毫米波雷达系统中相互检测雷达是否被剪线的方法和装置与流程

1.本发明属于车载雷达探测领域，具体涉及一种多台毫米波雷达系统中相互检测雷达是否被剪线的方法和装置。


背景技术：

2.随着国民经济水平的提升，越来越多的毫米波雷达被用在安防领域，例如布置在卡车的油箱上，防止窃贼偷油。而窃贼则会在第一时间将雷达的接线剪断，让雷达断电失效。为了防止多雷达系统的剪线失效，现有技术中的做法是增加一个中央控制器，所有的毫米波雷达都通过中央控制器和整车相连，由中央控制器通过定时向每个雷达发送信息并接收每个雷达的应答信息来检测每个毫米波雷达是否失效，这种方法增加了雷达系统的成本。且如果中央控制器失效，则所有毫米波雷达的报警信息都无法上传。另外，依靠通信中断来判断是无法区分出是接线被剪断还是雷达通信接口故障。此外，还有很多实际使用的雷达系统中，雷达并不具备通信功能。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供了一种多毫米波雷达系统中互相检测雷达是否被剪线的低成本方法和装置，通过增加一条导线和若干电阻，利用各个雷达组件中的微控制器芯片，使得未被剪线的雷达通过监测导线上的电压变高，判断出系统中是否有雷达接线被剪断，并及时报警。
4.为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
5.一种毫米波雷达系统中互相检测雷达是否被剪线的方法，该雷达系统具有至少n个毫米波雷达组件，n为大于或等于2的正整数，各雷达组件内部至少设置有一个雷达探头、一个微控制器芯片和一个存储器，存储器集成或外置在微控制器芯片中，其中：
6.各雷达组件经导线1、连接电阻r0连接到电源v0，同时第一至第n雷达组件分别经第一至第n内部电阻接地，当n大于2时，各内部电阻的阻值r1
……
rn为不同数值，最大值和最小值的比值不超过1000；
7.s1、各个存储器预先存储电源电压值v0、连接电阻阻值r0和系统内所有雷达组件的内部电阻阻值r1
……
rn；选择一个未被剪线的雷达组件，使用其内置的微控制器芯片进行检测；
8.s2、上述微控制器芯片实时监测第一至第n内部电阻并联后的总电阻上的电压v，电压v基本等于各个内部电阻上的电压，如果电压v随时间基本保持不变，则判断所有雷达均工作正常；
9.s3、如果第一至第n内部电阻并联后的总电阻上的电压明显升高，则判断有雷达接线被剪断，通过该电压升高值结合各雷达组件的内部电阻阻值判定哪个雷达组件中的接线被剪断，然后发出报警信号。
10.在s3中、通过上述总电阻的电压升高值、结合各雷达组件的内部电阻阻值判定哪
个雷达组件中的接线被剪断的步骤如下：
11.s3.1、当总电阻的电压从v升高到v’时，微控制器芯片根据式(1)计算系统内断开的内部电阻rx：
[0012][0013]
式中：
[0014]
r为雷达正常工作时所有内部电阻r1
……
rn并联后的总电阻，
[0015]
r’为雷达断线后所有内部电阻并联后升高的等效电阻，
[0016]
v为雷达正常工作时所有内部电阻r1
……
rn并联后的总阻值上的电压，
[0017]v’
为雷达断线后其余正常工作的雷达的内部电阻上升高后的电压，有断线时，电压从v升高到v’；
[0018]
s3.2、检测雷达的微控制器芯片将rx值和系统内存储的所有雷达的内部电阻值r1
……
rn进行比较，找到与rx最接近的电阻值，则判断对应该电阻值的那个雷达组件的接线被剪断。
[0019]
在s3中、当n＝2时，如果检测雷达内部的微控制器芯片检测到雷达内部电阻上的电压明显升高，则直接判断被检测的另一雷达被剪线，检测雷达报警。
[0020]
检测雷达的微控制器芯片多次测量监控电压后取平均值或者中值，然后与正常工作时的电压进行比对。
[0021]
