智能網聯汽車感知系統(tǒng)裝調與故障診斷-教案 項目三 認識與應用超聲波雷達

、一體化教學設計授課教師：授課班級：學時數：授課日期：一體化教學場所：教學目標能力目標知識目標素質目標1.掌握超聲波雷達的系統(tǒng)組成及其工作原理；2.能掌握超聲波雷達主要的技術參數和性能指標。1.通過課程講解了解超聲波雷達的基本概念；2.通過課程講解了解超聲波雷達存在的優(yōu)缺點；3.通過課程講解了解超聲波雷達的類型及其在自動駕駛中的應用。1.專心聽課認真記錄筆記；2.積極參與討論；3.個人積極回答問題；4.養(yǎng)成良好的課后復習習慣；5.課后翻閱相關資料加深對課程的了解。教學重點1.超聲波雷達系統(tǒng)的組成；2.超聲波雷達的類型；3.超聲波雷達的工作原理；4.超聲波雷達的應用；5.超聲波雷達的優(yōu)缺點；6.握超聲波雷達主要的技術參數和性能指標。教學準備1.認識超聲波雷達課件；2.認識超聲波雷達學生手冊；3.認識超聲波雷達學生工作頁。教學活動1.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們知道超聲波雷達的概念；2.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們知道超聲波雷達系統(tǒng)的組成；3.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們知道超聲波雷達的工作原理；4.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們知道超聲波雷達的類型；5.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們知道超聲波雷達的應用；6.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們知道超聲波雷達的優(yōu)缺點；7.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們知道超聲波雷達的主要的技術參數和性能指標；7.通過完成工作頁方式，讓學生們加深對視覺傳感器的了解。課后作業(yè)教學體會一體化教學實施教學流程教學內容教學方法教學手段學生活動時間分配（min）教學引入提問：大家都知道有自動駕駛哪些領域會應用超聲波雷達嗎？課前提問多媒體課件分組討論2教學告知1.了解超聲波雷達的基本概念；2.了解超聲波雷達存在的優(yōu)缺點；3.了解超聲波雷達的類型及其在自動駕駛中的應用；4.掌握超聲波雷達的系統(tǒng)組成及其工作原理；5.能掌握超聲波雷達主要的技術參數和性能指標。講授多媒體課件示范教學課前預習3教學準備認識超聲波雷達課件。講授多媒體課件講解課前預習5教學實施1.了解超聲波雷達的基本概念；2.了解超聲波雷達存在的優(yōu)缺點；3.了解超聲波雷達的類型及其在自動駕駛中的應用；4.掌握超聲波雷達的系統(tǒng)組成及其工作原理；5.能掌握超聲波雷達主要的技術參數和性能指標。講授多媒體課件講解課前預習分組討論75教學總結超聲波雷達系統(tǒng)的組成、類型、工作原理、應用、優(yōu)缺點、主要的技術參數和性能指標。提問啟發(fā)引導多媒體課件講解回答問題2.完成個別理論工作頁。5任務考核及答案3.1判斷題3.1.1超聲波原理是超聲波雷達利用超聲波發(fā)生器產生超聲波,然后接收探頭接收障礙物反射的超聲波,并根據超聲波反射接收的時差計算出與障礙物的距離。（√）3.1.2超聲波的傳輸速度受氣候影響小，具有全天候特性。（×）3.1.3超聲波雷達在速度很高情況下測量距離有一定的優(yōu)勢，誤差較小。（×）3.1.4超聲波的能量消耗較緩慢，在介質中傳播的距離比較遠，穿透性強。（√）3.1.5一般來說，超聲波頻率跟靈敏度成反比。