智能網(wǎng)聯(lián)汽車裝配與調(diào)試課件：超聲波雷達(dá)的認(rèn)知

智能化設(shè)備裝配與調(diào)試《智能網(wǎng)聯(lián)汽車裝配與調(diào)試》目

錄Contents激光雷達(dá)的認(rèn)知超聲波雷達(dá)的認(rèn)知組合導(dǎo)航的認(rèn)知毫米波雷達(dá)的認(rèn)知視覺傳感器的認(rèn)知0304050102超聲波雷達(dá)的認(rèn)知

超聲波雷達(dá)的分類超聲波雷達(dá)的工作原理超聲波雷達(dá)的應(yīng)用超聲波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)超聲波雷達(dá)的認(rèn)知

四

一

三二超聲波雷達(dá)利用超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波，然后接收探頭接收障礙物反射的超

聲波，并根據(jù)超聲波反射接收的時差計算出與障礙物的距離。常用探頭的工作頻率有40kHz

、48kHz

和58kHz

三種。一般來說，頻率越高靈敏度越高，但水平與垂直方向的探測角度就越小，目前應(yīng)用比較廣泛的是40kHz

的超聲波探頭。1.超聲波雷達(dá)的概念一、超聲波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)超聲波傳感器(或超聲波探頭)的核心部件是壓電超聲發(fā)生器，它利用壓電晶體的共振來工作，如圖

所示。2.超聲波雷達(dá)的基本構(gòu)成一、超聲波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)圖超聲波探頭結(jié)構(gòu)

在

實(shí)

際

應(yīng)

用

中超聲波傳感器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個共振板，當(dāng)對壓電晶片兩極施加電壓脈沖，且脈沖信號的頻率與壓電晶片的振蕩頻率相等時，壓電晶片將產(chǎn)生共振并驅(qū)動諧振器板振動，壓電超聲發(fā)生器產(chǎn)生超聲波；

如果兩個電極之間沒有施加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，壓電晶片振動，機(jī)械能被轉(zhuǎn)換成電信號，此時壓電超聲發(fā)生器就成為超聲波接收器。一、超聲波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)超聲波雷達(dá)由控制器控制脈沖調(diào)制電路產(chǎn)生一定頻率的脈沖，脈沖調(diào)制電路驅(qū)動超聲波傳感器向一個方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時計數(shù)器開始計數(shù)，超聲波在空中傳播遇到障礙物時撞擊障礙物表面時反射回來。超聲波接收器接收到反射后超聲波立即停止發(fā)射超聲波，接收電路接收到超聲波信號后將轉(zhuǎn)換成電信號送至控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理即為超聲波雷達(dá)工作原理。二、超聲波雷達(dá)的工作原理工作原理根據(jù)超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，發(fā)射點(diǎn)與障礙物表面之間的距離L根據(jù)計時器記錄的時間t計算，即檢測距離L=(t×340)/2，如下圖所示。二、超聲波雷達(dá)的工作原理圖超聲波雷達(dá)工作原理方框圖超聲雷達(dá)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要應(yīng)用于探測距離和范圍，根據(jù)探測區(qū)域的大小，常見的分為:短距超聲波雷達(dá)(U

PA

)長距超聲波雷達(dá)(A

PA

)三、超聲波雷達(dá)的分類檢測范圍約為25cm~250cm，安裝在車輛前后保險杠上，用于測量車輛前后障礙物的距離，一般前后保險杠各裝配4個，如圖所示。1.短距超聲波三、超聲波雷達(dá)的分類圖短距超聲波雷達(dá)探測范圍檢測范圍為35cm~500cm，覆蓋范圍較廣，方向性強(qiáng)，傳播性能優(yōu)于UPA，不易受到其他超聲波雷達(dá)的干擾，用于測量側(cè)方障礙物的距離。一般安裝于車輛左右側(cè)面各2個，如圖所示。2.長距超聲波雷達(dá)三、超聲波雷達(dá)的分類圖長距超聲波雷達(dá)探測范圍超聲波雷達(dá)早期多用于倒車輔助系統(tǒng)中應(yīng)用，由于汽車后方為各類后視鏡的盲區(qū)，且即使駕駛?cè)讼蚝笥^望，也很難觀察到車輛后方底部的環(huán)境，因此在倒車輔助系統(tǒng)中

，超聲波雷達(dá)得到了廣泛應(yīng)用。1.倒車輔助系統(tǒng)四、超聲波雷達(dá)的應(yīng)用圖超聲波雷達(dá)與視覺設(shè)備融合的輔助駕駛?cè)缜八?，視覺傳感器在汽車中得到了普及應(yīng)用，但其算法復(fù)雜、成本高。而超聲波雷達(dá)的安裝結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、適用短距離目標(biāo)探測。超聲波雷達(dá)與視覺傳感器通過融合的方式用于倒車輔助系統(tǒng)中，為系統(tǒng)提供有效的目標(biāo)檢測和視覺輔助，如圖所示。四、超聲波雷達(dá)的應(yīng)用

四、超聲波雷達(dá)的應(yīng)用

另一方面也可以為視

覺識別算法在整幅圖

像中提供預(yù)選的計算

區(qū)域，有助于對算法

進(jìn)行優(yōu)化降低計算時

間。一方面可以提供

攝像頭范圍內(nèi)外

的物體識別與提示超聲波雷達(dá)與視覺設(shè)備的融合0102以大眾汽車第三代超聲波半自動泊車系統(tǒng)為例，通常使用6~12個超聲波雷達(dá)，車后部的4個短距超聲波雷達(dá)負(fù)責(zé)探測倒車時與障礙物之間的距離，側(cè)方的長距超聲波雷達(dá)負(fù)責(zé)探測停車位空間。以大眾汽車第三代超聲波

半自動

泊車系

統(tǒng)為例2.自動泊車系統(tǒng)四、超聲波雷達(dá)的應(yīng)用以側(cè)向車位為例在泊車過程中，通過超聲波雷達(dá)傳感器返回探測距離與時間的關(guān)系大致

如圖所示。t2時刻為車位探測的開始時間，t1為車位探測的停止時間。2.自動泊車系統(tǒng)四、超聲波雷達(dá)的應(yīng)用圖自動泊車當(dāng)檢測的長度超過車輛泊入所需的最短長度時則認(rèn)為當(dāng)前空間有車位。汽車就會持續(xù)使用超聲波傳感器檢測車輛與車位間的相對位置關(guān)系，同時檢測行駛路徑上的障礙物，自動操作方向盤和制動器，實(shí)現(xiàn)自動泊車。將t1時刻到t2時刻的車速做積分即可得到車位的近似長度，如果近似認(rèn)