超聲波傳感器與雷達：「智車周刊」上海新增七千余智能網(wǎng)聯(lián)測試場景；特斯拉延遲更新；Aurora上市；Momenta、黑芝麻獲投資；華為陳奇加入極氪；……
超聲波雷達是一款極其常見的傳感器。如果覺得超聲波雷達有些陌生，那么它還有一個更通俗的名字——倒車雷達。
01
定義
超聲波雷達是一款極其常見的傳感器。如果覺得超聲波雷達有些陌生，那么它還有一個更通俗的名字——倒車雷達。它是汽車駐車或者倒車時的安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示器告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員駐車、倒車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷。
02
工作原理
超聲波雷達的工作原理是通過超聲波發(fā)射裝置向外發(fā)出超聲波，到通過接收器接收到發(fā)送過來超聲波時的時間差來測算距離。目前，常用探頭的工作頻率有 40kHz, 48kHz 和 58kHz 三種。一般來說，頻率越高，靈敏度越高，但水平與垂直方向的探測角度就越小，故一般采用 40kHz 的探頭。超聲波雷達防水、防塵，即使有少量的泥沙遮擋也不影響。探測范圍在 0.1-3 米之間，而且精度較高，因此非常適合應用于泊車。
03
類型
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(nèi)稱為UPA；第二種是安裝在汽車側(cè)面的，用于測量側(cè)方障礙物距離的超聲波雷達，業(yè)內(nèi)稱為APA。UPA和APA的探測范圍和探測區(qū)域都太相同，如下圖所示。圖中的汽車配備了前后向共8個UPA，左右側(cè)共4個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。如圖所示，為單個UPA的探測范圍示意圖。
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。如圖為單個APA的探測范圍示意圖。APA的探測距離優(yōu)勢讓它不僅能夠檢測左右側(cè)的障礙物，而且還能根據(jù)超聲波雷達返回的數(shù)據(jù)判斷停車庫位是否存在。
04
發(fā)展趨勢
目前大部分車型搭載的超聲波雷達都為倒車雷達UPA，而隨著近年來自動駕駛概念的興起，基于超聲波的自動泊車功能，逐漸進入大眾視野，APA的市場會逐漸打開。
05
優(yōu)勢與劣勢
1、優(yōu)勢：超聲波的能量消耗較緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離比較遠，穿透性強，測距的方法簡單，成本低。
2、劣勢：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。
06
應用
目前來看，寶馬最新的i系列和7系列已經(jīng)支持使用車鑰匙遙控汽車自動泊車，在操作過程中用戶只需要發(fā)出前進或后退兩個指示，汽車就會持續(xù)使用超聲波傳感器檢測車位和障礙物，自動操作方向盤和制動器，實現(xiàn)自動泊車。大眾第三代超聲波半自動泊車系統(tǒng)，泊車輔助系統(tǒng)通常使用6-12個超聲波雷達，車后部的4個短句超聲波雷達負責探測倒車時與障礙物之間的距離，一側(cè)的長距超聲波雷達負責探測停車位空間。
通常一套汽車倒車雷達需要安裝4個超聲波傳感器，而自動泊車系統(tǒng)是在倒車雷達系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再增加4個超聲波駐車輔助（Ultrasonic Parking Assistant）超聲波傳感器和4個自動泊車輔助（Automatic Parking Assistant）超聲波傳感器。根據(jù)易車網(wǎng)和中信建投證券研究發(fā)展部的數(shù)據(jù)，目前配備倒車雷達的車款有6508款，占總數(shù)8239款的78.99%，滲透率較高，市場規(guī)模約為33億元人民幣。
超聲波雷達模組的主要生產(chǎn)商有博世、法雷奧、臺灣同致電子、深圳航盛電子、深圳豪恩等。雷達中的超聲波傳感器的市場份額主要由博世（BOSCH）、日本村田（Murata）、日本尼賽拉（Nicera）等占據(jù)。奧迪威（新三板上市）是國內(nèi)領(lǐng)先的超聲波傳感器生產(chǎn)商，2016 年奧迪威車載超聲波傳感器的銷量為 2627 萬個，全球車載超聲波傳感器的市場容量約為 萬個，奧迪威的車載超聲波傳感器占全球乘用車市場份額的9%。奧迪威的第一大客戶是臺灣同致電子。臺灣同致電子成立于1979年，2009年上市，主要產(chǎn)品有倒車雷達、胎壓監(jiān)測系統(tǒng)、防盜器等。其中核心產(chǎn)品為倒車雷達，市場份額位居亞洲第一。
