УЛЬТРАЗВУКОВАЯ СИСТЕМА ПОМОЩИ ВОДИТЕЛЮ, СПОСОБ ЕЕ КОНФИГУРИРОВАНИЯ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК
DRIVER'S HELP SYSTEM AND METHOD OF ITS CONFIGURATION AND APPROPRIATE ULTRASOUND TRANSDUCER

Настоящее изобретение относится к способу конфигурирования ультразвуковой, т.е. основанной на ультразвуковых измерениях, системы помощи водителю, включающей в себя множество ультразвуковых датчиков, расположенных на транспортном средстве в разных местах, и по меньшей мере один блок управления, причем ультразвуковые датчики снабжены абсолютными идентификационными кодами, распознаваемыми извне, а также поддающимися электронному считыванию.
В ультразвуковых системах помощи водителю, предназначенных, например, для определения расстояний в случае помощи водителю при парковке транспортного средства (автомобиля), используется множество различных ультразвуковых датчиков, чтобы в разных местах транспортного средства определять расстояния до препятствия в различных направлениях. В типичных конфигурациях ультразвуковых систем помощи при парковке на один бампер автомобиля приходится по меньшей мере два, часто шесть, а в некоторых случаях и еще больше ультразвуковых датчиков, работающих по принципу эхолота. Для того чтобы в системе помощи водителю сигналы ультразвуковых датчиков можно было осмысленно соотнести с тем или иным местом на транспортирующем средстве, необходимо, чтобы центральный блок управления знал положение каждого отдельного ультразвукового датчика на транспортном средстве. В настоящее время такое соответствие реализовано на двухточечных (прямых) соединениях. Это означает, что для каждого отдельного ультразвукового датчика имеется собственная шинная система или хотя бы собственная линия передачи данных, имеющая в центральном блоке управления собственный вход. В тех нередких случаях, когда на транспортном средстве имеется двенадцать ультразвуковых датчиков, это сопряжено с немалыми затратами на прокладку кабелей, что ведет не только к удорожанию кабельных линий транспортного средства, но и к усложнению их прокладки. Из-за этого дооснащение транспортного средства системой помощи при парковке становится чрезмерно дорогостоящим, поскольку необходимо установить множество датчиков и организовать с каждым из них двухточечное соединение. Кроме того, большое число линий связи означает и большое число электрических разъемов, которые в жестких условиях эксплуатации транспортного средства можно легко повредить.
По известным двухточечным линиям связи передаются аналоговые необработанные сигналы, которые должны проходить обработку лишь в центральном блоке управления, или же обработанные сигналы датчиков, которые передаются от датчика в блок управления по собственному протоколу производителя через соответствующий интерфейс, также разработанный производителем.
Объектами изобретения являются способ конфигурирования ультразвуковой системы помощи водителю, система помощи водителю и предназначенный для применения в ней ультразвуковой датчик. Согласно изобретению предлагается снабжать ультразвуковые датчики распознаваемым извне абсолютным идентификационным кодом, который также поддается электронному считыванию (считыванию в электронной форме).
Для предлагаемого в изобретении конфигурирования ультразвуковой системы помощи водителю при установке системы на транспортном средстве применяются ультразвуковые датчики, имеющие уникальный (неповторимый) идентификационный код, выступающий в качестве абсолютного адреса. В предпочтительном случае речь может идти при этом об адресе с разрядностью от 32 до 48 бит, причем также возможно использование более длинных или более коротких адресов при условии, что это сможет гарантировать очень высокую вероятность того, что два ультразвуковых датчика не получат одинаковую маркировку. По этому адресу ультразвуковой датчик в установленном состоянии поддается электронной идентификации. Такой же код расположен на ультразвуковых датчиках с возможностью его считывания извне таким образом, чтобы его можно было распознать извне при установленном ультразвуковом датчике. Для размещения кода подходит поверхность ультразвукового датчика, на которую впоследствии наносится лакокрасочное покрытие, причем в этом случае идентификационный код виден только до нанесения покрытия, или задняя поверхность, к которой присоединяются электрические кабели, если после установки ультразвуковых датчиков эта задняя поверхность соединения будет в зоне досягаемости считывающего устройства.
