调制方式的电磁波，并通过接收和分析周围物体反射回来的电磁波信号来计算周围物体的距离、方向、速度和大小等。根据毫米波雷达发送的电磁波的波形和调制方式以及对反射信号的处理方式，毫米波雷达可包括毫米波脉冲雷达、调频连续波雷达、扩频雷达等类型。
[0022] 图1示出了一种可用于本发明的示例性车载毫米波雷达的结构示意图。该车载毫米波雷达100可以是任何类型的毫米波雷达。如图1中所示，该车载毫米波雷达100通常可包括发射与接收装置101、雷达信号处理模块102以及可编程控制器103。
[0023] 所述发射与接收装置101通常可包括压控振荡器(VCO)、发射天线和接收天线、放大器、功分器、混频器等部件或电路，其用于产生和发射毫米波信号，以及接收由目标物体反射回来的返回信号，并将其提供给雷达信号处理模块102进行处理。
[0024] 所述信号处理模块102通常可实现为数字信号处理器(DSP)，并可包括其他部件或电路，其用于对来自发射与接收装置101的返回信号进行处理，主要是减少各种干扰，包括噪声、杂波、物体的移动补偿等。此外，所述信号处理模块102还可以用于根据返回信号计算目标物体的距离和移动速度。
[0025] 具体地，可以根据以下公式计算目标物体距雷达的距离：
[0026] R＝C*Tr/2，
[0027] 其中，R表示目标物体距雷达的距离，C表示光速，Tr表示返回信号相对于发射信号的时延。
[0028] 根据电磁波的多普勒效应，当雷达信号遇到移动的目标物体时，返回信号频率会根据目标物体的移动速度而相应变化。对于朝向雷达移动的目标物体来说，返回信号的频率会相应增大；而对于背离雷达移动的目标物体来说，返回信号的频率会相应减小。因此，可以根据返回信号相对于发射信号的频率变化计算出目标物体相对于雷达的移动速度，其公式为:
[0029] Vr＝C*fd/2*f0，
[0030] 其中，Vr为目标物体的移动速度，C为光速，fd为返回信号相对于发射信号的频率差，f0为发射信号的频率。
[0031] 所述可编程控制器103可由微控制器(MCU)、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其他可编程处理装置实现，其可用于通过对返回信号进行特征分析从返回信号中获得目标及其部分的有效散射面积(RCS)等参数，根据有效散射面积等参数对目标物体进行识别。如本领域技术人员所知的，RCS与目标物体的大小、结构形状、材料和雷达波长等有关，目标物体通常可以看成多种基本几何形状的综合，不同的目标物体具有不同的RCS值的组合。因此，通过处理返回信号获得目标物体的RCS值的组合，可以对目标物体进行识别。具体地，计算目标物体或其部分的RCS的公式为：
[0032]
[0033] 其中，Pr为返回信号的功率，Pt为发射信号的功率，R为目标物体距雷达的距离，λ为信号波长，G为雷达增益，Lr为损耗系数，σ为目标物体的RCS。
[0034] 通过计算目标物体及其部分的RCS等参数，并将其与数据库中存储的各种物体及其部分的RCS等参数进行比较，就可以对目标物体进行识别。所述数据库中存储的各种物体及其部分的RCS等参数可以是事先使用所述车载毫米波雷达针对各种物体进行检测而得到的。
[0035] 车载毫米波雷达的优点包括：不受天气情况和夜间的影响，并且可以探测到较远距离(例如100米以上)的物体；散射角较小，因此可以检测出物体相对于车辆的方向；可以判断出物体的性质，从而对物体进行识别等。
[0036] 应指出的是，以上描述和图示的仅为可用于本发明的实施例的车载毫米波雷达的结构示例，而不是对可用于本发明的车载毫米波雷达的限制。可用于本发明的实施例的车载毫米波雷达可以具有其他结构或特征，例如包括更多、更少或不同的部件或电路，具有不同的工作机制等等。
