超声波雷达的原理及应用
自动驾驶汽车以传感器作为眼睛，不同的传感器可以看到不同的内容，上篇文章大致研究了下毫米波雷达，可以戳下文看看其详情。超声波雷达也称超声波传感器，它是利用超声波的特性研制而成的传感器，是在超声频段范围内（20kHz-1GHz）将交变的电信号转换成声信号或者将外界声场中的声音信号转换为电信号的能量转换器。
超声波雷达的工作原理是通过超声波发射装置向外发出超声波，到通过接收器接收到发送过来超声波时的时间差来测算距离。第一种是安装在前后保险杠上的用于探测汽车前后障碍物的传感器，也被称为驻车辅助（UPA）传感器；第二种是安装在汽车侧面的，用于测量停车位长度的超声波雷达，也称为泊车辅助（APA）传感器。
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、检测的距离就越大。测量车辆前后障碍物距离的超声波雷达一般测距为0.15-2.5m，侧面雷达的测距一般为0.3-5m。
即测量值与真实值的偏差。影响超声波雷达的测量精度的有：被测物体积大小，表面形状，表面材料等。当被测物体积过小，表面形状凹凸不平，物体材料吸收声波时，都会降低测量精度。
超声波以发射装置为中心向外发射，其中中轴线上的涉嫌能量最大，能量向四周减弱，形成波束角。超声波的波束角越小，指向性就越好。小的波束角如6°，可测量较小的物体。大的波束角如15°，就可测量较大些的物体。
超声波的频率直接影响着超声波的扩散和吸收损失、障碍物反射损失、背景噪声，也直接决定着超声波雷达的尺寸。目前，常用探头的工作频率有 40kHz、48kHz 和 58kHz 三种。一般来说，频率越高，灵敏度越高，但水平与垂直方向的探测角度就越小，故一般采用 40kHz 的探头。超声波雷达防水、防尘，即使有少量的泥沙遮挡也不影响。探测范围在 0.1-3 米之间，而且精度较高，因此非常适合应用于泊车。
因为超声波的测距范围有限，且声波速度较慢，因此只能用于低速状态下的短距离测量，于是被大规模的应用到自动泊车或者辅助泊车的功能上。具体来讲，泊车功能也分为很多种，自动泊车辅助系统、远程遥控泊车辅助系统、自主学习泊车辅助系统、自动代客泊车辅助系统。反正就是泊车了，只是智能程度有所差异而已。
本文文字及图片内容源自网络，部分内容参考《智能网联汽车自动驾驶仿真技术》一书，如有侵权，请后台联系作者进行处理。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-06-21
最近编辑：1年前
