智能網(wǎng)聯(lián)汽車第二章超聲波雷達(dá)課件

超聲波雷達(dá)裝調(diào)與檢測目錄DIRECTORY01.超聲波雷達(dá)認(rèn)知與安裝02.超聲波雷達(dá)故障檢測03.超聲波雷達(dá)標(biāo)定01超聲波雷達(dá)認(rèn)知超聲波雷達(dá)-定義聲波是一種在氣體、液體、固體中傳播的彈性波。分為次聲波（f＜20Hz）、聲波（20Hz≤f≤20kHz）和超聲波（f>20kHz）。聲波是人耳能聽到的聲音；次聲波和超聲波是人耳聽不到的聲音。超聲波雷達(dá)也稱超聲波傳感器，它是利用超聲波特性研制而成，是在超聲波頻率范圍內(nèi)將交變的電信號轉(zhuǎn)換成聲信號或?qū)⑼饨缏晥鲋械穆曅盘栟D(zhuǎn)換為電信號的能量轉(zhuǎn)換器件。超聲波雷達(dá)在汽車上經(jīng)常用于倒車，所以也稱倒車?yán)走_(dá)。超聲波雷達(dá)的頻率都相對固定，例如汽車上用的超聲波雷達(dá)，頻率有40kHz、48kHz和58kHz等，頻率不同，探測的范圍也不同。超聲波雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，信息處理簡單可靠，易于小型化與集成化，并且可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。超聲波雷達(dá)靈敏度較高。超聲波雷達(dá)抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，對天氣變化不敏感。超聲波雷達(dá)可在室內(nèi)、黑暗中使用，超聲波雷達(dá)存在盲區(qū)。探測距離短，一般為3~5m，因此應(yīng)用范圍受到限制。超聲波有一定的擴(kuò)散角，只能測量距離，不可以測量方位，所以只能在低速時(shí)使用，而且必須在汽車的前、后保險(xiǎn)杠不同方位上安裝多個(gè)超聲波雷達(dá)。超聲波雷達(dá)-特點(diǎn)超聲波雷達(dá)內(nèi)部有一個(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；超聲波雷達(dá)可以通過模擬接口和IIC接口兩種方式將數(shù)據(jù)傳輸給控制單元。超聲波雷達(dá)-組成超聲波雷達(dá)-組成發(fā)射頭發(fā)出的超聲波脈沖，經(jīng)媒質(zhì)（空氣）傳到障礙物表面，反射后通過媒質(zhì)（空氣）傳到接收頭，測出超聲脈沖從發(fā)射到接收所需的時(shí)間，根據(jù)媒質(zhì)中的聲速，求得從探頭到障礙物表面之間的距離。L＝vt/2超聲波雷達(dá)-原理測量距離——取決于其使用的波長和頻率；波長越長，頻率越小，測量距離越大。測量汽車前后障礙物的短距超聲波雷達(dá)測量距離一般為0.15~2.50m；安裝在汽車側(cè)面、用于測量側(cè)方障礙物距離的長距超聲波雷達(dá)測量距離一般為0.30~5.0m。測量精度——傳感器測量值與真實(shí)值的偏差。超聲波雷達(dá)測量精度主要受被測物體體積、表面形狀、表面材料等影響。測量精度越高，感知信息越可靠。測量精度要求在±10cm以內(nèi)。探測角度——水平視場角和垂直視場角。工作頻率——發(fā)射頻率要求是40±2kHz，這樣傳感器方向性尖銳，且避開了噪聲，提高了信噪比。工作溫度——由于超聲波雷達(dá)應(yīng)用廣泛，有的應(yīng)用場景要求溫度很高，有的應(yīng)用場景要求溫度很低，因此，超聲波雷達(dá)必須滿足工作溫度的要求。工作溫度一般要求-30℃~+80℃。超聲波雷達(dá)-參數(shù)駐車輔助傳感器（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。泊車輔助傳感器（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。超聲波雷達(dá)-分類01超聲波雷達(dá)安裝超聲波雷達(dá)-位置超聲波雷達(dá)-安裝（1）打孔使用直徑為32mm的開孔器于標(biāo)定位置打孔。要求：垂直保險(xiǎn)杠標(biāo)定位置所在的面開孔，開孔器軸線重直于該面的排切面，開孔邊緣無毛剩。（2）安裝安裝位置毫米波雷達(dá)-位置1.關(guān)閉實(shí)訓(xùn)平臺總電源；2.在指定汽車安裝位置進(jìn)行打孔（智能網(wǎng)聯(lián)臺架確認(rèn)安裝位置）；3.檢查傳感器外觀和線束是否完好；4.超聲波雷達(dá)與線束連接后，將線束穿過保險(xiǎn)杠孔；5.按壓傳感器外圍塑膠件，讓傳感器垂直卡入保險(xiǎn)杠；6.檢查超聲波傳感器功能是否完好，確認(rèn)蜂鳴器是否有蜂鳴聲，若無，記錄雷達(dá)出現(xiàn)問題；超聲波雷達(dá)裝調(diào)與檢測

