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認(rèn)知超聲波雷達(dá)《智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器技術(shù)與應(yīng)用》能力模塊五掌握超聲波雷達(dá)技術(shù)與應(yīng)用在倒車的時候,相信許多人都有發(fā)現(xiàn),在慢慢挪動車子的過程中,在駕駛室內(nèi)能聽到“滴滴滴”的聲音,以提醒我們快要碰到障礙物或是其他車輛了。其實(shí)這是超聲波傳感器正在探測與障礙物的距離,將警報信息發(fā)給駕駛員,請問同學(xué)們了解超聲波雷達(dá)嗎,想一想將來進(jìn)入自動駕駛時代,車上會有多少個超聲波雷達(dá)呢?任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)目標(biāo)了解超聲波雷達(dá)的定義掌握超聲波雷達(dá)的類型掌握超聲波雷達(dá)的基本特性了解超聲波雷達(dá)技術(shù)現(xiàn)狀獲得多途徑檢索知識、分析解決問題以及多元化思考解決問題的方法,形成創(chuàng)新意識。具有良好的團(tuán)隊協(xié)作精神和較強(qiáng)的組織溝通能力。具備良好的職業(yè)道德,尊重他人勞動,不竊取他人成果。Contents目錄超聲波雷達(dá)的定義1超聲波雷達(dá)發(fā)展趨勢5超聲波雷達(dá)的類別2超聲波雷達(dá)技術(shù)現(xiàn)狀4超聲波雷達(dá)的基本特性301超聲波雷達(dá)的定義超聲波雷達(dá)的定義超聲波雷達(dá),是一種利用超聲波測算距離的雷達(dá)傳感器裝置。在車載傳感器中,超聲波雷達(dá)是目前最常見的品種之一,短距離測量中,超聲波測距傳感器具有非常大的優(yōu)勢,多用在倒車?yán)走_(dá)上。超聲波雷達(dá)的定義車載的超聲波雷達(dá)一般安裝在汽車的保險杠上方,隱藏在保險杠的某個位置。在車上外觀如下圖黃色箭頭處的圓點(diǎn)所示。02超聲波雷達(dá)的類別UPA超聲波雷達(dá)APA超聲波雷達(dá)超聲波雷達(dá)的類別UPA超聲波雷達(dá)的探測距離一般在15~250cm之間,主要用于測量汽車前后方的障礙物。安裝在汽車前后保險杠上的,用于測量汽車前后障礙物的倒車?yán)走_(dá),這種雷達(dá)被稱為UPA。UPA超聲波雷達(dá)感測距離較短,但是頻率較高,為58kHz,精度高;UPA超聲波雷達(dá)超聲波雷達(dá)的類別安裝在汽車側(cè)面的,用于測量側(cè)方障礙物距離的超聲波雷達(dá),稱為APA超聲波雷達(dá),探測距離一般在30~500cm之間,感測距離較長,但是頻率較低,為40kHz,精度一般。APA超聲波雷達(dá)03超聲波雷達(dá)的基本特性溫度敏感無法精確描述障礙物位置超聲波雷達(dá)的基本特性超聲波雷達(dá)的測距原理和之前介紹的激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)類似,距離=傳播速度*傳播時間/2。不同的是激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)的波速都為光速,而超聲波雷達(dá)的波速跟溫度有關(guān)。近似關(guān)系如下:C=C0+0.607?T溫度敏感C為聲波速度(單位:m/s)C0為零度時的聲波速度332m/sT為溫度(單位:℃)。超聲波雷達(dá)的基本特性溫度敏感右圖為在純水溫度中超聲波傳播速度,相同相對位置的障礙物,在不同溫度的情況下,測量的距離不同。對傳感器精度要求極高的自動駕駛系統(tǒng)來說,要么選擇將超聲波雷達(dá)的測距進(jìn)行保守計算;要么將溫度信息引入自動駕駛系統(tǒng),提升測量精度。超聲波雷達(dá)的基本特性無法精確描述障礙物位置超聲波雷達(dá)到探測距離值峰值時會返回一個探測距離的值,如圖5-1-4所示。