[0037] 现参照图2，其示出了根据本发明的实施例的车辆开门警报系统200。如图1中所示，该车辆开门警报系统200包括：车载毫米波雷达100，其被配置为：通过向车辆周围发射毫米波信号，以及接收和处理由车辆周围物体反射的毫米波信号，来检测车辆周围的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度；控制模块201，其被配置为：响应于检测到车门即将打开，根据所述移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度判断所述移动物体是否即将到达车门；以及响应于判断移动物体即将到达车门，输出警报信息。
[0038] 本发明的实施例由于采用了毫米波雷达进行车辆周围移动物体的探测，因此具有探测距离远、检测精度和准确度高、反映速度快、不受天气和黑夜的影响以及能够对移动物体进行识别等优点。
[0039] 所述车载毫米波雷达100可以是如图1中所示和以上描述的车载毫米波雷达，也可以是其他结构或类型的车载毫米波雷达。所述车载毫米波雷达100可以有一个或多个，并且可以安装在车辆的顶部、尾部、侧部等适当位置。所述车载毫米波雷达100可以是现有的车载毫米波雷达，或者可以是在现有的车载毫米波雷达的基础之上改进的车载毫米波雷达，或者也可以是重新设计和制造的车载毫米波雷达。
[0040] 在一些实施例中，所述车载毫米波雷达100通过车辆总线、专用线路等与所述控制模块201相连，从而可以从控制模块201接收指令等，例如启动指令，并可以向所述控制模块201发送关于所检测到的移动物体的位置、方向、移动速度等信息。
[0041] 在一些实施例中，所述车载毫米波雷达100可以在接收到来自控制模块201的启动指令后启动并对车辆周围物体进行检测。所述控制模块201可以在检测到(例如通过下述车身控制单元)车门即将打开时向所述车载毫米波雷达100发送所述启动指令。在另一些实施例中，所述车载毫米波雷达100可以在车辆启动后启动，从而可持续地对车辆周围物体进行检测。
[0042] 在一些实施例中，所述车载毫米波雷达100可以进一步通过处理由车辆周围物体反射的毫米波信号来对移动物体进行识别；相应地，所述控制模块201可以进一步输出所识别的移动物体的信息。
[0043] 具体地，例如，所述车载毫米波雷达100可以通过将针对移动物体的雷达检测数据与数据库中存储的不同种类物体的雷达检测数据进行比较来对移动物体进行识别。
[0044] 所述数据库例如可存储在与所述车载毫米波雷达100或所述控制模块201相连的存储器中。例如，可以事先使用所述车载毫米波雷达100针对诸如摩托车、电瓶车、自行车、汽车、行人、墙、柱子等各种移动和静止物体进行测试，获得相应的雷达检测数据，即通过对所述物体返回的毫米波信号进行相应分析和处理，获得反映所述物体的性质和特征的返回信号的RCS等参数，从而形成所述不同种类物体的雷达检测数据的数据库。
[0045] 这样，就可以通过将当前检测的移动物体的雷达检测数据(例如，当前返回信号的RCS)与数据库中存储的雷达检测数据(不同种类物体的返回信号的RCS)进行比较，来识别当前检测的移动物体是何种物体。
[0046] 所述控制模块201可以由诸如微处理器、微控制器等任何具有适当信息处理能力的处理单元来实现。所述处理单元通常可包括存储器或者与存储器相连，所述存储器中存储有用于对处理单元进行配置以使其执行相应操作的软件程序及数据，所述处理单元可通过加载存储器中存储的程序和数据执行其操作。在另一些实施例中，所述控制模块201可以与所述车载毫米波雷达100集成在一起，例如集成在车载毫米波雷达100本身的可编程控制器中。在又一些实施例中，所述控制模块201可以实现为一车载电子控制单元(ECU)，其可通过车辆总线与所述车载毫米波雷达100通信。
[0047] 在一些实施例中，所述控制模块201可以与车辆总线(例如，CAN总线)相连，从而可以与其他车载系统进行通信。例如，所述控制模块201可以通过车辆总线接收来自车身控制单元的车门即将打开的信号。所述车身控制单元例如可以包括安装于车门把手处的接触传感器，这样，当车内人员转动车门把手开车门时，所述接触传感器产生相应感测信号，从而车身控制单元可以产生相应的车门即将打开的信号，并将其发送到车辆总线，以便由所述控制模块201接收。