如果同时有多个雷达组件被剪线，电压也会上升，没有被剪线的雷达的微控制器芯片同样可以通过电压上升判断有雷达被剪线，计算出的rx值是被剪线的多个雷达内部电阻的并联值，将计算出的rx值和系统中预先存储的其他雷达的内部电阻和2个及多个其他雷达内部电阻的并联值进行比对，找到最接近内部电阻或电阻并联值，由此判断是哪个或哪些雷达被剪线。
[0022]
该方法进一步具有如下辅助检测步骤，与所述s3步骤得到的检测结果进行互相印证：
[0023]
s4.所述具有多个毫米波雷达组件的系统具有一个通信总线，各个雷达通过该通信总线定时向外界发送包含自己id的信息，当其他雷达在一段时间内检测不到某雷达发送的信息时，就判定该雷达的接线被剪断，从而报警；所述通信总线选自can总线，lin总线，以太网总线。
[0024]
通过通信总线检测雷达是否被剪线的步骤如下：
[0025]
s4.1、选择未被剪线的雷达1，每隔一段时间t1通过通信总线向外界发送一条包含自己雷达id的报文；
[0026]
s4.2、雷达1实时接收并解析通信总线上的其它雷达的报文，当雷达1接收并解析到雷达x发出的包含雷达x的id的报文时，则认为雷达x依然正常工作，并记录下当前时间tx；
[0027]
s4.3、雷达1每隔一段时间t2查看自己记录的上次收到雷达x的报文时间tx，如果tx和当前时间之差大于某个设定值，说明已经很久没有收到雷达x的信息了；
[0028]
s4.4、雷达1向雷达x发送一条请求应答的信息，如果雷达x无应答，则判定雷达x被剪线，雷达1向系统发送雷达x被剪线的警报。
[0029]
一种实现所述毫米波雷达系统中的雷达互相检测是否被剪线的方法的装置，该雷达系统具有至少n个毫米波雷达组件，n为大于2的正整数，各雷达组件内部至少设置有一个雷达探头、一个微控制器芯片和一个存储器，存储器集成或外置在微控制器芯片中，其中：
[0030]
各雷达组件经导线1、连接电阻r0连接到电源v0，同时第一至第n雷达组件经分别经第一至第n内部电阻接地，当n大于2时，各内部电阻的阻值r1
……
rn为不同数值，最大值和最小值的比值不超过1000；该装置通过如下步骤实现断线检测：
[0031]
s1、存储器预先存储电源电压值v0、连接电阻阻值r0和系统内所有雷达组件的内部电阻阻值r1
……
rn；选择一个未被剪线的雷达组件，使用其内置的微控制器芯片进行检测；
[0032]
s2、上述微控制器芯片实时监测第一至第n内部电阻并联后的总电阻的电压v，如果电压v基本不变，则判断所有雷达均工作正常；
[0033]
s3、如果第一至第n内部电阻并联后的总电阻上的电压明显升高，则判断有雷达接线被剪断，通过该电压升高值结合各雷达组件的内部电阻阻值判定哪个雷达组件中的接线被剪断，然后发出报警信号。
[0034]
一种多监测元件系统中的元件互相检测是否被剪线的方法，该系统具有至少n个监测元件组件，n为大于或等于2的正整数，各监测元件组件内部至少设置有一个监测元件、一个微控制器芯片和一个存储器，存储器集成或外置在微控制器芯片中，其中：
[0035]
所述监测元件选自传感器、摄像头、带微控制器的电灯、麦克风中的一种；
[0036]
各监测元件的组件经导线1、连接电阻r0连接到电源v0，同时第一至第n监测元件组件分别经第一至第n内部电阻接地，当n大于2时，各内部电阻的阻值r1
……
rn为不同数值，最大值和最小值的比值不超过1000；
[0037]
s1、各个存储器预先存储电源电压值v0、连接电阻阻值r0和系统内所有监测元件组件的内部电阻阻值r1
……
rn；选择一个未被剪线的监测元件组件，使用其内置的微控制器芯片进行检测；
[0038]
s2、上述微控制器芯片实时监测第一至第n内部电阻并联后的总电阻上的电压v，电压v基本等于各个内部电阻上的电压，如果电压v随时间基本保持不变，则判断所有监测元件均工作正常；
[0039]