Для осуществления предлагаемого в изобретении способа ультразвуковые датчики соединяют с центральным блоком управления. После подключения всех ультразвуковых датчиков к центральному блоку управления с помощью внешнего считывающего устройства регистрируют идентификационные коды ультразвуковых датчиков. Этот процесс может быть автоматизирован, для чего внешнее считывающее устройство перемещают мимо ультразвуковых датчиков в заданной последовательности. При этом внешнее считывающее устройство воспринимает и регистрирует отдельные идентификационные коды. На следующем этапе зарегистрированные или зафиксированные идентификационные коды считывают из считывающего устройства и передают в центральный блок управления. Для этого считывающее устройство может быть подключено к CAN-шине транспортного средства или к диагностическому разъему транспортного средства, при этом считывающее устройство устанавливает связь с блоком управления для конфигурирования системы. Благодаря регистрации идентификационных кодов в заданной последовательности соотнесение мест положения датчиков на транспортном средстве с отдельными идентификационными кодами уже выполнено. Соотнесение же мест положения датчиков в виде логических адресов с отдельными идентификационными кодами может осуществляться в блоке управления путем сохранения отдельных идентификационных кодов с соответствующими местами в виде логических адресов, определяемыми заданной схемой регистрации, или сбора идентификационных кодов. При этом блок управления может запрашивать у считывающего устройства идентификационные коды по отдельности либо идентификационные коды передаются из считывающего устройства в блок управления в заданной последовательности. Наконец, считывающее устройство с каждым идентификационным кодом может передавать код места положения датчика в качестве логического адреса.
Каждый ультразвуковой датчик, подходящий для осуществления предлагаемого в изобретении способа, имеет распознаваемый извне идентификационный код, тождественный идентификационному коду, который хранится внутри датчика и поддается электронному считыванию. Существует несколько возможностей для нанесения на датчик распознаваемого извне идентификационного кода. С одной стороны, код можно наносить на ультразвуковой датчик с помощью букв и цифр, причем эти буквы и цифры распознают посредством внешнего считывающего устройства с применением метода оптического распознавания символов. Для уменьшения вероятности ошибок при чтении код можно наносить на ультразвуковой датчик также с помощью штрихкода или кода Data Matrix, известного также как двумерный (матричный) штрихкод. Наконец, изобретение предусматривает возможность считывания кода с применением метода радиочастотной идентификации. Преимущество последнего метода заключается в том, что ультразвуковые датчики можно фиксировать внешним считывающим устройством даже в том случае, если на видимую поверхность, на которой находились идентификационные коды, уже нанесено лакокрасочное покрытие.
Предлагаемая в изобретении система помощи водителю транспортного средства включает в себя несколько соединенных шинной системой ультразвуковых датчиков и по меньшей мере один блок управления, способный устанавливать связь с внешним считывающим устройством, выполненным с возможностью считывания абсолютных идентификационных кодов, однажды сформированных и присвоенных датчикам, для передачи этих абсолютных идентификационные кодов в блок управления, причем блок управления способен соотносить абсолютные идентификационные коды, считанные и переданные в него внешним считывающим устройством в заданной последовательности, с местами положения датчиков на транспортном средстве.
Предлагаемый в изобретении ультразвуковой датчик предназначен для применения в охарактеризованной выше системе помощи водителю и содержит элемент или устройство для постоянного хранения присвоенного ему абсолютного идентификационного кода и устройство для осуществления электронной связи посредством шинной системы, причем абсолютный идентификационный код поддается регистрации извне внешним считывающим устройством.
