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(cè)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(cè)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(tīng)到的聲音；次聲波和超聲波是人耳聽(tīng)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(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)或?qū)⑼饨缏晥?chǎng)中的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)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(duì)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(cè)的范圍也不同。超聲波雷達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，成本低，信息處理簡(jiǎn)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(duì)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(cè)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(cè)量距離，不可以測(cè)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(cè)距離內(nèi)，發(fā)射頭發(fā)射特定頻率的超聲波，遇到檢測(cè)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(guò)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(guò)媒質(zhì)（空氣）傳到接收頭，測(cè)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(cè)量距離——取決于其使用的波長(zhǎng)和頻率；波長(zhǎng)越長(zhǎng)，頻率越小，測(cè)量距離越大。測(cè)量汽車前后障礙物的短距超聲波雷達(dá)測(cè)量距離一般為0.15~2.50m；安裝在汽車側(cè)面、用于測(cè)量側(cè)方障礙物距離的長(zhǎng)距超聲波雷達(dá)測(cè)量距離一般為0.30~5.0m。測(cè)量精度——傳感器測(cè)量值與真實(shí)值的偏差。超聲波雷達(dá)測(cè)量精度主要受被測(cè)物體體積、表面形狀、表面材料等影響。測(cè)量精度越高，感知信息越可靠。測(cè)量精度要求在±10cm以內(nèi)。探測(cè)角度——水平視場(chǎng)角和垂直視場(chǎng)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(kāi)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(chǎng)景要求溫度很高，有的應(yīng)用場(chǎng)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(cè)范圍為25cm～2.5m，由于檢測(cè)距離大，多普勒效應(yīng)和溫度干擾小，檢測(cè)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(cè)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(kāi)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(kāi)孔，開(kāi)孔器軸線重直于該面的排切面，開(kāi)孔邊緣無(wú)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(tái)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(tái)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(guò)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(wú)，記錄雷達(dá)出現(xiàn)問(wèn)題；超聲波雷達(dá)裝調(diào)與檢測(cè)

第二講

超聲波雷達(dá)故障檢測(cè)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(cè)03.超聲波雷達(dá)的標(biāo)定02超聲波雷達(dá)故障檢測(cè)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(dòng)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(hào)，傳感器接收到回波信號(hào)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(dòng)蜂鳴器工作，來(lái)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(jiàn)故障類型項(xiàng)目名稱標(biāo)題處智能傳感器裝配調(diào)試臺(tái)架超聲波雷達(dá)的常見(jiàn)故障常見(jiàn)故障開(kāi)機(jī)無(wú)自檢，超聲波雷達(dá)不工作，蜂鳴器無(wú)提示聲音開(kāi)機(jī)有自檢，超聲波雷達(dá)不工作開(kāi)機(jī)有自檢，超聲波雷達(dá)誤報(bào)警開(kāi)機(jī)有自檢，超聲波雷無(wú)法與顯示控制單元通訊超聲波雷達(dá)傳感器的常見(jiàn)故障診斷故障現(xiàn)象：開(kāi)機(jī)無(wú)自檢，超聲波雷達(dá)不工作，蜂鳴器無(wú)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(jiàn)故障診斷故障現(xiàn)象：開(kāi)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(wèn)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(jiàn)故障診斷故障現(xiàn)象：開(kāi)機(jī)有自檢，超聲波雷達(dá)誤報(bào)警

超聲波雷達(dá)安裝問(wèn)題超聲波探頭有異物超聲波自身?yè)p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(wèn)題最后考慮超聲波控制單元超聲波雷達(dá)傳感器的常見(jiàn)故障診斷故障現(xiàn)象：開(kāi)機(jī)有自檢，超聲波雷無(wú)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(wèn)題顯示控制單元自身問(wèn)題診斷流程：首先測(cè)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(wèn)題最后考慮顯示制單元超聲波雷達(dá)裝調(diào)與檢測(cè)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(cè)03.超聲波雷達(dá)標(biāo)定03超聲波雷達(dá)標(biāo)定超聲波-測(cè)距原理超聲波定位技術(shù)是蝙蝠等一些無(wú)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(cè)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(lái)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(cè)距根據(jù)算法有相位檢測(cè)、幅值檢測(cè)和脈沖回波檢測(cè)等3種方法。超聲波-測(cè)距原理1.超聲波相位檢測(cè)法首先檢測(cè)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(cè)距原理1.超聲波相位檢測(cè)法采用相位測(cè)距的精度較高，但是為了確定機(jī)械回波信號(hào)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(lái)進(jìn)行回波信號(hào)處理，成本較高。此外，在實(shí)際應(yīng)用中測(cè)量距離較小，僅約為15～70cm。

超聲波-測(cè)距原理2.超聲波幅值檢測(cè)法將回收到的機(jī)械回波信號(hào)進(jìn)行處理，并將其轉(zhuǎn)化為包絡(luò)曲線，利用對(duì)該曲線的峰值分析來(lái)確定機(jī)械回波前沿最遠(yuǎn)所能到達(dá)的距離。對(duì)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(duì)于同一個(gè)障礙物，即使距離不同，其回波信號(hào)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(shuō)，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(guò)回波信號(hào)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(guò)回波幅值來(lái)判斷距離，易受反射波的影響。超聲波-測(cè)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(hào)，同時(shí)啟動(dòng)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(hào)，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。此時(shí)放大接收電路會(huì)將電信號(hào)放大，控制器會(huì)識(shí)別該信號(hào)，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(cè)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(jí)的交流信號(hào)。

a.發(fā)射端輸入矩形波脈沖b.接收端輸出毫伏級(jí)的交流信號(hào)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(cè)與標(biāo)定設(shè)備或儀器：超聲波雷達(dá)（實(shí)驗(yàn)臺(tái)或?qū)嶒?yàn)箱），萬(wàn)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(kāi)超聲波雷達(dá)控制盒供電開(kāi)關(guān)、超聲波電源開(kāi)關(guān)。注意人身和設(shè)備安全；場(chǎng)地面積