汽车电子车载雷达和超声波雷达系统工作原理

来源:火狐官方电脑版官网    发布时间:2024-03-15 00:26:09

产品详情

  汽车电子科技类产品是指智能网联汽车、车联网和车载信息服务中,具备感知、计算、 反馈、控制、执行、通信、应用等功能,实现信息感知、高速计算、状态监测、 行为决策和整车控制的基础电子科技类产品。汽车电子于 1970 年代引入汽车工业,首 先在发动机燃油喷射控制管理系统应用,随着电子技术的持续不断的发展和汽车电子创新性 用途的不断开发,汽车电子开始大范围的应用于汽车的所有的领域。汽车电子种类较多, 按照应用领域划分可大致分为汽车电子控制管理系统(发动机电子、底盘电子、驾驶辅 助系统、车身电子)和车载电子电器(安全舒适系统、娱乐通讯系统等)等。

  汽车电子按照技术用途划分可大致分为传感器、控制器和执行器三类,近年来,汽 车电子行业呈现出智能化、网联化、集成化等的新发展的新趋势,促使传感器等关键 部件需求日益增加及数据总线技术关键技术逐渐普及。

  汽车传感器是汽车电子控制管理系统不可或缺 的一部分,用以测量位置、压力、力矩、温度、角度、距离、加速度、空气流量 等信息,并将这一些信息转换成电信号传输到汽车电子控制器。随着汽车电子科技类产品 在汽车应用的普及和多样化发展,汽车传感器产品的销量也实现了迅速增加。目 前,普通汽车一般安装数十个传感器,而高级轿车则安装多达上百个传感器。全 球范围内,无人驾驶技术不断向高阶跃进,对于传感器的需求也随之快速攀升。

  目前,汽车智能驾驶感知系统最重要的包含视觉感知、超声波感知、毫米波感 知和激光感知。

  汽车智能驾驶感知系统是汽车的“眼睛”和“耳朵”,负责对汽车所处环境进 行侦测,构成了汽车系统感知层,并为高级辅助驾驶系统的决策层提供准确、 及时、充分的依据,进而由执行层对汽车安全行驶作出准确判断。 汽车智能驾驶感知系统产品在汽车中的具体应用示意图如下:

  目前市场上主流的汽车智能驾驶感知系统包括视觉感知、超声波感知、毫 米波感知、激光感知等技术路线。不一样的汽车智能驾驶感知系统技术路线的优 点、缺点、适用场景和受限场景不同,主要如下:

  不同类型汽车智能驾驶感知系统的适用场景、受限场景、优缺点、成本等 不同,彼此之间主要形成互补而非简单替代关系。随着汽车行业整体智能化水 平的提高,汽车智能驾驶感知系统已逐步作为标配而大范围的应用于高、中、低档 等各类车型;因为无人驾驶的冗余和容错要求导致越是高阶的无人驾驶需要装 配越多的汽车智能驾驶感知系统,所以随着无人驾驶阶段的提升,单车的汽车 智能驾驶感知系统数量需求预测将同步增加。

  车载摄像系统产品采用高度平台化设计,融合了图像传感、车道偏 离预警、夜视、防水、3D 动态车辅线等多方面的技术,设计简单、灵活、可 靠,可支持 130°或者 195°镜头,支持不同的图像传感器。

  车载视觉系统产品在泊车系统中的应用可与车载雷达系统产品配合使用 的。泊车系统通过安装在车身上的摄像头以及超声波传感器,探测停车位置, 并形成实时泊车影像,帮助驾驶员扫除视野死角,提高泊车安全性和准确性。

  全景摄像系统,也叫 360 全景系统,是车载视觉安全系统的重要组成部 分,其工作原理是在车身周围安装若干广角摄像头用于采集车身周围画面,通 过图像处理手段将所采的鱼眼图像转变为没有畸变的俯视画面,最后多幅图像拼接为一张车体鸟瞰视图,实时地显示给司机,由此减少由于驾驶员视野盲 区引发的交通事故。

  车载视频行驶记录系统即记录车辆行驶途中的影像及声音等相关资讯的仪 器,车载录像系统的基本组成包括摄像头、主机、重力传感器、数据分析软件 等。车载视频行驶记录系统采用嵌入式处理器和嵌入式操作系统,结合 IT 领域最新的音视频压缩/解压缩技术、无线通讯技术、USB通信技术、高级车载电源管理技术,适用于各类车型进行实时录像和监控。

