學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)項(xiàng)目五：環(huán)境感知系統(tǒng)傳感器原理與裝調(diào)學(xué)習(xí)任務(wù)4視覺傳感器原理與裝調(diào)項(xiàng)目五：環(huán)境感知系統(tǒng)傳感器原理與裝調(diào)01任務(wù)導(dǎo)入02任務(wù)資訊03任務(wù)實(shí)施04任務(wù)總結(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)導(dǎo)入你是宇通智能網(wǎng)聯(lián)汽車的售后維修技師，客戶的車輛自動泊車系統(tǒng)失效了，經(jīng)過專業(yè)檢測后排除了一部分故障，現(xiàn)在還有超聲波雷達(dá)未檢測。請你在遵守車輛檢測安全規(guī)則的情況下，制定合理的方案，完成超聲波雷達(dá)的檢測，如果必要的話，還需要進(jìn)行舊件拆卸和新件安裝。希望你通過這次實(shí)踐，不僅學(xué)會如何操作，更能體會到作為一名技師的責(zé)任和樂趣。準(zhǔn)備好了嗎？讓我們開始吧！。準(zhǔn)備好了嗎？讓我們開始吧！學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)超聲波：指頻率高于人類聽覺上限頻率20kHz的機(jī)械波。超聲波傳感器就是以超聲波作為檢測手段，發(fā)射并接收40kHz的超聲波，根據(jù)時(shí)間差計(jì)算出障礙物距離，其測量精度大約是1～3cm。任務(wù)資訊超聲波雷達(dá)：利用超聲波特性制成的雷達(dá),根據(jù)聲波從發(fā)射信號到接收反射波所用時(shí)間,計(jì)算出與障礙物的相對距離。常見的超聲波雷達(dá)：（1）安裝在汽車前后保險(xiǎn)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);（2）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)一、超聲波雷達(dá)的作用圖5-1-1超聲波雷達(dá)的作用UPA是一種短程超聲波,主要安裝在車身的前部與后部,檢測范圍為25cm~2.5m,由于檢測距離大,多普勒效應(yīng)和溫度干擾小,檢測更準(zhǔn)確。APA是一種遠(yuǎn)程超聲波傳感器,主要用于車身側(cè)面,檢測范圍為35cm~5m,可覆蓋一個(gè)停車位。方向性強(qiáng),探頭波的傳播性能優(yōu)于UPA,不易受到其他APA和UPA的干擾。檢測距離越遠(yuǎn),檢測誤差越大。UPA和APA學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊二、超聲波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)超聲波雷達(dá)采用雙晶振子(壓電晶片),即把雙壓電陶瓷片以相反極化方向粘在一起,在長度方向上,一片伸長另一片就縮短。在雙晶振子的兩面涂覆薄膜電極上面用引線通過金屬板(振動板)接到一個(gè)電極端,下面用引線直接接到另一個(gè)電極端。雙晶振子為正方形,正方形的左右兩邊由圓弧形凸起部分支撐,這兩處的支點(diǎn)就成為振子振動的節(jié)點(diǎn)。金屬振動板的中心有圓錐形振子,發(fā)送超聲波時(shí),圓錐形振子有較強(qiáng)的方向性,因而能高效地發(fā)送超聲波;接收超聲波時(shí),超聲波的振動集中于振子的中心,所以能產(chǎn)生高效率的高頻電壓。超聲波傳感器采用金屬或塑料外殼,其頂部有屏蔽柵。圖5-1-2超聲波傳感器典型結(jié)構(gòu)超聲收發(fā)測距通過超聲換能結(jié)構(gòu),配以適當(dāng)?shù)氖瞻l(fā)電路,就可以使超聲能量定向傳輸,并按預(yù)期接收反射波,實(shí)現(xiàn)超聲測距、遙控、防盜等檢測功能。超聲波傳感器有一個(gè)發(fā)射頭和一個(gè)接收頭,安裝在同一面上。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(shí)間,并計(jì)算出距離值。學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊三、超聲波雷達(dá)的工作原理圖5-1-3超聲波雷達(dá)的工作原理利用超聲波傳感器發(fā)射出固定頻率的超聲波,再由傳感器接收經(jīng)過障礙物反射回來的超聲波。根據(jù)發(fā)射與接收超聲波的時(shí)間差,由控制單元進(jìn)行處理并計(jì)算出相對距離,以達(dá)到障礙物探測的目的。超聲波雷達(dá)常用的探頭工作頻率分為40kHz、48kHz和58kHz三種,其中40kHz的雷達(dá)探頭因其靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、短距離內(nèi)精度高,常用于車輛泊車?yán)走_(dá)。學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊四、超聲波雷達(dá)的特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)1）能量損耗慢

超聲波的傳播速度僅為光波的百萬分之一，因此能量消耗緩慢。

2）指向性強(qiáng)

超聲波因?yàn)轭l率較高，波長較短，不容易發(fā)生衍射，指向角較小，擁有較好的指向性。因此很適合測量距離較近的目標(biāo)。

3）抗干擾性強(qiáng)

（1）超聲波對色彩、光照度不敏感?？捎糜谧R別透明、半透明及漫反射差的物體。

（2）超聲波對外界光線和電磁場不敏感?？捎糜诤诎怠⒂谢覊m或煙霧、電磁干擾強(qiáng)等惡劣環(huán)境中。

4）結(jié)構(gòu)簡單、體積小

超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，信息處理簡單可靠，易于小型化和集成化，并且可

以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

在實(shí)際應(yīng)用中，超聲波傳感器有著眾多優(yōu)點(diǎn)，尤其是在短距離測量中有著非常大的優(yōu)勢。但作為一種機(jī)械波，超聲波傳感器也存在著局限性。2.局限性1）對溫度敏感

超聲波傳感器的波速受溫度影響，近似關(guān)系為：??=??0+0.607×T（5-1-1）式中：??0=零度時(shí)的波速，為332m/s；??=溫度，℃。對于超聲波測距精度要求達(dá)到1mm時(shí)，就必須把超聲波傳播的環(huán)境溫度考慮進(jìn)去。例如當(dāng)溫度是0℃時(shí)，波速為332m/s；30℃時(shí)，波速為350m/s。溫度引起的超聲波速度變化為18m/s。

2）無法精確描述障礙物位置

當(dāng)超聲波與障礙物距離較遠(yuǎn)時(shí)，聲波的角度變大，回波信號弱，方向性差，因此無法精確描述障礙物位置。想一想日常生活中，你所用到的超聲波雷達(dá)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)呢？學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊五、超聲波雷達(dá)測速、測距原理2.幅值檢測法回收到的機(jī)械回波信號進(jìn)行處理，并將其轉(zhuǎn)化為包絡(luò)曲線，利用該曲線的峰值分析來確定機(jī)械回波前沿最遠(yuǎn)所能到達(dá)的距離。幅值檢測法僅通過回波幅值判斷距離，易受反射波的影響。

1.相位檢測法

首先檢測超聲波和機(jī)械回波之間的相位差，根據(jù)相位差計(jì)算出障礙物與超聲波傳感器間的距離。測距精度較高，但為了確定機(jī)械回波信號的相位，需設(shè)置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜鑒別相位的電路回波信號處理，成本較高。此外，實(shí)際應(yīng)用中測量距離較小，為15～70cm。

3.脈沖回波檢測法

是超聲波發(fā)射頭發(fā)出具有一定頻率的、短促的超聲波信號，同時(shí)啟動時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，直到接收頭收到障礙物反射的機(jī)械回波信號，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。此時(shí)放大接收電路會將電信號放大，控制器會識別該信號，同時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，讀出計(jì)數(shù)器數(shù)值即可得到回波時(shí)間，從而計(jì)算出障礙物到傳感器的距離。接收時(shí)間與發(fā)射時(shí)間之差即超聲波在空氣中的回波時(shí)間，因此障礙物與傳感器之間的距離為：??=????/2（5-1-2）式中：??=超聲波在空氣中的傳播速度，常溫下約為340m/s；??=發(fā)射端與接收端的回波時(shí)間差，s。脈沖回波檢測方法較簡單，非高精度的測距場景使用較多。圖5-1-4脈沖回波檢測法測距原理學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊六、超聲波雷達(dá)的分類安裝方式：分為直射式和反射式，反射式分為發(fā)射頭與接收頭分體和接收一體兩種形式。

探頭結(jié)構(gòu)：分為直探頭、斜探頭、表面波探頭、雙探頭、聚焦探頭、水浸探頭及其他專用探頭。

工作原理：分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式。常用的是壓電式超聲波傳感器。

工作頻率：有40kHz、48kHz和58kHz三種。頻率越高，靈敏度越高，但水平與垂直方向的探測角也越小。汽車測距中使用的主要是40kHz的超聲波傳感器。七、超聲波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)1.測量范圍

取決于使用的波長和頻率。波長越長，頻率越小，檢測距離越大，如具有毫米級波長的緊湊型傳感器的測量范圍為300～500mm，波長大于5mm的傳感器測量范圍可達(dá)10m。

2.測量精度

指傳感器測量值與真實(shí)值的偏差。測量精度越高，感知信息越可靠。主要受被測物體體積、表面形狀、表面材料等影響。被測物體體積過小，表面形狀凹凸不平、物體材料吸收聲波等情況都會降低超聲傳感器的測量精度。

3.波束角

傳感器產(chǎn)生的聲波以一定角度向外發(fā)出，聲波沿傳感器中軸線方向上的超聲射線能量最大，能量向其他方向逐漸減弱。以傳感器中軸線的延長線為軸線，到一側(cè)能量強(qiáng)度減小一半處的角度為波束角。波束角越小，指向性越好。一些傳感器具有較窄的6°波束角，更適合精確測量相對較小的物體；一些波束角為12°～15°的傳感器能夠檢測具有較大傾角的物體。

4.工作頻率

直接影響超聲波的擴(kuò)散和吸收損失、障礙物反射損失、背景噪聲，并直接決定傳感器的尺寸。一般選擇40kHz左右的工作頻率，這樣傳感器方向性尖銳，且避開了噪聲，提高了信噪比；雖然傳播損失相對低頻有所增加，但不會給發(fā)射和接收帶來困難。