s3、如果第一至第n内部电阻并联后的总电阻上的电压明显升高，则判断有监测元件接线被剪断，通过该电压升高值结合各监测元件组件的内部电阻阻值判定哪个监测元件组件中的接线被剪断，然后发出报警信号。
[0040]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0041]
毫米波雷达因为能够在恶劣天气下检测到目标，所以在安防领域有很多应用，为了覆盖足够大的区域，会布置多台雷达。在某些雷达应用中，多台毫米波雷达之间没有通信，也没有中央控制器去监控每一台雷达，随着安防系统的普及，窃贼也会在作案第一时间剪断雷达接线，让雷达失效。本发明提供了一种多雷达系统中，毫米波雷达检测系统中的其他雷达接线被剪断的低成本方法和装置，通过增加一条导线和若干电阻，让雷达监测导线上的电压变高，判断出系统中是否有雷达接线被剪断，并及时报警。
附图说明
[0042]
图1为本发明的实施例1-卡车防偷油毫米波雷达系统(两雷达)互相检测雷达是否断线的方法的电路原理图；
[0043]
图2为本发明的实施例2-多雷达系统中，互相检测雷达是否断线的方法的电路原理图；
[0044]
图3为本发明的实施例3-多个雷达组件通过一通信总线通信，互相检测雷达是否断线方法的电路原理图。
具体实施方式
[0045]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
[0046]
实施例1-卡车防偷油毫米波雷达系统(两个雷达)
[0047]
参见图1，本实施例利用卡车防偷油雷达成对安装的特性，即卡车左侧和右侧的油箱各安装一台雷达，每台雷达内部都有一微控制器芯片的特性，让两台雷达互相检测对方接线是否被断开，并报警。
[0048]
如图1所示，系统中设置一条导线1，普通单根电线即可，有两台毫米波雷达。导线1经过电阻r0连到电源上，电源电压为v0，(常用车载电压为12v或者24v)；导线1接入每台雷达，在每台雷达内部通过一个电阻(r1，r2)接地。雷达1内部的微控制器监控电阻r1上的电压1，雷达2内部的微控制器监控电阻r2上的电压2。
[0049]
在雷达正常工作时，当电阻r0、电阻r1和电阻r2的阻值远大于导线电阻时，导线电阻可以忽略，电压v1等于电压v2等于
[0050][0051]
当雷达1的接线被剪断时，电阻r1从系统中断开，r2上的电压v2’等于
[0052][0053]
只要r1不是远大于r2，雷达1的接线被剪断后，r2上的电压v2’会比之前的电压v2有明显升高，雷达2内部的微控制器可以基于r2上电压的明显升高(从v2到v2’)判断出导线1在雷达1处被断开了。即，如果雷达1的接线被剪断了，雷达2发送警报。
[0054]
类似的，如果雷达2的接线被剪断，r1上的电压v1’也会比之前的电压v1有明显升高。雷达1内部的微控制器可以基于r1上电压(v1、v1’)的明显升高判断出导线1在雷达2处被断开了，雷达1发送警报。
[0055]
这里以v0＝12v，r0＝r1＝r2＝1mohm举例，当系统正常工作时，v1＝v2＝4v；当雷达1或者雷达2接线被剪断时，另一台雷达监控到的电压变为v1’＝v2’＝6v，未被剪线的雷达监控到电压有明显升高后判断另一台雷达的接线被剪断，报警。
[0056]
考虑到车载电源(电瓶)电压会有波动，雷达可以采用多次测量监控电压后取平均值或者中值提升电压测量精度，减少误报。
[0057]
实施例2-多个毫米波雷达组件的系统
[0058]
参见图2，如果系统中有多于两个雷达组件，则可以将每个雷达组件的内部电阻设定为不同的阻值，依照电压升高值判定是哪个雷达被剪断。
[0059]
在系统内多于两个雷达组件时，判定是哪个雷达接线被剪断的方法如下：
[0060]
雷达持续监测内部电压v，由电路原理可知
[0061][0062]
是所有雷达组件的内部电阻r1
……
