——本文屬《電車智多星》第6期
什么是超聲波雷達?
超聲波雷達,就是一種利用超聲波測算距離的雷達傳感器裝置。
超聲波雷達也可根據(jù)傳感器種類細(xì)分為等方性傳感器超聲波雷達和異方性傳感器超聲波雷達,二者的區(qū)別在于水平探測角度與垂直探測角度是否相同。
其中等方性傳感器是水平角度與垂直角度相同的傳感器,優(yōu)點是產(chǎn)生的超聲波波形穩(wěn)定,缺點是垂直角度過大,容易探測到地面,受照地問題影響較大,且探測距離較近。異方性傳感器是水平角度與垂直角度不同的傳感器,優(yōu)點是垂直角度小,因而探測距離長,探測范圍大,缺點是產(chǎn)生的超聲波波形不穩(wěn)定,易產(chǎn)生誤報情況。
超聲波雷達工作原理是怎樣的?
超聲波雷達的工作原理并不復(fù)雜:超聲波雷達利用超聲波發(fā)射裝置向外發(fā)射超聲波(注意,這種超聲波是機械波不是電磁波);發(fā)生超聲波后,系統(tǒng)再利用接收器接收返回來的時間差來測算距離。
同時超聲波雷達的探頭一般有40kHz, 48kHz和58kHz三種,一般采用的是40kHz的探頭;另外,超聲波雷達防水、防塵,即使有少量的泥沙遮擋也不影響,并且超聲波雷達的探測范圍在 0.1-3米之間,精度較高,比較適合應(yīng)用于泊車場景。
超聲波雷達一般布置在汽車上什么位置?
超聲波雷達一般布置在汽車上的兩個位置,第一種是安裝在汽車前后保險杠上的,也就是用于測量汽車前后障礙物的倒車?yán)走_,這種雷達業(yè)內(nèi)稱為UPA;第二種是安裝在汽車側(cè)面的,用于測量側(cè)方障礙物距離的超聲波雷達,業(yè)內(nèi)稱為APA。
1、UPA超聲波雷達
UPA超聲波雷達主要用于測量汽車前后方的障礙物,探測距離一般在15~250cm之間。
2、APA超聲波雷達
APA超聲波雷達探測距離勝過UPA超聲波雷達,可以達到30~500cm之間,更遠(yuǎn)的探測距離讓APA超聲波雷達可以檢測左右側(cè)的障礙物,還能根據(jù)超聲波雷達返回的數(shù)據(jù)判斷停車庫位是否存在。但是APA超聲波雷達的功率更大,成本也更高。
超聲波雷達如何應(yīng)用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上?
最后,我們討論下,超聲波雷達如何應(yīng)用在智能網(wǎng)聯(lián)汽車上。
1、自動泊車輔助系統(tǒng)
為了更好地達成輔助停車的功能,部分車型的自動泊車輔助系統(tǒng)甚至包含了8個PDC雷達(用于探測周圍障礙物)和4個PLA雷達(用于測量停車位的長度)。這些超聲波雷達系統(tǒng)可以實時監(jiān)測車輛與障礙物之間的距離,并把信息反饋給車輛,以幫助車輛及時調(diào)整車身姿態(tài)和速度,順利完成自動泊車。
2、自動緊急制動功能
配備了自動緊急制動功能的車輛,會周期性地獲取車輛當(dāng)前的行駛速度,并根據(jù)當(dāng)前速度、系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的速度閾值以及超聲波雷達的信息反饋,來判斷車輛與障礙物之間的距離。一旦發(fā)現(xiàn)車輛距離前方行人或障礙物距離較近的時候,系統(tǒng)會主動提醒駕駛者,如果駕駛者還會做出反應(yīng),系統(tǒng)則會主動啟動制動系統(tǒng),確保安全距離。
3、前方防碰撞預(yù)警功能
前方防碰撞預(yù)警功能的工作原理與自動緊急制動功能比較相似,通常會采用超聲波雷達來實現(xiàn)車距的實時監(jiān)測和識別,通過不斷獲取目標(biāo)障礙物的距離信息,進行分析處理,傳輸給執(zhí)行機構(gòu)。一旦發(fā)現(xiàn)存在潛在碰撞危險,便會對駕駛者進行警告,但需要注意的是,預(yù)警系統(tǒng)本身不會采取任何制動措施去避免碰撞或控制車輛。
4、變道輔助系統(tǒng)
變道輔助系統(tǒng)可以依靠布置在車身兩側(cè)的超聲波雷達組件,探測障礙物或是運動車輛,再結(jié)合駕駛者的變道動作,來判斷是否存在碰撞風(fēng)險;再結(jié)合車輛本身的輔助駕駛功能,來完成車輛的變動操作
5、全速自適應(yīng)續(xù)航系統(tǒng)
全速自適應(yīng)續(xù)航系統(tǒng)一般集成了車輛攝像頭、超聲波雷達系統(tǒng),通過ACC控制單元與ABS系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動作,適當(dāng)加速或制動,使得車輛與前方車輛始終保持安全距離。
結(jié)束語
汽車工程師們利用超聲波雷達精準(zhǔn)的探測距離能力,幫助車輛實現(xiàn)了倒車泊車距離判斷、全速自適應(yīng)續(xù)航系統(tǒng)以及前方防碰撞預(yù)警功能等在內(nèi)的多種功能。而且隨著汽車自動駕駛功能的進一步發(fā)展,超聲波雷達的用途和重要性必然會持續(xù)擴大。
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