5.抗干擾性能

超聲波為機(jī)械波，使用環(huán)境中的噪聲會干擾超聲波傳感器接收物體反射回來的超聲波，因此要求超聲波傳感器具有一定的抗干擾能力。學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊八、超聲波雷達(dá)的應(yīng)用01倒車報(bào)警一般在車身后方安裝2～4個(gè)傳感器，滿足后方探測角度要求，如圖5-1-5所示。在這個(gè)過程中，超聲波傳感器通常需要和控制器及顯示器結(jié)合使用。倒車時(shí)，啟動倒車傳感器，在控制器的控制下，由裝置于車尾保險(xiǎn)杠上的探頭發(fā)送超聲波，遇障礙物產(chǎn)生回波信號，傳感器接收到回波信號后經(jīng)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷位置。顯示器顯示距離并發(fā)出警示信號告知駕駛員周圍障礙物的情況，幫助駕駛員掃除視野死角，避免視線模糊的缺陷，提高駕駛安全性。圖5-1-5倒車報(bào)警02自動泊車輔助駕駛階段，超聲波傳感器可用于自動泊車，如圖5-1-6所示。車身前后安裝8～12個(gè)傳感器，以探測車輛周圍環(huán)境中的近距離目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)自動泊車。經(jīng)歷識別庫位和倒車入庫兩階段。泊車庫位檢測主要依賴安裝在車輛側(cè)方的APA。汽車緩緩駛過車庫時(shí)，利用汽車側(cè)方的APA會得到一個(gè)探測距離與時(shí)間的關(guān)系，如圖5-1-7所示。將t1時(shí)刻到t2時(shí)刻的車速使用一定的計(jì)算公式可得到庫位的近似長度。當(dāng)檢測的庫位長度大于汽車泊入所需的最短長度，與旁邊車輛的橫向距離保持在0.5～1.5m之間則認(rèn)為當(dāng)前空間有車位，選擇好車位就可以泊車。

將車掛入倒擋后，倒車影像屏幕自動顯示車輛位置和周圍環(huán)境，駕駛員在觸摸屏式導(dǎo)航儀上，通過移動光標(biāo)設(shè)定泊車的目標(biāo)位置，同時(shí)啟動智能泊車系統(tǒng)。系統(tǒng)一旦啟動會自行旋轉(zhuǎn)方向盤規(guī)劃倒車路徑，然后緩慢倒車，最后將車輛停在泊車位置附近。駕駛員在注意周圍有無障礙物的同時(shí)，通過控制油門或制動調(diào)整泊車過程，如圖5-1-8所示。目前，自動泊車系統(tǒng)還存在一些局限，隨著技術(shù)不斷改進(jìn)，將對泊車起始點(diǎn)的要求減弱，車位檢測速度和精度得到提高，泊車過程運(yùn)行更加平穩(wěn)快捷。圖5-1-603輔助剎車常配合自動車距控制系統(tǒng)使用。利用超聲波傳感器提供前方車輛或障礙物的距離信息并發(fā)出碰撞警告，通過車輛的自動控制系統(tǒng)使汽車自動減速或完全停止，避免發(fā)生交通事故。圖5-1-7圖5-1-8學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊九、我國超聲波雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀超聲波雷達(dá)行業(yè)近來年在我國呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢，2017年到2022年，市場規(guī)模從116.07億元增長到163.08億元，年復(fù)合增長率7.04%。自動駕駛技術(shù)發(fā)展及智能制造的推動，預(yù)計(jì)未來幾年繼續(xù)保持增長，預(yù)計(jì)到2027年將達(dá)到332.02億元，如圖5-1-9。自動泊車作為自動駕駛產(chǎn)業(yè)的首個(gè)商業(yè)化場景，對超聲波雷達(dá)的需求量大幅上升。不僅解決城市中普遍存在的停車難題，還依托中國在5G和V2X技術(shù)上的優(yōu)勢，獲得廣泛的市場認(rèn)可。自動泊車與智慧停車、共享用車等新興產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，推動超聲波雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用，帶動行業(yè)快速發(fā)展。2017年到2022年，自動泊車行業(yè)的增長率超過30%，預(yù)計(jì)到2025年市場規(guī)模將突破400億元。國家政策的支持推動超聲波雷達(dá)行業(yè)發(fā)展的重要因素。近年來，中國政府大力支持“智能+”產(chǎn)業(yè)發(fā)展，智能制造產(chǎn)業(yè)整體產(chǎn)值穩(wěn)步上升。2022年，中國智能制造行業(yè)的產(chǎn)值約為3.3萬億元，預(yù)計(jì)到2025年達(dá)到5萬億元，年均增長率15%。超聲波雷達(dá)作為智能制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，借助政策支持，迎來發(fā)展黃金期。展望未來，市場規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大。與視覺融合的傳感器方案被視為未來的主流技術(shù)路線，不僅能彌補(bǔ)超聲波雷達(dá)的視覺盲區(qū)，還能降低綜合成本，提高市場競爭力。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，融合方案將進(jìn)一步擴(kuò)寬超聲波雷達(dá)的應(yīng)用場景，成為行業(yè)發(fā)展的重要推動力。隨著汽車行業(yè)的復(fù)蘇，尤其是自主泊車智能駕駛領(lǐng)域的持續(xù)熱潮，超聲波雷達(dá)的裝車需求將進(jìn)一步增加，推動行業(yè)市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。想一想查詢更多的資料，與同學(xué)分享我國超聲波雷達(dá)發(fā)展的最新趨勢圖5-1-9超聲波雷達(dá)行業(yè)規(guī)模學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)實(shí)施類別所需物料車輛防護(hù)用品通用防護(hù)用品:車內(nèi)防護(hù)用品、翼子板布高壓防護(hù)用品(新能源車輛):絕緣墊、隔離帶、高壓警示牌、絕緣手套、絕緣鞋、護(hù)日鏡測試儀器、設(shè)備萬用表、拆裝工具套裝、、實(shí)訓(xùn)車輛、計(jì)算機(jī)、熱熔膠、熱風(fēng)槍一、任務(wù)準(zhǔn)備二、實(shí)操演練序號檢查項(xiàng)目檢查內(nèi)容是否正常維修意見1超聲波雷達(dá)外觀雷達(dá)探頭是否臟污是

否更換傳感器雷達(dá)探頭外殼是否破損是

否是否有進(jìn)水痕跡是

否是否有敲擊痕跡是

否2超聲波雷達(dá)安裝位置安裝位置是否正確是

否重新安裝調(diào)整安裝是否緊固是

否基座是否變形是

否3超聲波雷達(dá)線束接口接口是否存在虛接、破損、進(jìn)水以及異物等情況是

否更換或修復(fù)4超聲波雷達(dá)線束線東是否存在破損、折斷、燒蝕等情況是

否更換或修復(fù)任務(wù)1超聲波雷達(dá)的外觀及安裝狀態(tài)檢測（1）硬件檢查：對超聲波雷達(dá)外觀及安裝狀態(tài)進(jìn)行初步檢查，檢查內(nèi)容見表5-1-2。表5-1-2超聲波雷達(dá)外觀及安裝狀態(tài)檢查（2）拆畫電路圖：查閱相關(guān)維修手冊，在下面拆畫超聲波雷達(dá)相關(guān)電路圖。圖5-1-10超聲波雷達(dá)電路圖拆畫（3）測量超聲波雷達(dá)線路：以實(shí)驗(yàn)車輛為例,測量車輛超聲波雷達(dá)數(shù)據(jù),并將檢測結(jié)果及維修意見填入表5-1-3中序號檢測項(xiàng)目檢測內(nèi)容檢測工具檢測結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)值是否正常維修意見1供電線路電壓萬用表12V是

否2搭鐵線路電阻萬用表<1Ω是

否3信號線電壓萬用表1.5V是

否（4）檢查：根據(jù)表5-1-3測量結(jié)果對故障部位進(jìn)行維修,維修后重新對該功能進(jìn)行檢查,并將檢查結(jié)果記錄在下表表5-1-3超聲波雷達(dá)線路測量檢查項(xiàng)目檢查結(jié)果操作要點(diǎn)超聲波雷達(dá)線路是否恢復(fù)正常是