處于A處和處于B處的障礙物都會返回相同的探測距離d。所以在僅知道探測距離d的情況下,通過單個雷達(dá)的信息是無法確定障礙物是在A處還是在B處的。04超聲波雷達(dá)技術(shù)現(xiàn)狀技術(shù)方案行業(yè)瓶頸超聲波雷達(dá)技術(shù)現(xiàn)狀技術(shù)方案以自動泊車為例,當(dāng)前主機(jī)廠推出的自動泊車APA方案基本采用如右圖12顆超聲波雷達(dá)的布局。其中寶馬、別克等以純超聲波雷達(dá)方案為主,部分主機(jī)廠則開始采用超聲波+環(huán)視攝像頭融合方案提高車輛自動泊車系統(tǒng)的泊入/泊出成功率,主要集中在自主品牌如蔚來、小鵬、長安、吉利等。超聲波雷達(dá)技術(shù)現(xiàn)狀技術(shù)方案2022年10月初,特斯拉就宣布,Model3和ModelY將不再在其自動駕駛傳感器套件中使用超聲波傳感器,轉(zhuǎn)向依靠純視覺的“TeslaVision”自動/輔助駕駛技術(shù)。ModelS和ModelX將在2023年跟進(jìn)。同學(xué)們,你們覺得特斯拉取消超聲波,純靠視覺傳感器靠譜嗎?超聲波雷達(dá)技術(shù)現(xiàn)狀行業(yè)瓶頸超聲波雷達(dá)的主要生產(chǎn)商有國外的博世、法雷奧、村田等,國內(nèi)的同致電子、深圳航盛電子、深圳豪恩等。傳統(tǒng)的超聲波雷達(dá)多用于倒車?yán)走_(dá)應(yīng)用,這部分市場基本被博世、法雷奧占據(jù),國內(nèi)廠商很多,國內(nèi)外廠商之間的差距,主要在于傳感器實(shí)現(xiàn)上的穩(wěn)定性和可靠性。在這方面,國產(chǎn)廠商還有更長的路要走,積累經(jīng)驗。05超聲波雷達(dá)發(fā)展趨勢“超聲波雷達(dá)+視覺”融合路線高級超聲波傳感器取代傳統(tǒng)倒車?yán)走_(dá)超聲波雷達(dá)發(fā)展趨勢“超聲波雷達(dá)+視覺”,融合傳感器方案將成主流技術(shù)路線超聲波雷達(dá)發(fā)展趨勢高級超聲波雷達(dá)將逐漸替代普通倒車?yán)走_(dá)成為核心產(chǎn)品傳統(tǒng)的僅對障礙物距離做預(yù)判的普通的倒車?yán)走_(dá)產(chǎn)品市場,這類產(chǎn)品市場的特征是技術(shù)門檻較低,產(chǎn)品附加值不高。超聲波雷達(dá)發(fā)展趨勢高級超聲波雷達(dá)將逐漸替代普通倒車?yán)走_(dá)成為核心產(chǎn)品支持緊急制動,錯誤加速,防撞等高級功能的產(chǎn)品市場,只有這類超聲波傳感器產(chǎn)品才具備與視覺系統(tǒng)融合的基礎(chǔ)條件,也是具備最終達(dá)到L2級別的全自動和智能泊車的一個產(chǎn)品。感

看《智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器技術(shù)與應(yīng)用》《智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器技術(shù)與應(yīng)用》能力模塊五掌握超聲波雷達(dá)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)超聲波雷達(dá)的應(yīng)用超聲波因為有著縱向分辨率較高,對色彩、光照、電磁場不敏感等特性,使得超聲波測距系統(tǒng)對于黑暗,有灰塵或者煙幕、有毒等惡劣環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力,因此在智能網(wǎng)聯(lián)汽車研發(fā)中也得到了人們的青睞,智能網(wǎng)聯(lián)汽車的避障、定位、地圖構(gòu)建和路徑規(guī)劃都離不開超聲波雷達(dá),下面我們一起來了解超聲波雷達(dá)的原理及應(yīng)用。