傳統(tǒng)的超聲波雷達多用于倒車雷達應用，這部分市場基本被博世、法雷奧占據(jù)，國內(nèi)廠商很多，但能進前裝市場的寥寥無幾。超聲波雷達在技術(shù)原理上本身沒有太大的難度，國內(nèi)外廠商之間的差距，主要在于傳感器實現(xiàn)上的穩(wěn)定性和可靠性。在這方面，國產(chǎn)廠商還有更長的路要走，積累經(jīng)驗。
一種是傳統(tǒng)的僅對障礙物距離做預判的普通的倒車雷達產(chǎn)品市場。這類產(chǎn)品市場的特征是技術(shù)門檻較低，產(chǎn)品附加值不高。其主要利潤來自于大規(guī)模的量產(chǎn)數(shù)量和有效降低硬件及生產(chǎn)成本。在這類普通超聲波傳感器的市場上，有能力自主制作傳感器的核心部件的供應商，對產(chǎn)品成本的競爭力會遠遠大于核心部件外購的供應商。而目前國內(nèi)具備該能力的廠商都是博世，法里奧等國際知名傳統(tǒng)汽車零部件供應商。
另一種是支持緊急制動，錯誤加速，360防撞等高級功能的產(chǎn)品市場，只有這類超聲波傳感器產(chǎn)品才具備與視覺系統(tǒng)融合的基礎(chǔ)條件。也是具備最終達到L2級別的全自動和智能泊車的一個產(chǎn)品。在這類市場上的玩家目前也是只有2家國際知名廠商具備該能力。由于汽車行業(yè)開發(fā)周期長的特殊性，基于已經(jīng)或近期量產(chǎn)的車型，普通超聲波雷達的市場隨著乘用車產(chǎn)量的逐年增加，在未來的幾年內(nèi)市場占有率依然會維持緩慢增長。
但由于普通雷達產(chǎn)品的單價較低，且隨著對自動及智能泊車的市場需求，和新車型的更新?lián)Q代，具備高級功能的超聲波雷達，會有一個爆炸性的市場需求增長，預計到2022年高端產(chǎn)品的市場滲透率為55%，市場規(guī)模大約為200億元。
相關(guān)企業(yè)
1、博世公司
博世公司有超聲波雷達、倒車雷達、半自動泊車、全自動泊車，超聲波雷達增加整個探測范圍，提高刷新時間，每一個超聲波雷達有一個代碼，避免超聲波雷達有噪音，可以更加精準。第六代超聲波雷達可以很好的識別第五代產(chǎn)品無法識別的低矮物體。博世車用超聲波傳感器的檢測范圍為20~450厘米。
2、法雷奧
法雷奧的超聲波雷達已經(jīng)有十年的量產(chǎn)經(jīng)驗，短距超聲波雷達覆蓋范圍為（2-4m）。其最新一代的自動泊車系統(tǒng)Park4U，就是基于超聲波雷達，有平行與轉(zhuǎn)角的兩種泊車模式。車身前后只需留出40厘米的空間，該系統(tǒng)就能夠自動完成泊車過程。其客戶有路虎、起亞、大眾途安等眾多OEM廠商。
3、同致電子
同致電子主要生產(chǎn)有汽車倒車雷達、遙控中控、后視攝像頭、智能車內(nèi)后視鏡等產(chǎn)品，是國內(nèi)各大汽車廠（如上海通用、上海大眾、東風日產(chǎn)、上海汽車、神龍汽車、奇瑞汽車、吉利汽車、福特汽車等）的供應商，也是目前亞洲倒車雷達OEM市場第一供應商。
4、廣州奧迪威
廣州奧迪威是一家成立19年的公司，UPA超聲波傳感器為奧迪威主營產(chǎn)品之一，2017年奧迪威銷售超聲波傳感器近3000萬支，中國汽車市場占有率達到近三成，全球汽車倒車雷達傳感器市場占有率約9.59%。
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超聲波倒車雷達的源代碼程序免費下載
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發(fā)燒友 2019-08-07 17:33:00
基于STM32和超聲波測距的倒車雷達預警系統(tǒng)設(shè)計_韓韌
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#Freedom 2017-03-19 19:12:42
基于超聲波檢測的倒車雷達設(shè)計
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andyyau 2016-03-23 17:50:07
超聲波倒車雷達的設(shè)計
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andyyau 2016-03-23 17:39:58
基于單片機的超聲波測距倒車雷達系統(tǒng)設(shè)計
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andyyau 2016-03-23 17:36:41