（×）3.1.6UPA超聲波雷達的探測距離一般在15~250cm之間。（√）3.1.7APA超聲波雷達主要用于測量汽車前后方的障礙物。（×）3.1.8超聲波雷達的技術方案，一般有模擬式、四線式數位、二線式數位、三線式主動數位。（√）3.2不定項選擇題3.2.1超聲波雷達系統(tǒng)一般由（ABC）組成。A.超聲波雷達B.控制器C.顯示部分D.圖像處理器3.2.2常用超聲波探頭的工作頻率有（ABC）。A.40kHzB.48kHzC.58kHzD.77kHz3.2.3轎車的超聲波倒車雷達傳感器一般安裝在（A）。A.保險杠外皮上B.保險杠骨架上駕駛室或尾箱內C.擋風玻璃上D.汽車頂棚3.2.4超聲波雷達主要用于（A）目標物的探測。A.短距離B.中距離C.長距離D.以上均不對3.2.5超聲波雷達的測量精度-般為（A）。A.1-3cmB.1-10mmC.0.1mD.1m3.3問答題3.3.1簡述超聲波雷達的優(yōu)缺點。答：優(yōu)點：超聲波的能量消耗較緩慢，在介質中傳播的距離比較遠，穿透性強。測距的方法簡單，距離=傳播速度*傳播時間/2。成本低。缺點：超聲波雷達在速度很高情況下測量距離有一定的局限性，這是因為超聲波的傳輸速度很容易受天氣情況的影響，在不同的天氣情況下，超聲波的傳輸速度不同，而且傳播速度較慢，當汽車高速行駛時，使用超聲波測距無法跟上汽車的車距實時變化，誤差較大。另一方面，超聲波散射角大，方向性較差，在測量較遠距離的目標時，其回波信號會比較弱，影響測量精度。但是，在短距離測量中，超聲波測距傳感器具有非常大的優(yōu)勢。在車速很高的情況下有局限性，因為超聲傳播速度受天氣情況影像，不同天氣，不同傳播速度，且傳播速度的慢。15度左右為340米/秒，溫度越高速度越快。3.3.2簡述汽車上常用的超聲波類型及其特點。答：汽車上常見的超聲波雷達有兩種。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雷達，這種雷達業(yè)內稱為UPA；第二種是安裝在汽車側面的，用于測量側方障礙物距離的超聲波雷達，業(yè)內稱為APA。UPA超聲波雷達的探測距離一般在15~250cm之間，主要用于測量汽車前后方的障礙物。APA超聲波雷達的探測距離一般在30~500cm之間。APA的探測范圍更遠，因此相比于UPA成本更高，功率也更大。APA的探測距離優(yōu)勢讓它不僅能夠檢測左右側的障礙物，而且還能根據超聲波雷達返回的數據判斷停車庫位是否存在。1、一體化教學設計授課教師：授課班級：學時數：授課日期：一體化教學場所：教學目標能力目標知識目標素質目標1.能獨立完成超聲波雷達的安裝；2.能獨立完成超聲波雷達的調試；3.能獨立完成超聲波雷達的拆卸。1.通過課程講解知道超聲波雷達拆裝與調試使用的工具設備；2.通過課程講解了解超聲波雷達規(guī)格參數；3.通過課程講解了解超聲波雷達控制器接口定義；4.通過課程講解了解超聲波雷達的安裝步驟及方法；5.通過課程講解了解超聲波雷達的調試步驟及方法；6.通過課程講解掌握超聲波雷達的拆卸步驟及方法。1.專心聽課認真記錄筆記；2.積極參與討論；3.個人積極回答問題；4.養(yǎng)成良好的課后復習習慣；5.課后翻閱相關資料加深對課程的了解。教學重點1.超聲波處理盒的接口定義；2.超聲波雷達的安裝；3.超聲波雷達的調試；4.超聲波雷達的拆卸。教學準備1.拆裝與調試超聲波雷達課件；2.拆裝與調試超聲波雷達學生手冊；3.拆裝與調試超聲波雷達學生工作頁。教學活動1.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們了解超聲波雷達處理盒接口定義；2.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們了解超聲波雷達的安裝步驟；3.