第二講

超聲波雷達(dá)故障檢測目錄DIRECTORY01.超聲波雷達(dá)認(rèn)知與安裝02.超聲波雷達(dá)故障檢測03.超聲波雷達(dá)的標(biāo)定02超聲波雷達(dá)故障檢測超聲波雷達(dá)傳感器控制原理分析

系統(tǒng)上電后超聲波自動進(jìn)入工作狀態(tài)，在控制器的控制下，由超聲波雷達(dá)探頭發(fā)送超聲波，遇到障礙物產(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，從而計(jì)算出車體與障礙物之間的距離，判斷出障礙物的位置,并驅(qū)動蜂鳴器工作，來提醒最近的障礙物距離及位置。超聲波雷達(dá)傳感器的常見故障類型項(xiàng)目名稱標(biāo)題處智能傳感器裝配調(diào)試臺架超聲波雷達(dá)的常見故障常見故障開機(jī)無自檢，超聲波雷達(dá)不工作，蜂鳴器無提示聲音開機(jī)有自檢，超聲波雷達(dá)不工作開機(jī)有自檢，超聲波雷達(dá)誤報(bào)警開機(jī)有自檢，超聲波雷無法與顯示控制單元通訊超聲波雷達(dá)傳感器的常見故障診斷故障現(xiàn)象：開機(jī)無自檢，超聲波雷達(dá)不工作，蜂鳴器無提示聲音可能原因分析：制定診斷流程超聲波雷達(dá)傳感器的常見故障診斷故障現(xiàn)象：開機(jī)有自檢，超聲波雷達(dá)不工作可能原因分析超聲波雷達(dá)與控制單元之間線路問題超聲波雷達(dá)自身故障超聲波控制單元端點(diǎn)故障制定診斷流程超聲波雷達(dá)傳感器的常見故障診斷故障現(xiàn)象：開機(jī)有自檢，超聲波雷達(dá)誤報(bào)警

超聲波雷達(dá)安裝問題超聲波探頭有異物超聲波自身損壞超聲波控制單元故障故障原因分析診斷流程：首先排除超聲波雷達(dá)安裝及表面異物然后再排除超聲波雷達(dá)自身問題最后考慮超聲波控制單元超聲波雷達(dá)傳感器的常見故障診斷故障現(xiàn)象：開機(jī)有自檢，超聲波雷無法與顯示控制單元通訊原因分析：超聲控制單元與顯示控制單元之間總線故障超聲波控制單元端正問題顯示控制單元自身問題診斷流程：首先測量通訊CAN總線是否出現(xiàn)故障然后再排除超聲波控制單元自身問題最后考慮顯示制單元超聲波雷達(dá)裝調(diào)與檢測目錄DIRECTORY01.超聲波雷達(dá)認(rèn)知與安裝02.超聲波雷達(dá)故障檢測03.超聲波雷達(dá)標(biāo)定03超聲波雷達(dá)標(biāo)定超聲波-測距原理超聲波定位技術(shù)是蝙蝠等一些無目視能力生物作為防御天敵及捕獲獵物的生存手段，根據(jù)獵物或障礙物反射回波的時(shí)間間隔，判斷獵物或障礙物的位置。超聲波測距模仿了蝙蝠的超聲波定位技術(shù)，利用超聲波發(fā)射后遇到障礙物反射的原理來工作。但是蝙蝠的超聲波定位是生物的本能，而在現(xiàn)實(shí)中超聲波測距根據(jù)算法有相位檢測、幅值檢測和脈沖回波檢測等3種方法。超聲波-測距原理1.超聲波相位檢測法首先檢測出雷達(dá)發(fā)射出的超聲波和機(jī)械回波之間的相位差，然后根據(jù)相位差計(jì)算出障礙物與超聲波雷達(dá)之間的距離。