否超聲波雷達(dá)線路電壓是否恢復(fù)正常是

否故障部件是否正常工作是

否系統(tǒng)功能是否恢復(fù)正常是

否維修工具是否整理歸位是

否維修工位是否打掃干凈是

否工作頁是否填寫完整是

否想一想：超聲波雷達(dá)故障，會影響車輛的哪些功能呢？學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)實(shí)施任務(wù)2超聲波雷達(dá)的拆卸與安裝二、實(shí)操演練查閱相關(guān)資料或觀察實(shí)驗(yàn)車輛,找出實(shí)驗(yàn)車輛超聲波雷達(dá)安裝位置。找到位置后,在圖5-1-11中圈出對應(yīng)安裝位置。圖5-1-11超聲波雷達(dá)安裝位置序號操作內(nèi)容注意事項(xiàng)操作要點(diǎn)1鋪設(shè)車輛防護(hù)用品按需鋪設(shè),電動車輛應(yīng)鋪設(shè)絕緣防護(hù)2拆卸車輛相關(guān)附件按標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行拆卸3是用熱風(fēng)槍對準(zhǔn)熱熔膠部位加熱不要長時(shí)間對一個(gè)地方進(jìn)行加熱，防止熱熔膠燒焦，應(yīng)該旋轉(zhuǎn)槍口均勻加熱4待熱熔膠融化后，取下超聲波雷達(dá)熱熔膠摘下后容易有殘留和拉絲，清理干凈（1）拆卸超聲波雷達(dá)：本任務(wù)需對車輛超聲波雷達(dá)進(jìn)行拆卸。參照維修手冊,按照標(biāo)準(zhǔn)步驟完成超聲波雷達(dá)的拆卸,并在表5-1-5中總結(jié)出操作要點(diǎn)表5-1-5超聲波雷達(dá)拆卸（2）安裝超聲波雷達(dá)：需對車輛超聲波雷達(dá)進(jìn)行安裝。超聲波雷達(dá)一般由多個(gè)雷達(dá)探頭組成,按順序接入超聲波雷達(dá)模塊,由模塊對各個(gè)探頭進(jìn)行控制。雷達(dá)探頭將模塊提供的電信號轉(zhuǎn)為聲信號發(fā)出,再將環(huán)境中的聲信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柗答伣o模塊,模塊將反饋回的電信號處理后,通過USB線束傳遞至上位模塊。超聲波雷達(dá)接線圖如圖5-1-12所示。本任務(wù)需對車輛超聲波雷達(dá)進(jìn)行拆卸。參照維修手冊,按照標(biāo)準(zhǔn)步驟完成超聲波雷達(dá)的拆卸,并在表5-1-5中總結(jié)出操作要點(diǎn)參照維修手冊,按照標(biāo)準(zhǔn)步驟完成超聲波雷達(dá)的安裝,并在表5-1-6中總結(jié)出操作要點(diǎn)。序號操作內(nèi)容注意事項(xiàng)操作要點(diǎn)1使用熱熔膠在目標(biāo)位置擠出膠水并固定攪水不要太多，避免沾到周邊位置2將超聲波雷達(dá)按照方向安裝在目標(biāo)位置超聲波雷達(dá)背后有向上的箭頭，安裝時(shí)箭頭應(yīng)該朝正上方安裝3按壓超聲波雷達(dá)直至熱熔膠冷卻，超聲波雷達(dá)另外一端接工控機(jī)USB接口—4安裝車輛相關(guān)附件按標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行安裝5整理及恢復(fù)撤去相應(yīng)防護(hù)設(shè)備表5-1-6超聲波雷達(dá)安裝圖5-1-12超聲波雷達(dá)接線圖任務(wù)3超聲波雷達(dá)測試步驟操作內(nèi)容使用工具操作要點(diǎn)注意事項(xiàng)表5-1-7超聲波雷達(dá)的功能驗(yàn)證通過計(jì)算機(jī)檢測程序，對已經(jīng)安裝調(diào)試的超聲波雷達(dá)進(jìn)行功能驗(yàn)證，確認(rèn)超聲波雷達(dá)已經(jīng)正確安裝并可以正常使用。參照維修手冊，按照標(biāo)準(zhǔn)步驟完成超聲波雷達(dá)的功能驗(yàn)證。功能驗(yàn)證見表5-1-7。學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)評價(jià)學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)學(xué)習(xí)情境評價(jià)表基本信息姓名

學(xué)號

班級

組別

角色

任務(wù)

目標(biāo)

規(guī)定時(shí)間

完成時(shí)間

考核日期

總評成績

考核內(nèi)容序號實(shí)訓(xùn)步驟評分標(biāo)準(zhǔn)分值評價(jià)綜合評分自評互評師評

準(zhǔn)備工作實(shí)訓(xùn)前期檢查是否全面、到位10

檢查并穿戴防護(hù)用具，檢查工具檢查是否全面規(guī)范穿戴護(hù)具，工具是否規(guī)范10

超聲波雷達(dá)的故障檢測操作是否規(guī)范步驟是否正確15

超聲波雷達(dá)的拆卸與安裝操作是否規(guī)范步驟是否正確15

超聲波雷達(dá)測試操作是否規(guī)范步驟是否正確15

7S管理整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全、節(jié)約10

團(tuán)隊(duì)協(xié)作成員是否配合默契10

溝通表達(dá)是否能溝通交流，是否正確表達(dá)意思10

工單填寫填寫是否正確規(guī)范5

教師評語學(xué)習(xí)任務(wù)1超聲波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)總結(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)導(dǎo)入你是宇通智能網(wǎng)聯(lián)汽車的售后維修技師，客戶車輛的前向毫米波雷達(dá)出現(xiàn)了問題，需要對毫米波雷達(dá)進(jìn)行維修檢測。請你在遵守車輛檢測安全規(guī)則的情況下，制定合理的方案，完成毫米波雷達(dá)的檢測，如果必要的話，還需要進(jìn)行舊件拆卸和新件安裝。希望你通過這次實(shí)踐，不僅學(xué)會如何操作，更能體會到作為一名技師的責(zé)任和樂趣。準(zhǔn)備好了嗎？讓我們開始吧！趣。準(zhǔn)備好了嗎？讓我們開始吧！學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊1毫米波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)主要由天線、射頻組件、信號處理模塊以及控制電路等構(gòu)成。其中天線和射頻組件是最核心的硬件部分，如圖5-2-1所示圖5-2-1毫米波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)2毫米波雷達(dá)的工作原理工作在毫米波頻段的雷達(dá)，毫米波是波長在1~10mm之內(nèi)的電磁波，精準(zhǔn)測量車與車之間的距離、角度和相對速度。毫米波雷達(dá)頻率范圍為30~300GHz,高于射頻,低于可見光和紅外線。體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高,能全天候、全天時(shí)工作,同時(shí)識別多個(gè)小目標(biāo),可以穿透霧、煙、灰塵,廣泛應(yīng)用于自動駕駛汽車車間距離探測,但易受干擾。車載毫米波雷達(dá)通過天線向外發(fā)射毫米波,再接收目標(biāo)反射信號,根據(jù)接收的時(shí)間差測得目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)和相對距離。經(jīng)處理后快速準(zhǔn)確地獲取汽車車身周圍的物理環(huán)境信息（如汽車與其他物體的相對距離、速度、角度、運(yùn)動方向等），然后根據(jù)所探知的物體信息進(jìn)行目標(biāo)追蹤和識別分類，結(jié)合車身動態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最終通過中央處理單元（ECU）進(jìn)行智能處理。經(jīng)合理決策后，以聲、光及觸覺等多種方式告知或警告駕駛員或及時(shí)對汽車做出主動干預(yù)，從而保證駕駛過程的安全性和舒適性，減少事故發(fā)生概率。系統(tǒng)工作原理框圖如圖5-2-2所示。圖5-2-2毫米波雷達(dá)系統(tǒng)工作原理3毫米波雷達(dá)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):（1）探測距離遠(yuǎn)：最遠(yuǎn)可達(dá)250m。（2）探測性能優(yōu)異：波長較短,汽車在行駛中的前方目標(biāo)一般都是金屬構(gòu)成,形成很強(qiáng)的電磁反射,其探測不受顏色與溫度的影響。（3）快速的響應(yīng)速度：傳播速度與光速一樣,并且其調(diào)制簡單,配合高速信號,處理系統(tǒng),可快速測量目標(biāo)的角度、距離、速度等信息。（4）對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：很強(qiáng)的穿透能力,在雨、雪、大霧等惡劣天氣依然正常工作,由于其天線屬于微波天線,相比光波天線,在大雨及輕微上霜的情況下可以正常工作。（5）抗干擾能力強(qiáng)：一般工作在高頻段,而周圍的噪聲和干擾處于中低頻區(qū),基本上不會影響毫米波雷達(dá)的正常運(yùn)行,具有抗低頻干擾特性。缺點(diǎn):（1）毫米波在空氣中傳播時(shí)會受到空氣中氧分子和水蒸氣的影響,這些氣體的諧振會對毫米波頻率產(chǎn)生選擇性吸收和散射,大氣傳播衰減嚴(yán)重,因此,實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)找到毫米波在大氣中傳播時(shí),由氣體分子諧振吸收所致衰減為極小值的頻率。（2）亳米波雷達(dá)覆蓋區(qū)域呈扇形,有盲點(diǎn)區(qū)域:無法識別道路標(biāo)線,交通標(biāo)志和交通信號燈。想一想：毫米波雷達(dá)具有哪些特點(diǎn)和優(yōu)勢？學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊4毫米波雷達(dá)測速、測距原理1.車載毫米波雷達(dá)測距原理。毫米波雷達(dá)通過發(fā)射天線發(fā)出毫米波段的有指向性的電磁波，當(dāng)電磁波遇到障礙目標(biāo)后反射回來，通過雷達(dá)接收天線接收反射回來的電磁波，根據(jù)收發(fā)的時(shí)間差?t測得目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)和相對距離。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標(biāo)的距離公式為：S=(?t?c）/2（5-2-1）式中：S——相對距離，m；?t——電磁波從雷達(dá)發(fā)射到接收到目標(biāo)回波的時(shí)間間隔，s；C——電磁波傳播速度（真空傳播時(shí)等于光速）m/s。測距原理如

圖5-2-3所示。2.車載毫米波雷達(dá)測速原理。根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)發(fā)射的電磁波和被探測目標(biāo)有相對移動，回波的頻率會和發(fā)射波的頻率不同。當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí)，反射信號頻率將高于發(fā)射信號頻率；反之，目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時(shí)，反射信號頻率將低于發(fā)射信號頻率。由多普勒效應(yīng)所形成的頻率變化叫做多普勒頻移，它與相對速度v成正比，與振動的頻率成反

比。通過檢測這個(gè)頻率差，可以測得目標(biāo)相對于雷達(dá)的移動速度，也就是目標(biāo)與毫米波雷達(dá)的相對速度。多普勒測速原理如圖5-2-4所示。在FMCW雷達(dá)的三角波上升沿和下降沿分別得到一個(gè)差額：上差額：f+=Δf?fd（5-2-2）

下差額：f?=Δf+fd（5-2-3）式中：Δf——相對靜止目標(biāo)的中頻頻率，Hz；fd——相對運(yùn)動目標(biāo)的多普勒頻移，Hz；

根據(jù)多普勒效應(yīng)得：fd=2f0v?c（5-2-4）式中：f0——發(fā)射波的中心頻率，Hz;C——電磁波的傳播速度，m/s;v——目標(biāo)和雷達(dá)的徑向相對速度，m/s；解得：

