常見汽車雷達傳感器應用及對比課件

1、常見汽車雷達傳感器應用及對比雷達的起源、定義及組成雷達的出現，是由于二戰(zhàn)期間當時英國和德國交戰(zhàn)時，英國急需一種能探測空中金屬物體的雷達技術能在反空襲戰(zhàn)中幫助搜尋德國飛機。定義雷達概念形成于20世紀初。雷達是英文(Radio Detection and Ranging)英文的音譯，意無線電檢測和測距，是利用微波波段電磁波探測目標的電子設備雷達的組成包括五個基本組成部分:發(fā)射機、發(fā)射天線、接收機、接收天線以及顯示器。還有電源設備、數據錄取設備、抗干擾設備等輔助設備。雷達技術在各領域中的應用 隨著科技的發(fā)展，雷達技術日臻完善，現代雷達不僅能完成對目標的探測和測距，還能完成測角、測速、跟蹤和成像等功能

2、。雖然雷達技術主要用于軍事方面，但其在民用領域也發(fā)揮著越來越大的作用。雷達在民用服務的主要應用包括有氣象雷達，探地雷達和應用于機場、港口、和公路的交通管制雷達。雷達傳感器在汽車領域的幾種應用1.汽車前端ACC雷達巡航系統(tǒng)2.用FMCW測距雷達取代超聲波用于倒車雷達3.車輛防盜預警4.變道輔助駕駛系統(tǒng)5.汽車自身運動速度測量等等汽車各種測距方式主要技術參數對比表雷達測距系統(tǒng)的組成框圖1.收發(fā)天線可安裝于車輛保險杠內，向車前方發(fā)出發(fā)射信號，并接收反射信 號2.射頻收發(fā)前端是雷達系統(tǒng)的核心部件，負責信號調制.，射頻信號的發(fā)射接收及接收信號解調3.信息處理模塊自動分析，計算出與前方車輛間的距離和相對速

3、度，并且防止轉彎時錯誤測量臨近車道車輛的情況發(fā)生雷達測距系統(tǒng)的組成框圖4.汽車控制裝置：即控制汽車的自動操作系統(tǒng)，達到自動減速慢速行車，或緊急剎車。通過限制發(fā)動機輸出轉速，調節(jié)剎車作用力及變速箱擋位，控制定速巡航的車速5.報警系統(tǒng)：安裝在駕駛室前部，精確顯示前方障礙物的距離值，面板上的數字鍵，可根據實際情況設定保京距離值，還有特殊輸出接口，當系統(tǒng)報警時，該接口會輸出TTL電平，可用于自動剎車開發(fā)奧迪Q7換道輔助系統(tǒng)換道輔助系統(tǒng)是利用雷達傳感器監(jiān)控車輛后方和兩側的空間障礙分布(水平方向為主、垂直方向為輔)，并在駕駛員變換行車道時提供幫助。被監(jiān)控的區(qū)域也包括所謂的“視野盲區(qū)”，系統(tǒng)同時還對駕駛員側

4、和副駕駛員側的車輛兩側進行監(jiān)控，每側都配有一個雷達傳感器。當換道輔助系統(tǒng)(SWA)識別到變換行車道可能會發(fā)生交通危險時，系統(tǒng)將發(fā)出視覺提示或聲音警示駕駛員。此時相應車外后視鏡內的報警燈可能亮起或快速閃爍，以提示或警示駕駛員潛在的風險。雷達傳感器的監(jiān)控區(qū)域車輛每一側的監(jiān)控區(qū)域都由一個后部區(qū)域和一個側面區(qū)域組成，如圖所示。后部監(jiān)控區(qū)域從車輛后邊緣開始向后延伸約50 In，相當于線段A和B之間的灰色區(qū)域；側面區(qū)域從車輛后邊緣開始延伸到B柱為止，這正好是線段B和C之間的灰色區(qū)域，灰色區(qū)域的寬度測得約3.6m如圖所示，裝備了換道輔助系統(tǒng)(SWA)的汽車(V3)中速行駛在3車道高速公路的右側車道上，中間車

5、道上有一輛汽車(V4)以明顯較高速度從后方接近本方車輛。換道輔助系統(tǒng)探測到這輛不斷靠近的汽車并點亮左側車外后視鏡內的報警燈。如果此時操縱左側的轉向信號燈，那么報警燈將會閃爍，以警示駕駛員如果變換行車道將有發(fā)生碰撞的危險。導致報警燈被激活的兩車間最大距離取決于兩車間的速度差。速度差越大，此距離范圍越大。但是發(fā)出警示的最大距離極限為50 m，因為50 m是雷達傳感器的最大探測范圍。雷達測速傳感器的優(yōu)點： 傳統(tǒng)的測速大多以旋轉式運動速度測量和直線運動速度測量，但現實工業(yè)自動化中有不少非規(guī)律性的測速，比如運動員運動測速，交通車輛測速，高爾夫球速測量等情況下，雷達測速傳感器可以滿足這些要求。倒車雷達 倒

