認知超聲波雷達《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)們了解超聲波雷達嗎，想一想將來進入自動駕駛時代，車上會有多少個超聲波雷達呢？任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)目標了解超聲波雷達的定義掌握超聲波雷達的類型掌握超聲波雷達的基本特性了解超聲波雷達技術(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。具有良好的團隊協(xié)作精神和較強的組織溝通能力。具備良好的職業(yè)道德，尊重他人勞動，不竊取他人成果。Contents目錄超聲波雷達的定義1超聲波雷達發(fā)展趨勢5超聲波雷達的類別2超聲波雷達技術(shù)現(xiàn)狀4超聲波雷達的基本特性301超聲波雷達的定義超聲波雷達的定義超聲波雷達，是一種利用超聲波測算距離的雷達傳感器裝置。在車載傳感器中，超聲波雷達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，多用在倒車雷達上。超聲波雷達的定義車載的超聲波雷達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所示。02超聲波雷達的類別UPA超聲波雷達APA超聲波雷達超聲波雷達的類別UPA超聲波雷達的探測距離一般在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雷達，這種雷達被稱為UPA。UPA超聲波雷達感測距離較短，但是頻率較高，為58kHz，精度高;UPA超聲波雷達超聲波雷達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，稱為APA超聲波雷達，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03超聲波雷達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的基本特性超聲波雷達的測距原理和之前介紹的激光雷達、毫米波雷達類似，距離=傳播速度*傳播時間/2。不同的是激光雷達和毫米波雷達的波速都為光速，而超聲波雷達的波速跟溫度有關(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的測距進行保守計算；要么將溫度信息引入自動駕駛系統(tǒng)，提升測量精度。超聲波雷達的基本特性無法精確描述障礙物位置超聲波雷達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超聲波雷達技術(shù)現(xiàn)狀技術(shù)方案行業(yè)瓶頸超聲波雷達技術(shù)現(xiàn)狀技術(shù)方案以自動泊車為例，當前主機廠推出的自動泊車APA方案基本采用如右圖12顆超聲波雷達的布局。其中寶馬、別克等以純超聲波雷達方案為主，部分主機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。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？超聲波雷達技術(shù)現(xiàn)狀行業(yè)瓶頸超聲波雷達的主要生產(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)的超聲波雷達多用于倒車雷達應(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超聲波雷達發(fā)展趨勢“超聲波雷達+視覺”融合路線高級超聲波傳感器取代傳統(tǒng)倒車雷達超聲波雷達發(fā)展趨勢“超聲波雷達+視覺”，融合傳感器方案將成主流技術(shù)路線超聲波雷達發(fā)展趨勢高級超聲波雷達將逐漸替代普通倒車雷達成為核心產(chǎn)品傳統(tǒng)的僅對障礙物距離做預(yù)判的普通的倒車雷達產(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。超聲波雷達發(fā)展趨勢高級超聲波雷達將逐漸替代普通倒車雷達成為核心產(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，也是具備最終達到L2級別的全自動和智能泊車的一個產(chǎn)品。感

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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技術(shù)與應(yīng)用實現(xiàn)超聲波雷達的應(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，下面我們一起來了解超聲波雷達的原理及應(yīng)用。任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)目標了解超聲波雷達的工作原理了解超聲波雷達的組成掌握超聲波雷達測距了解超聲波雷達的應(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。具有良好的團隊協(xié)作精神和較強的組織溝通能力。具備良好的職業(yè)道德，尊重他人勞動，不竊取他人成果。Contents目錄超聲波雷達工作原理1超聲波雷達的組成2超聲波雷達的應(yīng)用場景4超聲波雷達測距301超聲波雷達工作原理超聲波雷達工作原理采用超聲波雷達測距時，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)射點到障礙物之間的距離。

超聲波雷達工作原理常見的超聲波雷達有兩種: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雷達或倒車雷達，稱為超聲波駐車輔助傳感器(UltrasonicParkingAssistant，UPA)超聲波雷達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，稱為自動泊車輔助傳感器(AutomaticParkingAssistant，APA)。超聲波雷達工作原理超聲波雷達的數(shù)學(xué)模型如圖所示，其中α為超聲波雷達的探測角，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是超聲波雷達的最大量程。02超聲波雷達的組成超聲波雷達的組成超聲波雷達內(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超聲波雷達測距超聲波雷達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)射點到障礙物的實際距離。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。超聲波雷達的應(yīng)用超聲波雷達的應(yīng)用超聲波監(jiān)測超聲波雷達可用于對某些自然災(zāi)害頻發(fā)的區(qū)域進行監(jiān)測可及時采集由自然災(zāi)