（5-2-5）3.車載毫米波雷達(dá)測角（方位角）原理毫米波雷達(dá)測量障礙物的角度是通過處理多個(gè)接收天線收到的信號時(shí)延來實(shí)現(xiàn)的。毫米波雷達(dá)的發(fā)射天線發(fā)射出毫米波后，遇到被監(jiān)測物體，反射回來，通過毫米波雷達(dá)并列的接收天線收到同一監(jiān)測目標(biāo)反射回來的毫米波的相位差，計(jì)算出被監(jiān)測目標(biāo)的方位角。毫米波雷達(dá)測角原理如圖5-2-5所示。方位角αAZ是通過毫米波雷達(dá)接收天線RX1和接收天線RX2之間的幾何距離d，以及兩根毫米波

雷達(dá)天線所收到反射回波的相位差b，然后通過三角函數(shù)計(jì)算得到方位角αAZ的值，這樣就可以知道

被監(jiān)測目標(biāo)的方位角。sinαAZ=（5-2-6）式中：αAZ——方位角，rad;d——距離，m;B——相位差，rad。圖5-2-3毫米波雷達(dá)測距原理圖5-2-4多普勒測速原理圖

圖5-2-5毫米波雷達(dá)測角示意圖學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊5毫米波雷達(dá)的分類1.按工作原理分類輻射電磁波方式不同，分為脈沖波式（脈沖多普勒雷達(dá)）和調(diào)頻連續(xù)波式（FMCW）兩種。脈沖式毫米波雷達(dá)：通過發(fā)射脈沖信號與接收的時(shí)間差計(jì)算目標(biāo)距離，測量原理簡單，精度較高。但測量近距離目標(biāo)，脈沖收發(fā)時(shí)間極短（一般都是微秒的數(shù)量級），需在短時(shí)間發(fā)射大功率脈沖信號，通過脈沖信號控制雷達(dá)的壓控振蕩器從低頻瞬時(shí)跳變到高頻；對回波信號進(jìn)行放大處理前，需與發(fā)射信號嚴(yán)格隔離。在硬件結(jié)構(gòu)上較復(fù)雜，成本高，因此在車用領(lǐng)域較少采用。調(diào)頻連續(xù)波式毫米波雷達(dá)：利用多普勒效應(yīng)測量得出不同目標(biāo)的距離和速度，結(jié)構(gòu)簡單、體積小，最大優(yōu)勢是同時(shí)得到目標(biāo)的相對距離和速度。因此目前大多車載毫米波雷達(dá)均采用調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)。兩種體制毫米波雷達(dá)電磁波輻射能量簡圖如圖5-2-6，5-2-7所示。2.按探測距離分類毫米波雷達(dá)按探測距離可分為短程毫米波雷達(dá)(SRR)、中程毫米波雷達(dá)和遠(yuǎn)程米波雷達(dá)，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見表5-2-1。3.按頻段分類分為24GHz60GHZ、77GHz和79GHz毫米波雷達(dá)。24GHz毫米波雷達(dá)主要用于短距離(60m以內(nèi))；77GHz毫米波雷達(dá)用于遠(yuǎn)距離(150~250m)；79GHz毫米波雷達(dá)用于中短距離。24GHz毫米波雷達(dá)(2019年全球市占率54.35%):探測距離60m，主要應(yīng)用盲點(diǎn)監(jiān)測系統(tǒng)(BSD)、變道輔助系統(tǒng)(LCA)、泊車輔助系統(tǒng)(PA)，目前為毫米波雷達(dá)中最常見產(chǎn)品。根據(jù)美國FCC和歐洲ETSI規(guī)劃24GHz的寬頻段(21.65~26.65GHz)將于2022年過期，歐洲和美國都已經(jīng)宣布將逐步限制和停止24GHz頻段在汽車?yán)走_(dá)中的使用。77GHz毫米波雷達(dá)(2019年全球市占率45.52%):探測距離100~250m，主要應(yīng)用于自適應(yīng)巡航系統(tǒng)(ACC)、自動緊急制動系統(tǒng)(AEB)、前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)(FCW)等。由于相對24GHz產(chǎn)品體積更小識別率更高，77GHz毫米波雷達(dá)正逐步替代24GHz方案成為主流產(chǎn)品，其主要指標(biāo)見表5-2-2。79GHz毫米波雷達(dá)(2019年全球市占率0.12%):探測距離可達(dá)200m具有高探測范圍和角度精度，主要應(yīng)用于盲區(qū)警告(BSW)、LCA、前方交叉路口警報(bào)(FCTA)等。79GHz毫米波雷達(dá)在分辨率、探測距離等方面可與77GHz產(chǎn)品比肩，需求有望不斷攀升。圖5-2-6脈沖體制雷達(dá)

圖5-2-7連續(xù)波體制雷達(dá)表5-2-1短程、中程和遠(yuǎn)程毫米波雷達(dá)的技術(shù)指標(biāo)表5-2-277GHz毫米波雷達(dá)的主要指標(biāo)參數(shù)毫米波雷達(dá)分類短程毫米波雷達(dá)中程毫米波雷達(dá)遠(yuǎn)程毫米波雷達(dá)頻帶/GHz2476-7777-81帶寬/GHz40.60.6測距范圍/m0.15-601-10010-250最大視角/(°)±80±40±15測距精度/m±0.02±0.1±0.1方位精度/(°)±1±0.10.1測速精度/(m/s)0.10.10.1序號參數(shù)指標(biāo)1頻段/GHz76-772測距范圍/m1-2503方位角最大覆蓋/(°)454俯仰角覆蓋/(°)±55速度范圍/(km/h)最大1806測距精度/m0.37速度精度/(m/s)0.258最大目標(biāo)數(shù)量/個(gè)超過329掃描周期/ms<5010主要應(yīng)用FCW逐步到ACC、AEB學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊6毫米波雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)毫米波雷達(dá)傳感器的主要參數(shù)有探測距離、距離分辨率、距離精確度、方位角、俯仰角翻滾角、方位角分辨率、方位角精確度、測速范圍、速度分辨率、速度精確度。1.探測距離指毫米波雷達(dá)能夠探測的距離，需兼顧到遠(yuǎn)距離長度與近距離角度(十字交叉運(yùn)動目標(biāo))2.距離分辨率在雷達(dá)圖像中，當(dāng)兩個(gè)目標(biāo)位于同一方位角，但與雷達(dá)的距離不同時(shí)，二者被雷達(dá)區(qū)分出來的最小距離就是距離分辨率。3.距離精確度用于描述雷達(dá)對單個(gè)目標(biāo)距離參數(shù)估計(jì)的準(zhǔn)確度。4.方位角毫米波雷達(dá)的方位角是指雷達(dá)的水平視場角，即雷達(dá)波束在水平方向上最大探測角與X-2坐標(biāo)平面之間的夾角。雷達(dá)傳感器標(biāo)定角度的命名約定見圖5-2-8。5.俯仰角毫米波雷達(dá)的俯仰角是指雷達(dá)的垂直視場角，即雷達(dá)波束在垂直方向上最大探測角與水平面之間的夾角。6.翻滾角物體繞前后軸線轉(zhuǎn)動的角度為翻滾角.7.方位角分辨率目標(biāo)的能力，通常以最小可分辨的角度來度量。例如，方位角分辨率為1.6°的意思就是，當(dāng)兩個(gè)物體在空間上需要至少相距1.6°時(shí)，才能被雷達(dá)在水平角度上區(qū)分開來。若兩個(gè)物體相距小于1.6°，那么在角度方向上，兩物體會重合在一起，雷達(dá)無法區(qū)分。8.方位角精確度雷達(dá)對單個(gè)目標(biāo)方位角估計(jì)的準(zhǔn)確度。9.測速范圍在規(guī)定的速度范圍內(nèi)，毫米波雷達(dá)能夠有效測量與目標(biāo)物之間的相對速度。10.速度分辨率毫米波雷達(dá)的速度分辨率是指在速度上區(qū)分相鄰目標(biāo)的能力，通常以最小可分辨的速度來度量。11.速度精確度毫米波雷達(dá)對單點(diǎn)目標(biāo)的測速準(zhǔn)確能力。圖5-2-8雷達(dá)傳感器標(biāo)定角度命名約定學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊7毫米波雷達(dá)發(fā)展趨勢2022年國際消費(fèi)電子產(chǎn)品展覽會展(CES)上，恩智浦與國內(nèi)毫米波雷達(dá)合作伙伴為升科(CubTEK)攜手首發(fā)亮相了4D成像雷達(dá)，能夠提供類似圖像的感知能力和小于0.1°的角度分辨率，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)4D感知功能。相比于傳統(tǒng)毫米波雷達(dá)，4D成像雷達(dá)通過高分辨率點(diǎn)云來感知汽車周圍環(huán)境，從而增強(qiáng)環(huán)境測繪和場景感知能力。在復(fù)雜的城市場景下可通過這些圖像對各種目標(biāo)進(jìn)行分類，包括弱勢道路使用者和各種道路車輛。在前裝市場，4D成像雷達(dá)剛剛進(jìn)入量產(chǎn)起步期，包括大陸集團(tuán)、采埃傲酷、華為等第一批量產(chǎn)定點(diǎn)及交付正在進(jìn)行中。平、按照測算，4D成像雷達(dá)可以很快(1~2年內(nèi))達(dá)到目前傳統(tǒng)雷達(dá)的成本，此外，考慮到軟硬件解耦趨勢，4D成像雷達(dá)在提供豐富點(diǎn)云數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，還可實(shí)現(xiàn)空中下載技術(shù)(OTA)更新，增加更多的功能應(yīng)用。8我國毫米波雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀在全球毫米波雷達(dá)市場上，占主導(dǎo)地位的是德國、美國、日本等國家，主要廠商包括博世、大陸集團(tuán)、海拉、德爾福、富士通天、電裝等。據(jù)OFweek統(tǒng)計(jì)，毫米波雷達(dá)市場出貨量前三的企業(yè)為博世、大陸和海拉，市占率分別為19%，16%，12%，行業(yè)CR3為45%，CR5為68%。相比于國外企業(yè)，中國車載毫米波雷達(dá)行業(yè)起步較晚，多數(shù)企業(yè)集中于2014年左右成立，行業(yè)仍處于初級發(fā)展階段。走在國內(nèi)毫米波雷達(dá)前列的公司主要包括德賽西威、華域汽車與森思泰克等。1.華域汽車華域汽車電子分公司24GHz后向毫米波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)對上汽乘用車、上汽大通等客戶的穩(wěn)定供貨。華域汽車電子分公司77GHz前向毫米波雷達(dá)順利實(shí)現(xiàn)對乘用車的配套量產(chǎn)，基于前向雷達(dá)和前視攝像頭（1R1V）融合方案已完成長距離道路測試。華域汽車介紹，公司毫米波雷達(dá)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)對上汽乘用車、上汽大通、上汽通用五菱、金龍客車等客戶的供貨。2.德賽西威近年來自動駕駛業(yè)務(wù)發(fā)展較快。2017年，公司在新加坡成立自動駕駛團(tuán)隊(duì)，并在自動駕駛感知領(lǐng)域投入較多的資源，涉及的技術(shù)領(lǐng)域包括前碰撞預(yù)警、自動緊急剎車、盲區(qū)監(jiān)測等；公司在研項(xiàng)目中即包括毫米波雷達(dá)技術(shù)。3.森思泰克一家以毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)技術(shù)為平臺，專業(yè)從事智能傳感器應(yīng)用產(chǎn)品研究、生產(chǎn)與銷售的高科技型企業(yè)。森思泰克的77GHz毫米波雷達(dá)成為國內(nèi)首個(gè)真正實(shí)現(xiàn)“上路”的ADAS毫米波雷達(dá)傳感器。據(jù)報(bào)道，森思泰克已成為紅旗、一汽、韓國現(xiàn)代、東風(fēng)日產(chǎn)、長城、長安等國內(nèi)外車企體系內(nèi)供應(yīng)商。整體來看，雖然目前國內(nèi)暫未出臺專門針對毫米波雷達(dá)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域的發(fā)展政策，但智能汽車政策層面已經(jīng)將毫米波雷達(dá)技術(shù)作為支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵型戰(zhàn)略技術(shù)之一，從政策發(fā)展指向來看，未來我國毫米波雷達(dá)具有較大的發(fā)展空間。想一想：查詢更多的資料，與同學(xué)分享我國毫米波雷達(dá)企業(yè)的成長歷史，并談?wù)勀愕母邢雽W(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備1.操作準(zhǔn)備準(zhǔn)備毫米波雷達(dá)測量所需的用品和工具設(shè)備，見表5-2-3表5-2-3工作準(zhǔn)備類別所需物料車輛防護(hù)用品絕緣墊(編號)隔離帶、高壓警示牌絕緣手套、絕緣鞋、護(hù)目鏡、車內(nèi)防護(hù)用品、翼子板布測試儀器、設(shè)備萬用表、拆裝工具套裝、撬板、扭力扳手、實(shí)訓(xùn)車輛、計(jì)算機(jī)二、實(shí)操演練任務(wù)1毫米波雷達(dá)的外觀及安裝狀態(tài)檢測（1）完成毫米波雷達(dá)的硬件檢查，如表5-2-4。序號檢查項(xiàng)目檢查內(nèi)容是否正常維修意見1毫米波雷達(dá)外觀外殼是否破損是