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)目標(biāo)了解超聲波雷達(dá)的工作原理了解超聲波雷達(dá)的組成掌握超聲波雷達(dá)測距了解超聲波雷達(dá)的應(yīng)用場景獲得多途徑檢索知識、分析解決問題以及多元化思考解決問題的方法,形成創(chuàng)新意識。具有良好的團(tuán)隊協(xié)作精神和較強(qiáng)的組織溝通能力。具備良好的職業(yè)道德,尊重他人勞動,不竊取他人成果。Contents目錄超聲波雷達(dá)工作原理1超聲波雷達(dá)的組成2超聲波雷達(dá)的應(yīng)用場景4超聲波雷達(dá)測距301超聲波雷達(dá)工作原理超聲波雷達(dá)工作原理采用超聲波雷達(dá)測距時,超聲波發(fā)射器先向外面某一個方向發(fā)射出超聲波信號,在發(fā)射超聲波的同時開始計時,超聲波通過空氣進(jìn)行傳播,傳播途中遇到障礙物就會立刻反射回來,超聲波接收器在接收到反射波時立即停止計時。計時器通過記錄時間就可以測算出從發(fā)射點(diǎn)到障礙物之間的距離。

超聲波雷達(dá)工作原理常見的超聲波雷達(dá)有兩種:第一種是安裝在汽車前后保險杠上的,用于測量汽車前后障礙物的駐車?yán)走_(dá)或倒車?yán)走_(dá),稱為超聲波駐車輔助傳感器(UltrasonicParkingAssistant,UPA)超聲波雷達(dá)工作原理第二種是安裝在汽車側(cè)面,用于測量側(cè)方障礙物距離的超聲波雷達(dá),稱為自動泊車輔助傳感器(AutomaticParkingAssistant,APA)。超聲波雷達(dá)工作原理超聲波雷達(dá)的數(shù)學(xué)模型如圖所示,其中α為超聲波雷達(dá)的探測角,一般UPA的探測角為120°左右,APA的探測角為80°左右;β為超聲波雷達(dá)檢測寬度范圍的影響元素之一,該角度一般較小。一般UPA的β為20°左右,APA的β較為特殊,為0°;R也是超聲波雷達(dá)檢測寬度范圍的影響元素之一,UPA和APA的R值差別不大,都在0.6m左右;D是超聲波雷達(dá)的最大量程。02超聲波雷達(dá)的組成超聲波雷達(dá)的組成超聲波雷達(dá)內(nèi)部有一個發(fā)射頭和一個接收頭。在有效的檢測距離內(nèi),發(fā)射頭發(fā)射特定頻率的超聲波,遇到檢測面反射部分超聲波;接收頭接收返回的超聲波,由芯片記錄聲波的往返時間,并計算出距離值;超聲波雷達(dá)可以通過模擬接口和IIC接口兩種方式將數(shù)據(jù)傳輸給控制單元。03超聲波雷達(dá)測距超聲波雷達(dá)測距超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知,測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間,根據(jù)發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。測距的公式表示為:L=C×T式中L為測量的距離長度;C為超聲波在空氣中的傳播速度;T為測量距離傳播的時間差(T為發(fā)射到接收時間數(shù)值的一半)。04超聲波雷達(dá)的應(yīng)用輔助駕駛在智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用中,超聲波雷達(dá)一般應(yīng)用于汽車的輔助駕駛和泊車等場景,比如在車輛倒車輔助系統(tǒng)中的應(yīng)用。超聲波雷達(dá)的應(yīng)用超聲波雷達(dá)的應(yīng)用超聲波監(jiān)測超聲波雷達(dá)可用于對某些自然災(zāi)害頻發(fā)的區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測可及時采集由自然災(zāi)

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