Изобретение дает то преимущество, что отдельные ультразвуковые датчики можно соединить между собой и с центральным блоком управления посредством электронной шинной системы, что позволяет получить значительную экономию проводов в кабельном жгуте транспортного средства. Кроме того, при этом необходимо использовать меньше уязвимых к внешним воздействиям штекерных контактов, а время установки ультразвуковой сенсорной системы (системы ультразвуковых датчиков) значительно сокращается. Именно при использовании ультразвуковых датчиков, которые выдают данные, уже прошедшие первичную обработку (подготовку), можно расширять систему при весьма незначительных затратах в отношении пропускной способности линий связи в электронной шинной системе, так что для внешней установки ультразвуковой сенсорной системы почти ничего не меняется, кроме необходимости в небольшом числе кабельных соединений. Соответственно технические результаты, достигаемые при осуществлении изобретения, заключаются в упрощении и удешевлении системы помощи водителю и повышении ее надежности, а также в упрощении конфигурирования (настройки) системы.
Широко распространенной системой для обмена данными с более чем одним датчиком является система с подключением датчиков по типу шлейфового соединения (Daisy Chain), при котором связь (обмен данными) со всеми датчиками устанавливается и прекращается по собственным индивидуальным линиям управления. Однако этот известный способ управления множеством датчиков все также требует наличия собственных индивидуальных линий управления, вследствие чего предлагаемая в изобретении система обладает преимуществами и перед системами со шлейфовой схемой соединения датчиков.
Кроме того, предлагаемый в изобретении способ также применим в случае ремонта, например для восстановления транспортного средства после столкновения с препятствием, повлекшим разрушение ультразвуковых датчиков или соответствующего бампера, в котором ультразвуковые датчики расположены. Для ремонта в этом случае датчики одинаковой конструкции, различающиеся лишь идентификационными кодами, распределяют по периферии транспортного средства и затем конфигурируют (настраивают) с помощью предлагаемого в изобретении способа.
Ниже сущность изобретения поясняется на примерах его осуществления, иллюстрируемых чертежами, на которых показано:
на фиг.1 - структурная схема ультразвуковой системы помощи водителю со схематично показанным транспортирующим средством для наглядного представления размещения отдельных ультразвуковых датчиков в различных местах,
на фиг.2 - три разных варианта нанесения идентификационных кодов на ультразвуковой датчик,
на фиг.3 - схема последовательности операций, выполняемых для конфигурирования системы ультразвуковой сенсорной системы.
На фиг.1 представлена структурная схема ультразвуковой системы помощи водителю, включающей в себя ультразвуковые датчики 1a, 1b, 1c, 1d, 1e и 1f в передней части транспортного средства и ультразвуковые датчики 2а, 2b, 2c, 2d, 2е и 2f в задней части транспортного средства. Все ультразвуковые датчики 1а, 1b, 1c, 1d, 1e и 1f, а также 2а, 2b, 2c, 2d, 2е и 2f соединены с центральным блоком 3 управления посредством общей электронной шинной системы 4а и 4b. Для конфигурирования блока 3 управления коммуникационный блок 5 устанавливает связь с внешним считывающим устройством, на чертежах не показанным, чтобы передать в центральный блок 3 управления идентификационные коды, которыми снабжены ультразвуковые датчики. Благодаря применению шинной архитектуры для всех ультразвуковых датчиков 1a, 1b, 1c, 1d, 1e и 1f, а также 2а, 2b, 2c, 2d, 2e и 2f прокладка кабелей в транспортном средстве 6 требует гораздо меньших затрат, чем в случае обычной системы, в которой все ультразвуковые датчики соединены с центральным блоком управления двухточечными соединениями. Однажды сформированные абсолютные идентификационные коды, которые присваиваются датчикам одного типа как уникальные идентификаторы, соотносятся внутри блока 3 управления с логическими адресами, которые характеризуют отдельные положения датчиков на транспортном средстве.