否更換傳感器是否有進(jìn)水痕跡是

否是否有敲擊痕跡是

否2毫米波雷達(dá)安裝位置安裝位置是否正確是

否重新安裝調(diào)整安裝是否緊固是

否固定底座是否變形是

否3毫米波雷達(dá)線束接口接口是否存在虛接、破損、進(jìn)水以及異物等情況是

否更換或修復(fù)4毫米波雷達(dá)線束線東是否存在破損、折斷、燒蝕等情況是

否更換或修復(fù)表5-2-4毫米波雷達(dá)外觀及安裝狀態(tài)檢查（2）拆畫電路圖：查閱相關(guān)維修手冊，在下面拆畫毫米波雷達(dá)相關(guān)電路圖圖5-2-9毫米波雷達(dá)電路圖拆畫（3）測量亳米波雷達(dá)線路：實(shí)驗(yàn)車輛為例,測量車輛毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù),將結(jié)果及維修意見填入表5-2-5中序號檢測項(xiàng)目檢測內(nèi)容檢測工具檢測結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)值是否正常維修意見1供電線路電壓萬用表12V是

否2搭鐵線路電阻萬用表<1Ω是

否3CAN_H信號電壓萬用表2.7V是

否4CAN_L信號電壓萬用表2.3V是

否（4）維修結(jié)果檢驗(yàn)：根據(jù)表5-2-5測量結(jié)果對故障部位進(jìn)行維修,維修后重新對該功能進(jìn)行檢查,并將檢查結(jié)果記錄在表5-2-6中。表5-2-5毫米波雷達(dá)線路測量檢查項(xiàng)目檢查結(jié)果操作要點(diǎn)毫米波雷達(dá)線路是否恢復(fù)正常是

否毫米波雷達(dá)線路電壓是否恢復(fù)正常是

否故障部件是否正常工作是

否系統(tǒng)功能是否恢復(fù)正常是

否維修工具是否整理歸位是

否維修工位是否打掃干凈是

否工作頁是否填寫完整是

否表5-2-6維修結(jié)果檢驗(yàn)想一想：毫米波雷達(dá)故障，會影響車輛的哪些功能呢？學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)實(shí)施任務(wù)2毫米波雷達(dá)的拆卸與安裝二、實(shí)操演練查閱相關(guān)資料或觀察實(shí)驗(yàn)車輛,找出實(shí)驗(yàn)車輛毫米波雷達(dá)安裝位置。找到位置后,在圖5-2-10中圈出對應(yīng)安裝位置。圖5-2-10毫米波雷達(dá)安裝位置序號操作內(nèi)容注意事項(xiàng)操作要點(diǎn)1鋪設(shè)車輛防護(hù)用品按需鋪設(shè),電動車輛應(yīng)鋪設(shè)絕緣防護(hù)2拆卸車輛相關(guān)附件按標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行拆卸3斷開亳米波雷達(dá)相關(guān)線束輕拿輕放4拆卸亳米波雷達(dá)固定螺栓拆下螺栓不要丟失5取下毫米波雷達(dá)—（1）拆卸毫米波雷達(dá)：本任務(wù)需對車輛亳米波雷達(dá)進(jìn)行拆卸。參照維修手冊,按照標(biāo)準(zhǔn)步驟完成毫米波雷達(dá)的拆卸,并在表5-2-7中總結(jié)出操作要點(diǎn)。表5-2-7毫米波雷達(dá)拆卸（2）安裝毫米波雷達(dá)：本任務(wù)需對車輛毫米波雷達(dá)進(jìn)行安裝。參照維修手冊,按照標(biāo)準(zhǔn)步驟完成毫米波雷達(dá)的安裝,并在表5-2-8中總結(jié)出操作要點(diǎn)。序號操作內(nèi)容注意事項(xiàng)操作要點(diǎn)1固定毫米波雷達(dá)至安裝位置傳感器安裝在車前方中心處,當(dāng)面向車輛正前方時(shí),傳感再聰曖材率的正面朝向人,連接口朝向人的右手邊2按標(biāo)準(zhǔn)扭矩安裝固定螺栓—3毫米波雷達(dá)線束連接:將傳感器CAN通信接口與Apollo的CAN1口連接傳感器接口及定義:其中,端口1接12V直流電源;端口8接GND;端口4接CAN—_L;端口7接CAN_H4毫米波雷達(dá)線束連接:電源接口接入12V直流電源車輛上提供12V電源接線盒5毫米波雷達(dá)線束連接:毫米波雷達(dá)CAN接口與工控機(jī)的CAN1接口連接6安裝車輛相關(guān)附件按標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行安裝7整理及恢復(fù)撤去相應(yīng)防護(hù)設(shè)備表5-2-8毫米波雷達(dá)安裝學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)實(shí)施任務(wù)3毫米波雷達(dá)測試序號操作項(xiàng)目操作內(nèi)容操作要點(diǎn)1打開終端窗口快捷鍵:Ctrl+Alt+T2啟動CAN驅(qū)動程序輸入:sudomodprobecan3啟動CAN驅(qū)動各個(gè)模塊依次輸入:sudomodprobecan-rawsudomodprobecan-bcmsudomodprobecan-gwsudomodprobecan_devsudomodprobemttcan4輸入毫米波雷達(dá)CAN線波特率參數(shù)輸人:sudoiplinksetcan1typecanbitrate5000005讀取毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)輸人:sudoiplinksetupcan1(打開毫米波雷達(dá)CAN1)6查看毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)并保存輸人:candumpcan1表5-2-9毫米波雷達(dá)測試步騾毫米波雷達(dá)在標(biāo)定時(shí)對雷達(dá)本身的安裝精度有較高的要求,需在安裝時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)。先將毫米波雷達(dá)固定在專用安裝支架上,利用角度尺、重錘等工具對其安裝角度進(jìn)行測量,再通過調(diào)整安裝支架,確保其水平角度、橫擺角度和俯仰角度均小于0.5°,安裝校準(zhǔn)即為成功測試流程如圖5-2-11所示。參數(shù)標(biāo)定原理是通過平移、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的方法,將毫米波雷達(dá)探測得到的物體坐標(biāo)映射到車身坐標(biāo)中,獲得障礙物相對車身的實(shí)際位置及速度等信息。通過計(jì)算機(jī)程序?yàn)橐迅鼡Q毫米波雷達(dá)的實(shí)驗(yàn)車進(jìn)行匹配與標(biāo)定工作,使其可以正常工作。如圖5-2-12.根據(jù)上述知識內(nèi)容及相關(guān)維修手冊,按標(biāo)準(zhǔn)步驟完成毫米波雷達(dá)的測試,見表5-2-9。二、實(shí)操演練圖5-2-12毫米波雷達(dá)控制邏輯圖5-2-11毫米波雷達(dá)標(biāo)定示意圖學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)評價(jià)學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)學(xué)習(xí)情境評價(jià)表基本信息姓名

學(xué)號

班級

組別

角色

任務(wù)

目標(biāo)

