2022-06-30 14:34:59
在倒車(chē)入庫(kù)，慢慢挪動(dòng)車(chē)子的過(guò)程中，在駕駛室內(nèi)能聽(tīng)到”滴滴滴“的聲音，這些聲音就是根據(jù)超聲波雷達(dá)的檢測(cè)距離給司機(jī)的反饋信息。
倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)，英文全稱為REVERSING / PARKING AID SUBSYSTEM ，BACK SENSOR或PACKING SENSOR，英文簡(jiǎn)稱RPA。目前被各種轎車(chē)特別是高級(jí)轎車(chē)作為汽車(chē)電裝品的標(biāo)準(zhǔn)配置或售后的汽車(chē)電裝品主是選配品，例如：德國(guó)的奔馳（BENZ）, 寶馬（BMW）、美國(guó)的別克（BUICK）、通用（GM）、以及日本的日產(chǎn)（NISSAN）、豐田（TOYOTA）、本田（HONDA）等均裝有倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)?！ ?/p>
倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)測(cè)距主要可分為超聲波測(cè)距、微波雷達(dá)測(cè)距和激光測(cè)距三種。其中超聲波測(cè)距（超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)）無(wú)論是技術(shù)難度還是產(chǎn)品成本都具有其他兩種產(chǎn)品不可比擬的優(yōu)勢(shì)，受到了廣泛的應(yīng)用和推廣。
在車(chē)載傳感器中，超聲波雷達(dá)是目前最常見(jiàn)的品種之一，短距離測(cè)量中，超聲波測(cè)距傳感器具有非常大的優(yōu)勢(shì)。多用在倒車(chē)?yán)走_(dá)上?！ ?/p>
1. 超聲波傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)
1)在超聲波傳感器的種類(lèi)可分為較傳統(tǒng)的等方性傳感器以及工藝水平更高的異方性傳感器。所謂的等方性傳感器為水平角度與垂直角度相同，異方性傳感器為水平角度與垂直角度不同。等方性傳感器的缺點(diǎn)在于垂直照射角度過(guò)大，容易探測(cè)到地，無(wú)法偵測(cè)較遠(yuǎn)的距離。異方性超聲波探頭產(chǎn)生的超聲波波形強(qiáng)弱較不易穩(wěn)定，而容易產(chǎn)生誤報(bào)警的情況?！ ?/p>
等方性傳感器——水平角度與垂直角度相同，例：120°：120°；
異方性傳感器——水平角度與垂直角度不同，例：120°：60°或120°：45°
2)傳感器的偵測(cè)角度范圍：
在軟件設(shè)計(jì)上：采用復(fù)雜的軟件濾波方法，去除干擾信號(hào)， 大幅度降低誤判，與同類(lèi)產(chǎn)品相比具有明顯優(yōu)勢(shì)！
在硬件設(shè)計(jì)上：將發(fā)射和接收電路設(shè)計(jì)在探頭內(nèi)部，使抗干擾性能有了根本突破！
3)傳感器的構(gòu)造
傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：一般而言，國(guó)內(nèi)目前的倒車(chē)?yán)走_(dá)傳感器大 CPU 處理?yè)Q算成距離，并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的距離分段發(fā)出不同的提示聲及顯示 (LED、LCD、VDF、TFT制單元利用發(fā)射波及反射波之間的延遲時(shí)間測(cè)得距離。多數(shù)使用的等方性傳感器，其缺點(diǎn)在于垂直照射角度過(guò)大，容易探測(cè)到地，無(wú)法偵測(cè)較遠(yuǎn)的距離。而較進(jìn)步的倒車(chē)?yán)走_(dá)傳感器雖然是采用異方性超聲波探頭，但是大多數(shù)為國(guó)內(nèi)自制。而此類(lèi)的異方性超聲波探頭在內(nèi)部陶瓷共振片的焊線技術(shù)較差， 產(chǎn)生的超聲波波形強(qiáng)弱較不易穩(wěn)定，而容易產(chǎn)生誤報(bào)警的情況。
2．超聲波雷達(dá)工作原理