  超声波雷达系统,主要由超声波传感器、控制器和显示器或蜂鸣器等部分 组成。超声波雷达系统采用超声波测距原理,驾驶者在倒车或行驶时,启动车 载雷达系统,在控制器的控制下,由装置于车身上的探头发送超声波,遇到障 碍物,产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,判断 出障碍物或相邻车辆的位置,由显示器显示距离并发出警示信号提示给驾驶 者,使倒车或行驶更安全。 超声波测距是利用其发射特性来实现,其测距原理是通过超声波发射器发 出超声波信号,再由超声波接收器连续监测超声波发射后遇到障碍物所反射的 回波,由测出的从发射到接收到回波的时间差来计算出障碍物到车体的距离。 车载雷达系统工作原理示意图如下:

  超声波雷达系统主要使用在于ADAS 中的泊车系统和盲点侦测系统中,具体 如下:

  泊车系统按照自动化程度分为普通泊车系统和自动泊车系统。在普通泊车 系统中,超声波雷达系统基本功能是计算车体与障碍物之间的实际距离,并提 示给驾驶者,为驾驶者泊车提供相关依据。 而在自动泊车系统中,超声波雷达系统的应用更为智能化和集成化。自动 泊车系统能使汽车以正确的停靠位泊车,该系统包括环境数据采集系统、中 央处理器和车辆策略控制管理系统,自动泊车系统通过遍布车辆四周的雷达探头测 量车身与周围物体之间的距离和角度,然后通过车载电脑计算出操作流程配合 车速调整方向盘的转动,以此来实现自动泊车。

  盲点侦测系统又叫并线辅助系统,基本功能是扫除后视镜盲区,其基本原 理是在汽车后保险杠安装超声波雷达传感器,在车辆行驶时发出超声波探测信 号,通过超声波雷达探测车辆两侧的后视镜盲区中的超车车辆,对驾驶者进行 提醒,从而避免在变道过程中由于后视镜盲区而发生事故。

  高级驾驶辅助系统(ADAS)是一个主动安全功能集成控制管理系统,其利用 超声波雷达系统、车载摄像系统、车载信息系统等各类电子部件以及算法等多 种技术,分析汽车所处周遭环境,进行静态、动态物体的识别、跟踪,在碰撞 或其他危险发生前就发出警报,使驾驶者提前觉察有几率发生的危险。ADAS 系 统利用ARM、DSP、EVE 等处理器处理有关数据,再通过执行器改变汽车的行 驶状态,或者将信息反馈给驾驶者改变车辆的行驶状态,从而提升汽车驾驶的 安全性和舒适性。ADAS 系统主要使用在于车辆高级辅助驾驶或智能驾驶领域, ADAS 系统在智能驾驶领域应用示意图如下:

  ADAS 系统最重要的包含感知系统(感知层)、计算分析(决策层)、控制执 行(执行层)三大模块,其中环境感知模块为计算分析模块提供基础数据来 源,计算分析模块的计算分析结果为控制执行模块提供指令依据。

  作为 ADAS 环境感知模块的重要组成部分,车载摄像系统、超声波雷达系 统以及毫米波雷达系统等产品在 ADAS 系统的具体应用如下:

  车载摄像系统是 ADAS 系统的视觉传感器,能应用于泊车辅助和行车辅 助等多场景。车载摄像系统最重要的包含前视摄像头、后视摄像头、全景摄像头、 盲区摄像头、流媒体摄像头、车内监控摄像头、疲劳监测摄像头等,目前智能 驾驶的全套 ADAS 功能需要多个摄像头,包括 1 个或多个前视摄像头、多个环 视摄像头、1 个或多个盲区摄像头、1 个或多个流媒体摄像头、1 个疲劳监测摄像头以及 1 个或多个车内监控摄像头。后视摄像头是 ADAS 系统标配的传感 器,常与超声波雷达配合,大多数都用在泊车辅助;盲区摄像头通常为 2 个摄像 头;环视摄像头通常为 4 个广角摄像头,主要使用在于 360 环视泊车,通过将 4 个摄像头的图像进行拼接后形成一幅完整的全景图像;流媒体摄像头通常为 1 个或者 3 个,用于内外镜面后视镜电子化替代;疲劳监测摄像头通常为 1 个, 用于驾驶员的疲劳状态、注意力集中度、危险驾驶行为等驾驶员状态监控并报 警提示;前视摄像头通常为 1 个或多个,主要是用于 FCW(前碰撞预警系统) 和 TSR(交通标识智能识别)等行车辅助系统,未来随着算法的精进,与毫米 波雷达配合,还能轻松实现行人/车辆/障碍物侦测系统等 ADAS 系统。