規(guī)定時(shí)間

完成時(shí)間

考核日期

總評成績

考核內(nèi)容序號實(shí)訓(xùn)步驟評分標(biāo)準(zhǔn)分值評價(jià)綜合評分自評互評師評

準(zhǔn)備工作實(shí)訓(xùn)前期檢查是否全面、到位10

檢查并穿戴防護(hù)用具，檢查工具檢查是否全面規(guī)范穿戴護(hù)具，工具是否規(guī)范10

毫米波雷達(dá)的故障檢測操作是否規(guī)范步驟是否正確15

毫米波雷達(dá)的拆卸與安裝操作是否規(guī)范步驟是否正確15

毫米波雷達(dá)測試操作是否規(guī)范步驟是否正確15

7S管理整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全、節(jié)約10

團(tuán)隊(duì)協(xié)作成員是否配合默契10

溝通表達(dá)是否能溝通交流，是否正確表達(dá)意思10

工單填寫填寫是否正確規(guī)范5

教師評語

學(xué)習(xí)任務(wù)2毫米波雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)總結(jié)學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)導(dǎo)入你是宇通智能網(wǎng)聯(lián)汽車的售后維修技師，車輛的車載激光雷達(dá)出了故障，需要你進(jìn)行檢修、檢測和更換。請你在遵守車輛檢測安全規(guī)則的情況下，制定合理的方案，完成激光雷達(dá)的檢測，舊件拆卸和新件安裝。希望你通過這次實(shí)踐，不僅學(xué)會如何操作，更能體會到作為一名技師的責(zé)任和樂趣。準(zhǔn)備好了嗎？讓我們開始吧！。準(zhǔn)備好了嗎？讓我們開始吧！學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊激光雷達(dá)（LiDAR）：通過激光測距技術(shù)探測環(huán)境信息的主動傳感器的統(tǒng)稱。激光雷達(dá)可以精確獲得環(huán)境目標(biāo)的三維位置信息，確定物體的位置、大小、外部形貌甚至材質(zhì)。它首先向目標(biāo)發(fā)射一束激光，然后根據(jù)接收反射激光的時(shí)間間隔確定目標(biāo)物體的實(shí)際距離。同時(shí)結(jié)合這束激光發(fā)射角度，利用三角函數(shù)原理推導(dǎo)出目標(biāo)位置信息。激光雷達(dá)在無人駕駛系統(tǒng)中，常被安裝在汽車的頂部，是導(dǎo)航、定位、避障必不可少的核心部件，如圖5-3-1所示圖5-3-1激光雷達(dá)一、激光雷達(dá)傳感器1.機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)

主要采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件作為光束掃描的實(shí)現(xiàn)方式。其結(jié)構(gòu)主要包括：激光源、伺服電機(jī)、光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器、反射鏡、接收器、發(fā)射鏡片和接收鏡片等部件，如圖5-3-2所示。圖5-3-2機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖2.固態(tài)激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)

是內(nèi)部完全沒有運(yùn)動部件的雷達(dá)，其結(jié)構(gòu)主要包括：激光二極管、MEMS掃描微鏡、微處理器、光電二極管、接收透鏡和擴(kuò)散透鏡等部件，如圖5-3-3所示3.多線混合固態(tài)激光雷達(dá)

是內(nèi)部裝有可動的微型鏡面來替代機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描器，其結(jié)構(gòu)主要包括：頂蓋、信息處理單元、面罩、發(fā)射鏡片、接收鏡片、激光發(fā)射器、光電探測器、旋轉(zhuǎn)體、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、驅(qū)動控制及信號預(yù)處理單元、航空插頭和基座，如圖5-3-4所示。圖5-3-3OPA固態(tài)激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖圖5-3-4多線混合固態(tài)激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)示意圖學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊二、激光雷達(dá)系統(tǒng)測距工作原理

通過測算激光發(fā)射信號與激光回波信號的往返時(shí)間，從而計(jì)算出目標(biāo)物的距離，如圖5-3-5所示。首先，激光雷達(dá)向目標(biāo)發(fā)射一束激光，激光束碰到障礙物后被反射回來，被激光接收系統(tǒng)進(jìn)行接收和處理，從而得知激光從發(fā)射到被反射回來的時(shí)間，即激光的飛行時(shí)間，根據(jù)飛行時(shí)間，可以計(jì)算出障礙物的距離。根據(jù)所發(fā)射激光信號的不同形式，激光測距方式可分為脈沖激光測距和連續(xù)波相位激光測距兩大類。而基于兩種激光測距方式，主要用到的測量方法有脈沖測距法、干涉測距法和相位測距法。圖5-3-5激光雷達(dá)的工作原理1.脈沖測距法原理

首先激光器發(fā)出一個(gè)光脈沖，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)接收系統(tǒng)接收到經(jīng)過障礙物反射回來的光脈沖時(shí)停止計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器記錄的時(shí)間就是光脈沖從發(fā)射到接收所用的時(shí)間。光速是一個(gè)固定值，只要得到激光從發(fā)射到接收所用的時(shí)間就可以算出激光源到目標(biāo)障礙物所要測量的距離，如圖5-3-6所示。??=????/2（5-3-1）式中：c=光在空氣中傳播的速度，??=3×108，m/s，t=光脈沖從發(fā)射到接收所用的時(shí)間，s；??=待測距離，m。脈沖測距法測距較遠(yuǎn)，發(fā)射功率較高，幾瓦到幾十瓦不等，最大射程達(dá)幾十千米。關(guān)鍵之一是對激光飛行時(shí)間的精確測量。激光脈沖測量的精度和分辨率與發(fā)射信號帶寬或處理后的脈沖寬度有關(guān)，脈沖越窄，性能越好。2.相位測距法原理

利用發(fā)射波和返回波之間形成的相位差測量距離。經(jīng)過調(diào)制的頻率通過發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)正弦波光束，通過接收系統(tǒng)接收經(jīng)過障礙物之后反射回來的激光。只要求出這兩束光波之間的相位差，便可通過此相位差計(jì)算出待測距離，如圖5-3-7所示。激光從發(fā)射到接收的時(shí)間為：

??=???/??=???/（2????）

（5-3-2）式中：??=激光從發(fā)射到接收的時(shí)間，s；???=發(fā)射波和返回波之間的相位差,rad；??=正弦波角頻率,rad/s；

??=正弦波頻率,Hz。待測距離為：

??=1/2????=?????/（4????）

（5-3-3）式中：c=光在空氣中傳播的速度，??=3×108，m/s，t=光脈沖從發(fā)射到接收所用的時(shí)間，s；??=待測距離，m；??=正弦波頻率,Hz。???=發(fā)射波和返回波之間的相位差,rad精度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、晝夜可用的優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)最有發(fā)展?jié)摿Φ木嚯x測量技術(shù)。相比其他測距方法，它的激光雷達(dá)朝著小型化、高穩(wěn)定性、方便與其他儀器集成的方向發(fā)展。圖5-3-6脈沖激光測距原理圖5-3-7激光雷達(dá)相位測距法原理學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊三、激光雷達(dá)障礙物檢測激光雷達(dá)比視覺傳感器在距離判定上更為精確。視覺傳感器對障礙物的檢測基于單一的圖像,根據(jù)障礙物形狀大小無法準(zhǔn)確判定出與障礙物的實(shí)際距離;多日視覺傳感器又因?yàn)閳D像處理較為耗時(shí),難以滿足實(shí)時(shí)需求。使用激光雷達(dá)探測障礙物可有效避免上述問題,利用激光雷達(dá)生成的點(diǎn)云圖,輕松探測障礙物的形狀、大小、距離,探測精度遠(yuǎn)大于視覺傳感器,在光線較暗的地方可以正常使用,沒有視覺傳感器對光線的依賴。圖5-3-8所示激光雷達(dá)生成的點(diǎn)云圖。圖5-3-8激光雷達(dá)點(diǎn)云圖四、激光雷達(dá)傳感器特點(diǎn)激光雷達(dá)以激光作為載波，激光是光波波段的電磁輻射。具有分辨率及精度高、抗有源干擾能力強(qiáng)、獲取信息量豐富的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)形成了激光雷達(dá)的優(yōu)勢1.分辨率高激光雷達(dá)可獲得極高的角度、距離和速度分辨率。高角度分辨率可使激光雷達(dá)分辨3km的距離上存在的兩個(gè)相距0.3m左右的目標(biāo)，可同時(shí)跟蹤多個(gè)目標(biāo)；距離分辨率可達(dá)0.lm；速度分辨率能達(dá)到10m/s以內(nèi)。距離和速度分辨率高，是激光雷達(dá)的最顯著的優(yōu)點(diǎn)。

2.隱蔽性好、抗有源干擾能力強(qiáng)

激光直線傳播、方向性好、光束窄，只有在其傳播路徑上才能接收到激光信號。因此激光的信息截獲非常困難，隱蔽性好。且發(fā)射系統(tǒng)口徑小，可接收區(qū)域窄，有意發(fā)射的激光干擾信號進(jìn)入接收機(jī)的概率極低。與激光雷達(dá)等易受自然界廣泛存在的電磁波影響的情況不同，自然界中能對激光雷達(dá)起干擾作用的信號源并不多，激光雷達(dá)的抗有源干擾能力強(qiáng)。

3.獲取的信息量豐富

激光雷達(dá)通過向周圍目標(biāo)發(fā)射激光束，然后根據(jù)接收的反射激光束，可直接獲得目標(biāo)的距離、角度、反射強(qiáng)度、速度等信息，生成目標(biāo)的多維圖像。但是激光雷達(dá)也有明顯的缺點(diǎn)，①工作時(shí)易受天氣和大氣的影響。激光一般在晴朗的天氣衰減較小，傳播距離較遠(yuǎn)。而在大雨、濃煙、濃霧等惡劣天氣，衰減急劇加大，傳播距離大受影響。而且，大氣環(huán)流還會使激光光束發(fā)生畸變、抖動，直接影響激光雷達(dá)的測量精度。

②激光雷達(dá)難以分辨交通標(biāo)志的含義和紅綠燈顏色。在自動駕駛系統(tǒng)中，必需使用其他的傳感器（如可見光相機(jī)等）輔助進(jìn)行車輛與交通設(shè)施的交互過程。

