智能网联汽车环境感知传感器——超声波雷达

3.1 定义

超声波雷达是利用超声波的特性研制而成的传感器，是在超声频率范围内（大于20kHz）将交变的的电信号转换成声信号或者将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件。

超声波雷达有一个发射头和一个接收头，安装在同一面上。发射头发射超声波，接收头接收返回的超声波，由芯片记录声波的往返时间，并计算出距离。

自动泊车辅助雷达

3.2 特点

（1）有效探测距离一般在5~10m，最小探测盲区一般在几十毫米。

（2）对色彩、光照度不敏感，可用于识别透明、半透明及漫反射差的物体。

（3）对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中。

（4）结构简单、体积小、成本低，信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，可进行实时控制。

3.3 工作原理

设探头到障碍物表面的距离为L，超声波在空气中的传播速度为v（约为340m/s），从发射到接收所需要的传播时间为t，当发射器和接收器之间的距离远小于探头到障碍物之间的距离时，L=340t/2。

超声波雷达测距原理

3.4 类型

（1）停车距离控制雷达（PDC），也称驻车辅助雷达（UPA），安装在汽车前后保险杠上，用于探测汽车前后障碍物，探测距离一般在15~250cm之间。

（2）自动泊车辅助雷达（PLA）,也称泊车辅助雷达（APA），安装在汽车侧面的，用于测量停车位长度，探测距离一般在30~500cm之间。

自动泊车系统

3.5 主要参数

（1）测量范围 取决于其使用的波长和频率，波长越长，频率越小，检测距离越大，短波长的测量范围300~500mm，长波长的测量范围可达10m。

（2）测量精度 超声波雷达测量精度主要受被测物体体积、表面形状、表面材料等影响。被测物体体积过小、表面形状凹凸不平、物体材料吸收声波会降低其测量精度。

（3）波束角 波束角越小，指向性越好。波束角（6°）较窄的，适合精确测量相对较小的物体。波束角在12°~15°的，适合检测具有较大倾角的物体。

（4）工作频率 一般选择40kHz，其方向性尖锐，且能避开噪声，提高信噪比。

（5）抗干扰性能 抗噪声干扰的能力。

3.6 应用

最常见的应用是自动泊车辅助系统。某自动泊车辅助系统包含8个PDC雷达（用于探测周围障碍物）和4个PLA雷达（用于测量停车位的长度）。

前后向共8个UPA，左右侧共4个APA