[0048] 在一些实施例中，所述控制模块201可以根据来自所述车载毫米波雷达100的所述移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度来计算所述移动物体预期到达车辆的时间，并可以结合来自所述车载毫米波雷达100的所述移动物体的移动方向，来判断所述移动物体是否即将到达车门。例如，如果所计算的所述移动物体预期到达车辆的时间小于一预定阈值(例如5秒)，且所述车辆打开时位于所述移动物体的移动方向的延长线上，则可以判断所述移动物体即将到达车门，即移动物体即将与车门相撞。此时，所述控制模块201可以输出警报信息，以提醒车内人员。
[0049] 在一些实施例中，所述控制模块201可以通过所述车辆总线将所产生的警报信息输出到车辆的中间显示器、中间后视镜、抬头显示系统、仪表盘、扬声器中的任何一个或多个。
[0050] 在一些实施例中，所述被配置为输出警报信息的控制模块201进一步被配置为：基于所检测的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度，以及所识别的移动物体的性质，生成虚拟场景视频，其中所述虚拟场景视频再现了所述移动物体接近所述车辆的虚拟场景；以及将所述虚拟场景视频通过车辆总线输出到车辆的中间显示器或中间后视镜进行显示。
[0051] 例如，在与所述控制模块201相连的存储器中可以事先存储有构建所述虚拟场景视频所需的关于各类移动和静止物体、所述车辆以及道路、建筑物等环境要素的图像和视频元素。所述控制模块201在接收到来自所述毫米波雷达100的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度以及所识别的移动物体的性质的信息之后，可以从所述存储器中获取关于所识别的移动物体种类及其环境要素的图像和视频元素，使用所述图像和视频元素并根据所述移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度生成虚拟场景视频。所述虚拟场景视频可以类似于现实中的移动物体接近车辆的场景，例如其可以包括具有所述距离且以所述移动速度移动的所述移动物体、所述车辆以及周围环境(如道路、建筑物等)的图像和视频。
[0052] 通过将所述虚拟场景视频输出到中间显示器或中间后视镜(智能后视镜)中进行显示，可以更直观地提醒车内人员车辆周围的移动物体，从而有效地避免碰撞风险。图3示意性地示出了在车辆的中间显示器处显示的虚拟场景视频，其中再现了车辆后的摩托车在道路上以特定速度不断接近车辆的场景。
[0053] 在另一些实施例中，所述被配置为输出警报信息的控制模块201进一步被配置为：将所检测的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度信息以及所识别的移动物体的性质信息通过车辆总线输出到车载抬头显示系统，使得所述车载抬头显示系统在车辆的前挡风玻璃或车门玻璃上显示所述移动物体接近车辆的图案，以及移动物体的距离和速度信息。
[0054] 如本领域的技术人员所知的，车载抬头显示系统通常包括图像生成单元和投影单元，并利用车辆的前挡风玻璃或车门玻璃作为透明的投影显示屏幕。图像生成单元生成的图像通过投影单元投射到前挡风玻璃或车门玻璃上进行显示，这样，车内人员不必低头就可以同时看到所显示的图像以及车前方或侧面的实际景物。
[0055] 本发明的实施例通过利用车载抬头显示系统在前挡玻璃或车门玻璃上显示移动物体接近车辆的图案以及移动物体的距离和速度信息，所述移动物体接近车辆的图案例如可以是以动画形式显示的移动物体不断向车辆接近的图案，这样可以更醒目地提醒车内人员，从而有效地避免碰撞风险。图4A示意性地示出了在车辆的前挡风玻璃上显示的移动物体接近车辆的图案以及移动物体的距离和速度信息；图4B示意性地示出了在车辆的车门玻璃上显示的移动物体接近车辆的图案以及移动物体的距离和速度信息。