③激光雷達(dá)接收的是光信號，容易受太陽光、其他車輛的激光雷達(dá)等光線影響。大氣環(huán)流還會使激光光束發(fā)生畸變、抖動，直接影響激光雷達(dá)的測量精度。

④現(xiàn)階段生產(chǎn)成本較高。目前，市場未形成大規(guī)模的量產(chǎn)。再加上激光雷達(dá)屬于高精密儀器，其內(nèi)部的光學(xué)結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、芯片的成本占總生產(chǎn)成本的70%以上。這些是導(dǎo)致激光雷達(dá)生產(chǎn)成本較高的主要原因。學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊五、激光雷達(dá)傳感器分類激光雷達(dá)傳感器按有無機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件，可分為機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)、固態(tài)激光雷達(dá)和混合固態(tài)激光雷達(dá)。1.機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)

通過不斷旋轉(zhuǎn)發(fā)射頭，將速度更快、發(fā)射更準(zhǔn)的激光從“線”變成“面”，并在豎直方向上排布多束激光，形成多個(gè)面，達(dá)到動態(tài)掃描并動態(tài)接收信息的目的。

因?yàn)閹в袡C(jī)械旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)上最大的特點(diǎn)就是自己會轉(zhuǎn)，設(shè)備的體積較大。如今機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)技術(shù)相對成熟，但價(jià)格昂貴。同時(shí)存在光路調(diào)試、裝配復(fù)雜，機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件在行車環(huán)境下的可靠性不高等弊端，如圖5-3-9所示圖5-3-9機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)2.固態(tài)激光雷達(dá)

結(jié)構(gòu)上最大的特點(diǎn)是沒有了旋轉(zhuǎn)部件，體積相對較小。

數(shù)據(jù)采集速度快，分辨率高，對于溫度和振動的適應(yīng)性強(qiáng)，通過波束控制，探測點(diǎn)可以任意分布。例如在高速公路上行駛時(shí)，主要掃描前方遠(yuǎn)處，對車輛側(cè)面進(jìn)行稀疏掃描但不能完全忽略，到達(dá)十字路口區(qū)域加強(qiáng)側(cè)面掃描，而只能勻速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)是無法執(zhí)行這種精細(xì)操作的。技術(shù)上，分為：（1）OPA固態(tài)激光雷達(dá)OPA（OpticalPhasedArray）光學(xué)相控陣技術(shù)，主要運(yùn)用相干原理，采用多個(gè)光源組成陣列，通過控制各光源發(fā)光時(shí)間差，合成具有特定方向的主光束。然后再加以控制，主光束便可以實(shí)現(xiàn)對不同方向的掃描。OPA固態(tài)激光雷達(dá)的內(nèi)部完全取消了機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)發(fā)射陣列中每個(gè)發(fā)射單元的相位差來改變激光的出射角度，如圖5-3-10所示?；趥鹘y(tǒng)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)，將原本體積較大的機(jī)械結(jié)構(gòu)通過微電子工藝集成在硅基芯片上，大規(guī)模生產(chǎn)。在硅基芯片上集成微振鏡，由可以旋轉(zhuǎn)的微振鏡反射激光器的光線實(shí)現(xiàn)掃描。因?yàn)闆]有任何機(jī)械結(jié)構(gòu)，自然沒有旋轉(zhuǎn)。所以相比傳統(tǒng)機(jī)械式雷達(dá)，OPA固態(tài)激光雷達(dá)有掃描速度快、精度高、可控性好、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

（2）Flash固態(tài)激光雷達(dá)Flash原本的意思為快閃。而Flash激光雷達(dá)的原理也是快閃，不像OPA固態(tài)激光雷達(dá)會掃描，而是短時(shí)間直接發(fā)射出一大片覆蓋探測區(qū)域的激光，再以高度靈敏的接收器，完成對環(huán)境周圍圖像的繪制。因此，它屬于非掃描式激光雷達(dá)，發(fā)射面陣光，是以2維或3維圖像為重點(diǎn)輸出內(nèi)容的激光雷達(dá)。

優(yōu)勢是能快速記錄整個(gè)場景，避免掃描過程中目標(biāo)或激光雷達(dá)移動帶來的各種麻煩。不過也有自己的缺陷，比如探測距離較近。這意味著Flash固態(tài)激光雷達(dá)沒有“遠(yuǎn)視眼”，在實(shí)際使用中不適合遠(yuǎn)程探測，如圖5-3-11所示。

圖5-3-10OPA固態(tài)激光雷達(dá)圖5-3-11Flash固態(tài)激光雷達(dá)學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊六、激光雷達(dá)傳感器分類3.多線混合固態(tài)激光雷達(dá)

機(jī)械旋轉(zhuǎn)激光雷達(dá)在工作時(shí)，發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)會一直360°地旋轉(zhuǎn)。而多線混合固態(tài)激光雷達(dá)工作時(shí)，單從外觀上是看不到旋轉(zhuǎn)部件的，巧妙之處是將機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件隱藏在外殼之中。

多線混合固態(tài)激光雷達(dá)外殼內(nèi)，安裝有16對、32對或64對等不同的固定在軸承上的激光發(fā)射與激光接收裝置，通過內(nèi)部的電機(jī)旋轉(zhuǎn)以5Hz（或者10Hz、20Hz）的轉(zhuǎn)速進(jìn)行360°的全景掃描。

多線混合固態(tài)激光雷達(dá)的激光器發(fā)射出的脈沖激光打到樹木，道路，橋梁，房子等周邊環(huán)境上時(shí)會引起散射，一部分光波會經(jīng)過反射返回到激光雷達(dá)的接收器中。接收器通常是一個(gè)光電倍增管或一個(gè)光電二極管，它將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，記錄下來?/p>

多線混合固態(tài)激光雷達(dá)的旋轉(zhuǎn)體置于外殼內(nèi)部，結(jié)合了機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)和純固態(tài)激光雷達(dá)的優(yōu)勢。憑借著測距精度高，準(zhǔn)確獲取物體的三維信息，探測距離遠(yuǎn)，信號具有高穩(wěn)定性，可信度高，響應(yīng)快，可應(yīng)用于高速移動的情況下，且不受光線影響，全天候監(jiān)測等優(yōu)勢，而被市場普遍認(rèn)可，如圖5-3-12所示。圖5-3-12多線混合固態(tài)激光雷達(dá)學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊六、激光雷達(dá)傳感器在無人駕駛車上的應(yīng)用

1.障礙物分類激光雷達(dá)對周圍障礙物進(jìn)行掃描，對障礙物的形狀特征進(jìn)行提取，對比數(shù)據(jù)庫原有特征數(shù)據(jù)，進(jìn)行障礙物分類，如圖5-3-13所示。激光雷達(dá)將周圍的小轎車、大貨車和自行車等障礙物進(jìn)行了識別分類。圖5-3-13障礙物分類2.障礙物跟蹤

激光雷達(dá)采用相關(guān)算法對比前后幀變化的障礙物，利用同一障礙物的坐標(biāo)變化，實(shí)現(xiàn)對障礙物的速度和航向檢測跟蹤，為后續(xù)避障提供可靠的數(shù)據(jù)信息，如圖5-3-14所示。3.高精度定位GPS給定初始位置，通過IMU（慣性測量元件）和車輛的Encoder（編碼器）得到車輛初始位置，對激光雷達(dá)的局部點(diǎn)云信息，包括點(diǎn)、線、面的幾何信息和語義信息提取，結(jié)合車輛初始位置空間變換，獲取基于全局坐標(biāo)系下的矢量特征，接著將這些特征與高精度地圖的特征信息進(jìn)行匹配，獲取準(zhǔn)確定位，如圖5-3-15所示。圖5-3-14障礙物跟蹤圖5-3-15高精度定位