超聲波雷達(dá)的工作原理是通過(guò)超聲波發(fā)射裝置向外發(fā)出超聲波，到通過(guò)接收器接收到發(fā)送過(guò)來(lái)超聲波時(shí)的時(shí)間差來(lái)測(cè)算距離。目前，常用探頭的工作頻率有 40kHz, 48kHz 和 58kHz 三種。一般來(lái)說(shuō)，頻率越高，靈敏度越高，但水平與垂直方向的探測(cè)角度就越小，故一般采用 40kHz 的探頭。超聲波雷達(dá)防水、防塵，即使有少量的泥沙遮擋也不影響。探測(cè)范圍在 0.1-3 米之間，而且精度較高，因此非常適合應(yīng)用于泊車(chē)。
3. 分類(lèi)
常見(jiàn)的超聲波雷達(dá)有兩種。第一種是安裝在汽車(chē)前后保險(xiǎn)杠上的，也就是用于測(cè)量汽車(chē)前后障礙物的倒車(chē)?yán)走_(dá)，這種雷達(dá)業(yè)內(nèi)稱為UPA；第二種是安裝在汽車(chē)側(cè)面的，用于測(cè)量側(cè)方障礙物距離的超聲波雷達(dá)，業(yè)內(nèi)稱為APA?！ ?/p>
UPA和APA的探測(cè)范圍和探測(cè)區(qū)域都太相同，如下圖所示。圖中的汽車(chē)配備了前后向共8個(gè)UPA，左右側(cè)共4個(gè)APA。
UPA超聲波雷達(dá)
UPA超聲波雷達(dá)的探測(cè)距離一般在15~250cm之間，主要用于測(cè)量汽車(chē)前后方的障礙物?！ ?/p>
如圖所示，為單個(gè)UPA的探測(cè)范圍示意圖。
APA超聲波雷達(dá)
APA超聲波雷達(dá)的探測(cè)距離一般在30~500cm之間。APA的探測(cè)范圍更遠(yuǎn)，因此相比于UPA成本更高，功率也更大?！ ?/p>
如圖為單個(gè)APA的探測(cè)范圍示意圖?！ ?/p>
APA的探測(cè)距離優(yōu)勢(shì)讓它不僅能夠檢測(cè)左右側(cè)的障礙物，而且還能根據(jù)超聲波雷達(dá)返回的數(shù)據(jù)判斷停車(chē)庫(kù)位是否存在?！ ?/p>
4. 超聲波雷達(dá)優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)
?優(yōu)勢(shì)
超聲波的能量消耗較緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離比較遠(yuǎn)，穿透性強(qiáng)。
測(cè)距的方法簡(jiǎn)單，距離=傳播速度*傳播時(shí)間/2?！ ?/p>
成本低。下圖waymo測(cè)試車(chē)車(chē)頂上的64線激光雷達(dá)，價(jià)值8萬(wàn)美金。超聲波雷達(dá)只需要幾十元人民幣，且技術(shù)成熟穩(wěn)定。
?劣勢(shì)
超聲波雷達(dá)在速度很高情況下測(cè)量距離有一定的局限性，這是因?yàn)槌暡ǖ膫鬏斔俣群苋菀资芴鞖馇闆r的影響，在不同的天氣情況下，超聲波的傳輸速度不同，而且傳播速度較慢，當(dāng)汽車(chē)高速行駛時(shí)，使用超聲波測(cè)距無(wú)法跟上汽車(chē)的車(chē)距實(shí)時(shí)變化，誤差較大?！ ?/p>
另一方面，超聲波散射角大，方向性較差，在測(cè)量較遠(yuǎn)距離的目標(biāo)時(shí)，其回波信號(hào)會(huì)比較弱，影響測(cè)量精度。但是，在短距離測(cè)量中，超聲波測(cè)距傳感器具有非常大的優(yōu)勢(shì)?！ ?/p>
在車(chē)速很高的情況下有局限性，因?yàn)槌晜鞑ニ俣仁芴鞖馇闆r影像，不同天氣，不同傳播速度，且傳播速度的慢。15度左右為340米/秒，溫度越高速度越快?！ ?/p>
5. 超聲波雷達(dá)在無(wú)人駕駛中的應(yīng)用
?泊車(chē)庫(kù)位檢測(cè)
自動(dòng)泊車(chē)功能需要經(jīng)歷兩個(gè)階段：1）識(shí)別庫(kù)位；2）倒車(chē)入庫(kù)
汽車(chē)緩緩駛過(guò)庫(kù)位時(shí)，汽車(chē)右前方的APA傳感器返回的探測(cè)距離與時(shí)間的關(guān)系?！ ?/p>
將t1時(shí)刻到t2時(shí)刻的車(chē)速做積分即可得到庫(kù)位的近似長(zhǎng)度，如果近似認(rèn)為汽車(chē)為勻速行駛，直接用車(chē)速乘以(t2-t1)即可。當(dāng)檢測(cè)的長(zhǎng)度超過(guò)車(chē)輛泊入所需的最短長(zhǎng)度時(shí)則認(rèn)為當(dāng)前空間有車(chē)位。
同樣后側(cè)向的APA也會(huì)生成類(lèi)似信號(hào)曲線，用以做庫(kù)位的二次驗(yàn)證?！?/p>
有了庫(kù)位檢測(cè)功能，進(jìn)而開(kāi)發(fā)自主泊車(chē)功能就不是難事了?！?/p>