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2018-07-03 11:14:08
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超聲波傳感器與雷達：超聲波傳感器+測距，汽車倒車雷達傳感器都在這了
超聲波的能量消耗較緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離比較遠，穿透性強，測距的方法簡單，成本低。但是它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，其回波信號會比較的弱，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。
超聲波傳感器與雷達：超聲波傳感器和激光雷達傳感器在機器人避障中的應用
隨著機器人深入人們的生活，例如工廠、倉庫、酒店、商場、餐廳等環(huán)境中的使用，人們對機器人的移動能力越為重視，市場對智能化設(shè)備的需求日益高漲。以至于避障成為一個極為關(guān)鍵且必要的功能。
避障是指移動機器人根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息，在行走過程中通過傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)和動態(tài)物體時，按照一定的方法進行有效地避障，最后達到目標點。
實現(xiàn)避障與導航的必要條件是環(huán)境感知，在未知或者是部分未知的環(huán)境下避障需要通過傳感器獲取周圍環(huán)境信息，包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息，因此傳感器技術(shù)在移動機器人避障中起著十分重要的作用。下面工采網(wǎng)小編和大家一起看看超聲波傳感器和激光雷達傳感器在機器人避障中的相關(guān)解決方案。
目前市面上常見的機器人避障基本都采用到激光雷達，激光雷達作為自動駕駛和機器人等領(lǐng)域中的重要傳感器，一直扮演著“眼睛”的角色，360°掃描周圍環(huán)境，構(gòu)建厘米級別高精度地圖，為后續(xù)避障導航做輔助。工采網(wǎng)提供的小型激光雷達模組 - TFmini Plus是一款小型化激光雷達模組，基于TOF（飛行時間）原理，主要用于實現(xiàn)穩(wěn)定、精準、高頻的距離測量功能。可廣泛應用于行人檢測、車輛檢測、高度計、機器人防跌落等領(lǐng)域
但如果僅使用激光雷達作為僅一種避障傳感器，是無法在一些復雜場所勝任避障工作的，必須要為機器人配備其它的傳感器作為補充，比如：超聲波傳感器，它的成本非常低，實施簡單，可識別透明物體，缺點是檢測距離近，三維輪廓識別精度不好，所以對桌腿等復雜輪廓的物體識別不好，但是它可以識別玻璃、鏡面等物體。
例如工采網(wǎng)提供的MaxBotix 超聲波人體檢測傳感器 - MB1004便是一款專門有高低電平報警信號輸出的接近傳感器，可測范圍可達213cm，適用于行人檢測、停車檢測等。當行人進入檢測范圍內(nèi)，MB1004就會輸出由低電平變成高電平的報警信號。同時它也具備輸出目標具體距離的功能，通過RS232輸出距離數(shù)據(jù)。MB1004是一款非常低成本的人體檢測超聲波傳感器。同時也是接近區(qū)域探測、行人檢測、展臺/信息亭、機器人自動導航、自主導航、多傳感器陣列、近距離檢測等領(lǐng)域的解決方案。
超聲波傳感器和激光雷達傳感器之間的區(qū)別
目前較為常見的組合是采用激光雷達、深度相機外加超聲波等傳感器的方式來進行融合避障導航：
但，是不是機器人產(chǎn)品上安裝的傳感器越多，就越能有效檢測障礙物并規(guī)避呢？
理論上，機器人上安裝的傳感器種類和數(shù)量越多，導航定位系統(tǒng)就越能有效的檢測出環(huán)境中的風險和障礙物。但實際情況中，額外的傳感器并非多多益善。除了成本因素外，不合理的傳感器組合將可能導致相互干擾的發(fā)生。此外，每種傳感器的誤差和噪音模型存在區(qū)別。比如超聲波傳感器的測距精度和檢出障礙物的方位精度遠低于激光雷達。
超聲波傳感器以其性價比高、硬件實現(xiàn)簡單等優(yōu)點，在移動機器人感知系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。但是超聲波傳感器也存在一定的局限性，主要是因為波束角大、方向性差、測距的不穩(wěn)定性（在非垂直的反射下）等，因此往往采用多個超聲波傳感器或采用其他傳感器來補償。
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