  自二十世纪 90 年代以来,经济贸易的全球化、世界汽车工业产业链分布的 全球化和大规模的跨国兼并重组,从根本上改变了汽车产业的传统资源配置方 式和竞争模式。汽车产业链的全球化具体表现在零部件的全球采购、产品生产 和销售网络的全球化布局和研发体系的专业化分工。 汽车行业全球化的产业链格局催生出了新型专业化分工协作模式,整车企 业与零部件企业形成了基于契约的网络型组织架构,整车企业的零部件全球采 购和零部件生产的全球化模糊了汽车产品的“国家特征”,也推动了汽车行业的 快速发展。特别是 2008 年全球性金融危机之后,全世界汽车行业产销量稳步增 长,2015 年全世界汽车行业产量达到 9,068 万辆,此后全世界汽车年产量持续稳定 在 9,000 万辆以上。2005-2019 年间,全世界汽车产量、销量的变动情况如下:

  在全世界汽车产销量稳步增长的同时,全球汽车市场结构也不断调整,市场 需求的增长逐步由传统发达国家转移到新兴市场国家,尤其是除日本以外的亚 太地区,汽车产量增长强劲。中国从 2009 年开始超越美国,成为全世界最大的汽 车销售市场。我国汽车销量从 2005 年的 575.74 万辆增长至 2019 年的 2,576.90 万辆,年复合增长率超过 10%;中国汽车销量占全世界汽车销量的比例也从 2005 年的 8.73%增长至 2019 年的 28.23%。

  随着 2001 年中国加入世界贸易组织,中国汽车市场逐步开放,我国汽车制 造企业也把握住了全球分工和汽车制造业产业转移的历史机遇,实现了跨越式 发展,现在已经成为全球汽车工业体系的重要组成部分。同时随着我国经济的不断 发展、人民生活水平的持续提高,居民消费能力尤其是对乘用汽车等的消费能 力快速提高,汽车消费市场规模快速提升。2005-2019 年间,我国乘用汽车产销 量情况如下:

  自 2001 年中国加入世贸组织以来,我国汽车产销量逐年增长。2005 年, 我国乘用车产量仅为 397.11 万辆,而到 2017 年,我国汽车产量达到 2,471.83 万 辆,期间年均复合增长率达到 16.46%。虽然 2018 年、2019 年,我国汽车产销 量连续两年出现同比下降的情况,但是自 2015 年以来,我国乘用车的年产销量 均稳定在 2,000 万辆以上,总体市场规模巨大。我国的人均、户均汽车保有量 与发达国家相比仍存在差距,随着居民收入的进一步提高、脱贫攻坚取得全面 胜利,消费升级、拉动内需、促进国内大循环将进一步释放国内的汽车消费需 求,为全行业带来新的市场。

  2022年全球共销售了7940万辆新车,相比2021年下降2%,其中北美、欧洲和中国市场均出现下降,而印度、中东、东南亚和非洲等新兴市场则呈现上涨趋势。

  作为汽车产业与电子产业的完美结合,汽车电子业的发展相对于汽车市场而言更加迅猛。据估计,近几年的年增长率均超过50%,是拉动汽车工业发展的重要因素。到目前为止,绝大多数国外大型的跨国汽车电子企业已在中国设厂。为了进一步扩大在中国的市场份额,开发出满足中国汽车客户的产品,已逐渐由开始的SKD、CKD引进组装、生产发展到在中国建立大规模的研发中心,产品也从比较单一的高端市场,发展到几乎所有的汽车电子产品。 相对于跨国汽车电子公司的虎视眈眈,我国将近1000家的汽车电子企业却仍处于规模小、产品单一、产品技术含量低的状态。但随着国家对汽车电子产业的重视,我国汽车电子产业的发展步伐正在逐渐加快。我们也看到众多的IT和家电类企业开

  将来在汽车中,电子产品的应用将变得普遍得多。不过,如果不采取不同的方法来解决与日益增多的电子产品有关的问题,那么今天看到的可靠性问题注定会变得更严重。以梅塞德斯奔驰为例,在2005年第一季度,由于与其E-Class和S-Class型号有关的质量问题,他们不得不注销6亿美元收益。而且问题不仅关系到客户满意度,它也正在变成对行车安全的担忧。收音机不能正常工作不是什么大事,但是如果电动转向系统失灵,汽车需要驶到路边以重启系统,那问题就大得多了! 那么可以做些什么来解决这些令人担忧的问题,又不会倒退回化油器时代呢?也许可以从日本厂商那里得到启示。毕竟,雷克萨斯(Lexus)1995年在可靠性上排名第一,2005年仍然位居第一。日本