?高速橫向輔助
特斯拉Model S在AutoPilot 1.0時(shí)代就實(shí)現(xiàn)了高速公路的巡航功能，為了增加高速巡航功能的安全性和舒適性，特斯拉將用于泊車(chē)的APA超聲波雷達(dá)，也用在了高速巡航上?！ ?/p>
當(dāng)左側(cè)駛過(guò)的汽車(chē)離自車(chē)較近時(shí)，Model S在確保右側(cè)有足夠空間的情況下，自主地向右微調(diào)，降低與左側(cè)車(chē)輛的碰撞風(fēng)險(xiǎn)?！ ?/p>
6. 產(chǎn)業(yè)
超聲波雷達(dá)的技術(shù)方案，一般有模擬式、四線式數(shù)位、二線式數(shù)位、三線式主動(dòng)數(shù)位，后三種在信號(hào)干擾的處理效果上依次提升，當(dāng)然價(jià)格和裝備難度也是遞增的。
從產(chǎn)業(yè)角度而言，博世、法雷奧是產(chǎn)業(yè)的巨頭，因?yàn)檫@兩家控制著倒車(chē)用超聲波雷達(dá)的主要市場(chǎng)，除了這兩家，國(guó)際廠商如日本村田、尼塞拉、電裝、三菱、松下等也很有影響力。國(guó)內(nèi)廠商則有臺(tái)灣同致電子、深圳航盛電子、深圳豪恩、輝創(chuàng)、上富、奧迪威等，廠商數(shù)量很多，但是少有能夠進(jìn)入汽車(chē)前裝市場(chǎng)的。同致電子就是少有的一個(gè)，同致電子主要生產(chǎn)有汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)、遙控中控、后視攝像頭、智能車(chē)內(nèi)后視鏡等產(chǎn)品，是國(guó)內(nèi)各大汽車(chē)廠（如上海通用、上海大眾、東風(fēng)日產(chǎn)、上海汽車(chē)、神龍汽車(chē)、奇瑞汽車(chē)、吉利汽車(chē)、福特汽車(chē)等）的供應(yīng)商，也是目前亞洲倒車(chē)?yán)走_(dá) OEM 市場(chǎng)第一供應(yīng)商?！ ?/p>
1)博世公司博世公司有超聲波雷達(dá)、倒車(chē)?yán)走_(dá)、半自動(dòng)泊車(chē)、全自動(dòng)泊車(chē)，超聲波雷達(dá)增加整個(gè)探測(cè)范圍，提高刷新時(shí)間，每一個(gè)超聲波雷達(dá)有一個(gè)代碼，避免超聲波雷達(dá)有噪音，可以更加精準(zhǔn)。第六代超聲波雷達(dá)可以很好的識(shí)別第五代產(chǎn)品無(wú)法識(shí)別的低矮物體。博世車(chē)用超聲波傳感器的檢測(cè)范圍為20~450厘米?！ ?/p>
2)法雷奧法雷奧的超聲波雷達(dá)已經(jīng)有十年的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，短距超聲波雷達(dá)覆蓋范圍為（2-4m）。其最新一代的自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)Park4U，就是基于超聲波雷達(dá)，有平行與轉(zhuǎn)角的兩種泊車(chē)模式。車(chē)身前后只需留出40厘米的空間，該系統(tǒng)就能夠自動(dòng)完成泊車(chē)過(guò)程。其客戶有路虎、起亞、大眾途安等眾多OEM廠商?！ ?/p>
3)同致電子同致電子主要生產(chǎn)有汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)、遙控中控、后視攝像頭、智能車(chē)內(nèi)后視鏡等產(chǎn)品，是國(guó)內(nèi)各大汽車(chē)廠（如上海通用、上海大眾、東風(fēng)日產(chǎn)、上海汽車(chē)、神龍汽車(chē)、奇瑞汽車(chē)、吉利汽車(chē)、福特汽車(chē)等）的供應(yīng)商，也是目前亞洲倒車(chē)?yán)走_(dá)OEM市場(chǎng)第一供應(yīng)商。
4)廣州奧迪威廣州奧迪威是一家成立19年的公司，UPA超聲波傳感器為奧迪威主營(yíng)產(chǎn)品之一，2017年奧迪威銷(xiāo)售超聲波傳感器近3000萬(wàn)支，中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)占有率達(dá)到近三成，全球汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)傳感器市場(chǎng)占有率約9.59%。
沒(méi)有了
智能駕駛之“超聲波雷達(dá)”