Для уменьшения объема передаваемых данных в одном из вариантов осуществления изобретения предусмотрена возможность обращения к отдельным ультразвуковым датчикам с помощью их логических адресов. Вместо того, чтобы при каждом установлении контакта между блоком 3 управления и отдельными ультразвуковыми датчиками 1a, 1b, 1c, 1d, 1e и 1f, а также 2а, 2b, 2c, 2d, 2e и 2f посылать в шину уникальный идентификационный код, выступающий в качестве абсолютного адреса, предусмотрена возможность программирования каждого ультразвукового датчика 1a, 1b, 1c, 1d, 1e и 1f, a также 2а, 2b, 2c, 2d, 2e и 2f таким образом, чтобы обеспечить возможность обращения к нему с помощью свободно сохраняемого в памяти короткого адреса, а не по длинному и уникальному абсолютному адресу, каковым является идентификационный код. При логической адресации, т.е. обращении с помощью логических адресов, для системы ультразвуковых датчиков, включающей в себя не более шестнадцати ультразвуковых датчиков, вместо 48-разрядных кодов посылают коды, имеющие лишь четыре разряда.
На фиг.2 представлены три разных варианта размещения идентификационного кода на лицевой поверхности ультразвукового датчика. В первом варианте ультразвуковой датчик 10а имеет идентификационный код 11a, выполненный в виде читаемой человеком надписи 11a из букв и цифр в десятичной системе. В этом случае такой код считывают посредством внешнего считывающего устройства с применением метода оптического распознавания символов. Во втором варианте осуществления изобретения ультразвуковой датчик 11b вместо букв и цифр снабжен штрихкодом, который может также содержать буквы и цифры, причем регистрацию идентификационного кода выполняют по штрихкоду, который обладает высокой степенью избыточности, что делает возможным обнаружение ошибок. Наконец, в третьем варианте осуществления изобретения ультразвуковой датчик имеет идентификационный код в виде кода Data Matrix или двумерного штрихкода, в котором степень избыточности для надежного обнаружения и исправления ошибок выражена еще сильнее, чем в широко известном обычном штрихкоде. В еще одном на чертежах не показанном варианте осуществления изобретения ультразвуковой датчик снабжен идентификационным кодом, который заложен в чип (интегральную схему) с функцией радиочастотной идентификации и который можно считать с ультразвукового датчика путем его передачи на радиочастоте даже после нанесения на датчик лакокрасочного покрытия.
На фиг.3 представлена схема последовательности операций при осуществлении предлагаемого в изобретении способа конфигурирования ультразвуковой сенсорной системы, начинающаяся на шаге 101. На шаге 101 регистрируют абсолютные идентификационные коды с помощью внешнего считывающего устройства. Этот процесс предпочтительно выполнять автоматически, перемещая считывающее устройство мимо отдельных ультразвуковых датчиков в заданной последовательности. На следующем шаге 102 зарегистрированные идентификационные коды считывают из памяти считывающего устройства и на шаге 103 передают в заданной последовательности или очередности в центральный блок управления. При этом указанная последовательность, по выбору, может быть жестко определена или может задаваться считывающим устройством или блоком управления. На шаге 104 с отдельными идентификационными кодами, представляющими собой абсолютные адреса, соотносят (т.е. ставят им в соответствие) логические адреса, представляющие собой коды мест положения датчиков на транспортном средстве. Это соотнесение может осуществляться, по выбору, в неявной форме за счет жестко заданного порядка регистрации и передачи идентификационных кодов, посредством считывающего устройства или посредством блока управления.
В качестве необязательной операции перед регистрацией отдельных идентификационных кодов или перед их передачей центральный блок управления может зарегистрировать все идентификационные коды всех ультразвуковых датчиков и соотнести отдельные идентификационные коды с отдельными ультразвуковыми датчиками только после передачи идентификационных кодов из внешнего считывающего устройства. Во время работы системы обращение к отдельным ультразвуковыми датчикам осуществляется либо по их логическим адресам, для чего отдельные ультразвуковые датчики сохраняют в памяти (запоминают) логические адреса, назначенные им блоком управления, и в дальнейшем реагируют на эти логические адреса, либо блок управления внутри себя присваивает отдельным идентификационным кодам логические адреса и взаимодействует с ультразвуковыми датчиками с помощью длинных идентификационных кодов.