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們了解超聲波雷達的調試步驟；4.通過多媒體課件中圖片和課程講解讓學生們了解超聲波雷達的拆卸步驟；5.通過完成工作頁方式，讓學生們加深了解超聲波雷達的拆裝與調試。課后作業(yè)教學體會一體化教學實施教學流程教學內容教學方法教學手段學生活動時間分配（min）教學引入提問：大家知道如何對超聲波雷達進行拆裝與調試嗎？課前提問多媒體課件分組討論2教學告知1.了解超聲波雷達拆裝與調試使用的工具設備；2.了解超聲波雷達規(guī)格參數；3.了解超聲波雷達控制器接口定義；4.掌握超聲波雷達的安裝步驟及方法；5.掌握超聲波雷達的調試步驟及方法；6.掌握超聲波雷達的拆卸步驟及方法。講授多媒體課件示范教學課前預習3教學準備拆裝與調試超聲波雷達課件。講授多媒體課件講解課前預習5教學實施1.了解超聲波雷達拆裝與調試使用的工具設備；2.了解超聲波雷達規(guī)格參數；3.了解超聲波雷達控制器接口定義；4.掌握超聲波雷達的安裝步驟及方法；5.掌握超聲波雷達的調試步驟及方法；6.掌握超聲波雷達的拆卸步驟及方法。講授多媒體課件講解課前預習分組討論75教學總結超聲波雷達的安裝、調試、拆裝步驟及方法。提問啟發(fā)引導多媒體課件講解回答問題2.完成個別理論工作頁5任務考核及答案3.1設備準備和接口定義認識的活動實施工單3.1.1寫出下列設備的名稱圖片名稱智能網聯汽車傳感與感知實訓系統(tǒng)應用實訓臺應用實訓臺電源線應用實訓臺內故障控制板超聲波雷達十二通道超聲波處理盒超聲波雷達線束電源信號線3.1.2在下表中寫出十二通道超聲波處理盒接口名稱十二通道超聲波處理盒示意圖序號名稱①1號超聲波傳感器負極或電源地②1號超聲波傳感器正極③12V電源+12V輸入④源負極和RS232及485地（RS232及485通信時必須接該腳）⑤PCW(RS232通訊接TXD,RS232電平)或者485A⑥PCR(RS232通訊接口RXD,RS232電平)或者485B3.2安裝前檢查活動實施工單3.2.1螺栓/工具的檢查（根據實際使用的螺栓/工具作答）根據實際情況在“□”位置上打“√”工具是否齊全是R否￡工具使用功能是否正常是R否￡3.2.2超聲波雷達、十二通道超聲波處理盒及連接線的檢查超聲波雷達、十二通道超聲波處理盒及連接線根據實際情況在“□”位置上打“√”超聲波雷達外觀檢查表面有無凹痕、劃痕、裂縫有￡無R表面有無變形、毛刺有￡無R表面層有無龜裂、脫落有￡無R金屬件有無銹蝕有￡無R接線端子針腳有無損壞、變形有￡無R接線端子針腳有無生銹有￡無R十二通道超聲波處理盒外觀檢查表面有無凹痕、劃痕、裂縫有￡無R表面有無變形、毛刺有￡無R表面層有無龜裂、脫落有￡無R金屬件有無銹蝕有￡無R端口有無損壞、變形有￡無R端口有無生銹有￡無R接線端子針腳有無損壞、變形有￡無R接線端子針腳有無生銹有￡無R連接線檢查連接線是否齊全是R否￡表面有無破損有￡無R表面有無變形有￡無R表面有無裂痕有￡無R針腳有無損壞有￡無R針腳有無生銹有￡無R3.3超聲波雷達安裝的活動實施工單超聲波雷達安裝根據實際情況在“□”位置上打“√”根據實際情況在“——”上填上正確答案連接超聲波雷達線束應用實訓臺是否處于斷電狀態(tài)是R否￡將八組超聲波雷達和超聲波雷達線束插接好。安裝超聲波處理盒使用尼龍扎帶將十二通道超聲波處理盒固定于應用實訓臺內的相應位置。安裝超聲波雷達分別將8個超聲波雷達安裝在應用實訓臺架對應的八個安裝孔位上，注意“u↑p“標識朝臺架頂部方向安裝3.4線路連接活動實施工單線路連接根據實際情況在“——”上填上正確答案接線端子連接分別將8個超聲波雷達線束和電源信號線插接在十二通道超聲波處理盒上，注意對應超聲波雷達的安裝順序。接線端子連接電源信號線（紅、藍、綠、黃）分別接在故障控制板的接口位置。