[0056] 在进一步的实施例中，所述被配置为输出警报信息的控制模块201进一步被配置为：将所检测的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度信息以及所述即将打开的车门身份信息通过车辆总线输出到车载抬头显示系统，使得所述车载抬头显示系统在所述即将打开的车门的车门玻璃上显示所述移动物体接近车辆的图案，以及移动物体的距离和速度信息。例如，如果控制模块201通过车辆总线和车身控制单元获知车辆的左前门即将打开，则使得所述车载抬头显示系统在左前门的车门玻璃上显示所述移动物体接近车辆的图案以及移动物体的距离和速度信息；如果控制模块201通过车辆总线和车身控制单元获知车辆的右后门即将打开，则使得所述车载抬头显示系统在右后门的车门玻璃上显示所述移动物体接近车辆的图案以及移动物体的距离和速度信息，等等。这样，当车内人员想要打开某个车门下车时，可以更容易地从该车门的车窗玻璃上看到所显示的信息，从而有效地避免碰撞风险。
[0057] 在一些实施例中，所述被配置为输出警报信息的控制模块201进一步被配置为：将所检测的移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度信息通过车辆总线输出到车辆仪表盘，使得所述车辆仪表盘显示所述移动物体接近车辆的警示图标，以及移动物体的距离和速度信息。通过将所述移动物体接近车辆的警示图标及移动物体的距离和速度信息等简单信息显示在车辆仪表盘上，可以利用大多车辆中配备的仪表盘，从而可以低成本地实现对车内人员的警示。
[0058] 在一些实施例中，所述被配置为输出警报信息的控制模块201进一步被配置为：根据移动物体距车辆的距离和接近车辆的速度计算移动物体到达车门处的时间；以及响应于所述计算的时间小于或等于阈值，通过车辆总线向车辆喇叭输出启动信号，使得车辆喇叭发出警报声。
[0059] 所述阈值可以是系统或用户预先设置的。例如，所述阈值可以设置为3秒，这样，如果控制模块201计算移动物体到达车门的时间为小于3秒，则可以向车辆喇叭输出启动信号，使得车辆喇叭发出警报声，从而对车内人员发出更强烈的警报，以更有效地避免相撞风险。
[0060] 本发明的上述各实施例中的技术特征可以适当方式任意组合。例如，所述在车辆的中间显示器或中间后视镜中显示所述警示信息的技术特征、所述在车载抬头显示系统中显示所述警示信息的技术特征以及/或者所述在仪表盘中显示所述警示信息的技术特征可以与通过车辆喇叭发出警报声的技术特征相结合。例如，当所述控制模块201计算的移动物体预期到达车辆的时间小于较大的第一阈值(例如5秒)时，可以首先在中间显示器、中间后视镜、抬头显示系统或仪表盘中显示警示信息；而当所述控制模块201计算的移动物体预期到达车辆的时间小于较小的第二阈值(例如3秒)时，可以通过车辆喇叭发出警报声，以提醒车内人员更大的相撞风险。
[0061] 此外，在本发明的一些实施例中，当控制模块201判断物体即将到达车门时，可以进一步向车身控制单元发出锁死车门的指令，以更加有效地避免相撞风险。所述车身控制单元可以在预定时间之后或者在接收到车内人员发出的解锁指令(例如，通过车辆中控台等处的特定按钮发出的解除指令)后，对车门进行解锁。
[0062] 以上参照附图描述了根据本发明的实施例的车辆开门警报系统，应指出的是，以上描述仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该系统可具有更多、更少或不同的模块，且各模块之间的连接、包含和功能等关系可以与所描述和图示的不同。例如，在一些实施例中，所述车载毫米波雷达100和所述控制模块201可集成为单个模块。再例如，在一些实施例中，所述控制模块201中的部分功能可以由单独的部件来完成，例如所述生成和显示虚拟场景视频的功能可以由一单独的虚拟现实模块来完成。又例如，在一些实施例中，所述车辆开门警报系统200还可包括所述车身控制单元、中间显示器、中间后视镜、抬头显示系统、仪表盘、车辆喇叭中的任何一个或多个，或者还可包括该系统专用的显示器或扬声器，等等。所有这些变化都处于本发明的范围之内。
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