《智能网联汽车技术》项目2 雷达在智能网联汽车中的应用.pptxVIP

项目二 雷达在智能网联汽车中的应用任务一超声波雷达任务二毫米波雷达任务三激光雷达智能网联汽车技术王皓 项目二 雷达在智能网联汽车中的应用雷达的概念形成于20世纪初，是英文“Radar”的音译，源于“Radio Detection and Ranging”的缩写，其含义为“无线电探测和测距”，是利用微波波段电磁波散射来发现，探测并识别各种目标。目前汽车车载的雷达主要包括超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达，它们都属于主动雷达。智能网联汽车技术王皓 任务一 超声波雷达声音是以波的形式传播的，称为声波。声波按照频率高低可以分为次声波、可听波和超声波。频率低于20Hz的声波称为次声波；频率范围在20Hz～20kHz的声波为人耳能够听到的，称为可听波；频率高于人类听觉上限频率（超过20kHz）的声波称为超声波。利用超声波进行环境感知的传感器称为超声波传感器，也称为超声波雷达。它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将交变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。 —、超声波雷达的特点（1）超声波的传播速度等于声音的传播速度，仅为光波的百万分之一，并且指向性强，能量消耗缓慢，因此可以直接测量较近目标的距离，一般测量距离小于10m。但超声波在探测时存在最小探测盲区，一般是几十毫米，如图2-1所示。任务一 超声波雷达 任务一 超声波雷达图2-1超声波雷达有效探测距离 任务一 超声波雷达（2）超声波对色彩、光照度不敏感，可适用于识别透明、半透明及漫反射差的物体。（3）超声波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）超声波传感器结构简单，体积小，成本低，信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制。 任务一 超声波雷达二、超声波雷达的组成与结构超声波雷达主要由发射器、接收器、控制部分与电源等组成。发射器由波发送器与陶瓷振子换能器组成，换能器的作用是将陶瓷振子的电振动能量转换成超能量并向空中辐射；接收器由陶瓷振子换能器与放大电路组成，换能器接收波产生机械振动，将其转化为电能量，作为传感器接收器的输出，从而对发送的超声波进行检测。控制部分主要对发送器发送的脉冲链频率、占空比、稀疏调制以及计数和探测距离等进行控制。 任务一 超声波雷达超声波雷达的典型结构如图2-3所示，采用的是双晶振子（压电晶片），即把双压电陶瓷片按相反极化方向粘在一起；在长度方向上，一片伸长另一片就缩短。在双晶振子的两面涂覆薄膜电极，上面用引线通过金属板（振动板）接到一个电极端，下面用引线直接接到另一个电极端。双晶振子为正方形，正方形的左右两边由圆弧形凸起部分支撑。这两处支点形成振子振动的节点。金属振动板的中心有圆锥形振子，发送超声波时，圆锥形振子有较强的方向性，因而能高效地发送超声波；接收超声波时，超声波的振动集中于振子的中心，所以能产生高效率的高频电压。超声波传感器采用金属或塑料外壳，其顶部有屏蔽栅。通过超声换能结构，配以适当的收发电路，就可以使超声能量定向传输，并按预期接收反射波，实现超声测距、遥控、防盗等功能。 任务一 超声波雷达图2-3超声波雷达的典型结构 任务一 超声波雷达三、超声波雷达的分类1.停车距离控制超声波雷达（PDC）停车距离控制超声波雷达又称为驻车辅助雷达（UPA），安装在汽车前后保险杠上，用于探测汽车前后的障碍物，探测距离一般为15～250cm，。2.自动泊车辅助超声波雷达（PLA）自动泊车辅助超声波雷达又称为泊车辅助雷达（APA），安装在汽车侧面，用于测量停车位的长度，探测距离一般为30～500cm。 任务一 超声波雷达如图2-4所示的汽车前后向共配置了8个UPA，左右侧共配置了4个APA。图2-4超声波雷达的配置位置 任务一 超声波雷达四、超声波雷达测距原理超声波雷达的测距原理如图2-5所示，超声波发射头发出的超声波脉冲经介质（空气）传到障碍物表面，反射后通过介质（空气）传到接收头，测出超声脉冲从发射到接收所需的时间，根据介质中的声速，即可求得从探头到障碍物表面的距离。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），从发射到接收所需的传播时间为t，当发射头和接收头之间的距离远小于探头到障碍物之间的距离时，则有L=vt/2。 任务一 超声波雷达图2-5超声波雷达的测距原理 任务一 超声波雷达五、超声波雷达的主要参数1.测量范围超声波雷达的测量范围取决于其使用的波长和频率。波长越长，频率越小，测量距离越大，如具有毫米波长的紧凑型雷达的测量范围为300～500mm，波长大于5mm的雷达的测量范围可以达到10m。2.测量精度测量精度是指雷达测量值与真实值的偏差。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