接線顏色定義紅色12V電源+12V輸入藍色源負極和RS232及485地綠色PCW黃色PCR應用實訓臺電源線連接接上應用實訓臺電源線。3.5超聲波雷達的調試活動實施工單超聲波雷達的調試根據實際情況在“□”位置上打“√”或根據實際情況在“——”上填上正確答案檢查電源線檢查以太網連接狀態(tài)打開測試軟件配置串口參數選擇超聲波模塊對應的COM口打開EISA-SS電源開關電源線是否連接正確是R否￡打開電腦。檢查網線是否連接正確（以太網是否處于連接狀態(tài)）是R否￡應用實訓臺電腦的以太網IP是否設置為192.168.1.102是R否￡EISA-SS電腦的子網掩碼是否設置為255.255.255.0是R否￡在電腦桌面雙擊打開“Ultrasonicradar-232.exe“上位機配置串口參數（上位機和超聲波雷達通信串口參數）選擇對應COM口（在“我的電腦右鍵--》“管理”--》“設備管理”--》“端口”查看超聲波雷達對應COM口）選擇超聲波模塊對應的COM口。單擊開始，開始進行測試，界面右方是否出現實時顯示每個超聲波雷達的信息是R否￡程序左邊會顯示超聲波的狀態(tài)，綠色狀態(tài)為正常，紅色狀態(tài)為異常，表示對應的超聲波雷達可能出現短路、斷路等原因。當出現異常時，用戶應檢查相應的超聲波雷達，同時會顯示離障礙物的距離，單位為CM。程序右邊顯示車輛圖及相應的超聲波雷達檢測到的距離及對應的狀態(tài)，單位為CM。狀態(tài)對應如下：離障礙物距離狀態(tài)/顏色顯示提示聲音警報類型＜30CM紅色危險提示急促聲音警報30CM~40CM橙色慢行提示較急促聲音警報40CM~50CM黃色警戒提示不急促聲音警報＞50CM綠色提示安全不發(fā)聲沒有檢測到障礙物綠色提示安全不發(fā)聲結論：超聲波雷達是否正常工作。是R否￡3.6超聲波雷達的拆卸根據實際情況在“□”位置上打“√”是否關閉測試軟件是R否￡是否關閉應用實訓臺上的電腦是R否￡是否關閉應用實訓臺電源開關是R否￡是否拔出應用實訓臺電源線插口是R否￡是否拆卸超聲波雷達相關線束是R否￡是否拆卸超聲波雷達是R否￡拆卸下來的工具及零部件是否放置在絕緣墊上是R否￡3.7清潔整理根據實際情況在“□”位置上打“√”是否清潔超聲波雷達是R否￡是否整理線束是R否￡工具是否齊全是R否￡是否清潔應用實訓臺表面是R否￡是否清潔工作臺，并疊好無紡布放置于合適位置是R否￡是否卸下并整理好安全防護工具是R否￡1.一體化教學設計授課教師：授課班級：學時數：8授課日期：一體化教學場所：教學目標能力目標知識目標素質目標1.能獨立完成超聲波雷達的故障診斷與處理。1.通過課程講解了解智能網聯汽車傳感與感知實訓系統(tǒng)應用實訓臺接口定義；2.通過課程講解了解超聲波雷達電路原理以及通信原理；3.通過課程講解了解超聲波雷達常見的故障現象及故障原因；4.通過課程講解了解超聲波雷達故障診斷流程和方法。1.專心聽課認真記錄筆記；2.積極參與討論；3.個人積極回答問題；4.認真填寫工作頁；5.養(yǎng)成良好的課后復習習慣；6.課后翻閱相關資料加深對課程的了解。教學重點1.超聲波雷達電路與通信原理；2.超聲波雷達常見的故障現象及故障原因；3.超聲波雷達故障診斷流程和方法。教學準備1.超聲波雷達的故障診斷與處理課件；2.設備準備：智能網聯汽車傳感與感知實訓系統(tǒng)應用實訓臺（下文簡稱應用實訓臺）、智能網聯汽車傳感與感知實訓系統(tǒng)故障診斷臺（下文簡稱故障診斷臺）和應用實訓臺電源線等；3.工具及防護準備：數字萬用表、無紡布、安全帽、絕緣墊、和工作手套等教學活動1.通過多媒體課件講解，讓學生們理解超聲波雷達電路原理以及通信原理；2.通過多媒體課件講解，讓學生們理解超聲波雷達常見的故障現象及故障原因；3.通過多媒體課件講解，讓學生們掌握超聲波雷達的故障診斷與處理的基本流程；4.通過視頻教學講解、實操演示和學生動手實操，讓學生們掌握超聲波雷達故障診斷的步驟及方法；課后作業(yè)教學體會2.