  记者从产业链获得的最新消息,传电感龙头企业顺络新颖电子 变压器 产品已经通过全球最老牌汽车零部件企业 博世 公司认证。   智能手机、平板电脑市场日益饱和,汽车正在向智能化、网络化、电动化方向的发展, 汽车电子 处于爆发的前期阶段。根据德勤测算,2016年全世界汽车电子规模将达到2348亿美元,其中,中国汽车电子市场规模将增长12.7%,超过740亿美元。   人们对驾驶的舒适性、安全性、娱乐性的要求日益严苛,各类汽车电子科技类产品在汽车中的普及率将持续提高,元器件行业无疑将成为受益者之一。 顺络电子研究多年的电子变压器产品已经于2015年下半年量产出货。   记者了解到,顺络的电子变压器产品已经应用到华为的基站中

  汽车电子 是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称。 车体汽车电子控制装置,包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统(车身电子ECU)。车体汽车电子控制装置有如赤裸裸的、不穿戴任何衣物饰物的人体;车载汽车电子包括汽车信息系统、汽车导航系统和汽车娱乐系统。车载汽车电子控制装置有如人身的衣物、饰物。 汽车电子分类随着汽车 电子技术 朝着集成化、智能化、网络化、模块化的方向发展,上述分类可能会有交叉与融合。 汽车电子地位: 汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命,汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志,是用来开发新车型,改进汽车性能最重要的技术措施。汽车制造商认为增

  Maxim的吉比特(千兆)多媒体串行链路(GMSL)方案可以对数字视频和音频数据进行串行转换,然后通过一对双绞线串行传输。另外,集成双向控制通道可以使能单个微处理器(µC)对串行器、解串器和所有连接外设编程。 在典型应用中可以省去远端微处理器及相关器件,如:时钟源/晶体和低压电源。此方案不但简化了远端设计,而且降低了系统成本、尺寸和功耗。 但是,有些情况下,考虑到GMSL之外的特殊需求,系统中仍然在链路的两端驻留了µC。这篇应用笔记描述了如何连接两个µC,控制GMSL。 双µC应用基础 使用单µC时,如果µC位于串行器侧,通常将串行器/解串器两端控制方向选择引脚(CDS)置为低电平;如果µC位于解串器侧,则

  控制单元的应用 /

  在Elon Musk打造出续航达数百公里,时速也和汽油车不相上下的Tesla电动车以后,人们对电动车的关注达到了空前的高度。尤其是在汽油车对环境影响日益增加,且消费者在燃油的经济性等多重因素的影响下,发展了上百年的电动车迎来了一个新机遇。 根据美国市场咨询机构Navigant研究预测,到2020年,在欧、美、日、韩、中等国,新能源汽车年产量将达到120~240万辆,预计占乘用车总量的9%~20%。从全球来看,全球主要国家已经形成比较完善的新能源汽车购买补贴、推广使用、配套设施建设的政策支持体系。截至2015年底,全球新能源汽车累计销量已超过80万辆。   大唐 恩智浦 总经理张鹏岗   这在中国更是有目

  尽管国内汽车上的防抱死刹车系统(ABS)、电子制动力分配系统(EBD)、电子稳定程序(ESP)等汽车电子安全技术逐渐成为主流,但由中国半导体行业协会知识产权工作部和上海硅知识产权交易中心近期编撰的《中国汽车电子专利态势报告》(以下简称《报告》)显示,我国汽车电子专利市场几乎被外资掌握,无法满足自主品牌汽车的研发需求。 汽车电子专利申请 年复合增长率超过15% 作为当前汽车功能和性能提高的重要部分,汽车电子科技类产品应用十分广泛,自主创新和知识产权保护得到更多重视。近年来我国汽车电子行业发展较快,统计显示,2008年我国汽车电子市场销售收入约1300亿元。随着汽车电子业发展,相应专利申请量也迅速攀升。《报告》显示,截至20

  摘 要:本文介绍了一种支持汽车电子的嵌入式软件平台编程接口库的内容和设计方法。该接口库提供了以汽车电子领域常用算法为主的基础编程接口库和以底层硬件驱动函数为主的专用编程接口库,以及针对特定系统而设计的API函数库。系统以MPC555为硬件运行平台,用户通过调用接口库提供的API函数,就可实现运算和硬件操作。这种层次分明的设计思想也便于维护接口库和移植新的平台。 关键词:API;嵌入式系统;应用算法;底层驱动 引言 近年来,随着电子科学和计算机技术的飞速发展,汽车电子设备的应用越来越多。目前,国内汽车电子技术水平跟国外汽车厂商相比还有很大差距,尤其是在发动机电控方面,国内尚无独立开发先例。本文介绍的柴油机电控系统嵌入式软件平

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