6、車雷達是一種安裝在汽車前、后保險杠上的電子偵測系統(tǒng)。采用超聲波檢測技術。當駕駛汽車前進或倒退以及在狹窄的車位泊車時，通過聲音和提示可知車后是否有不明障礙物距離遠近，從而輔導駕駛員安全，輕松地倒車，避免碰撞。 結構：1、倒車雷達模塊 2、倒車雷達報警顯示 3、倒車雷達傳感器 4、TCM模塊（傳送檔位信息） 5、ECM模塊（傳送車速信號） 6、BCM模塊（觸發(fā)蜂鳴器）原理 工作原理：超聲波作為一種特殊聲波，同樣具有聲波傳輸的基本物理特性，即反射、干涉、衍射、散射。超聲波就是利用其反射特性。超聲波發(fā)射器不斷的發(fā)射出40KHz超聲波，遇到障礙物后反射回反射波，超聲波接收器接收到反射信號，并將其轉換為電

7、信號，測出發(fā)射與接收到反射波的時間差t，即可求出距離。 s=1/2ct其中c為超聲波音速。由于超聲波也是聲波，所以與溫度有關。自動泊車系統(tǒng)的基本組成 1、傳感器系統(tǒng)。主要用來探測環(huán)境信息，尋找車位并實時反饋車輛位置信息。 2、中央控制系統(tǒng)。主要用來處理環(huán)境感知信息，并在線實時計算目標車位參數和車輛相對位置，判斷可行性并確定自動泊車策略。 3、執(zhí)行系統(tǒng)。主要根據中央控制系統(tǒng)的決策信息，控制方向盤和動力系統(tǒng)，忠實地按照決策路徑控制車輛運動到泊車位。自動泊車系統(tǒng)運行的基本過程1、通過傳感器系統(tǒng)感知環(huán)境信息2、根據傳感器系統(tǒng)的信息得出有效車位信息、車輛相對位置，從而決策泊車初始位置3、電子控制單元(E

8、lectronic Control Unit，簡稱ECU)根據傳感器信息，實時進行環(huán)境建模，生成車輛運動路徑，控制車輛無碰撞地自動運動到泊車位。傳感器選擇自動泊車系統(tǒng)需要利用各種傳感器，獲得車輛的車身偏向角、轉向角度、速度、位移、障礙物形狀及位置等信息。顯然，所知信息越多，控制難度越小。事實上，目前的傳感器技術并不能完全提供以上信息，而且有的物理量，實時準確地獲取其數值所需付出的代價較大，而它們對于控制過程的價值卻不大。選擇方案如下：1選擇超聲波傳感器以測量車輛與障礙物的距離，同時可實現停車位檢測；2選擇增量式編碼器作為車輛位移和速度的測量工具；3車輛轉向角度可使用絕對式編碼器測量方向盤轉向角

9、而獲得，在實驗平臺上則使用滑動變阻器作為轉向角度的測量工具。這種方案的優(yōu)點是：成本較低，技術成熟。超聲波傳感器已廣泛應用于倒車輔助系統(tǒng)；編碼器在工程領域上，被廣泛用于位移、速度、角度的測量。它的缺點是：超聲波傳感器的測量精度不高，受環(huán)境影響大，對小物體的檢測靈敏度低，對障礙物反射面角度有一定要求，傳感器之間容易互相干擾，測量周期長,對車輛轉向角度的測量也存在較大的誤差。在設計泊車控制方法時，可針對所選擇的傳感器特點，對測量數據進行補償.超聲波傳感器測距原理超聲波傳感器由發(fā)射端和接收端組成，利用壓電陶瓷等材料的物理特性實現能量的轉換。發(fā)射端將電能轉換為機械能，并以超聲波形式向外傳播；接收端則將超

10、聲波的能量轉換為電能。超聲波傳感器有固定的工作頻率，在工作頻率上，能量轉換效率最高。一個固定頻率在40KHz的超聲波傳感器，需要使用40KHz的電信號驅動發(fā)射端，使其向外發(fā)射40KHz的超聲波；接收端在40KHz超聲波的驅動下，將產生40KHz的電信號。一般地，發(fā)射端的驅動電信號幅度在5V以上，而接收端所產生的電信號是10mV級的。超聲波傳感器發(fā)射端和接收端與障礙物的位置關系如圖所示。發(fā)射端向外發(fā)送超聲波，超聲波經障礙物反射，被接收端檢測到，設整個過程經歷時間為t，超聲波傳播速度為v則障礙物與傳感器之間的距離l為：l=vt/2.假設超聲波傳播速度為340m/s，障礙物與傳感器之間的距離在20cm至3m范圍內，可得，超聲波傳播時間t在l ms至l8ms范圍內。使用單片機內部集成的定時器(timer)，可測量出超聲波的傳播時間。 應用現狀進入二十一世紀，多個汽車生產廠家陸續(xù)推出了自動泊車系統(tǒng)：2003年，豐田(Toyota)公司首先在其Prius混合動力車型上配置了智能泊車系統(tǒng)；2007年，又在新款LS460轎車上使用了自動泊車系統(tǒng)；2006年，本田(Honda)公司宣布在改進款li