無人駕駛汽車通過激光雷達(dá)對周邊環(huán)境進(jìn)行掃描識別，從而引導(dǎo)車輛行進(jìn)。激光雷達(dá)在無人駕駛汽車中起著類似于“眼睛”的功能，能夠根據(jù)掃描到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)快速繪制3D全景地圖。主要應(yīng)用場景有：想一想：激光雷達(dá)具有哪些特點(diǎn)和優(yōu)勢？學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)資訊七、我國激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的崛起近年來，隨著人工智能、5G等新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國開始大力發(fā)展激光雷達(dá)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車和自動駕駛等方向應(yīng)用。從2000年以前激光雷達(dá)的商業(yè)化技術(shù)以及智能網(wǎng)聯(lián)行業(yè)均處于起步階段，到2016年后無人駕駛行業(yè)的高速發(fā)展，激光雷達(dá)行業(yè)也隨之進(jìn)入了迅速發(fā)展期。根據(jù)YoleIntelligence的數(shù)據(jù)，2022年激光雷達(dá)在乘用車及L4自動駕駛領(lǐng)域(包括Robotaxi)的市場規(guī)模達(dá)到了3.17億美元，同比增長了95%。，如表5-3-1.時(shí)間激光雷達(dá)行業(yè)特點(diǎn)主要應(yīng)用場景1980-1990年代激光雷達(dá)商業(yè)化技術(shù)起步，單線掃描式激光雷達(dá)出現(xiàn)。早期無人駕駛項(xiàng)目。2000-2010年代早期高線數(shù)激光雷達(dá)開始用于無人駕駛的避障和導(dǎo)航，其市場主要是國外廠商。無人駕駛測試項(xiàng)目等。2016年-2018年國內(nèi)激光雷達(dá)廠商入局，技術(shù)水平趕超國外廠商。激光雷達(dá)技術(shù)方案星現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢。無人駕駛、高級輔助駕駛、服務(wù)機(jī)器人等，且下游開始有商用化項(xiàng)目落地。2019年至今市場發(fā)展迅速，產(chǎn)品性能持續(xù)優(yōu)化，應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓展。激光雷達(dá)技術(shù)朝向芯片化、陣列化發(fā)展。境外激光雷達(dá)公司迎來上市熱潮，同時(shí)有巨頭公司加入激光雷達(dá)市場競爭。無人駕駛、高級輔助駕駛、服務(wù)機(jī)器人、車聯(lián)網(wǎng)等。表5-3-1中國激光雷達(dá)行業(yè)發(fā)展歷程從企業(yè)角度來看：我國代表性激光雷達(dá)企業(yè)主要成立于2014年以后，如禾賽科技、速騰聚創(chuàng)等。這些企業(yè)在激光雷達(dá)技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)方面取得了顯著成果，為智能駕駛領(lǐng)域提供了高質(zhì)量的傳感器產(chǎn)品。在全球激光雷達(dá)領(lǐng)域，中國企業(yè)已經(jīng)占據(jù)了舉足輕重的地位，市場份額超過80%，其中禾賽科技、速騰聚創(chuàng)和華為等企業(yè)位居前列。這些企業(yè)不僅在技術(shù)創(chuàng)新上不斷突破，還在性能和成本上展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，如禾賽科技的AT128激光雷達(dá)系統(tǒng)在成本和性能上均超越了競爭對手，被多家領(lǐng)先汽車制造商采用。中國激光雷達(dá)企業(yè)的成功，不僅打破了國外技術(shù)的壟斷，解決了長期被發(fā)達(dá)國家制約的“卡脖子”問題，還實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵核心部件的完全國產(chǎn)化，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。這一成就，讓我們深感民族自豪和愛國熱情，中國激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)的崛起，標(biāo)志著我國在全球高科技領(lǐng)域競爭力的顯著提升，展現(xiàn)了中國智造的力量和速度。想一想：查詢更多的資料，與同學(xué)分享我國激光雷達(dá)企業(yè)速騰聚創(chuàng)的最新產(chǎn)品。學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備1.操作準(zhǔn)備準(zhǔn)備激光雷達(dá)測量所需的用品和工具設(shè)備，見表5-3-2。表5-3-2工作準(zhǔn)備類別所需物料車輛防護(hù)用品通用防護(hù)用品:車內(nèi)防護(hù)用品、翼子板布高壓防護(hù)用品(新能源車輛):絕緣墊、隔離帶、高壓警示牌、絕緣手套、絕緣鞋、護(hù)目鏡測試儀器、設(shè)備萬用表、拆裝工具套裝、撬板、激光雷達(dá)線束、扭力扳手、實(shí)訓(xùn)車輛、萬用表、網(wǎng)線檢測儀、計(jì)算機(jī)、Wireshark軟件二、實(shí)操演練序號檢查項(xiàng)目檢查內(nèi)容是否正常維修意見1激光雷達(dá)外觀外殼是否破損是

否更換傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)能否正常旋轉(zhuǎn)是

否是否有進(jìn)水痕跡是

否是否有敲擊痕跡是

否2激光雷達(dá)安裝位置安裝位置是否正確是

否重新安裝調(diào)整安裝是否緊固是

否固定底座是否變形是

否3激光雷達(dá)線束接口接口是否存在虛接、破損、進(jìn)水以及異物等情況是

否更換或修復(fù)4激光雷達(dá)線束線東是否存在破損、折斷、燒蝕等情況是

否更換或修復(fù)任務(wù)1激光雷達(dá)的外觀及安裝狀態(tài)檢測。（1）完成激光雷達(dá)的硬件檢查，并完成表5-3-3。表5-3-3激光雷達(dá)外觀及安裝狀態(tài)檢查（2）拆畫電路圖：查閱相關(guān)維修手冊，在下面拆畫激光雷達(dá)相關(guān)電路圖圖5-3-16激光雷達(dá)電路圖拆畫（3）測量亳米波雷達(dá)線路：實(shí)驗(yàn)車輛為例,測量車輛激光雷達(dá)數(shù)據(jù),并將結(jié)果及維修意見填入下表序號檢測項(xiàng)目檢測內(nèi)容檢測工具檢測結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)值是否正常維修意見1供電線路電壓萬用表12V是

否2搭鐵線路電阻萬用表<1Ω是

否3信號線電壓萬用表<1Ω是

否4網(wǎng)線網(wǎng)線通斷網(wǎng)線檢測儀導(dǎo)通是

否（4）維修結(jié)果檢驗(yàn)：根據(jù)表5-3-4測量結(jié)果對故障部位進(jìn)行維修,維修后重新對該功能進(jìn)行檢查,并將檢查結(jié)果記錄在表5-3-5中。表5-3-4激光雷達(dá)線路測量檢查項(xiàng)目檢查結(jié)果操作要點(diǎn)激光雷達(dá)線路是否恢復(fù)正常是

否激光雷達(dá)線路電壓是否恢復(fù)正常是

否故障部件是否正常工作是

否系統(tǒng)功能是否恢復(fù)正常是

否維修工具是否整理歸位是

否維修工位是否打掃干凈是

否工作頁是否填寫完整是

否表5-3-5維修結(jié)果檢驗(yàn)想一想：激光雷達(dá)故障，會影響車輛的哪些功能呢？學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)2激光雷達(dá)的拆卸與安裝。二、實(shí)操演練查閱相關(guān)資料或觀察實(shí)驗(yàn)車輛,找出實(shí)驗(yàn)車輛激光雷達(dá)安裝位置。找到位置后,在圖5-3-17中圈出對應(yīng)安裝位置。圖5-3-17激光雷達(dá)安裝位置序號操作內(nèi)容注意事項(xiàng)操作要點(diǎn)1鋪設(shè)車輛防護(hù)用品按需鋪設(shè),電動車輛應(yīng)鋪設(shè)絕緣防護(hù)2整車斷電禁止帶電操作3拆卸車輛相關(guān)附件按標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行拆卸4拆卸激光雷達(dá)相關(guān)線束輕拿輕放并妥善保存5拆卸激光雷達(dá)固定螺栓拆下螺栓不要丟失，妥善保存6取下激光雷達(dá)及接線盒—（1）拆卸激光雷達(dá)：本任務(wù)需對車輛亳米波雷達(dá)進(jìn)行拆卸。參照維修手冊,按照標(biāo)準(zhǔn)步驟完成激光雷達(dá)的拆卸,并在表5-3-6中總結(jié)出操作要點(diǎn)。表5-3-6激光雷達(dá)拆卸（2）安裝激光雷達(dá)：激光雷達(dá)一般配有單獨(dú)的激光雷達(dá)控制模塊，并通過以太網(wǎng)將信號傳遞至決策模塊。激光雷達(dá)通過計(jì)算發(fā)射激光的折返時(shí)間來確定位置，因此需要較為精準(zhǔn)的時(shí)間系統(tǒng)。在ADAS系統(tǒng)中，一般由GNSS或慣導(dǎo)系統(tǒng)為激光雷達(dá)提供精準(zhǔn)的時(shí)鐘信號，由單獨(dú)的信號線連接。激光雷達(dá)接線圖如圖5-3-18所示。序號操作內(nèi)容注意事項(xiàng)操作要點(diǎn)1將激光雷達(dá)及接線盒固定在車身安裝位置上安裝激光雷達(dá)時(shí)，線纜方向朝向車輛的后方2按標(biāo)準(zhǔn)扭矩安裝固定螺栓水平安裝在車的頂部，水平放置，精度在2°以內(nèi)。3連接激光雷達(dá)線束8pin端口與激光雷達(dá)上8pin母頭連接注意連接時(shí)不要將針錯(cuò)接或者歪接。將激光雷達(dá)電源接口分別接到車上的12V電源接線盒車輛上提供12V電源接線盒，區(qū)別正負(fù)。將授時(shí)端口與IMU授時(shí)端口相連線束連接過程中，必須保證整車斷電，確認(rèn)接線無誤后才可上電。將網(wǎng)線端口通過網(wǎng)線與工控機(jī)相連線束連接過程中，必須保證整車斷電，確認(rèn)接線無誤后才可上電。4安裝車輛相關(guān)附件按標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行安裝5整理及恢復(fù)撤去相應(yīng)防護(hù)設(shè)備圖5-3-18激光雷達(dá)接線圖表5-3-7激光雷達(dá)安裝根據(jù)相關(guān)維修手冊,按標(biāo)準(zhǔn)步驟完成激光雷達(dá)的測試,見表5-3-8。學(xué)習(xí)任務(wù)3激光雷達(dá)原理與裝調(diào)任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)準(zhǔn)備任務(wù)3激光雷達(dá)測試二、實(shí)操演練序號操作項(xiàng)目操作內(nèi)容操作要點(diǎn)1上電后打開終端窗口快捷鍵:Ctrl+Alt+T2輸入指令“sudowireshark”開啟Wireshark軟件，進(jìn)入“eth0"通道；讀取激光雷達(dá)傳感器設(shè)備的固有IP地址與目標(biāo)IP地址。注意事項(xiàng)：激光雷達(dá)傳感器設(shè)備的目標(biāo)IP地址與自動駕駛低速車計(jì)算單元的IP地址需保持一致，若不一

致，需在激光雷達(dá)傳感器上位機(jī)內(nèi)重新設(shè)置固有IP地址和目標(biāo)IP地址。3打開終端，將當(dāng)前目錄切換到apollo源碼所在目錄依次輸入cd/apollodocker/scripts/dev_start.sh4執(zhí)行進(jìn)入Docker容器腳本命令輸入:docker/scripts/dev_into.sh5執(zhí)行apollo引導(dǎo)命令輸入：/scripts/bootstrap.sh6啟動apolloDreamview系統(tǒng)當(dāng)界面中顯示“Dreamviewisrunningathttp：//localhost：8888”，用谷歌瀏覽器成功訪問http：//localhost：8888，則表示apolloDreamview已正常啟動。7啟動激光雷達(dá)傳感器模塊。選擇車型后，在ModuleController界面“Modules”里啟動"Lslidar16"模塊，觀察左側(cè)“Hardware-LSLIDAR”的狀態(tài)，若狀態(tài)從“ERROR”變?yōu)椤癘K”，則說明激光雷達(dá)已被打開；

8啟動點(diǎn)云數(shù)據(jù)模塊，測試是否能正常使用打開“GPS”、“IMU”、“LidarLocalization”、“Localization”模塊，進(jìn)入"LayerMenu"功能欄，在“Perception”處點(diǎn)擊打開“PointCl