超声波倒车雷达工作原理、技术现状、发展趋势.pdf

超声波倒车雷达工作原理、技术现状及发展趋势 Ken.H 一、 概述 倒车雷达系统，英文全称为REVERSING / PARKING AID SUBSYSTEM ，BACK SENSOR或PACKING SENSOR ，英文简称RPA 。 目前被各种轿车特别是高级轿车作为汽车电装品的标准配置或售后的 汽车电装品主是选配品，例如：德国的奔驰（BENZ ）, 宝马（BMW ）， 美国的别克（BUICK ）、通用（GM ）、以及日本的日产（NISSAN ）、丰 田（TOYOTA ）、本田（HONDA ）等均装有倒车雷达系统。 倒车雷达系统测距主要可分为超声波测距、微波雷达测距和激光测 距三种。其中超声波测距 （超声波倒车雷达）无论是技术难度还是产品 成本都具有其他两种产品不可比拟的优势，受到了广泛的应用和推广。 二、 倒车雷达系统的基本原理 倒车雷达系统的基本原理，是利用传感器内的超声波传感器（俗称探 头）发射出 40KHz 的超声波，由接收探头接收经障碍物反射回来的超声 波，根据超声波反射接收的时间差，由控制单元内的 CPU 处理换算成 距离，并根据系统设定的距离分段发出不同的提示声及显示 (LED 、 LCD 、VDF 、TFT 等显示器，数码或颜色)提示得知车体到障碍物距离， 使驾驶者轻易避免不必要碰撞。 2-1. 人耳听不到之音波频率之超音波一般定义为 15KHz 以上。 2-2. 音速为 331.4M/秒，此为计算距离、时差的基本公式虽然温湿度变化 时音速会有微小变化，但对短距离使用只有误差几 mm 。 2-3. 传感器检测方式为利用超声波(40KHz ±2KHz)对对象发射后，有一反 射波经物理原理(入射角=反射角)返回传感器探头，而控制单元利用发射 波及反射波之间的延迟时间测得距离。 SENSOR 距离=发/收之时差*音速/2 障碍物 三、 超声波传感器的主要技术指标 3-1、在超声波传感器的种类可分为较传统的等方性传感器以及工艺 水平更高的异方性传感器。 3-1-1、等方性传感器——→水平角度与垂直角度相同， 例：120°：120°； 3-1-2 、异方性传感器——→水平角度与垂直角度不同， 例：120°：60 °或 120°：45 ° 3-2、传感器的侦测角度范围： 3-2-1、在软件设计上：采用复杂的软件滤波方法，去除干扰信号， 大幅度降低误判，与同类产品相比具有明显优势！ 3-2-2、在硬件设计上：将发射和接收电路设计在探头内部，使抗干扰 性能有了根本突破！ 3-3、传感器的构造 3-3-1、传感器的内部结构：一般而言，国内目前的倒车雷达传感器大 多数使用的等方性传感器，其缺点在于垂直照射角度过大，容 易探测到地，无法侦测较远的距离。而较进步的倒车雷达传感 器虽然是采用异方性超声波探头，但是大多数为国内自制。而 此类的异方性超声波探头在内部陶瓷共振片的焊线技术较差， 产生的超声波波形强弱较不易稳定，而容易产生误报警的情况。 3-3-2、传感器的内部结构关键技术突破：著名的日本MURATA 专 业传感器制造厂在内部陶瓷共振片采取独特的焊线技术，使 得产生的超声波波形强弱稳定，不容易发生误报警。并且加 工的工艺水平高，可使用的温度范围广。 3-4 、传感器的性能指标 3-4-1、传感器的水平/垂直侦测范围图，其特性如下： 3-4-2 、传感器的阻抗特性 3-4-3、传感器的感度温度特性图 3-4-4 、传感器的余振温度特性图 3-4-5、传感器的响应频率与感度温度特性图 3-4-6、传感器的电容与温度特性图