rn并联后的阻值r，当其中一个雷达接线被剪断，则有一个电阻(设为rx)从并联电路中断开，导致雷达内部电阻并联后的阻值升高到r’,则其余正常工作的雷达测量到的电压值会(即除去rx以外，其余正常工作雷达的内部电阻并联后的总阻值r’上的电压)升高到v’，则
[0063][0064]
从电路中断开的电阻rx值为
[0065][0066][0067]
通过比较预先存在雷达系统存储器内其他雷达的内部阻值列表r1
……
rn，找到最接近rx的那个电阻值，就判断对应该电阻值的那个雷达接线被剪断；
[0068]
流程如下：
[0069]
1.雷达系统的存储器预先存下电源电压值v0，电阻值r0和所有雷达的内部电阻值r1
……
rn；
[0070]
2.检测雷达的微处理器芯片监控并联后的总电阻上的电压v，电压v基本等于各个内部电阻上的电压，如果电压v随时间基本保持不变，则判断所有雷达均工作正常；当电压从v升高到v’时，雷达微处理器芯片根据预先存下的电源电压值v0和电阻值r0计算系统内断开的内部电阻rx；
[0071]
3、雷达的微处理器芯片将rx值和系统内存储的所有雷达的内部电阻值r1
……
rn进行比较，找到最接近rx的那个电阻值，判断对应该电阻值的那颗雷达接线被剪断；然后发出雷达接线被剪断的警报；
[0072]
参见图2，本实施例中，三台雷达的系统中，v0＝12v，r0＝5千欧，内部电阻分别为r1＝5千欧，r2＝10千欧，r3＝20千欧。
[0073]
在三台雷达正常工作时，r＝2.86千欧，三台雷达检测到的内部电压都是v1＝v2＝v3＝v＝4.37v。
[0074]
假设雷达1被剪线，r1从网络中断开，则r’＝6.67千欧，雷达检测到的内部电压v2’＝v3’＝6.86v，则rx＝5.02千欧，与r1最接近，故而判断出雷达1被剪线。
[0075]
假设雷达2被剪线，r2从网络中断开，则r’＝4千欧，雷达检测到的内部电压v1’＝v3’＝5.33v，则rx＝10.11千欧，与r2最接近，故而判断出雷达2被剪线。
[0076]
假设雷达3被剪线，r3从网络中断开，则r’＝3.33千欧，雷达检测到的内部电压v1’＝v2’＝4.80v，则rx＝20.45千欧，与r3最接近，故而判断出雷达3被剪线。
[0077]
实施例3-多个雷达组件通过一通信总线通信，互相检测雷达是否断线
[0078]
如果系统中有两台或者多台雷达，各个雷达之间也可以用通信线路连接起来，使各个雷达互相通信进一步确认。
[0079]
这种方式不再检测电压，不依靠内部电阻来判断，在本发明中是作为辅助监测手段，与电压检测方法进行相互补充、相互印证。
[0080]
参见图3，雷达系统中将多个雷达连接在一个通信总线上，例如can总线，lin总线，以太网总线等，每个雷达通过总线定时向外界发送包含自己代号(id)的信息，当其他雷达在一段时间内检测不到某颗雷达发送的信息时，就判定该雷达的接线被剪断，从而报警。
[0081]
以雷达1为例，雷达1的工作流程如下：
[0082]
s4.1、雷达1每隔一段时间t1通过通信总线向外界发送一条包含自己雷达id的报文；
[0083]
s4.2、雷达1实时接收并解析通信总线上的报文，当接收并解析到雷达x发出(包含雷达x的id)的报文时，则认为雷达x依然正常工作，并记录下当前时间tx；
[0084]
s4.3、雷达1每隔一段时间t2查看自己记录的上次收到雷达x的报文时间tx，如果tx和当前时间之差大于某个设定值，说明已经很久没有收到雷达x的信息了；
[0085]
s4.4、雷达1向雷达x发送一条请求应答的信息，如果雷达x无应答，则判定雷达x被剪线，雷达1向系统发送雷达x被剪线的警报。
[0086]
本发明的方法并不限于在多个毫米波雷达的系统中的应用，只要是连接在同一个电源上的多个电子元件，本身配置有微处理器芯片和存储器，如传感器、摄像头、带微控制器的电灯、麦克风等，都可以采用与本发明类似的电路原理，相互检测是否被剪线。