一體化教學實施教學流程教學內容教學方法教學手段學生活動時間分配（min）教學引入提問：講課前，先問問大家，當智能網聯汽車上的超聲波雷達出現故障時，我們該如何去對超聲波雷達進行故障的診斷以及處理呢？課前提問多媒體課件分組討論10教學告知1.超聲波雷達電路與通信原理；2.超聲波雷達常見的故障現象及故障原因；3.超聲波雷達的故障診斷與處理的基本流程。講授多媒體課件示范教學課前預習15教學準備1.超聲波雷達的故障診斷與處理課件；2.工具設備。講授多媒體課件講解課前預習10教學實施1.超聲波雷達電路與通信原理；2.超聲波雷達常見的故障現象及故障原因；3.超聲波雷達的故障診斷與處理的基本流程。講授演示練習多媒體課件講解實操演示課前預習分組討論動手實操295教學總結超聲波雷達的故障診斷與處理的操作步驟和技巧。提問啟發(fā)引導多媒體課件講解1.回答問題2.完成學生工作頁303.任務考核及答案3.1工具設備和電路圖認識的活動實施工單3.1.1寫出下面工具/設備的名稱及作用圖片名稱及作用名稱：航空接口作用：用于激光雷達、組合導航、毫米波雷達和超聲波雷達的12V電源供電名稱：OBD接口作用：用于攝像頭的5V電源供電及組合導航、毫米波雷達和超聲波雷達的通訊名稱：萬用表作用：用于檢測激光雷達電源電路3.1.2在下表中寫出超聲波雷達電路圖測試孔名稱超聲波雷達電路圖測試孔說明針腳功能1正極輸入端2正極輸出端3負極輸入端4負極輸出端5RX信號輸入端6RX信號輸出端7TX信號輸入端8TX信號輸出端3.2準備工作活動實施工單3.2.1準備工作準備工作（根據實際使用的工具作答）根據實際情況在“□”位置上打“√”或根據實際情況在“”上填上正確答案數字萬用表檢查應用實訓臺電源開關是否斷開是R否￡萬用表電量是否足夠是R否￡檢查萬用表是否正常是R否￡線束檢查及線束鏈接線束外觀結構是否完整是R否￡線束表面有無破損、裂痕有￡無R線束表面有無變形有￡無R連接應用實訓臺和故障診斷臺引出的OBD接口。連接應用實訓臺和故障診斷臺引出的航空接口。連接應用實訓臺電源線。3.3超聲波雷達的故障診斷活動實施工單3.3.1讀取故障碼并確認故障現象讀取故障碼并確認故障現象根據實際情況在“□”位置上打“√”或根據實際情況在“”上填上正確答案是否打開應用實訓臺是R否￡是否打開智能網聯汽車三維數字化仿真教學軟件”是R否￡讀取故障碼：U1101（根據實際情況填寫）。確認故障現象：軟件界面不顯示超聲波探測到障礙物的距離，顯示的障礙物距離不隨著障礙物的遠近變化而改變，蜂鳴器不發(fā)出提示音。（根據實際情況填寫）（2）在測試裝調臺架上進行故障檢診使用數字萬用表檢測超聲波雷達電源根據實際情況在“□”位置上打“√”或根據實際情況在“”上填上正確答案萬用表應調節(jié)為蜂鳴檔。序號紅表筆黑表筆導通情況故障原因1正極輸入端正極輸出端不導通電源正極斷路負極輸出端負極輸入端導通2正極輸入端正極輸出端導通電源負極斷路負極輸出端負極輸入端不導通3正極輸入端正極輸出端不導通電源正極、負極同時斷路負極輸出端負極輸入端不導通（3）超聲波雷達的故障消除確認超聲波雷達的故障消除確認根據實際情況在“□”位置上打“√”打開超聲波雷達測試軟件“Ultrasonicradar-232.exe”確認超聲波雷達是否存在故障是￡否R在“智能網聯汽車三維數字化仿真教學軟件”上重新讀取故障碼，確認故障碼是否消除是R否￡2.通信故障診斷（1）讀取故障碼并確認故障現象讀取故障碼并確認故障現象根據實際情況在“□”位置上打“√”或根據實際情況在“”上填上正確答案是否打開應用實訓臺是R否￡是否打開智能網聯汽車三維數字化仿真教學軟件”是R否￡讀取故障碼：U1101（根據實際情況填寫）。確認故障現象：軟件界面不顯示超聲波探測到障礙物的距離，顯示的障礙物距離不隨著障礙物的遠近變化而改變，蜂鳴器不發(fā)出提示音。