超聲波-測距原理1.超聲波相位檢測法采用相位測距的精度較高，但是為了確定機(jī)械回波信號的相位，需要設(shè)置結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的鑒別相位的電路來進(jìn)行回波信號處理，成本較高。此外，在實(shí)際應(yīng)用中測量距離較小，僅約為15～70cm。

超聲波-測距原理2.超聲波幅值檢測法將回收到的機(jī)械回波信號進(jìn)行處理，并將其轉(zhuǎn)化為包絡(luò)曲線，利用對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。對有相同距離的不同障礙物，機(jī)械回波的包絡(luò)大致相同，但其幅值不同；對于同一個(gè)障礙物，即使距離不同，其回波信號所產(chǎn)生的包絡(luò)曲線仍然大致相似，但是每一個(gè)曲線的幅值不同。也就是說，機(jī)械回波的前沿到達(dá)時(shí)間t_0與回波的幅值時(shí)間t之間的時(shí)間差基本是固定不變的，只要通過回波信號包絡(luò)圖的幅值確定回波幅度時(shí)間t，再減去固有的時(shí)間差?t=t-t_0，就可以確定障礙物距離超聲波雷達(dá)的距離。但是，這種方法僅通過回波幅值來判斷距離，易受反射波的影響。超聲波-測距原理3.超聲波脈沖回波法超聲波發(fā)射端TX發(fā)射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，直到接收端RX收到障礙物發(fā)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)算出障礙物到雷達(dá)的距離。超聲波-測距原理3.超聲波脈沖回波法如圖所示，雷達(dá)的發(fā)射端TX輸入的是一定頻率的矩形波脈沖串，而接收端RX輸出的是毫伏級的交流信號。

a.發(fā)射端輸入矩形波脈沖b.接收端輸出毫伏級的交流信號超聲波雷達(dá)-標(biāo)定原理超聲傳感器等效為1個(gè)電感、2個(gè)電容和1個(gè)電阻串并聯(lián)電路，如圖所示。a.超聲傳感器等效電路b.超聲傳感器電抗特性電抗圖中左右兩側(cè)呈現(xiàn)電容性，中間呈現(xiàn)電感性，是1種典型高Q值晶體振子特性。在fs和fp處出現(xiàn)兩個(gè)阻抗最低點(diǎn)，因此有兩個(gè)諧振峰。超聲波雷達(dá)-標(biāo)定任務(wù)目標(biāo)：理解超聲波雷達(dá)工作原理，掌握檢測與標(biāo)定設(shè)備或儀器：超聲波雷達(dá)（實(shí)驗(yàn)臺或?qū)嶒?yàn)箱），萬用表，示波器，目標(biāo)模擬器，卷尺（直尺）①安全要求與注意事項(xiàng):②在工作區(qū)放置工作牌，將超聲波雷達(dá)安裝在支架上。③將超聲波雷達(dá)和控制盒線束連接。④打開超聲波雷達(dá)控制盒供電開關(guān)、超聲波電源開關(guān)。注意人身和設(shè)備安全；場地面積