自动泊车领域传感器——超声波雷达
导语:超声波雷达是一款极其常见的传感器。如果觉得超声波雷达有些陌生,那么它还有一个更通俗的名字——倒车雷达。
超声波雷达是一款极其常见的传感器。如果觉得超声波雷达有些陌生,那么它还有一个更通俗的名字——倒车雷达。
01定义
超声波雷达是一款极其常见的传感器。如果觉得超声波雷达有些陌生,那么它还有一个更通俗的名字——倒车雷达。它是汽车驻车或者倒车时的安全辅助装置,能以声音或者更为直观的显示器告知驾驶员周围障碍物的情况,解除了驾驶员驻车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰,并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷。
02工作原理
超声波雷达的工作原理是通过超声波发射装置向外发出超声波,
到通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离。目前,常用探头的工作频率有40kHz,48kH
z和58kHz三种。一般来说,频率越高,灵敏度越高,但水平与垂直方向的探测角度就越小,故一般采用40kHz的探头。超声波雷达防水、防尘,即使有少量的泥沙遮挡也不影响。探测范围在0.1-3米之间,而且精度较高,因此非常适合应用于泊车。
03类型
常见的超声波雷达有两种。第一种是安装在汽车前后保险杠上的,也就是用于测量汽车前后障碍物的倒车雷达,这种雷达业内称为UPA;第二种是安装在汽车侧面的,用于测量侧方障碍物距离的超声波雷达,业内称为APA。UPA和APA的探测范围和探测区域都太相同,如下图所示。图中的汽车配备了前后向共8个UPA,左右侧共4个APA。
UPA超声波雷达的探测距离一般在15~250cm之间,主要用于测量汽车前后方的障碍物。如图所示,为单个UPA的探测范围示意图。
APA超声波雷达的探测距离一般在30~500cm之间。APA的探测范围更远,因此相比于UPA成本更高,功率也更大。如图为单个APA 的探测范围示意图。APA的探测距离优势让它不仅能够检测左右侧的障碍物,而且还能根据超声波雷达返回的数据判断停车库位是否存在。
04发展趋势
目前大部分车型搭载的超声波雷达都为倒车雷达UPA,而随着近
年来自动驾驶概念的兴起,基于超声波的自动泊车功能,逐渐进入大众视野,APA的市场会逐渐打开。
05优势与劣势
1、优势:超声波的能量消耗较缓慢,在介质中传播的距离比较远,穿透性强,测距的方法简单,成本低。
2、劣势:超声波雷达在速度很高情况下测量距离有一定的局限性,这是因为超声波的传输速度很容易受天气情况的影响,在不同的天气情况下,超声波的传输速度不同,而且传播速度较慢,当汽车高速行驶时,使用超声波测距无法跟上汽车的车距实时变化,误差较大。另一方面,超声波散射角大,方向性较差,在测量较远距离的目标时,其回波信号会比较弱,影响测量精度。但是,在短距离测量中,超声波测距传感器具有非常大的优势。
06应用
汽车倒车雷达目前来看,宝马最新的i系列和7系列已经支持使用车钥匙遥控汽车自动泊车,在操作过程中用户只需要发出前进或后退两个指示,汽车就会持续使用超声波传感器检测车位和障碍物,自动操作方向盘和
制动器,实现自动泊车。大众第三代超声波半自动泊车系统,泊车辅助系统通常使用6-12个超声波雷达,车后部的4个短句超声波雷达负责探测倒车时与障碍物之间的距离,一侧的长距超声波雷达负责探测停车位空间。
通常一套汽车倒车雷达需要安装4个超声波传感器,而自动泊车系统是在倒车雷达系统的基础上再增加4个超声波驻车辅助(UltrasonicParkingAssistant)超声波传感器和4个自动泊车辅助(AutomaticParkingAssistant)超声波传感器。根据易车网和中信建投证券研究发展部的数据,目前配备倒车雷达的车款有6508款,占总数8239款的78.99%,渗透率较高,市场规模约为33亿元人民币。